Общие вопросы биоиндикации

Общие вопросы биоиндикации

Биоиндикация - оценка качества среды обитания и ее отдельных характеристик по некоторому индикаторному показателю биоты в природных условиях. В качестве биоиндикаторов выступают отдельные таксоны, экологические группировки (например, в водной среде - фитопланктон, зоопланктон, бентос, перифитон), физиологически сходные организмы (например, имеющие одинаковый тип питания), размерные группы. Отклонение индикаторной биотической характеристики от некоторой заданной нормы свидетельствует о превышении уровней допустимого воздействия абиотических факторов [9].

Биондикация - это метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем.

Основой задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень антропогенных воздействий с учетом комплексного характера загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ.

Биоиндикация может проводиться на уровне макромолекул, клетки, организма, популяции, сообщества и экосистемы. Чувствительными биоиндикаторами могут служить как отдельные процессы в клетке и организме (изменение ферментативной активности, изменение в пигментном комплексе), так и морфологические изменения (изменения формы и размера листовой пластинки, уменьшение продолжительности жизни хвои).

Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции.

Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пищевой цепочки, может достигать 100 - 300 ПДК). В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы [6].

Методы биоиндикации, позволяющие изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы, на неживую природу, являются наиболее доступными. Биоиндикация основана на тесной взаимосвязи живых организмов с условиями среды, в которой они обитают. Изменения этих условий, например повышение солености или рН воды может привести к исчезновению определенных видов организмов, наиболее чувствительных к этим показателям и появлению других, для которых такая среда будет оптимальной [13].

 Биологические методы  помогают диагностировать негативные  изменения в природной среде  при низких концентрациях загрязняющих  веществ. При этом используемые  виды-биоиндикаторы должны удовлетворять следующим требованиям:

а) это должны быть виды характерные  для природной зоны, где располагается данный объект;

б) организмы-мониторы должны быть распространены на всей изучаемой  территории повсеместно;

в) иметь высокую численность в исследуемом экотопе;

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

д) находиться в условиях, удобных для отбора проб;

е) давать возможность проводить  прямые анализы без предварительного концентрирования проб;

ж) они должны иметь четко  выраженную количественную и качественную реакцию на отклонение свойств среды обитания от экологической нормы;

з) биология данных видов-индикаторов должна быть хорошо изучена

и) иметь короткий период онтогенеза, чтобы была возможность  отслеживания влияния фактора на последующие поколения [6].

С помощью биоиндикаторов принципиально возможно:

а) обнаруживать места скоплений  в экологических системах различного рода загрязнений;

б) проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений;

в) только по биоиндикаторам можно судить о степени вредности  тех или иных веществ для живой природы;

г) прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы [10].

По современным представлениям биоиндикаторы - организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания [9].

Биоиндикаторы имеют ряд  преимуществ перед химическими  методами оценки состояния окружающей среды, широко применяемыми в настоящее время:

1. они суммируют влияние  всех без исключения биологически  важных воздействий и отражают  состояние окружающей среды в  целом, включая ее загрязнение  и другие антропогенные загрязнения;

2. в условиях хронических  антропогенных нагрузок биоиндикаторы  могут реагировать даже на  относительно слабые воздействия  вследствие кумулятивного эффекта; реакции проявляются при накоплении некоторых критических значений суммарных дозовых нагрузок;

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

4. делают необязательным  применение дорогостоящих и трудоемких  физических и химических методов  для измерения биологических параметров;

5. живые организмы постоянно  присутствуют в окружающей человека  среде и реагируют на кратковременные  и залповые выбросы токсикантов, которые можно не зарегистрировать при помощи автоматической системы контроля с периодичным отбором проб на анализы;

6. фиксируют скорость  происходящих в окружающей среде изменений;

7. вскрывают тенденции развития природной среды;

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

9. позволяют судить о  степени вредности любы синтезируемых  человеком веществ для живой природы и для него самого, причем дают возможность контролировать их действие;

10. помогают нормировать  допустимую нагрузку на экосистемы, различающиеся по своей устойчивости  к антропогенному воздействию,  так как одинаковый состав  и объем загрязнений может  привести к различным реакциям  природных систем в разных географических зонах [6].

Часто задают вопрос: «Почему  для оценки качества среды приходится использовать живые объекты, когда  это проще делать физико-химическими  методами?» По мнению Ван Штраалена (1998), существуют по крайней мере три случая, когда биоиндикация становится незаменимой.

1. Фактор не может быть  измерен. Это особенно характерно  для попыток реконструкции климата  прошлых эпох. Так, анализ пыльцы  растений в Северной Америке  за длительный период показал  смену теплого влажного климата  сухим прохладным и далее замену  лесных сообществ на травяные. В другом случае остатки диатомовых водорослей (соотношение ацидофильных и базофильных видов) позволили утверждать, что в прошлом вода в озерах Швеции имела кислую реакцию по вполне естественным причинам.

