Животные

Наблюдать за изменениями животных в нарушенной среде значительно сложнее, чем за неподвижными растениями. Более доступны насекомые и моллюски. Эти группы чаще других и используют в целях биоиндикации.

1. Морфологические изменения (размеров, пропорций, покровов, окраски, уродства):

а) размеры и пропорции тела на загрязненных участках достоверно отличаются:

- у ряда тлей (ширина головы, длина бедра и голени, усиков, хвостика
и сифона);

- у некоторых брюхоногих моллюсков в почве (размеры раковинок);

- на загрязненном корме размеры личинок и имаго насекомых обычно
уменьшаются;

б) покровы. У тли (Aphis fabae) после добавления к пище сульфитионов существенно изменялись полигоны и зернистость кутикулы у потомков;

в) окраска. Явление промышленного меланизма (более темной окраски) в загрязненных районах отмечено у:

- бабочки пяденицы березовой;

- двухточечной божьей коровки (доля черных форм обычно 2-3%, а в
загрязненных районах много выше);

- коллемболы (Orchesella viilosa);

г) уродства. Под действием ксенобиотиков (дизельного топлива, ДДТ и др.) возникают нарушения формообразующих процессов в онтогенезе насекомых. В опытах доля аномальных бабочек огневки выросла от 5 до 35% при добавлении в пищу РьО.

Исследование рыб (плотва, лещ, карась и др.) в р. Москве в пределах города выявило следующие уродства: нарушение формы тела, искривление позвоночника, нарушение пигментации, «оплавление» лучей спинного плавника, редукцию плавников, «мопсовидность» головы, слепоту, редукцию зрачка, бельмо на глазу, выпуклость глаз, ожирение, длиннохвостость и пр. У плотвы доля особей с уродствами (иногда несколькими сразу) колебалась от 10 до 70%;

д) изменение толщины скорлупы яиц у птиц. Индекс Ратклиффа отражает зависимость толщины скорлупы яиц от концентрации ДДТ;

е) одним из методов морфологического подхода является оцен­ка уровня флуктуирующей асимметрии (ФА) билатеральных морфологиче­ских признаков животных (Захаров и др., 2000; Гелашвили и др., 2001). Стабильность развития, т. е. способность организма функциони­ровать без отклонений от нормы, есть самый чувствительный показатель состояния природных популяций. В свою очередь оценка ФА представляет собой простейший способ формализации степени этих отклонений. В каче­стве объектов исследования ФА используются насеко­мые и мелкие млекопитающие (наземные экосистемы) и рыбы и амфибии (водные экосистемы). При выборе конкретного показателя, характеризую­щего ФА не существует никаких ограничений. Могут быть использованы как качественные, так и количественные показатели, включая меристические (число тех или иных признаков, например пятнышек, слева и справа у божьей коровки) и пластические (линейные размеры признаков, например длина лучей у плавников рыб слева и справа).

При анализе комплекса морфологических признаков предлагается использовать интегральный индекс ста­бильности развития. Для нескольких меристических признаков он рассчи­тывается как среднее арифметическое количеств асимметричных признаков у каждой особи, деленных на общее количество исследованных признаков.

Если измеряются пластические признаки, интегральный индекс равен сред­нему арифметическому сумм относительных значений асимметрии по всем признакам у каждой особи.

2. Физиологические изменения. Следующие примеры покажут принцип использования физиологических показателей в целях биоиндикации:

а) у личинок водных насекомых имеются хлоридные клетки, способные активно поглощать анионы, особенно хлоридионы, обеспечивая постоянство их концентрации в гемолимфе. Эти клетки обычно расположены на жабрах (личинки поденок) или на брюшке (личинки ручейников). Число этих клеток обратно пропорционально уровню солености. При каждой линьке их число приводится в соответствие с соленостью среды. От линьки к линьке можно определить тенденции в изменении солености водоема;

б) общее физиологическое состояние организма насекомого может
быть охарактеризовано общим количеством гемоцитов (клеток гемолимфы) в единице объема и соотношением их основных типов. Например, в зоне загрязнения сернистым газом количество гемоцитов у гусениц сосновой пяденицы падает вдвое, при этом возрастает количество фагоцитов с 5 до 32%;

