Насекомые как объект биоиндикации

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

     «Насекомые  как объект биоиндикации» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Содержание 

Введение…………………………………………………………………………3

1 Общая характеристика метода биоиндикации………………………………4

2 Насекомые как объект биоиндикации……………………………………….6

3 Насекомые как  биоиндикаторы почвенной среды…………………………..8

4 Насекомые  как биоиндикаторы водной среды………………………………11

Заключение……………………………………………………………………….17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Наиболее  часто цитируемой и, в то же время, наиболее идеологически расплывчатой областью экологии является некоторая совокупность методов, называемая “биоиндикацией”. Хотя истоки наблюдений за индикаторными свойствами биологических объектов можно найти в трудах естествоиспытателей самой глубокой древности, до сих пор отсутствует стройная теория и адекватные методы биоиндикации.

     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, как и мониторинг, осуществляется на различных уровнях организации биосферы: макромолекулы, клетки, органа, организма, популяции, биоценоза.

     Роль биоиндикации сводится к следующим действиям:

• выделяется один или несколько исследуемых факторов среды (по литературным данным или в связи с имеющейся программой мониторинговых исследований);
• собираются полевые и экспериментальные данные, характеризующие биотические процессы в рассматриваемой экосистеме, причем теоретически эти данные должны измеряться в широком диапазоне варьирования исследуемого фактора (например, в условно-чистых и в условно-грязных районах);
• некоторым образом (путем простого визуального сравнения, с использованием системы предварительно рассчитанных оценочных коэффициентов или с применением математических методов первичной обработки данных) делается вывод об индикаторной значимости какого-либо вида или группы видов.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 Общая характеристика метода биоиндикации 

     Биоиндикация - это оценка состояния среды с помощью живых объектов.

     Биоиндикатор - группа особей одного вида или сообщества, по наличию или по состоянию которых, а также по их поведению судят о естественных и антропогенных изменениях в среде.

     Живые объекты (или системы) - это клетки, организмы, популяции, сообщества. С  их помощью может производиться  оценка как абиотических факторов (температура, влажность, кислотность, соленость, содержание поллютантов и т.д.) так и биотических (благополучие организмов, их популяций и сообществ).

     Установлено, что биоиндикаторы имеют ряд  преимуществ перед химическими  методами оценки состояния окружающей среды, а именно:

• они суммируют влияние всех без исключения биологически важных воздействий и отражают состояние окружающей среды в целом, включая ее загрязнение и другие антропогенные загрязнения;
• в условиях хронических антропогенных нагрузок биоиндикаторы могут реагировать даже на относительно слабые воздействия вследствие кумулятивного эффекта;
• делают необязательным применение дорогостоящих и трудоемких физических и химических методов для измерения биологических параметров;
• 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;
• указывают пути и места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений и ядов, возможные пути их попадания в пищу человека; е) позволяют судить о степени вредности любых синтезируемых человеком веществ для живой природы и для него самого, причем дают возможность контролировать их действие;
• 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 .

     По  мнению Ван Штраалена (1998), существуют по крайней мере 3 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) позволило 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 концепции  в окрукражующей среде различных поллютантов (если их концентрация не запредельно высока) не содержат ответа на вопрос, насколько ситуация опасна для живой природы. Показатели предельно допустимой концепции (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 биондикация, 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.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Насекомые как  объект биоиндикации 

     Наблюдать за изменениями животных в нарушенной среде значительно сложнее, чем  за неподвижными растениями. Более  доступны насекомые. Эти группы чаще других используют в целях биоиндикации.

