Биоиндикация

1. накопление загрязняющих веществ не должно приводить к гибели тест-организмов;
2. численность тест-организмов должна быть достаточной для отбора, т.е. без влияния на их воспроизводство;
3. в случае долгосрочных наблюдений предпочтительны многолетние виды флоры ;
4. фитотесты должны быть генетически однородными;
5. должна быть обеспечена легкость взятия проб;
6. должна реализоваться относительная быстрота проведения тестирования;
7. биотесты должны обеспечивать получение достаточно точных и воспроизводимых результатов;
8. биоиндикаторы должны быть одновозрастными и характеризоваться, по-возможности, близкими свойствами;
9. диапазон погрешностей измерений( по сравнению с классическими или эталонными методами тестирования) не должен превышать 20-30%;  
10. при выборе тест-организмов предпочтение следует отдавать регистрации функциональных, этологических, цитогенетических изменений отдельных индикаторных процессов биоты, а не только изменению ее структуры , численности или биомассы, т.к. эти последние являются более консервативными .

  Биоиндикация  загрязненности агроценоза должна, по-возможности, включать три направления исследований:

• подбор индикаторов прогнозирования раннего воздействия;
• прогнозирование состояния биотических компонентов агроценоза;
• диагностику состояния агроценоза в целом

  Биоценозы, как правило, состоят из популяций  нескольких видов и включают элементы двух категорий (виды и популяции), разнонаправленно реагирующие на воздействие загрязнителей. Поэтому ранняя диагностика и  прогнозирование негативных изменений  на биоценотическом уровне являются наиболее сложными вопросами. 

  Требования  к биоиндикаторам фоновых уровней загрязнения

  1. Широкий ареал. Эндемичные виды и даже виды с узким ареалом не обеспечивают охвата всего многообразия физико-географических и иных условий достаточно крупных регионов (однако такие виды могут быть использованы при определении регионального фона загрязняющих компонентов и сдвигов в специфических для региона экосистемах).

  2. Эвритопность . Виды, приуроченные к определенным стадиям сукцессии, не подходят для биоиндикационных исследований. С другой стороны, при работе с высокоэвритопными видами следует учитывать стадии сукцессии, на которых проводятся наблюдения. В противном случае в трактовку результатов могут вкрасться ошибки.

  3. Оседлость. Популяция будет адекватно отражать степень антропогенного воздействия (в том числе уровень загрязнения), если она постоянно находится в данном регионе и на всех стадиях жизненного цикла контактирует с загрязняющими компонентами. Максимально допустимая миграция вида должна ограничиваться рамками одного ботанико-географи-ческого района.

  4.Антисинантропность.Виды-индикаторы должны принадлежать к естественным сообществам и не быть связанными с человеком. Синантропные виды, питающиеся около населенных пунктов, не могут характеризовать загрязненность обследуемого региона и, с другой стороны, не отражают степень адаптации естественных сообществ к загрязнению.

  5. Индикационная пластичность вида. Наиболее

  удобен  для биоиндикации загрязнений вид, совмещающий чув- ствительность (проявляющуюся  в регистрируемых изменениях состава  тканей, метаболизма или поведения в ответ на экспозицию небольшими количествами экотоксиканта) и толерантность, т.е. способность функционировать при поступлении больших доз загрязняющих компонентов. При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать организмам с коротким жизненным циклом, накопление экотоксикантов у которых отражает их содержание в окружающей среде в данный момент.

  6. Достаточная масса  пробы. Для получения представительных и пригодных для сопоставления с установленными в иных регионах (или в другое время) результатов приходится отбирать довольно большие пробы.

  Это требование ограничивает выбор индикаторов  теми видами, численность и биомасса которых в пределах обследуемого района достаточно высока. Существенным является отсутствие сильных колебаний численности особей выбранного вида, что позволяет проводить исследования на протяжении ряда лет.

  7. Простота добычи  и учета. Первое из этих требований может оказаться особенно важным при организации широких, охватывающих многие районы обследований. Учет таких показателей, как численность, биомасса, половозрастная структура популяции и т. д., необходим для биоиндикации состояния экосистем. 

  8. Изученность видов  и внутривидовых  таксонов. Легкость определения упрощает процедуру отбора и предотвращает появление неопределенностей, связанных с межвидовыми различиями метаболизма. Например, сложности в интерпретации результатов исследований могут возникнуть, если в качестве индикаторного растения будет выбрана береза. С одной стороны, использование ее представляется привлекательным и обоснованным, поскольку береза относится к числу эдификаторов лесной зоны европейского континента. Однако на нем встречаются 34 трудноразличимых вида из рода Betula, легко скрещивающихся и дающих множество гибридных форм, отличающихся метаболизмом.

  Требование  изученности относится не только к морфологии, таксономии и экологии видов, но также и к их способности  накапливать экотоксиканты.

  Изложенные  требования часто оказываются противоречивыми  и трудно сочетаемыми в каком-либо одном индикаторном виде. Кроме того, конкретные условия определенного  района могут воздействовать на выбранный  вид, изменяя его индикационные  характеристики. Например, при мониторинге  загрязнения экосистем тяжелыми металлами широко используются лишайники. Они в целом отвечают требованию чувствительности и толерантности  по отношению к этим экотоксикантам. Однако постоянное присутствие в  воздухе даже сравнительно небольших  количеств диоксида серы приводит к  угнетению и последующей элиминации лишайников.

  В заключение отметим, что эти требования во многом относятся и к биоиндикаторам состояния экосистем. Однако следует  помнить, что ни один из видов сам по себе не может служить этой цели: для характеристики состояния необходим набор биоиндикаторов, представляющих как различные систематические группы продуцентов, так и разные уровни трофической цепи консументов, а также редуцентов. При всем при этом число отобранных биоиндикаторов должно быть минимизировано.  

