Факторы окружающей среды незаметно подрывают способности к размножению всех живых организмов. К такому выводу пришла группа американских ученых, обобщив данные по всему эволюционному спектру, включая беспозвоночных, рыб, птиц, рептилий, земноводных, млекопитающих и людей. Они обнаружили, что против репродуктивных функций действуют одновременно две силы - синтетические химические вещества и глобальное потепление.
Химия и жизнь
Химические соединения попадают в организмы с едой, водой и воздухом. Более 1 тыс синтетических веществ из 140 тыс зарегистрированных нарушают работу эндокринной системы. Но тщательно на предмет безопасности изучен лишь 1% из них.
По структуре эти вещества похожи на гормоны, поэтому в организмах они имитируют естественные гормоны или блокируют их работу при любой, даже малой, концентрации. Гормоны регулируют жизненно важные процессы в организме. Поэтому любое вмешательство в работу эндокринной системы может отразиться на работе других органов и систем организма.
Микропластик, ПФАС (пер- и полифторалкильные соединения) - «вечные химикаты» - не только снижают способность к размножению, но и сохраняют вредное влияние на несколько последующих поколений. Эстрогенные (бисфенол А), антиандрогенные (фталаты) химические вещества вызывают практически одинаковые проблемы репродуктивной функции рыб, диких животных и людей. Это хорошо известно, но вещества по-прежнему производятся и широко используются.
Повышение температуры и связанное с ним снижение уровня кислорода снижает способность к размножению. Кроме того, жара усиливает токсичность загрязняющих веществ. Доказано, что химические стрессоры в сочетании с повышением температуры часто оказывают синергетический эффект. В результате численность популяций сокращается, снижается биоразнообразие на всех уровнях филогенетического дерева.
Итак, подробности
Беспозвоночные:
Оказалось, что улитки меняют пол , когда на них воздействуют вещества на основе трибутилолова (ТБТ), которые применяют, в частности, для обработки днища лодок с целью защиты от обрастания моллюсками. Одинаковая реакция на ТБТ отмечена у американской прудовой улитки и у хищной улитки в Европе: женских особей все меньше, мужских все больше, размножение резко падает, популяции сокращаются. Тяжесть ситуации зависит от близости обитания к источнику ТБТ, то есть, к лодкам. Организмы улиток накапливают это вещество.
Негативные эффекты обнаружены от воздействия фталатов и других эстрогенных веществ. В частности, под влиянием диметилфталата (применяется в ПВХ и для изготовления репеллентов от комаров) частота спариваний беспозвоночных снижается более чем на 69 %.
Микро- и нанопластик в сочетании с фталатными соединениями нарушают репродуктивную способность мидий и кораллов. А биопластик, на который надеются многие как на экологичную альтернативу, также оказался токсичным: его воздействие ведет к нарушениям размножения дождевого червя.
Рыбы:
В их среду обитания попадают сложные смеси городских и сельскохозяйственных сточных вод, почвенный смыв, атмосферные осадки с растворенными и взвешенными веществами. Рыбы очень чувствительны к качеству воды. Эндокринно-активные пестициды - ДДТ, а также новые типа пиретроидов - опасны для ихтиофауны: они воздействуют на эстрогеновые рецепторы, уменьшая плодовитость, приводя к феминизации самцов и изменению соотношения полов в популяции. А более теплая вода усугубляет эффект.
Такие метаморфозы наблюдались у радужной форели и гамбузии, а также у грызунов, что указывает на общий механизм действия пестицидов на позвоночные организмы.
Воздействие полистирольных микропластиков также влияет на численность потомства рыб и на его качество. Более того, нарушения эндокринной системы могут передаваться по наследству и усугубляться при повышении температуры.
Птицы:
В их тканях накапливаются повышенные концентрации химических веществ, влияющих на эндокринную систему. В тканях птиц по всему миру обнаружены полибромированные дифениловые эфиры (средство огнезащиты), ПФАС, ДДТ, ртуть. Они снижают уровень гормонов и влияют на репродуктивную функцию.
Долгосрочный мониторинг хищных птиц показал сокращение числа яиц в кладке и числа вылупившихся птенцов, проблемы с темпами их оперения. Выяснилось, что ДДТ нарушает перенос кальция во время формирования яичной скорлупы. Когда применение ДДТ сократилось, а затем было запрещено в Великобритании, Европе и Северной Америке, популяция восстановилась.
