Животные – биоиндикаторы среды обитания человека

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Владивостокский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития РФ

Кафедра ботаники

 

 

 

 

 

 

Животные – биоиндикаторы среды обитания человека

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 1-го курса

фармацевтического факультета

Марущак Алина

Проверила: Масликова Любовь Андреевна

 

 

 

 

 

Владивосток

2011

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………………………………………………3

1. Принципы организации  биологического мониторинга……………………………………….4

2. Биологический контроль  окружающей среды……………………………………………………..5

3. Общие принципы использования  биоиндикаторов…………………………………………….6

4. Особенности использования  животных в качестве биоиндикаторов…………….……7

5. Биоиндикация на разных  уровнях организации живого…………………………….……….9

6. Примеры изменений животных в нарушенной среде………………………………………..11

7. Примеры биоиндикации на популяционно-видовом уровне…………………………….12

8. Примеры биоиндикации  на биоценотическом уровне…………………………….………..13

9. Примеры биоиндикации  на экосистемном уровне……………………………………..……..14

10. Биоиндикация на уровне  биосферы………………………………………………………..…………15

Заключение………………………………………………………………………………………………..………….….16

Список литературы………………………………………………………………………………………….…………17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

  В последнее время  весьма актуальными являются  наблюдения за изменениями состояния  окружающей среды, вызванными антропогенными  причинами. Система этих наблюдений  и прогнозов составляет суть  экологического мониторинга. В этих  целях все чаще применяется  и используется достаточно эффективный  и недорогой способ мониторинга  среды – биоиндикация, т.е. использование  живых организмов для оценки  состояния окружающей среды.

  В этой работе рассматривается  само понятие биоидикации, в каких  условиях и для каких целей  проводится данное исследование  окружающей среды, какие тест-объекты  могут быть использованы для  этого. Также говорится о биоиндикации  на различных уровнях организации  живого – от клеточного и  субклеточного уровня до уровня  биосферы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принципы организации биологического мониторинга

   Сам термин «мониторинг» (от англ. monitoring — контроль) подразумевает проведение мероприятий по непрерывному наблюдению, измерению и оценке состояния окружающей среды. Под экологическим качеством среды обитания человека понимают интегральную характеристику природной среды, обеспечивающую сохранение здоровья и комфортное проживание человека.

  Поскольку человек  адаптирован и может комфортно  существовать только в современном  биологическом окружении, в природных  экосистемах, понятие «экологическое  качество среды» подразумевает  сохранение экологического равновесия  в природе (относительной устойчивости  видового состава экосистем и  со става сред жизни), которое  и обеспечивает здоровье человека.

  Необходимо различать  цели и способы нормирования  и оценки качества среды обитания  человека по основным физико-химическим  параметрам, с одной стороны, и  экологического прогноза будущего  изменения состояния экосистемы  и здоровья людей в условиях  антропогенного пресса — с  другой.

  Для общей оценки  состояния окружающей среды и  определения доли участия отдельных  источников в ее загрязнении  применяют санитарно-гигиенические  и токсикологические нормативы (предельно  допустимые концентрации — ПДК  — поллютантов, предельно допустимые уровни воздействия — ПДУ). Однако для прогноза результатов влияния антропогенных факторов как на экосистемы, так и на здоровье людей необходимо учитывать так же и многие показатели, характеризующие реакцию отдельных организмов и экосистемы в целом на техногенное воздействие.

  Антропогенные загрязнения  действуют на живые организмы, и в том числе на человека, в самых различных сочетаниях, комплексно. Их интегральное влияние  можно оценить только по реакции  живых организмов или целых  сообществ. Прогноз действия на человека загрязненной воды, химических добавок в пище или за грязненного воздуха правомочен, если в оценку токсичности входят не только аналитические методы, но и биологическая диагностика действия среды на животных. Кроме того, многие ксенобиотики (чуждые для биосферы вещества) накапливаются в организме, и в результате длительное воздействие даже малых концентраций этих веществ вызывает патологические изменения в организме. Наконец, известен парадоксальный эффект малых доз многих биологически активных соединений, когда сверхслабые дозы (ниже ПДК) оказывают на организм более сильное действие, чем их средние дозы и концентрации.

  Универсальным показателем  изменения гомеостаза тест-организма (организма, используемого при оценке токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов и др.) является состояние стресса при попадании из «чистой» среды в «загрязненную».

  В биологии под  стрессом понимается реакция  биологической системы на экстремальные  факторы среды (стрессоры), которые  могут в зависимости от силы, интенсивности, момента и продолжительности  воздействия более или менее  сильно влиять на систему.

  Стрессовое воздействие  среды приводит к отклонению  основных параметров организма  от оптимального уровня.

  В настоящее время  оценка степени экологической  опасности традиционно осуществляется  путем определения в окружающей  среде отдельных потенциально  вредных веществ или воздействий  и сравнения полученных результатов  с законодательно установленными  для них предельно допустимыми  величинами.

  Реализация основных  принципов устойчивого развития  цивилизации в современных условиях  возможна лишь при наличии  соответствующей информации о  состоянии среды обитания в ответ на антропогенное воздействие, собранной в ходе проведения биологического мониторинга. Оценка качества среды является ключевой задачей любых мероприятий в области экологии и рационального природопользования.

  Объектами мониторинга являются биологические системы и факторы, воздействующие на них. При этом желательна одновременная регистрация антропогенного воздействия на экосистему и биологического отклика на воздействие по всей совокупности показателей живых систем.

