Воздействие на поведение организмов

4. Воздействие на поведение организмов

Инициаторы		Промоторы
Химические соединения	Биологические свойства	Химические соединения	Биологические свойства
ПАУ (поликонденсированные ароматические углеводороды), нитрозоамины	Канцерогенный	Кротоновое масло	Сам по себе не канцерогенный
N-нитрозо-N-нитро-N-метилгуанидин	Эксопозиция перед воздействием промотора	Фенобарбитал	Действие проявляется после появления инициатора
Диметил-нитрозамин Диэтил-нитрозамин	Достаточно однократного введения	ДДТ, ПХБФ, ТХДД (тетрахлордибензодиоксин)	Необходимо длительное воздействие
N-нитрозо-N-метилмочевина	Влияние необратимо и аддитивно	Хлороформ	Вначале действие обратимо и не аддитивно
Уретан	Не существует пороговой концентрации	Сахарин (под вопросом)	Пороговая концентрация, вероятно зависит от времени воздействия дозы
1,2-Диметилгидразин	Мутагенное действие	Цикламат	Мутагенное действие отсутствует

Табл. 3. Примеры инициаторов и промоторов канцерогенеза

Время	Введение вещества ¯ Порог воздействия
немедленно - несколько суток	¯ Нарушения поведения (неврологические и эндокринные, химотаксис, фотогеотаксис, равновесие / ориентировка, бегство, мотивация / способность к обучению)	¯ Биохимические реакции (ферментная и метаболическая активность, синтез аминокислот и стероидных гормонов, мембранные изменения, мутации ДНК) ¯ ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ Изменения
		¯ Физиологические (потребление кислорода, осмотическая и ионная регуляция, переваривание и экскреция пищи, фотосинтез, фиксация азота)	¯ Морфологические (изменения клеток и тканей, образование опухолей, анатомические изменения) ½
часы - недели	¯ ¯
сутки - месяцы	Изменение индивидуального жизненного цикла (эмбриональное развитие, скорость роста, репродукция, способность к регенерации) ¯
месяцы - годы	Популяционные изменения (снижение числа особей, изменения возрастной структуры, изменение генетического материала) ¯
месяцы - десятилетия	Экологические последствия (динамические изменения биоценозов / экосистем, их структуры и функции)

 

Табл. 4. Воздействия на биологические системы по мере их усложнения
Инициаторы в процессе взаимодействия с ДНК вызывают необратимые соматические мутации, причем достаточно очень малой дозы инициатора, предполагают, что для этого воздействия не существует пороговых значений концентрации, ниже которых оно не проявляется.

Промоторы усиливают действие инициатора, а их собственное воздействие на организм в течение некоторого времени является обратимым.

Аддитивное воздействие - суммирование (сложение) отдельных воздействий.

Нарушение поведения организмов является следствием суммарного воздействия на биологические и физиологические процессы.

Пример: Было установлено, что для явного изменения поведения, обусловленного воздействием химических препаратов, достаточно значительно меньших концентраций, чем ЛД₅₀  (летальная доза при смертности 50 %).

Разные организмы обладают различной чувствительностью к химическим веществам, поэтому время проявления тех или иных действий химических веществ для различных биосистем различно.

IV. Экологический дисбаланс функциональных связей в агроэкосистемах.

Увеличивается доля человека и домашних животных в биосфере. Если в 1886 году она составила 5% всей биомассы животных, то сейчас уже 20%, согласно прогнозам, к 2000 году этот показатель может возрасти до 40% (Олдак,1990).

А.В. Яблоков (1990) проанализировал практику использования пестицидов в сельском хозяйстве. По его мнению, человек уже проиграл битву с насекомыми-вредителями, которые приспосабливаются к инсектицидам быстрее, чем изобретаются и выпускаются препараты. Под воздействием пестицидов погибают и “враги наших врагов”. Это приводит к экологическому дисбалансу в звене насекомое - энтомофаг, что служит причиной возникновения вторичных вспышек уцелевших, устойчивых к пестицидам популяций вредителей. Дальнейшее наращивание доз ведет к бесконечной гонке по замкнутому кругу (Небел, 1993).