Рептилии:
В норме у большинства черепах и всех крокодилов пол особи во многом зависит от температуры во время развития. Но перепады и экстремальные значения температуры, а также химическое загрязнение могут нарушать гормональные сигналы. Воздействие пестицидов на американских аллигаторов (Alligator mississippiensis) зафиксировано еще в стадии эмбрионов. Химия и повышение глобальной температуры приводит к смещению соотношения полов в пользу самок у многих таксонов рептилий.
Феминизация популяции, вызванная изменением климата, и нарушения передачи сигналов половых гормонов, обусловленные воздействием химических загрязнителей – это угроза жизнеспособности популяций пресмыкающихся.
Жизнь морских черепах также серьезно меняется в теплеющей воде: в северной Австралии обнаружили почти полную феминизацию популяций зеленых морских черепах. Исследования выявили связь между содержанием металлов в организме детенышей черепах и органическими загрязнителями. Ученые полагают, что загрязнения приводят к преобладанию самок в потомстве. Популяции сокращаются.
Земноводные:
Лягушки и жабы изучены лучше всего, саламандры и безногие земноводные – хуже. Пол земноводных не зависит от температуры, но при определенных условиях жара может привести к смене пола и увеличить число самцов.
Микропластик аккумулируют более 80% из 33 изученных видов земноводных. Пластик сорбирует фталаты и бисфенол А, влияющие на ключевые репродуктивные показатели земноводных: успешность размножения, соотношение полов и т.д. Мелкие частицы вызывают стресс у икринок и влияют на скорость их развития.
Морские млекопитающие
Их ткани содержат стойкие органические загрязнители, нарушающие работу эндокринной системы, ослабляющие иммунитет и снижающие выживаемость детенышей. Известен факт снижения репродуктивной функции тюленей и морских львов за последние несколько десятилетий.
Почему? Полихлорированные дифенилы и дихлордифенилы, полученные ластоногими через загрязненную рыбу, действуют как эндокринные разрушители на репродуктивную и иммунную системы. Полихлорированные бифенилы ПХБ снижают уровень стероидных гормонов тюленей, ДДТ ведут к онкологии их репродуктивных органов и сокращению численности.
Цианотоксины - результат цветения водорослей в теплеющей воде - тоже угрожают морским млекопитающим, получающим неврологические нарушения и болезни вплоть до летальных исходов. Цианотоксины снижают репродуктивную функцию, что ведет к сокращению популяции, которая к тому же сталкивается со снижением запасов пищи, необходимой для успешного размножения, рождения и выращивания детенышей.
Грызуны:
Эндокринные разрушители - бисфенол А, фталаты и антипирены - напрямую воздействуют на рецепторы стероидных гормонов и косвенно влияют на репродуктивную функцию. А влияние ПФАС, проникающего через плацентарный барьер, наследуется тремя поколениями животных.
Во всех случаях популяции сокращаются и биоразнообразие падает.
Широкое распространение фталатов в организме человека в США было впервые зафиксировано в 1999 году. Выявили «фталатный синдром» —нарушения репродуктивной функции у мужчин: снижение выработки тестостерона в критический период пренатального развития. Это ведет к бесплодию мужчин. Пестициды также угнетают репродуктивные функции.
ПФАС влияют на стероиды, гормоны щитовидной железы и метаболические гормоны человека. В частности, они снижает способность к зачатию как естественным путем, так и через процедуру ЭКО.
Микро- и нанопластик также негативно влияют на репродуктивную функцию. В частности, есть эпидемиологические доказательства того, что воздействие эндокринных разрушителей может влиять на соотношение родившихся мальчиков и девочек.
Ну а жара, как показал анализ данных о рождаемости в США за 80 лет, снижает успешность зачатия.
И что теперь?
Исследование доказывает острую необходимость в нормативно-правовой и научной базе для классов химических веществ, нарушающих работу гормональных систем у живых организмов. Ограничения и отмена использования токсичных соединений эффективны. Популяции организмов могут восстановиться.
Также важен Глобальный договор о пластике: он содержит тысячи эндокринных разрушителей и других токсикантов. Пластик создает не только мусорный кризис, но и безвыходную ситуацию в здравоохранении: организмы невольно подвергаются воздействию химических веществ, безопасность которых не изучена.
Для решения проблем необходимы скоординированные трансграничные меры регулирования. Чтобы построить устойчивое будущее, важно признать, что химические вещества, попадая в окружающую среду, не исчезают бесследно. Они только усугубляют проблему, подталкивая человечество к превышению множества планетарных границ.