IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В настоящее время одна из глобальных проблем человечества – это экологический кризис. Существует различные методы для отслеживания состояния окружающей среды. Актуальность данного метода состоит в том, что он не дорогостоящий и не требует особых умений, помогает охватывать как большую территорию, так и маленький участок.

Биомониторинг является составной частью экологического мониторинга – слежение за состоянием окружающей среды по физическим и биологическим показателям. В задачи биомониторинга входит регулярно проводимая оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов [5]. В ходе онтогенетического и филогенетического развития любой организм в отношении любого фактора обладает генетически детерминированным и филогенетически приобретённым, уникальным физиологическим диапазоном толерантности, в пределах которой данный фактор не оказывает существенного влияния на жизнедеятельность организма, является переносимым. В случае низкой или высокой интенсивности силы фактора организм находится в зонах физиологического пессимума, когда силы воздействия находится за максимальными или минимальными пределами для конкретного организма — наступает угнетение жизнедеятельности организма и организм погибает. Данный диапазон неодинаков как для различных особей популяции (но колеблется в пределах определённых для вида) и неодинаков в разные стадии жизненного цикла организма, а также в случае, когда значение интенсивности других факторов находятся либо в зоне пессимума или угнетения [1].

Ван Штраален (1998) описал случаи, 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 [3].

Классификация биоиндикаторов

Биоиндикаторы могут быть прямыми и косвенными. Если реакция живого организма вы­звана непосредственным воздействием внешнего фактора, то говорят о прямой индикации. У косвенных индикаторов реакция возникает через систему опосредованных взаимосвязанных ре­акций и напрямую не связана со стрессовым воздействием.

Биоиндикаторы могут быть положительными и отрицательными. Положительные био­индикаторы характеризуются увеличением реакции (количественных характеристик) при нарас­тании стресса. Так, например, положительным индикатором содержания токсичных газов в воз­духе является увеличение концентрации поллютантов в биомассе. Нарастание рекреационной нагрузки на экосистему индицируется увеличением обилия рудеральных видов растений. Примером отрицательных индикаторов на загрязнение атмосферного воздуха являются уменьше­ние видового разнообразия, численности эпифитных лишайников.

В зависимости от реакции биоиндикатора на определенный стрессорный фактор выделя­ют специфический и неспецифический характер биоиндикации. В случае специфической биоинди­кации реакция организма является характерной для какого-либо определенного стрессора. Сущест­вуют такие виды, у которых могут появляться явные симптомы воздействия, свидетельствующие о присутствии в окружающей среде одного или нескольких загрязняющих веществ. Они могут также проявлять и специфические симптомы, что позволяет проводить и количественные измере­ния уровня загрязнения. Однако часто у биоиндикаторов, особенно растений, одна и та же реакция вызывается различными стрессорами или их сочетанием. Способность организмов одинаково реагировать на изменение различных факторов среды затрудняет выявление истинных причин проявления реакции. В таком случае говорят о неспецифической индикации. Это свойство биоты усложняет процесс получения информации по принципу «воздействие - реакция». Для выявления причин нарушений необходимы изучение химического состава абиотических компонентов экоси­стемы и сравнительная оценка накопления поллютантов в растениях с фоновыми характеристиками [6].

Растения

1. Мониторинг озона по табаку Вel W3. Этот сорт табака специально выведен для биоиндикации. Уже при слабом воздействии озона через несколько дней на всей листовой пластинке образуются некротические пятна серебристого цвета. Для сравнения одновременно высаживают устойчивый к озону сорт Веl В.

2. Мониторинг загрязнения почвы и воздуха с помощью кресс-салата. Семена проращивают в чашках Петри на фильтрах или исследуемой почве. Наблюдение длится 10 дней. При наличии вредных веществ снижается процент всхожести семян и уменьшается скорость роста зародышевых корешков. У растений, высаженных в открытом грунте в городских центрах с интенсивным движением транспорта, под влиянием газовых выбросов отчетливо снижается длина проростков.

Животные

Наблюдать за изменениями животных в нарушенной среде значительно сложнее, чем за неподвижными растениями. Более доступны насекомые и моллюски. Эти группы чаще других и используют в целях биоиндикации [4].

Биоиндикация в водной среде

Основные задачи, которые решаются при оценке качества воды, могут быть объединены в три группы:

· Угроза инфекционных заболеваний;

· Токсичность;

· Эвтрофикация.

Угроза инфекционных заболеваний

Решение первой задачи достигается при мониторинге загрязнения водоемов сточными водами. Именно канализационные стоки могут содержать патогенные микроорганизмы - основной источник инфекций, передаваемых через воду. Поскольку патогенных микроорганизмов много, каждый выявлять трудоемко и нецелесообразно, разработан тест на кишечную палочку (Escherichia coli). Эта бактерия обитает в огромных количествах в толстой кишке человека и отсутствует во внешней среде. E.coli не патогенна и даже необходима человеку, но ее присутствие во внешней среде - индикатор неочищенных канализационных стоков, в которой могут быть и патогенные микробы.

Для анализа берут пробы воды объемов 100 мл и подсчитывают содержание в них E.coli.

Подбор и использование биоиндикаторов - целиком в русле экологической науки, а биоиндикация - интенсивно развивающийся в метод исследования результатов воздействий. Так, например, при наблюдениях за качеством воздуха широко используются различные растения. В лесу, в каждом ярусе, можно выделить определенные виды растений, реагирующие по-своему на состояние загрязнения среды.

Биоиндикация в почве

Биоиндикация применяется в случаях:

· Установления таксона почвы и ее происхождения;

· Выяснение отдельных свойств почвы и почвенных процессов;

· Оценки антропогенного вмешательства (рекреация, загрязнение эвтрофикация почв) [2].

Список источников

1. Биологический контроль окружающей среды. Биоиндикация и биотестирование. Второе издание,исправленное. М. 2009.

2. "Программа комплексного исследования загрязнений наземных экосистем (Введение в проблему мониторинга природной среды)" Ю.А. Буйволов, А.С. Боголюбов, М.: Экосистема, 1997.

3. http://biofile.ru/bio/22464.html

4. http://ecodelo.org/9564-423_primery_bioindikatsii_na_organizmennom_urovne-4_bioindikatsiya_i_biologicheskii_monitoring

5. http://www.rightecology.ru/riecos-402-1.html

6. http://www.studfiles.ru/preview/1904846/page:2/

Код для цитирования: Скопировать