в) неспецифическая биоиндикация индустриальных загрязнений возможна по содержанию гемоглобина в крови обыкновенной полевки;

г) в тканях моллюсков при загрязнении водоемов возрастает удельное содержание каротиноидов. П. В. Бедова (1997) проводила биоиндикацию речных экосистем бассейна Волги по содержанию в тканях моллюсков каротиноидов. Оказалось, что на умеренно загрязненных участках этот показатель имеет минимальное значение; с увеличением загрязнения растет и содержание каротиноидов. Обнаружена прямая зависимость между данным биотическим индикатором и концентрацией в воде нитратов, нитритов, солей аммония, сульфатов и железа.

Исследование ихтиофауны реки, испытывающей влияние фабрики по отбеливанию крафта, показало изменение некоторых морфологических и физиологических показателей у рыб, выловленных ниже сбросов фабрики (Gibbons et al., 1998). У бычка-подкаменщика фиксирова­ли отклонения от нормы по упитанности, массе гонад, массе тела и пече­ни. У окуня отмечали снижение веса и длины тела, а также изменения некоторых биохимических параметров (Gibbons et al., 1998).

3. Размножение. Плодовитость обычно падает, например:

- у тлей и непарного шелкопряда при окуривании их сернистым
газом;

- у птиц при действии тяжелых металлов и ДДТ уменьшается кладка,
повышается смертность зародышей и птенцов;

- выявлено увеличение плодовитости комнатных мух по мере удаления от источников техногенного загрязнения (Полякова, 1998). Также мухи из относительно чистых пунктов наблюдения обладали повы­шенной жизнеспособностью яиц.

Иногда плодовитость повышается, например:

- у коллембол (Onychiunis armatus, Orchesella cincta) на участках, загрязненных тяжелыми металлами.

В лабораторных условиях в качестве тест-организмов могут быть использованы саранчовые (Acrotylus patruelis, Aiolopus thalassinus). При действии хлорида ртути у этих видов возрастает число яиц в кладке, при действии мочевины (> 0, 055 г/кг почвы) уменьшается число яиц в кладке и количество кладок.

4. Онтогенез и продолжительность жизни:

а) нарушение течения линек у насекомых:

- при загрязнении у бабочек снижается доля окукливающихся гусениц
и процент вылета имаго;

- удлинение личиночной стадии у совки (Scotia segetum) при интоксикации медью и у непарного шелкопряда при фумигации фтористым водородом (HF) и метилмеркаптаном;

б) сокращение сроков развития:

- у совки (Scotia segetum) на 4-7 дней при добавлении хлорида кадмия
(CdCl₂);

- у коллембол (Isotoma notabilis, Onychiunis armatus) при загрязнении
тяжелыми металлами;

- из ракообразных универсальным биоиндикатором загрязненности морской среды может служить амфипода Ampelisa araucana (Larrain ct aJ., 1998). Пробы донных отложений, взятые в зоне сильного загрязнения залива Сан-Висенте (центральная часть Чили), продемонстрировали значительно боль­шее количество мертвых раков, чем пробы с контрольных участков;

в) изменение срока жизни. Обычно он сокращается, например:

- у кобылки (Acrotylus patruelis) при увеличении концентрации HgCI₂;

- у гусениц (особенно младших возрастов) непарного, тутового и соснового шелкопрядов, сосновой пяденицы и многих других при питании загрязненным кормом и фумигации промышленными выбросами;

- у личинок мухи (Calliphora vicina) пропорционально концентрации
сернистого газа.

Реже наблюдают удлинение срока жизни, например, у дрозофилы при добавлении в пищу 0, 3% антиоксиданта пропилгаллата срок жизни возрастает на треть.

5. Поведение - это чувствительный индикатор нарушений в среде:

а) изменение циркадного (суточного) ритма рыб в рыборазводных
прудах - пример неспецифической биоиндикации. Двигательная активность рыб отражает условия содержания, реагируя на обеспеченность кислородом и органическое загрязнение;

б) у крабов (Pachygrapsus) после воздействия масляного экстракта (результат утечки горючего) нарушается половое поведение: самцы не реагируют на самок.