Немногим лучше обстоит дело и с сорными растениями, в популяциях которых сравнительно недавно обнаружились экотипы, устойчивые к гербицидам. В итоге, видов-засорителей стало меньше, но экземпляров засорителей больше. Примерно также обстоит дело с использованием фунгицидов. На рис. 3 можно видеть количественную динамику применения химикатов за последние годы. Примечательно, что применение гербицидов растет быстрее по сравнению с инсектицидами, что отражает большую эффективность их использования и появление целого ряда малотоксичных и быстроразлагающихся в почве гербицидов, заменяющих агротехнические приемы при минимальной обработке почвы. После осознания бессмысленности дальнейшего наращивания применения химических средств борьбы с насекомыми резко упала роль инсектицидов.

Несколько иначе обстоят дела с объемами применения пестицидов в нашей республике. Как видно из рис. 4, за последние годы прослеживается резкое падение объемов применения ядохимикатов. Однако это не результат целенаправленной экологизации сельского хозяйства в РБ. Причина падения в настоящее время - отсутствие денег у сельхозпроизводителей на покупку нужного количества химикатов.

Усиливает разбалансированность экосистем превышение экологических нормативов распаханности территории и пастбищных нагрузок (Миркин и др, 1995).

Дисбаланс минеральных элементов в результате разрыва круговорота органики - общий недостаток всех узкоспециализированных (растениеводческих или животноводческих) агроэкосистем. Причина тому - чрезмерное наращивание одного трофического компонента и снижение участия других или даже их полное отсутствие (как в примере с чисто растениеводческими хозяйствами, где отсутствуют сельскохозяйственные животные). Г. Кант (1988) приводит данные о балансе минеральных элементов в почве в зависимости от комплексности (наличия животноводства и растениеводства) агроэкосистемы. В этой же работе приводятся рекомендации по замене навоза сидератами, что позволяет создать “эффект присутствия сельскохозяйственных животных” в чисто растениеводческой агроэкосистеме. На основании полученных данных Кант пишет, что самый благоприятный баланс гумуса в почве получается в комплексных агроэкосистемах, где мелкие животноводческие фермы равномерно распределены по всей площади экосистемы. В хозяйствах с преобладанием растениеводства необходимо использовать завозные корма, что позволит компенсировать потерю минеральных элементов, выносимых зерновыми культурами.

Энергетический кризис. Несмотря на усугубление экологических проблем в биосфере, продолжается рост энергопотребления в сельском хозяйстве, что не сопровождается повышением производства зерна (Braun, 1994). Это говорит о том, что естественные производственные емкости агроэкосистем исчерпаны. Впрочем, как показывает мировой опыт интенсификации сельского хозяйства, и до начала стагнации урожайности, огромные затраты энергии на агроэкосистемы сопровождались только небольшим увеличением выхода продукции. С 1910 года в США затраты на сельскохозяйственное производство возросли в 10 раз, что дало эффект только 2-хкратного увеличения урожая. В Англии за последние 10 лет количество вносимых удобрений увеличилось в 8 раз, тогда как урожай возрос только на 50% (Ecological..., 1974).

В целом на сегодняшний день не более 40% пашни мира используется по интенсивному типу с большими вложениями энергии (Одум, 1986). Средние мировые урожаи основных культур далеко не рекордные и весьма велика разница в урожае, получаемом в экономически развитых странах с высокой энерговооруженностью сельского хозяйства и при экстенсивном типе хозяйствования. Причем, как подчеркивает А. А. Жученко (1988), если бы все пахотные земли мира были переведены в режим интенсивного использования с высокими антропогенными субсидиями, то мы бы "проели" 95% добываемой энергии.