     1. Морфологические изменения (размеров, пропорций, покровов, окраски, уродства):

     а) размеры и пропорции тела на загрязненных участках достоверно отличаются:

• У ряда тлей (ширина головы, длина бедра и голени, усиков, хвостика и сифона);
• На загрязненном корме размеры личинок насекомых обычно уменьшаются;

     б) покровы. У тли (Aphis fabae) после добавления к пище сульфит-ионов существенно  изменялись полигоны и зернистость  кутикулы у потомком;

     в) окраска. Явление промышленного  меланизма (более темной окраски) в загрязненных районах отмечено у:

• Бабочки пяденицы березовой;
• Двухточечной божьей коровки (доля черных форм обычно 2-3%, а в загрязненных районах много выше);
• Коллемболы (Orchelesella villosa);

     г) уродства. Под действием ксенобитотиков (дизельного топлива, ДДТ и др.) возникают нарушения формообразующих процессов в онтогенезе насекомых. В опытах доля аномальных бабочек огневки выросла от 5 до 35% при добавлении в пищу PbO.

     2. Физиологические изменения. Следующие изменения покажут принцип использования физиологических показателей в целях биоиндикации:

     а) у личинок водных насекомых имеются  хлоридные клетки, способные активно  поглощать анионы, особенно хлорид-ионы, обеспечивая постоянство их концентрации в гемолимфе. Эти клетки обычно расположены на жабрах (личинки поденок) или на брюшке (личинки ручейников). Число этих клеток обратно пропорционально уровню солености, при каждой линьке их число приводится в соответствие с соленостью среды. От линьки к линьке можно определить тенденции в изменении солености водоема;

     б) общее физиологическое состояние  организма насекомого может быть охарактеризовано общим количеством  гемоцитов (клеток гемолимфы) в единице  объема и соотношением их основным типов. Например, в зоне загрязнения  сернистым газом количество гемоцитов у гусениц сосновой пяденицы падает вдвое, при этом возрастает количество фагоцитов с 5 по 32%.

     3. Размножение. Плодовитость обычно падает, например:

• У тлей и непарного шелкопряда при окуривании их сернистым газом;
• У коллембол (Onychiurus armatus, Orrchesella cincta) на участках, загрязненных тяжелыми металлами.

     В лабораторных условиях в качестве тест-организмов могут быть использованы саранчовые (Acrotylus patruelis, Aiolopus thalassinus). При действии хлорида ртути у этих видов  возрастает число яиц в кладке, при действии мочевины (>0,055 г./кг почвы) уменьшается число яиц в кладке и количество кладок.

     4. Онтогенез и продолжительность жизни:

     а) нарушение течения линек у  насекомых:

• При загрязнении у бабочек снижается доля окукливающихся гусениц и процент вылета имаго;
• Удлинение личиночной стадии у совки (Scotia segetum) при интоксикации медью и у непарного шелкопряда при фумигации фтористым водородом (HF) и метилмеркаптаном;

     б) сокращение сроков развития:

• У совки (Scotia segetum) на 4-7 дней при добавлении хлорида кадмия (CdCI2);
• У коллембол (Isotoma notabilis, Onychiurus armatus) при загрязнении тяжелыми металлами;

     в) изменение срока жизни. Обычно он сокращается, например:

• У кобылки (Acrotylus patruelis) при увеличении концентрации HgCI2;
• У гусениц (особенно младших возрастов) непарного, тутового и соснового шелкопрядов, сосновой пяденицы и многих других при питании загрязненным кормом и фумигации промышленными выбросами;
• У личинок мухи (Calliphora vicina) пропорционально концентрации сернистого газа.

     Реже  наблюдают удлинение срока жизни, например, у дрозофилы при добавлении в пищу 0,3% антиоксиданта пропилгаллата  срок жизни возрастает на треть. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3 Насекомые как  биоиндикаторы почвенной  среды 

     Большое значение  при построении имитационной модели почвенных экосистем имеет выделение основных факторов среды,   определяющих развитие каждого из биоценозов.

     Основная  задача при этом заключается  в  том, чтобы проследить в дальнейшем изменения  позитивных и негативных факторов в новых экологических условиях. Это позволит оценить в целом состояние почвенной среды и составить прогноз его изменения.

     Решение этих задач на практике осуществляют с помощью различных видов-

<