Природный фактор токсичности. Роль природной среды в экотоксикологии
В обсуждаемой проблеме важно, что природные популяции эволюционно не готовы к ответу на химическое загрязнение среды. Это значит, что реакция таких систем на токсическую нагрузку не выходит за рамки их "традиционного", типичного для систем надорганизменного уровня ответа на изменение обычных для них природных, климатических и других условий окружающей среды. Эта неспецифичность экотоксикологического ответа, с одной стороны, затрудняет его диагностику; с другой — позволяет предвидеть процессы, защищающие такие системы и компенсирующие неблагоприятные влияния химического загрязнения.
Последнее обстоятельство обусловливает то, что реакция системы надорганизменного уровня является не столько выражением прямого токсического влияния, сколько проявлением непрямых, опосредованных средой обитания эффектов. В качестве ответа популяции на токсическую нагрузку можно рассматривать ряд общих популяционных характеристик: морфологические показатели (экстерьерные и интерьерные, органометрические индексы и т.д.), показатели продуктивности и обилия, половозрастную структуру и пр. При несомненной значимости этих и других показателей экотоксикологического эффекта определяющим жизнеспособность популяции являются процессы воспроизводства, позволяющие последней поддерживать свою численность в химически загрязненной среде.
Этот важнейший популяционный процесс представляет собой несколько последовательных стадий и этапов. При анализе состояния популяций мелких млекопитающих в зонах интенсивного загрязнения среды тяжелыми металлами отмечены: 1) оогенез, в процессе которого в яичниках самок из первичных ооцитов формируются зрелые яйцеклетки; 2) пренатальный период (эмбриогенез); 3) постнатальный период, включающий развитие животных от момента рождения до полового созревания и участия в размножении.
На каждом из выделенных этапов процесса воспроизводства рассмотрены последовательные стадии, на которых механизмы элиминации (атрезия фолликул, до- и постимплантационная гибель, смертность молодняка, участие в размножении) исключают из дальнейшего развития часть репродуктивного материала. Предполагалось, что выраженность этих потерь на каждой стадии в обычных условиях существования популяции и при токсическом воздействии будет различной.
Было установлено, что максимальные потери (95 %), одинаковые на фоновых и загрязненных участках, имеют место в процессе оогенеза. Наиболее резистентными оказались стадии эмбриогенеза, на которых репродуктивные потери не превышали 20 %. Высокими потерями характеризуются и стадии постнатального развития, достигающие на загрязненных территориях 55 % при 20 % потерях на фоновом участке.
Сравнение репродуктивных потерь показывает, что роль токсического фактора на этапах формирования половых клеток и внутриутробного развития выражена слабо, свидетельствуя о незначительных проявлениях токсического действия загрязнителей в организмах самок. Наибольшее влияние отмечено для постнатального периода, включающего развитие особей от рождения до момента полового созревания и участия в размножении. В этот период проявление токсичности прямо связано с качеством среды обитания. Среднее число желтых тел беременности, приходящихся на одну самку, принято считать в качестве потенциально максимальной плодовитости зверьков.
Фактическую же плодовитость определяют по среднему числу живых эмбрионов на самку. Соответственно эмбриональные потери можно оценить как разность (в %) потенциальной и фактической плодовитостей. Их сопоставление для фоновых и загрязненных участков показало, что потенциальная плодовитость максимально реализуется у полевок, обитающих на нарушенных территориях.
Отметим, что подобная компенсация эмбриональных потерь в населении рыжей полевки на загрязненных участках осуществляется за счет большей доли высоко плодовитых самок. Так, на загрязненных участках самки, имеющие 6 эмбрионов и более, составляют 76 % от общего числа размножающихся самок, тогда как на фоновых территориях таких зверьков всего 56%.
Трудно допустить, что подобная реакция может быть вызвана прямым токсическим действием на самку или развивающиеся эмбрионы. Скорее речь идет о некоторых популяционных процессах, компенсирующих возможное токсическое поражение особей, населяющих зоны загрязнения. В связи с этим следует обратить внимание на то, что в нашем случае наряду с очевидным различием в концентрации токсикантов в объектах внешней среды (в том числе и в организмах зверьков) имеет место снижение качества и количества участков, пригодных для обитания животных данного вида.
Показано, что анализируемые участки для рыжих полевок представляют серию техногенно измененных мест обитания и степень их деградации закономерно снижается по мере удаления от источника токсических выбросов. Прямым следствием этого является существенное снижение численности животных, обитающих на загрязненных территориях. Усредненное по годам наблюдений относительное обилие рыжей полевки на них изменялось от 2,2 до 6,2 особей на 100 ловушко-суток на фоне. Это значит, что обычно действующий в природных популяциях фактор плотности, ограничивающий на фоновых территориях плодовитость животных, в условиях загрязнения менее значим. Таким образом, отмеченная нами компенсация эмбриональных потерь на нарушенных территориях есть результат опосредованного влияния качества среды обитания, в частности ее экологической емкости.