Как видно из таблицы 3, продолжается рост потребления минеральных удобрений, производство которых требует огромных затрат энергии. Обнадеживает лишь то, что за последние годы наблюдается стабилизация роста использования удобрений.

Таблица 5. Среднее потребление минеральных удобрений на 1 га пашни в разных странах (в пересчете на 100% питательных веществ, кг) (По данным Госкомстата СССР, 1989)

Страны	Годы
	1980	1985	1986	1987	1988
СНГ (СССР)	84	113	118	122	122
Польша	246	223	233	245	224
США	113	106	103	106	-
ФРГ	480	426	427	427	-
Нидерланды	844	806	772	783	-
Япония	429	391	382	387	-
Канада	44	55	54	51	-

Г. Кант (1988) приводит данные о энергетических затратах на фермах ФРГ (рис. 5). Основным потребителем энергии являются производство азотных удобрений (43% от общих энергозатрат на сельскохозяйственное производство) и горючее (29 % от общих энергозатрат). Максимальную экономию энергии могли бы обеспечить: 1) биологическое связывание азота вместо химико-технического;

 

2) минимизация технико-механической обработки почвы; 3) активное биологическое рыхление; 4) сокращение расходов на пестициды и транспорт (Кант, 1988).

V. Оценка состояния агроэкосистем России в отношении загрязняющих веществ

От состояния агроэкосистем зависит количество и качество продуктов питания. Возможность их загрязнения связана с применением в земледелии средств химизации и техногенным воздействием. Локальное техногенное загрязнение - наиболее мощный фактор деградации почв, но почвы пахотных угодий чаще всего не подпадают под его воздействие. Техногенное загрязнение на региональном уровне охватывает больше площадей пахотных почв. но уровень их загрязнения, как правило, не высок. В минеральных удобрениях загрязняющие вещества присутствуют в качестве примесей. Наиболее загрязнены фосфорные удобрения. Апатитовые месторождения, составляющие в России основную часть фосфатного сырья, часто имеют повышенное содержание фтора и стронция, иногда кадмия. Содержание их, как правило, ниже, чем в зарубежных фосфоритах и апатитах (Северная Африка, Сирия, США и др.). Сопоставление содержания фтора и стронция в фосфорных удобрениях с природным содержанием их в верхних горизонтах почв показывает, что загрязнение почв за счет этого фактора может иметь место. Широким варьированием отличается содержание металлов в составе традиционных органических удобрений (навоз, торф). Применение нетрадиционных удобрений (ОСВ, сапропель, отходы) так же может представлять серьезную опасность для агроэкосистемы. Но для подавляющего большинства неорганических поллютантов удобрения не являются существенным источником их поступления в агроэкосистему. Однако при применении фосфорных удобрений, особенно простого суперфосфата из апатитового концентрата, необходимо контролировать содержание стронция и фтора в почвах и растениеводческой продукции.

 

Успешное решение задач, стоящих перед сельским хозяйством страны, полное обеспечение населения экологически чистыми продук тами питания, возможно лишь на основе дифференцированного подхода к дальнейшей интенсификации сельскохозяйственного производства. Необходимым условием при этом является разработка и внедрение гибких систем управления плодородием почвы и агроценозом в целом, обеспечивающих минимальный риск изменения экосистемы. Достоверная и надежная оценка антропогенного воздействия на агроэкосистемы возможна на основе результатов длительного агроэкологического мониторинга, который в соответствии с международной программой ЮНЕСКО "Человек и биосфера" определяется как система длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающих информацию о сос- тоянии окружающей среды в прошлом, настоящем и прогнозе измене- ния параметров окружающей среды в будущем, имеющих значение для человека. В этих целях необходимо использовать следующие методологические подходы, фундаментальные разработки и классические методы: Системный подход - наблюдения за изменениями природной среды с учетом всех внутренних и внешних вещественных и энергетичес- ких связей.
Функциональный подход - изучение функциональных (связей) зависимостей между компонентами биогеоценноза, экосистемы. Представляется возможность определенного ответа на вопрос "почему ?" происходят те или иные изменения, определить их скорость, а так- же приемы и способы регулирования обнаруженных изменений.