  Водные  биоиндикаторы

  Лучший  индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся  на поверхностных предметах у  кромки воды. В чистых водоемах эти  обрастания ярко-зеленого цвета или  имеют буроватый оттенок. Для  загрязненных водоемов характерны белые  хлопьевидные образования. При избытке  в воде органических веществ и  повышения общей минерализации  обрастания приобретают сине-зеленый  цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей. При  плохой с избытками сернистых  соединений могут сопровождаться хлопьевидными  налетами нитчатых серобактерий - теотриксов.

  Хорошие результаты дает анализ бентосных (придонных) беспозвоночных. Оценка чистоты водоемов делается по преобладанию, либо отсутствию тех или иных таксонов.

  Ностак  сливовидный является хорошим биоиндикатором. Наличие этого вида говорит о чистой воде. Первый признак тревоги - измельчение и нарушение правильной округлой формы изумрудных "шаров" этой водоросли.

  Бурное  развитие других сине-зеленых водорослей, например, осциллятории - хороший индикатор опасного загрязнения воды органическими соединениями.

  Трубочник образует огромные скопления в илу сильно загрязненных рек, в незначительных количествах встречаются также на песчаных и каменистых грунтах более чистых рек.

  Мотыль образует большие скопления в силу сильно загрязненных органическим веществом рек.

  Ведущие оседлый образ жизни (непроходные) рыбы также могут выступать в  качестве биоиндикаторов загрязнения. В частности, финскими учеными для  мониторинга загрязнения озер и  водохранилищ метилированными формами  ртути использовалась щука .

  Крыска (эриталис) - это личинка мухи - пчеловидки из семейства журчалок. Крыска обитает в загрязненных органическим веществом водоемах с черным илом и сильным запахом сероводорода.

  Фитопланктон - важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом. Фитопланктон наиболее распространенная и хорошо изученная из всех экологических групп водорослей. Состав фитопланктона имеет большую видовую насыщенность. Анализ видового состава, обилия и количественного развития видов фитопланктона входят во все программы экологического мониторинга водоемов. Изучение фитопланктона водоемов производится путем сбора проб на установленных станциях.

  Сине-зеленые  водоросли - прокариотические организмы, встречаются повсеместно и могут обитать в таких экстремальных биотопах, как горячие источники и каменистые пустыни. Некоторые виды сине-зеленых водорослей могут вызвать токсичное "цветение" в эвтрофированных метообитаниях, представляющие опасность для человека и домашнего скота.

  Диатомовые  водоросли - микроскопические организмы, встречаются во всех видах вод. Образуют основную массу состава продуцентов в водоеме, они являются началом пищевой цепи. Их поедают беспозвоночные животные, некоторые рыбы и молодь. Массовое развитие некоторых диатомовых водорослей может иметь и отрицательные последствия (влияют на качество воды, вызывают гибель личинок рыб, забивая им жабры). Многие диатомеи можно использовать как индикаторы качества воды водоема.

  Зеленые водоросли - один из самых обширных отделов водорослей, в котором имеются все известные у водорослей структуры, кроме амебоидной и тканевой.

  Эвгленовые  водоросли - Распространены исключительно в пресных водоемах, богаты органическими веществами, в клетках содержит многочисленные кроваво-красные гранулы. Пи массовом развитии эти виды образуют на поверхности воды налет: красный - на солнечном свету, зеленый в тени или после захода солнца, некоторые виды вызывают "цветение" воды, окрашивая ее в коричневый цвет.

  Золотистые  водоросли - преимущественно пресноводные водоросли, чаще всего встречаются в чистых водоемах. Обычно они развиваются в холодное время года.

  Криптофитовые водоросли - наиболее обширные порядок криптомонодальные включает водоросли, распространенные в пресных водах и морях. Среди бесцветных криптомонадовых наиболее известен часто встречающийся в загнивающей воде род Хиломонас.

  Динофитовые водоросли - существуют в пресных водах и в морях. Среди них существуют паразиты которые уничтожают личинок устриц, есть виды вырабатывающие яд, смертельный для рыб. Кроме, того разлагаясь после своего массового развития, так называемых "красных приливов" , они могут отравлять воду на многие километры вредными продуктами распада, взывая замор рыбы и других водных животных.

  Желто-зеленые  водоросли - большинство видов пресноводные, широко распространены в различных местообитаниях.

  В качестве индикаторных организмов испытывался  широкий круг видов водорослей, животных и микроорганизмов. В настоящее  время признается, что для определения  уровня загрязненности морских экосистем  тяжелыми металлами наиболее подходят бурые водоросли-макрофиты и моллюски.

  Бурые водоросли (Phaeophyta) - фукусы, ламинарии, цисто-зиры, саргассы - накапливают  тяжелые металлы в меньших  количествах, чем это характерно для многих видов морских зеленых и красных водорослей-макрофитов и фитопланктона. Однако, в отличие от последних, поглощение бурыми водорослями ионов металлов линейно связано с их концентрациями в окружающей среде. Кроме того, они более прочно удерживают металлы в своих тканях. Наибольшее внимание в качестве биоиндикаторов привлекают бурые водоросли порядка Fucales, образующие три семейства: фукусовые (Fucaceae), саргассовые (Sargassaceae) и цисто-зейровые (Cystoseiraceae). Помимо прочего, это объясняется их широким распространением - они растут во всех морях, кроме Каспийского и Аральского, причем являются объектом промысла (для получения альгинатов, производства кормовой муки и удобрений). Некоторые виды фукусовых употребляются а пищу.