Биоиндикатор — это что? Определение, виды и типы биоиндикаторов

В ходе проведения экологических исследований применяются разные методы. Одним из них может быть биоиндикация. Этот подход предполагает изучать состояние определенных живых организмов для получения информации о среде их обитания. Чтобы понять особенности проведения подобных исследований, следует рассмотреть, что такое биоиндикатор. Это позволит получить необходимую информацию о подобной методике исследования.

Общее определение

Биоиндикатор – это живой организм, а возможно и целый вид или сообщество, которые живут в определенной экологической системе и могут служить отражением ее состояния. Причем в ходе исследования оценивается количество особей в популяции, их состояние и поведение. На основе полученной информации можно судить о наличии в естественной среде обитания загрязнителей, токсинов, канцерогенов и т. д.



Биоиндикаторы – это растения или животные, состояние которых напрямую зависит от окружающей их среды. Применение подобной методики в ходе исследования имеет массу преимуществ. Иногда только на основе биоиндикаторов получается получить необходимую информацию о состоянии среды. Экономия средств и времени на проведении сложных физико-химических анализов является несомненным преимуществом.

Биоиндикаторы – растения и животные, которые суммируют важные данные о загрязнителях, скорости происходящих изменений. Они позволяют определить место скопления и пути поступления вредных веществ, степень и выраженность влияния токсинов на живые существа, в том числе и человека.

В ходе исследований оценивается биоценоз подобных индикаторов. При этом для исследователей интересны как представители фауны, так и флоры. В ходе наблюдений удается оценить степень хронического воздействия токсинов даже в малой концентрации. Они влияют на функции и общее состояние внутренних органов животных, симметричных частей тела и их соотношений.

Типология

Биоиндикаторы — растения и животные, которые проживают в воде, воздухе, почве. Подобными организмами могут быть бактерии или водоросли, а также беспозвоночные, например, ракообразные, инфузории, моллюски. Могут применяться в ходе исследования данные о рыбах, животных.



Биоиндикаторами почвы чаще всего являются растения, произрастающие в дикой природе. По их состоянию можно определить, кислотность, влагоемкость, плотность и температуру почвы. Также по внешнему виду определенных растений можно определить, содержание кислорода в грунте, количество питательных веществ, а также солей и тяжелых металлов.

Хвойные деревья могут предоставлять информацию о почве в течение всего года. При этом применяются не только морфологические показатели, но и ряд биохимических изменений. Это позволяет получить достоверную информацию. Морфологические признаки порой изменчивы.

Так, например, обычная крапива может продемонстрировать, сколько в грунте находится кальция. Некоторые растения являются галлофилами. Они любят засоленные почвы. Если они произрастают в данной местности, активно колонизируя территории, значит, земля постепенно засаливается.

Чтобы оценить состояние воды, проводят исследования таких биоиндикаторов, как личинки некоторых насекомых, определенных видов водорослей, высших ракообразных, светящихся бактерий.

Биоиндикаторами воздуха могут быть мхи и лишайники. Их физические качества сильно меняются в зависимости от условий произрастания.

Особенности выбора



Растения и животные биоиндикаторы выбираются для исследования по определенному принципу. Его сформулировал один из известнейших американских экологов Ю. Одум. Он предполагает учитывать следующие утверждения в ходе выбора биоиндикаторов:

1. Существуют стенотопные и эвритопные виды живых организмов. Первые способны жить только в определенных условиях, поэтому сфера их распространения ограничена. Эвритопные виды распространены широко в природе, обладают экологической выносливостью. Поэтому они для исследования подходят хуже, чем стенотопные виды.
2. Более крупные виды биоиндикаторов исследуются чаще, чем мелкие. Это объясняется скоростью оборота в биоценозе. У мелких видов она выше, поэтому в момент исследования они могут не попасть в пробу, особенно в процессе анализа с длительной периодичностью.
3. Чтобы выделить вид или их группу для проведения исследования, потребуются экспериментальные и полевые сведения о лимитирующих значениях определенного фактора. При этом учитывают возможные компенсаторные реакции биоиндикатора, толерантность вида.
4. Количественное соотношение разных популяций, видов или сообществ является более показательным, поэтому применяется в качестве надежного индикатора. Только один вид не может в полном объеме передать масштабы изменений окружающей среды. Подобные изменения нужно рассматривать в целом, а не только в одном направлении.

