Критическая соленость биологических процессов - Хлебович В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Отличительной особенностью критического характера именно этой солености является то, что он может прояв-
Лятъся на разййх уровнях биологической интеграции — молекулярном, клеточном, организмеяном, видовом и био-ценотическом.
Барьерная роль солености 5—8°/0(> иногда может быть отмечена на всех уровнях биологической целостности. 'Так, для многих пойкилоосмотических форм соленость около 5—8°/00 оказывается пределом распространения вида, границей выживаемости гамет и соматических клеток организма и пределом устойчивости важнейших биохимических структур.
В некоторых же случаях критический характер этой солености отмечается не на всех уровнях интеграции, а иногда даже не на всех стадиях жизненного цикла. Например, у наземных животных при изменении концентрации внутренней среды воздействие критической солености может наблюдаться лишь на клеточном и молекулярном уровнях.
Часто критический характер солености 5—8°/0в может даже маскироваться приобретением животными способности к гиперосмотической регуляции, которая позволяет им перейти через барьер солености 5—Однако и в этом случае специфическое действие солености 5—8°/00 будет четко видно на клеточном и молекулярном уровнях, когда она выступает не как фактор внешней среды, а как фактор среды внутренней.
Критический характер соленостного диапазона 5—8°/00 универсален. Мы не можем представить себе ни одного вида, на котором не демонстрировалось бы резкое изменение при этой солености тех или иных процессов хотя бы на одном уровне биологической интеграции и хотя бы на одной стадии жизненного цикла. В тех случаях, когда воздействие критической солености не обнаруживается явно, его следует искать, так как вероятность его проявления очень велика.
- Особая роль солености около 5—80/00 объясняется прежде всего изменением ряда физико-химических свойств морской воды и биологических жидкостей (соотношение ионов, электропроводность и пр.) именно в этих соле-ностных пределах. Это свойство морской воды, бывшее таковым и в отдаленные геологические эпохи, когда происходил процесс становления современных форм обмена и формировались биологические системы, и предопределило ряд важнейших особенностей развития животного мира.
Б первую очередь это обстоятельство объясняет ТОТ факт, что многие макромолекулярные вещества, имеющие большое значение в биологических процессах (ряд белков, ДНК, гиалуроновая кислота), могут находиться в стабильном состоянии только при солености выше 5— 8°/00 и резко меняют свои характеристики при снижении солености. Границы устойчивости биохимических структур в свою очередь определили соленостные границы нормального функционирования клеток.
Необходимость того, чтобы внутренняя среда, в которой находятся клетки, имела бы соленость не ниже 5— 8°/00, вызвала к жизни такую важнейшую адаптацию на уровне организма, как выработку гиперосдютической. регуляции. Лишь с этого момента, приобретя внутреннюю среду с соленостью, независимой от внешней, животные смогли начать переход через барьер критической солености и заселить пресные воды, а затем и сушу.
Именно для предохранения тех стадий жизненного цикла, которые не защищены регулируемой внутренней соленостью от губительного воздействия солености ниже 5—8°/00, возникают такие репродуктивные адаптации, как живорождение нереид, паразитизм унионид, внутреннее оплодотворение й живорождение у пресноводных и наземных животных и сложные формы поведения, обеспечивающие быстрое оплодотворение у видов с наружным оплодотворением.
Таким образом, концепция критической солености вскрывает существование глубокой связи между явлениями, традиционно считающимися весьма удаленными друг от друга: от физико-химической устойчивости ряда биологических полиэлектролитов и клеточной активности до сложных организменных и видовых адаптаций и характера распределения больших фаунистических комплексов.
Соленость около 5—5°/№ является универсальным барьером, при переходе через который меняется ряд существенных биологических свойств на разных уровнях биологической интеграции. Особая роль барьера
5—S°/00, называемого нами критической соленостью, объясняется резкими изменениями здесь физико-химических характеристик среды, которые в значительной мере определили направление развития органи-
ческого мира в далеком ПроШЛдМ U ряд сущестгЬвеШых свойств современных биохимических и клеточных структур, видовых адаптаций и структуры фаунистических комплексов.
Признание универсальности барьерной роли солености 5—8°/00 должно принести заметную пользу при палеоэкологических построениях, при реконструкции эволюционных процессов, таких, например, как выход животных на сушу, становление некоторых форм паразитизма, т. е. таких явлений, которые связаны с формированием новых крупных таксонов в результате ароморфозов.
Концепция критической солености позволяет проанализировать причину соленостных границ я природу тех: или иных адаптаций во множестве конкретных ситуаций,, являющихся объектом исследования физиологии, эмбриологии, паразитологии, цитологии и биохимии..