2. Фактор трудно измерить Некоторые пестициды так быстро разлагаются, что не позволяют выявить их исходную концентрацию в почве. Например, инсектицид дельтаметрин активен лишь несколько часов после его распыления, в то время как его действие на фауну (жуков и пауков) прослеживается в течение нескольких недель.

3. Фактор легко измерить, но трудно интерпретировать Данные  о концентрации в окружающей  среде различных поллютантов (если их концентрация не запредельно высока) не содержат ответа на вопрос, насколько ситуация опасна для живой природы. Показатели предельно допустимой концентрации (ПДК) различных веществ разработаны лишь для человека. Однако, очевидно, эти показатели не могут быть распространены на другие живые существа Есть более чувствительные виды, и они могут оказаться ключевыми для поддержания экосистем. С точки зрения охраны природы, важнее получить ответ на вопрос, к каким последствиям приведет та или иная концентрация загрязнителя в среде. Эту задачу и решает биоиндикация, позволяя оценить биологические последствия антропогенного изменения среды Физические и химические методы дают качественные и количественные характеристики фактора, но лишь косвенно судят о его биологическом действии Биоиндикация, наоборот, позволяет получить информацию о биологических последствиях изменения среды и сделать лишь косвенные выводы об особенностях самого фактора Таким образом, при оценке состояния среды желательно сочетать физико-химические методы с биологическими.

Актуальность биоиндикации обусловлена также простотой, скоростью и дешевизной определения качества среды. Например, при засолении почвы в городе листья липы по краям желтеют еще до наступления осени Выявить такие участки можно, просто осматривая деревья. В таких случаях биоиндикация позволяет быстро обнаружить наиболее загрязненные местообитания.

6 Список использованных  источников

 

 

1. Ашихмина Т. Я. Экологический мониторинг: Учебн. - методическое пособие / Т.Я. Ашихмина, Н.Б. Зубкина; под ред. Т.Я. Ашихминой - М.: Академический проект, 2005. - 205 с.

 

2. Емельянов А. Г. Основы  природопользования / А. Г. Емельянова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 304 с

 

3. Захаров В.Н. Практикум  по микробиологии / В.Н. Захаров,  Ф.А. Тихомиров. - М.: Колос, 1998. - 108 с.

 

4. Криволуцкий Д.А. Экологическое нормирование на примере радиоактивного загрязнения экосистем //Д.А. Криволуцкий и др.// Методы биоиндикации окружающей среды в районах АЭС. - М.: Наука, 1988. - 145 с.

 

5. Лемеза Н.А. Малый практикум по низшим растениям / Н.А. Лемеза, А.С. Шуканов. - Минск, 1994. - 94 с.

 

6. Мелехова О.П. Биологический  контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений / О.П. Мелехова, Е.И. Егорова, Т.И. Евсеева; под ред. О.П. Мелеховой, Е.И. Егоровой. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 288 с.

 

7. Мэнниг У.Д. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений / У.Д.Мэнниг, У.А. Федер. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 156 с.

 

8. Николаев Л.А. Металлы  в живых организмах / Л.А. Николаев. - М.: Просвещение, 1986. - 127 с.

 

9. Полетаев П.И., Швецов  М.М. Рациональное природопользование  и охрана окружающей среды  / П.И Полетаев. - М.: Знание, 1982. - 64 с.

 

10. Рянский Ф.Н. И экология, и экономика / Ф.Н. Рянский. - Благовещенск: АО Благ. кн.изд., 1990. - 160 с.

 

11. Соловых Г.Н. Биотехническое  направление в решении экологических  проблем / Г.Н. Соловых и др. - Екатеринбург: Ур. отд. РАН, 2003. - 178 с.

 

12. Сынзыныс Б.И. Экологическая диагностика качества атмосферного воздуха с помощью лишайников / Б.И. Сынзыныс, Е.И. Егорова. - М.: Русполиграф, 1997. - 105 с.

 

13. Федорова А.И., Никольская  А.И. Практикум по экологии  и охране окружающей среды:  Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. - 142 с.

 

14. Христофорова Н.К. Основы  экологии: Учебное пособие / Н.К.  Христофорова, К.В. Яновская. - Владивосток:  Дальнаука, 1999. - 516 с.

 

15. Цветкова Л.И. Экология: Учебник для технических вузов  / Л.И. Цветкова.- М.: Химиздат, 2001. - 192 с.

 

16. Яковлев А.С. Общая  гидробиология. / А.С. Яковлев. - М.: Высшая  школа, 1990. - 187 с.