Отклонение от нормы некоторых параметров сре­ды в результате антропогенного воздействия зачастую выходят за пределы, отвечающие нормам реакции организмов на эти параметры. Так, применение герби­цидов (веществ, уничтожающих сорняки) вносит помехи в биогеоценоз в целом. Трава, являю­щаяся и продуцентом, и средообразователем, и источником энергии для последующих трофических звеньев, погибает под воздействием гербицидов. С ее гибелью исчезают экологические ниши насекомых. Все это прямо сказывается на их популяциях: наруша­ется режим обитания, питания, часть особей погибает, а оставшаяся часть оказывается в условиях, неблагоп­риятных для размножения, и возможность свободного и случайного обмена генетической информацией (пан-миксия) становится ограниченной. Наконец, и на уровне отдельной особи происходят необратимые изменения: часть насекомых гибнет из-за ядовитости гербицидов, часть оказывается к ним толерантной, а у части отме­чаются изменения в хромосомах (мутации), меняющие наследственность. В рассмотренном примере наблюда­ются разрывы в каналах обратной связи при передаче информации от особи к популяции, а от нее к биоцено­зу.

Применение ядохимикатов создает так называе­мые частичные помехи, которые разрушают лишь отдельные звенья в отдельных трофических и энерге­тических цепях, не разрушая пищевых сетей в целом. К полной деградации всей экологической системы они обычно не приводят. Выброс в атмосферу ксенобиотиков (чуждых окружающей среде веществ) или превышение есте­ственного уровня некоторых компонентов атмосферы меняет соотношение газов воздуха и создает помехи реакциям фотосинтеза, а в некоторых случаях просто убивает листву. Повышение содержания в поч­ве индустриальных райнов марганца, хрома, никеля, меди, кобальта, свинца снижает первичную продук­тивность. Подобные помехи ведут к разрушению экосистемы в целом, так как уничтожается основной трофический уровень — биопродуценты. В этом случае говорят о предельных помехах. Вырубка леса или распашка целинной степи полностью ликвидируют экосистемы и в лучшем случае приводит к возникновению на их месте новых, а в худшем — к эрозии почв.

За разрушением экосистем в конечном итоге может последовать и разрушение биосферы в целом или резкое снижение ее продуктивности. Вырубка лесов, эрозия почв, замещение ландшафтов горными выработками и урбанизация снижают общую биомас­су фотосинтетиков и нарушают непрерывность биотического круговорота на значительных террито риях. Помехи могут действовать не только быстро, но и постепенно, прерывая поток информации между отдельными звеньями пищевых цепей. С экологических позиций антропогенное загрязнение окружающей среды представляет собой комплекс помех в экосистемах. Бездействующих на потоки энергии и информации в пищевых (энергетических) цепях. Эти помехи не являются периодическими и часто превышают нормы реакции живых организмов, поэтому в отличие от естественных помех они ведут не к естественному отбору, а к массовой гибели организ­мов.

Загрязнение среды — сложный многообразный процесс. Отходы производства оказываются обычно там, где их раньше не было. Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими в состав тканей живого организма.

Непосредственными объектами загрязнения (ак­цепторами) служат основные компоненты биотопа (местообитание биотического сообщества): атмосфера, гидросфера, литосфера. Косвенными объектами за­грязнения (жертвами) являются составляющие биоценоза — растения, животные, микроорганизмы.

Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них промышленные предприятия, теплоэнерге­тический комплекс, транспортные и бытовые отходы, отходы животноводства, а также химические вещест­ва, намеренно вносимые человеком в экосистемы для защиты от вредителей, болезней и сорняков.

Среди ингредиентов загрязнений — тысячи хими­ческих веществ, особенно металлы и оксиды, токсины, аэрозоли. Загрязнителем может быть любой физичес­кий агент, химическое вещество и биологический вид (микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации — предельных ес­тественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Различают антропогенные загрязнители, разру­шаемые биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные кругово­роты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты и накап­ливаются в пищевых цепях и в биотопах.

Загрязнение означает не просто внесение в атмосферу, почву и воду тех или иных чуждых им компонен­тов. В любом случае воздействию подвергается биогеоценоз в целом. Кроме того, избыток или недоста­ток одних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществ означает изменение режимов экологических факторов или их составов, отклоняющихся от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы обмена веществ, сни­жается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биоценоза в целом.

Итак, загрязнение окружающей среды есть вне­сение в экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих кругово­рот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего экосистема разрушается или снижает свою продуктивность.

Отрицательное влияние изменения качества внеш­ней среды на метаболизм живых организмов получило название “экологической ловушки”. Наиболее ярки­ми примерами являются воздействие на физиологические процессы в организме человека метилртути (болезнь “Минамата”), а также влияние некоторых пестицидов.

В свое время создание высокоэффективного ядо­химиката для борьбы с вредителями растений — дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) — было отмечено Нобелевской премией, поскольку его применение су­лило реальную возможность сохранять урожайность агроценозов и лесные насаждения. Мировое производ­ство ДДТ в течение почти 30 лет достигало ежегодно 100 тыс.т. Препараты ДДТ создавали помехи в экосис­темах для экономически вредных консументов и защищали урожаи. Но и сам препарат, и некоторые его примеси помимо токсичности для теплокровных жи­вотных, способны прогрессивно накапливаться в звеньях пищевых цепей. При содержании в воде пре­парата ДДТ в дозировке 0,0014 частей на миллион его содержание в планктоне составляет уже 5,0 частей на миллион, а в мышцах рыб — 221 часть, т.е. при прохождении его по трофической цепи происходит концентрирование более чем в 10 тыс. раз! Когда этот факт был установлен, практически все страны мира (за исключением Китая и некоторых других развиваю­щихся стран) подписали Конвенцию о запрещении производства и применения ДДТ.

Последствия загрязнения далеко не всегда ощу­щаются сразу. Скачкообразным проявлениям загрязнения нередко предшествуют скрытые. Важна своевременная косвенная индикация загрязнения в начальные моменты его воздействия.