 

 

Биологический контроль окружающей среды

Биологический контроль окружающей среды включает две основные группы методов: биоиндикацию и биотестирование. Применение в качестве биоиндикаторов растений, животных и даже микроорганизмов позволяет проводить биомониторинг воздуха, воды и почвы.

Биоиндикация (bioindication) – обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов непосредственно в среде их обитания. Биологические индикаторы обладают признаками, свойственными системе или процессу, на основании которых производится качественная или количественная оценка тенденций изменений, определение или оценочная классификация состояния экологических систем, процесса и явлений. В настоящее время можно считать общепринятым, что основным индикатором устойчивого развития в конечном итоге является качество среды обитания.

Биотестирование (bioassay) – процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо то того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Для оценки параметров среды используются стандартизованные реакции живых организмов (отдельных органов, тканей, клеток или молекул) В организме, пребывающем контрольное время в условиях загрязнения, происходят изменения физиологических, биохимических, генетических, морфологических или иммунных систем. Объект извлекается из среды обитания, и в лабораторных условиях проводится необходимый анализ.

Такие методы оценки токсичности водной среды используются:

-  при проведении токсикологической  оценки промышленных, сточных бытовых, сельскохозяйственных, дренажных, загрязненных  природных и пр. вод с целью  выявления потенциальных источников  загрязнения,

-  в контроле аварийных  сбросов высокотоксичных сточных  вод,

-  при проведении оценки  степени токсичности сточных  вод на разных стадиях формирования  при проектировании локальных  очистных сооружений,

-  в контроле токсичности  сточных вод, подаваемых на очистные  сооружения биологического типа  с целью предупреждения проникновения  опасных веществ для биоценозов активного ила,

-  при определении уровня  безопасного разбавления сточных  вод для гидробионтов с целью  учета результатов биотестирования  при корректировке и установлении  предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ, поступающих в водоемы  со сточными водами,

-  при проведении экологической  экспертизы новых материалов, технологий  очистки, проектов очистных сооружений  и пр.

Хотя подходы очень близки по конечной цели исследований, надо помнить, что биотестирование осуществляется на уровне молекулы, клетки или организма и характеризует возможные последствия загрязнения окружающей среды для биоты, а биоиндикация – а уровне организма, популяции и сообщества и характеризует, как правило, результат загрязнения. Живые объекты – открытые системы, через которые идёт поток энергии и круговорот веществ. Все они в той или иной мере пригодны для целей биомониторинга.

Контроль качества окружающей среды с использованием биологических объектов в последние десятилетия оформился как актуальное научно-прикладное направление.

 

 

Общие принципы использования биоиндикаторов

  Биоиндикаторы (от био и лат. indico — указываю, определяю) — организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Их индикаторная значимость определяется экологической толерантностью биологической системы. В пределах зоны толерантности организм способен поддерживать свой гомеостаз. Любой фактор, если он выходит за пределы «зоны комфорта» для данного организма, является стрессовым. В этом случае организм реагирует ответной реакцией различной интенсивности и длительности, проявление которой зависит от вида и является показателем его индикаторной ценности. Именно ответную реакцию определяют методы биоиндикации. Биологическая система реагирует на воздействие среды в целом, а не только на отдельные факторы, причем амплитуда колебаний физиологической толерантности модифицируется внутренним состоянием системы — условиями питания, возрастом, генетически контролируемой устойчивостью.

  Многолетний опыт  ученых разных стран по контролю  состояния окружающей среды показал  преимущества, которыми обладают  живые индикаторы:

·  в условиях хронических антропогенных нагрузок могут реагировать даже на относительно слабые воздействия вследствие кумулятивного эффекта; реакции проявляются при накоплении не которых критических значений суммарных дозовых нагрузок;

·  суммируют влияние всех без исключения биологически важных воздействий и отражают состояние окружающей среды в целом, включая ее загрязнение и другие антропогенные изменения;

·  исключают необходимость регистрации химических и физических параметров, характеризующих состояние окружающей среды;

·  фиксируют скорость происходящих изменений;

·  вскрывают тенденции развития природной среды;

·  указывают пути и места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений и ядов, возможные пути их попадания в пищу человека;

·  позволяют судить о степени вредности любых синтезируемых человеком веществ для живой природы и для него самого, при чем дают возможность контролировать их действие.

  Выделяют две формы  отклика живых организмов, используемых  в целях биоиндикации, — специфическую и неспецифическую. В первом случае происходящие изменения связаны с действием одного какого-либо фактора. При неспецифической биоиндикации различные антропогенные факторы вызывают одинаковые реакции.

  В зависимости от  типа ответной реакции биоиндикаторы  подразделяют на чувствительные и кумулятивные. Чувствительные биоиндикаторы реагируют на стресс значительным отклонением от жизненных норм, а кумулятивные накапливают антропогенное воздействие, значительно превышающее нормальный уровень в природе, без видимых изменений.

  В качестве биоиндикаторов  могут быть использованы представители  всех царств живой природы. Для  биоиндикации не пригодны организмы, поврежденные болезнями, вредителями  и паразитами. Идеальный биологический  индикатор должен удовлетворять ряду требований:

·  быть типичным для данных условий;

·  иметь высокую численность в исследуемом экотопе;

·  обитать в данном месте в течение ряда лет, что дает возможность проследить динамику загрязнения;

·  находиться в условиях, удобных для отбора проб;

· давать возможность проводить прямые анализы без предварительного концентрирования проб;

·  характеризоваться положительной корреляцией между концентрацией загрязняющих веществ в организме-индикаторе и объекте исследования;