Биоиндикация

  Содержание 

  

1. Введение ………………………………………………………………..3
2. Формы биоиндикации ………………………………………………...5
3. Биоиндикаторы ………………………………………………………..5             
4. Как правильно выбрать биоиндикаторы? ………………………….8
5. Требования к биоиндикаторам……………………………………….9
6. Требования к биоиндикаторам агроценоза…………………………10
7. Требования к биоиндикаторам фоновых уровней загрязнения…...11
8. Водные биоиндикаторы……………………………………………….14
9. Млекопитающие-биоиндикаторы ……………………………………17
10. Растительные биоиндикаторы………………………………………...19
11. Заключение……………………………………………………………..20
12. Список литературы……………………………………………………22

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

  Методы  оценки абиотических и биотических  факторов местообитания при помощи биологических систем часто называют биоиндикацией (лат. - indicare - указывать). В соответствии с этим, организмы  или сообщества организмов, жизненные  функции которых так тесно  коррелируют с определенными  факторами среды, что могут применяться  для их оценки, называют биоиндикаторами. При биоиндикации изменения биологической  системы всегда зависят как от антропогенных, так и от природных  факторов среды. Эта система реагирует  на воздействие среды в целом  в соответствии со своей предрасположенностью, то есть такими внутренними факторами, как условия питания, возраст, генетически  контролируемая устойчивость и уже  присутствующими нарушениями. Существуют различные формы биоиндикации. Если две одинаковые реакции вызываются различными антропогенными факторами, то говорят о неспецифической  биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о  специфической биоиндикации. Если биоиндикатор реагирует значительным отклонением  жизненных проявлений от нормы, то он является чувствительным биоиндикатором. Аккумулятивные биоиндикаторы, напротив, накапливают антропогенное воздействие  большей частью без быстро проявляющихся  нарушений. Для биоиндикации пригодны в основном два метода - пассивный  и активный мониторинг. В первом случае у свободно живущих организмов исследуются видимые или незаметные повреждения или отклонения от нормы, являющиеся признаками стрессового  воздействия. При активном мониторинге  пытаются обнаружить те же самые воздействия  на тест-организмах, находящихся в  стандартизированных условиях на исследуемой  территории.

  Все биоиндикаторы подразделяют на четыре группы:

  ботанические;

  зоологические;

  микробиологические;

  биохимические.

  Одно  из основных требований к биоиндикаторам – это возможность получения  культур из генетически однородных организмов. В таком случае отличия  между опытом и контролем с  большей вероятностью могут быть отнесены на счет нарушающего фактора, а не индивидуальных различий между  особями

  Растения  обычно служат хорошими показателями нарушенности среды хозяйственной  деятельностью, промышленными загрязнениями. Животные интересны как объект, физиологически близкий к человеку, по их реакциям можно предвидеть санитарные последствия  загрязнений не только для природы  в целом, но и для человека. Микробы - наиболее быстро реагирующие индикаторы, они лучше всего подходят для  экотоксилогических экспериментов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Формы биоиндикации

  Биоиндикация  может быть специфической и неспецифической. В первом случае изменения живой системы можно связать только с одним фактором среды. Например, высокая концентрация в воздухе озона вызывает появление на листьях табака (сорта Bel W3) серебристых некрозных пятен. Во втором случае различные факторы среды вызывают одну и ту же реакцию. Например, снижение численности почвенных беспозвоночных может происходить и при различных видах загрязнения почвы, и при вытаптывании, и в период засухи и по другим причинам.

  При другом подходе различают прямую и косвенную биоиндикацию. О прямой биоиндикации говорят, когда фактор среды действует на биологический объект непосредственно. В описанном выше случае серебристые пятна на листьях табака возникают от прямого действия озона.

  При косвенной биоиндикации фактор действует  через изменение других (абиотических или биотических) факторов среды. Например, применение одного из гербицидов (2,2 дихлорпропионовой кислоты) на лугу ведет к уменьшению злаков в растительном покрове (с 55 до 12%) и, соответственно, увеличению разнотравья, что может рассматриваться как прямая биоиндикация. Эти изменения растительного покрова ведут к падению численности саранчовых и росту численности тлей. Изменение в соотношении двух групп насекомых – пример косвенной биоиндикации применения гербицида.

  Биоиндикаторы

  Биоиндикаторы – это биологические объекты (от клеток и биологических макромолекул до экосистем и биосферы), используемые для оценки состояния среды. Когда хотят подчеркнуть то, что биоиндикаторы могут принадлежать к разным уровням организации живого, употребляют термин «биоиндикаторные системы».

  Критерии  выбора биоиндикатора:

1. быстрый ответ;
2. надежность (ошибка <20%);
3. простота;
4. мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в природе объект).

Типы  биоиндикаторов:

  1. Чувствительный (сенситивный). Быстро реагирует значительным отклонением показателей от нормы. Например, отклонения в поведении животных, в физиологических реакциях клеток могут быть обнаружены практически сразу после начала действия нарушающего фактора.

  2. Аккумулятивный (поглотительный). Накапливает воздействия без проявляющихся нарушений. Например, лес на начальных этапах его загрязнения или вытаптывания будет прежним по своим основным характеристикам (видовому составу, разнообразию, обилию и пр.). Лишь по прошествии какого-то времени начнут исчезать редкие виды, произойдет смена преобладающих форм, изменится общая численность организмов и т.д. Таким образом, лесное сообщество как биоиндикатор не сразу обнаружит нарушение среды.