Балансовый подход - учет всех статей прихода и расхода ве щества и энергии в наблюдаемой системе. БАЛАНС = ПРИХОД - РАСХОД
Учет всех миграционных и трансформационных процессов на различных уровнях, начиная с микроперемещений и заканчивая наблюде- ниями за перемещением вещества и энергии на планетарном уровне. Сравнительно-географический метод исследования выбранного объекта и его природного аналога с контролем на эталонном объекте в биосферном заповеднике. Статистические методы исследований - формирование, логический анализ и обобщение базы фактических экспериментальных данных, экспертная оценка и разработка систем управления и прогноза изменения отдельных блоков и агроэкосистемы в целом. Вся совокупность исследований должна быть реализована по единой методике на одинаковых объектах и в одно и тоже время т.е. исследования не должны быть разобщены во времени и в пространстве.

Заключение

Итак, в работе были рассмотрены некоторые аспекты химического загрязнения окружающей среды. Это далеко не все аспекты этой огромной проблемы и только малая часть возможностей решения ее. Чтобы полностью не разрушить место своего обитания и обитания всех остальных форм жизни, человеку необходимо очень бережно относится к окружающей среде. А это значит, необходим строгий контроль прямого и косвенного производства химических веществ, всестороннее изучение этой проблемы, объективная оценка влияния химических продуктов на окружающую среду, изыскание и применение методов минимизации вредного воздействия химических веществ на окружающую среду.

 
Список используемой литературы

1.  Алиев А.М. Изменения плодородия почвы, фитосанитарного состояния посевов и продуктивности полевого севооборота при длительном комплексном применении удобрений и средств защиты растений / А.М.Алиев, В.Ф.Ладонин // Бюл. Всерос. науч.-исслед. ин-та удобрений и агропочвоведения.- 2001.- №114.- С.53-54

2.  Андреев С.И. Как стабилизировать плодородие почвы / С.И.Андреев, С.А.Еремина // Агро ХХ1 – 2001.- №1.- С.22

3.  Горбылева А.И. Воздействие длительного и интенсивного применения минеральных удобрений разными способами на почву и урожайность с/х культур / А.И.горбылева // Материалы междунар. Науч.-произв. Конф. “Почва-удобрение-плодоношение”.- Минск, 1999.- С.96-98

4.  Дудкина Г.А. Действие локального внесения органо-минеральных удобрений на плотность почвы, ее водный режим и продуктивность культур / Г.А.Дудкина // Бюл. Всерос. науч.-исслед. ин-та удобрений и агропочвоведения.- 2001.- №114.- С.83

5.  Загрязнения воды и воздуха: Пер с англ. - М.: Мир, 1995.

6.  Запрудный Ю.К. Сельское хозяйство: биодинамическая альтернатива // проблемы экологии и устойчивого развития.- 1996.- С.125-137

7.  Колонтаев В.М. Проблемы агроэкологии и получения высоких стабильных урожаев / В.М.Колонтаев, Л.М.Дробышева // География. Биология. Химия.- Тамбов, 1996.- С.20

8.  Лапо В.Ф. Оценка влияния факторов на урожайность сельскохозяйственных культур // Вопр. Статистики.- 2000.- №8.- С.48-51.

9.  Метлицкий О.З. Проблемы биологического загрязнения агрэокосистем садов и ягодников / О.З.Метлицкий, К.В.метлицкая, Н.А.Холод // Взаимоотношения паразита и хозяина.- М., 1999.- С.56-61

10.Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. М., 1996.

11.Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2. Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. - с., ил.

12.Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн. 2. - с., ил.

13.Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?: Учебное пособие / Под ред. Проф. В. И. Данилова - Даниляна. — М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. — 332 с.

14.Экологическая химия: Пер. с нем. / Под ред. Ф. Корте. — М.: Мир, 1996. — 396 с., ил