Стоит также отметить, что лучшими биоиндикаторами являются виды, предоставляющие моментальный ответ, а также отличающиеся надежностью предоставляемой информации. Ошибка не должна превышать 20 %. Также при помощи подобных биоиндикаторов должно быть просто получать необходимую информацию. Вид должен постоянно присутствовать в природе, чтобы исследователь мог в любое время оценить его состояние.

Разновидности

Существуют различные виды и типы биоиндикаторов. Все живые организмы, пригодные для проведения подобных исследований, можно разделить на две группы:

1. Регистрирующие.
2. Накапливающие.

В первом случае живые организмы реагируют на изменения в окружающей среде изменением численности популяции. Также они могут поменять фенооблик, соматическими нарушениями или повреждением тканей. Могут появиться разные уродства, скорость роста меняется. Могут присутствовать и иные хорошо заметные признаки.



Например, регистрирующими биоиндикаторами являются лишайники, хвоя деревьев. На них появляются некроз, хлороз, суховершинность. Регистрирующие биоиндикаторы не всегда позволяют установить причины произошедших изменений. В этом случае потребуется дополнительное исследование, которое позволит определить, почему изменились популяция, конечный облик, распространение в природе и т. д. Подобные перемены могут быть следствием разных процессов.

Организмы-биоиндикаторы могут быть накапливающего типа. Они концентрируют токсины, загрязнения внутри своего организма, в разных тканях, частях тела или органах. В ходе исследования степень загрязнения окружающей среды определяется после проведения химического анализа. Например, накапливающим биоиндикатором могут быть панцири ракообразных, личинок насекомых, а также некоторые органы млекопитающих (мозг, почки, селезенка, печень и т. д.), мхи.

Живые организмы реагируют сразу на весь комплекс вредных веществ, попадающих в окружающую среду. Поэтому установить точную концентрацию отдельного токсина подобная методика не позволяет. Но при этом преимуществом применения биоиндикации позволяет определить, как именно, насколько сильно влияет загрязнение на популяцию.

Тест-организмы



Тест-организм может быть биоиндикатором окружающей среды. Это представители флоры или фауны, которые применяются в ходе контроля качества окружающих условий в лаборатории. На них проводят соответствующие опыты. Это могут быть, например, одноклеточные, простейшие, членистоногие. Также тест-организмом могут быть растения, например, мхи или цветковые.

Главной особенностью подобных организмов является возможность получения культур из однородных генетически растений или животных. В этом случае опытный экземпляр сравнивается с контрольным. Это позволяет получить достоверную информацию о нарушающем факторе. В противном случае из-за нормальных индивидуальных различий между особями нельзя будет получить достоверный результат.

Методы анализа

Биоиндикаторы и загрязнение окружающей их среды исследуются при помощи сравнительного анализа с контрольным экземпляром. При этом могут применяться разные подходы.



Первый метод предполагает сравнивать соответствующие характеристики вне области воздействия. Так, например, растения, выросшие в зоне промышленного загрязнения, сравнивают с культурами, которые росли вне области антропогенного влияния.

Вторая методика предполагает сравнивать пробу с результатами эксперимента. Одна часть тест-растений контактирует в лабораторных условиях с загрязненными воздухом, почвой, водой, а вторая – с чистыми средами.

При использовании третьей методики применяют для сравнения исторические стандарты. Это, например, будет целесообразно при исследовании европейской степи. Сегодня эта экосистема практически утратила свой первоначальный облик. Именно с тем, как степь выглядела в прошлом, ее сравнивают в настоящем.

Четвертая методика использует контроль. Это определенный тип зависимости, отклонение от которой расценивается как нарушение. Например, для ненарушенных видовых сообществ строится соответствующий график. Если наблюдаются любые отклонения, это сразу будет заметно, если сравнить две кривые.

Биоиндикационные методы



При помощи соответствующего экологического мониторинга исследуются биоиндикаторы в природе. Он проводится как на микро-, так и макроуровне. Биоиндикационные исследования могут быть биоценотическими и видовыми. Во втором случае исследуется присутствие организма в среде, частота его встречаемости. Также могут исследоваться физиологические, биохимические, анатомо-морфологические свойства биоиндикатора.

В ходе биоценотического исследования учитывают видовое разнообразие при помощи системы соответствующих показателей, а также продуктивность сообщества.

По воздействию разных факторов на систему биоиндикационный мониторинг может быть специфическим и неспецифическим. Они исследуют реакции вида на появление загрязнения, токсинов в их среде обитания. При неспецифической биоиндикации одна и та же реакция может быть вызвана разными факторами. Если происходящие изменения объясняются воздействием только одного фактора, речь идет о специфической индикации.

Так, например, хвойные деревья и лишайники могут предоставить информацию о чистоте воздуха в регионе, о наличии загрязнений промышленного происхождения в местах своего обитания. Перечень видов растений, животных, которые обитают в почвах, является специфичным для разных типов грунта. Если в этих группировках происходят изменения, можно говорить о загрязнении почвы химикатами или изменение ее структуры из-за деятельности человека.

Сегодня считается, что наиболее эффективно применять инструментальные исследования в сочетании с биоиндикаторами. Такой симбиоз предоставляет наиболее полную, достоверную информацию о состоянии популяции, воздействии на нее неблагоприятных факторов.

Биоиндикация почвы

Используя при исследовании почвенного загрязнения биоиндикаторов, удается получить достоверные результаты. Растения предоставляют информацию о плодородии почвы. Полный анализ состава грунта требует много времени и сил. Почва считается плодородной, если на ней произрастают крапива, малина, чистотел, валериана и т. д. Эти растения на бедном грунте не выживают.

Умеренно плодородную почву выдают дудник, медуница, овсяница луговая и т. д. На низкоплодородном грунте произрастают торфяные мхи, лишайники, клюква, брусника.

Кроме показателя плодородности, по растениям можно определить и состав грунта. О наличии большого количества азота свидетельствуют такие растения, как пырей, малина, гусиная лапчатка, спорыш и т. д. Окраска таких растений будет ярко-зеленой. Если она бледная, значит, азота в почве мало. У растений снижается ветвистость и количество листьев.

Ряд иных минералов, кислотность и прочие особенности грунта можно определить в почве при помощи биоиндикаторов.

Биоиндикация воздуха

Биоиндикатор – это живой организм, который значительно меняет свои качества при возникновении отклонений в окружающей среде. С их помощью можно определить, загрязнен ли воздух. На фитоценоз огромное воздействие оказывают такие загрязняющие вещества как оксид азота, диоксид серы, углеводород и т. д.

Устойчивость растений к подобным токсинам разная. Даже небольшое содержание в воздухе диоксида серы легко определить при помощи лишайников. Среди растений повышенное содержание этого типа загрязнителя можно определить по хвойным породам деревьев.

К содержанию в воздухе фторводорода, хлорводорода чувствительные пшеница, пихта, кукуруза, ель, садовая земляника и т. д.

Биоиндикация воды

Для контроля качества воды биоиндикация является одним из лучших методов. В отличие от химических и физических способов мониторинга этот подход является наиболее объективным. Специальное оборудование способно отследить только некоторые виды загрязнений. Биоиндикация раскрывает полную информацию о состоянии окружающей водной среды.

Мониторинг позволяет оценить, для каких направлений эксплуатации пригоден водоем. Одним из наиболее простых способов биоиндикации воды является использование дрожжевых культур. Проводится нефелометрическая оценка мутности жидкости. Она зависит от количества дрожжей в пробе. Если вода тормозит их развитие, то проба будет светлее контрольного образца.

Рыбы также могут применяться в качестве биоиндикатора. Они накапливают в своем организме токсины. В результате удается установить, какими качествами характеризуется вода в реке или озере, визуально оценив состояние рыбы.

Источник: labuda.blog

уникальные шаблоны и модули для dle