  Биоиндикаторы принято описывать с помощью  двух характеристик: специфичность и чувствительность.

  При низкой специфичности биоиндикатор реагирует на разные факторы, при  высокой – только на один (см. примеры  по специфической и неспецифической  биоиндикации).

  При низкой чувствительности биоиндикатор отвечает только на сильные отклонения фактора от нормы, при высокой  – на незначительные.

  Тест-организмы – это биоиндикаторы (растения и животные), которых используют для оценки качества воздуха, воды или почвы в лабораторных опытах.

  Примеры тест-организмов:

• одноклеточные зеленые водоросли (хлорелла, требоуксия из лишайников и пр.);
• простейшие (инфузория-туфелька);
• членистоногие (рачки дафния и артемия);
• мхи (мниум);
• цветковые (злак плевел, кресс-салат).

   
Биоиндикаторы делят на следующие  группы:

1. Индивидуальные: размер особей, плодовитость, наличие аномальных особей и т.д.
2. Процессы: увеличение или уменьшение скоростей процесса (например, скорости фотосинтеза).
3. Структурные: видовая структура, число толерантных (интолерантных видов), биотические индексы и т.д.
4. Экосистемные:  видовое разнообразие, видовая структура (Семенченко, 2004).

  Биоиндикаторы загрязнения (bioindicators of contamonation)  - 1)  организмы, которые поглощают (накапливают) токсические вещества и способны  в силу этого быть показателями загрязненности  воды данным веществом; 2) организмы, свидетельствующие о загрязненности воды. По набору таких организмов в водоеме  судят о качестве воды.    
В отличие от биомаркеров, биоиндикаторы не могут мгновенно реагировать на изменение экологических условий, т.к. их индикаторными свойствами являются  популяционные процессы и процессы в сообществе в целом. Основным преимуществом биоиндикаторов перед биомаркерами является тот факт, что далеко не всегда кратковременное изменение условий, на которое реагирует биомаркеры, приводит к негативным изменениям в популяциях, сообществах и экосистемах.  

  Как правильно выбрать  биоиндикаторы?

  В странах ЕС  при  биоиндикации водных объектов, в основном, используются  наиболее чувствительные   организмы бентоса. Численность толерантных видов уменьшается  по мере увеличения степени  загрязнения. К таким видам относятся личинки насекомых отрядов  Ephemeroptera,  Trochoptera, Plecoptera.

  Биоиндикаторы:

• -вследствие эффекта кумуляции могут реагировать даже на сравнительно слабые антропогенные нагрузки,
• -суммируют действия всех без исключения важных биологических факторов,
• -отражают физические и химические параметры, характеризующие состояние экосистемы,
• -фиксируют скорость происходящих в среде изменений,
• -вскрывают тенденции развития окружающей среды,
• -указывают пути и места скопления загрязнений и возможные пути попадания их в пищу человека,
• -позволяют судить о степени вредности любых веществ для живой природы, давая возможность контролировать их действие,
• -устраняют чрезвычайно трудную задачу применения дорогостоящих и трудоемких физических и химических методик,
• -постоянно присутствуют в окружающей среде и реагируют, в том числе, на кратковременные залповые сбросы загрязняющих веществ, на которые может не отреагировать автоматизированная система контроля, рассчитанная на дискретный во времени отбор проб,
• -помогают нормировать допустимую нагрузку на экосистемы, различные по своей устойчивости к антропогенным воздействиям, так как одинаковый состав и объем загрязнений может привести к различным реакциям экосистем, расположенных в разных географических условиях.

  Мировой опыт мониторинга выработал целый  ряд требований к биоиндикаторам. Найти какой либо организм или группу организмов, удовлетворяющих всем этим требованиям, не представляется возможным, поэтому для мониторинга используют самые разные группы – от микроорганизмов до рыб и млекопитающих. При мониторинге пресноводных экосистем излюбленным объектом служат животные макрозообентоса. Они удовлетворяют многим требованиям к биоиндикаторам, среди которых: повсеместная встречаемость, достаточно высокая численность, относительно крупные размеры, удобство сбора и обработки, сочетание приуроченности к определенному биотопу с определенной подвижностью, достаточно продолжительный срок жизни, чтобы аккумулировать загрязняющие вещества за длительный период. Бентосные организмы, как правило, не являются хозяйственно ценными или уникальными объектами, поэтому изъятие их из водоема в исследовательских целях не наносит ущерб его экосистеме.  

  Требования  к биоиндикаторам

     Биоиндикаторы должны удовлетворять следующим требованиям:

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

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

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

  — биология данных видов-индикаторов  должна быть хорошо изучена. 

  С помощью биоиндикаторов принципиально  возможно:

  — обнаруживать места скоплений в  экологических системах различного рода загрязнений;

  — проследить скорость происходящих в  окружающей среде изменений;

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

  — прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы. 

  Требования  к биоиндикаторам агроценоза

   Для объективной оценки загрязнения агроценоза ксенобиотиками необходимы адекватные тест-системы и фитотесты, реагирующие на комплекс загрязнителей и пригодные для выявления мутагенного потенциала встречающихся в агросфере поллютантов. При этом индикаторы должны удовлетворять ряду требований: