Наши знания о воздействиях минимальных количеств токсикантов, несомненно, связаны с прогрессом химических методов анализа. Такой прогресс означает, однако, и удорожание. Основательная проверка какого-либо нового вещества занимает в настоящее время 2...3 года и обходится в ФРГ примерно в миллион марок.

Существенно улучшены и биологические тесты, как об этом свидетельствует новый метод исследования «микропроб окружающей среды». Всего нескольких миллиграммов почвы достаточно для того, чтобы обнаружить в ней присутствие ничтожно малых количеств высокотоксичных веществ (например, диоксина). Пробу из окружающей среды, содержащую всего лишь один пикограмм (т.е. миллионную долю миллионной доли грамма) яда, вносят в клетки млекопитающих, а затем измеряют реакцию этих клеток на яд.

Точность этого метода проверки, без сомнения, сравнима с точностью современных физико-химических методов анализа. С помощью таких биологических методик можно было бы проводить систематические обследования в окрестностях химических заводов с использованием микропроб.

Усовершенствование методов химического анализа — только одна сторона дела при установлении размеров ущерба, наносимого окружающей среде токсичными веществами, и выявлении их источников в конкретных случаях. Другая сторона — это использование животных или растений в качестве индикаторов степени загрязнения окружающей среды ядами (метод, аналогичный оценке уровня сапробионтности при определении качества воды).

Если загрязнение воздуха зашло уже так далеко, как, например, в Лос-Анджелесе, где приходится создавать аллеи из резиновых деревьев — живые деревья уже не могут там расти, — то это значит, что достигнута такая стадия, когда уже нет смысла прибегать к помощи организмов-индикаторов.

Рис. 40. Лишайник Hypogymnia physodes — биоиндикатор чистого воздуха (на территории детского дома в Мюнстере). Он встречается только в «нормальной зоне лишайников» за пределами больших городов (Фото F. Runge).

Много говорится о лишайниках, так как они очень плохо переносят загрязнение воздуха. Детально же механизмы повреждения лишайников еще недостаточно выяснены. Как показатели загрязнения среды в первую очередь представляют интерес фотосинтез и водный баланс лишайника Hypogymnia physodes. При полевых исследованиях важно прежде всего учитывать зависимость воздействия вредных веществ от температуры.

Рунге (Runge) проследил связь между встречаемостью лишайников и загрязнением воздуха на примере вестфальского города Мюнстера. В местах с очень сильным загрязнением воздуха он находил «лишайниковую пустыню», тогда как в центре города существует (пока!) «зона сопротивления» лишайников. Здесь еще хорошо растет Lecanora varia, а также Xanthoria parietina. «Нормальная лишайниковая зона» с относительно чистым воздухом и большим обилием лишайников начинается на весьма значительном удалении от городских кварталов. Растением-индикатором служит здесь Hypogymnia (Parmelia) physodes; этот вид «встречается лишь довольно далеко от центра Мюнстера». Лишайники, которым требуется особо чистый воздух, в окрестностях Мюнстера, по-видимому, уже больше не встречаются; таковы Usnea. Alectoria, Platismatia glauca, Pseudoevernia furfuracea, Evernia prunastri. Последний вид известен как особо чувствительный к дыму; он обнаружен лишь в 50 км северо-западнее Мюнстера в Бентгеймском лесу и в 60 км в Зауэрланде.

Ели сильно реагируют на сернистый газ. Там, где его выброс в атмосферу особенно велик, ельники полностью гибнут. Ольшови (Olschowy) приводит фото — впечатляющие картины гибели ели в лесных областях ЧССР.

В остальном наши сегодняшние познания об индикаторной роли животных или растений — это большей частью побочные результаты других исследований, еще не приведшие к созданию практически значимой шкалы организмов — индикаторов загрязнения воздуха. В принципе решение такой задачи вполне возможно.

Биоиндикаторами загрязнения среды устойчивыми вредными веществами могут быть также птицы. Хлорорганические соединения накапливаются у них в жировых тканях и в желтке яиц. Морские и хищные птицы, будучи концевыми звеньями пищевых цепей, аккумулируют наибольшие остаточные количества вредных веществ.

Исследование яиц черного дрозда из различных биотопов показало, что они содержат почти все хлоруглеводороды, применяемые с целью защиты растений, лишь в незначительных концентрациях, за исключением ДДЭ (главного продукта превращения ДДТ). Особой разницы между кладками из различных мест не оказалось. Ни в одном яйце не было обнаружено гептахлорэпоксида. Гептахлорбензол находили часто. Явно повышенным было содержание во всех яйцах ДДТ, концентрация которого достигала иногда 0,63 мг/кг.

Особенно показательными в отношении загрязненности среды биоцидами были найденные величины остаточных количеств полихлорированных дифенилов: ясно прослеживалась амплитуда изменений их концентрации от областей с повышенной плотностью населения до пояса нетронутых естественных пастбищ. В районе такого большого города, как Мюнхен, среднее содержание полихлорированных дифенилов в яйцах составило примерно 1,7 мг/кг, в то время как в окрестностях города Гармиш-Патенкирхен — только 0,4 мг/кг.

Таким образом, и черный дрозд может служить биоиндикатором, если ограничиться теми вредными веществами, которые соответствуют классическому понятию загрязнителей окружающей среды, а именно повсеместно распространены, аккумулируются в жировых тканях, обладают высокой стойкостью. Вероятно, такого рода яды попадают в организм черного дрозда с дождевыми червями, которыми эта птица питается.

Я всегда считал, что сокращение природных популяций птиц в результате загрязнения окружающей среды — это сигнал, предупреждающий и об опасности для человека. Это относится и к накоплению ядов в организме птиц! Вот несколько примеров:

Тяжелые металлы накапливают в организме в основном самцы ящериц (например, живородящей ящерицы Lacerta vivipara); значит, эти животные могут служить биоиндикаторами загрязнения среды различными тяжелыми металлами, прежде всего вблизи крупных городов.

В слабо загрязненных руслах рек личинки комаров-звонцов составляют менее 10% всех насекомых. В сильно загрязненных водах доля их достигает уже 75–86%. Эти данные относятся к загрязнению тяжелыми металлами. При содержании в воде меди мы находим следующую картину: в сильно загрязненных местообитаниях доминируют личинки комаров-звонцов; в умеренно загрязненных — личинки звонцов и ручейников; в слабо загрязненных или вовсе не загрязненных водах обитают главным образом личинки ручейников и поденок.

Таким образом, доля комаров-звонцов среди личинок насекомых может быть полезным показателем загрязнения вод тяжелыми металлами.

Высокочувствительными и легко используемыми биоиндикаторами токсичных примесей в морской воде служат яйца морских ежей (роды Anthocidaris и Strongylocentrotus) (Kobayashi, 1981).

Микотоксины, выделяемые различными плесневыми грибами, очень разнообразны, так что их выявление с помощью химико-физических методов требует больших затрат времени и средств. Поэтому в Государственном сельскохозяйственном научно-исследовательском институте в Аугустенберге проверяют пищевые продукты на содержание этих веществ, используя рачка артемию (Artemia salina), который продается как корм для рыб. Если только что вылупившихся личинок этого рачка обработать экстрактом из вызывающего подозрение растительного материала, то по проценту смертности личинок можно судить о его загрязненности микотоксинами.