W trakcie badań środowiskowych stosuje się różne metody. Jednym z nich może być bioindykacja. Podejście to obejmuje badanie stanu niektórych żywych organizmów w celu uzyskania informacji o ich środowisku. Aby zrozumieć cechy prowadzenia takich badań, należy rozważyć, czym jest wskaźnik biologiczny. Zapewni to niezbędne informacje na temat podobnej metodologii badań.
Ogólna definicja
Bio-wskaźnik to żywy organizm, a być może cały gatunek lub społeczność, która żyje w określonym systemie ekologicznym i może służyć jako odzwierciedlenie jego stanu. Ponadto w badaniu ocenia się liczbę osób w populacji, ich stan i zachowanie. Na podstawie otrzymanych informacji można ocenić obecność w środowisku naturalnym zanieczyszczeń, toksyn, czynników rakotwórczych itp.
Bioindykatory to rośliny lub zwierzęta, których stan jest bezpośrednio zależny od ich środowiska. Zastosowanie takiej techniki podczas badania ma wiele zalet. Czasami tylko na podstawie bioindykatorów można uzyskać niezbędne informacje o stanie środowiska. Niewątpliwą zaletą jest oszczędność pieniędzy i czasu na przeprowadzanie złożonych analiz fizycznych i chemicznych.
Bioindykatory to rośliny i zwierzęta, które podsumowują ważne dane dotyczące zanieczyszczeń i tempa zmian. Pozwalają określić miejsce gromadzenia się i drogę wnikania szkodliwych substancji, stopień i nasilenie działania toksyn na żywe stworzenia, w tym ludzi.
W trakcie badań ocenia się biocenozę takich wskaźników. Jednocześnie naukowcy są zainteresowani zarówno przedstawicielami fauny i flory. Podczas obserwacji można ocenić stopień przewlekłego narażenia na toksyny nawet w niskich stężeniach. Wpływają na funkcje i ogólny stan narządów wewnętrznych zwierząt, symetryczne części ciała i ich relacje.
Typologia
Bioindykatory - rośliny i zwierzęta żyjące w wodzie, powietrzu, glebie. Takimi organizmami mogą być bakterie lub glony, a także bezkręgowce, na przykład skorupiaki, orzęski, mięczaki. Może być wykorzystany podczas badań danych dotyczących ryb i zwierząt.
Bioindykatory gleby to najczęściej rośliny rosnące na wolności. W zależności od ich stanu można określić kwasowość, wilgotność, gęstość i temperaturę gleby. Wygląd niektórych roślin może również determinować zawartość tlenu w glebie, ilość składników odżywczych, a także soli i metali ciężkich.
Drzewa iglaste mogą dostarczać informacje o glebie przez cały rok. W tym przypadku stosuje się nie tylko wskaźniki morfologiczne, ale także szereg zmian biochemicznych. Pozwala to uzyskać wiarygodne informacje. Charaktery morfologiczne są czasem zmienne.
Na przykład zwykła pokrzywa może pokazać, ile wapnia jest w ziemi. Niektóre rośliny są galofilami. Kochają gleby solne. Jeśli rosną na danym obszarze, aktywnie kolonizując terytoria, ziemia jest stopniowo solona.
Aby ocenić stan wody, badane są bio-wskaźniki, takie jak larwy niektórych owadów, niektóre rodzaje glonów i wyższe skorupiaki, bakterie świecące.
Bio-wskaźnikami powietrza mogą być mchy i porosty. Ich cechy fizyczne różnią się znacznie w zależności od warunków uprawy.
Funkcje wyboru
Bioindykatory roślin i zwierząt wybiera się do badań zgodnie z pewną zasadą. Został sformułowany przez jednego z najbardziej znanych amerykańskich ekologów, Yu. Odum. Sugeruje uwzględnienie następujących stwierdzeń przy wyborze bio-wskaźników:
- Istnieją stenotopowe i eurytopowe gatunki żywych organizmów. Te pierwsze są w stanie żyć tylko w określonych warunkach, więc zakres ich dystrybucji jest ograniczony. Gatunki Eurytopic są szeroko rozpowszechnione, mają odporność na środowisko. Dlatego są mniej odpowiednie do badań niż gatunki stenotopowe.
- Większe typy bioindykatorów są badane częściej niż małe. Wyjaśnia to wskaźnik obrotu w biocenozie. U małych gatunków jest on wyższy, dlatego w momencie badania mogą nie wpaść do próbki, szczególnie podczas analizy o dużej częstotliwości.
- Aby wybrać gatunek lub jego grupę do badań, wymagane będą informacje eksperymentalne i terenowe o wartościach granicznych określonego czynnika. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę możliwe reakcje kompensacyjne bioindykatora, tolerancję gatunku.
- stosunek ilościowy różnych populacji, gatunków lub społeczności jest bardziej orientacyjny, dlatego jest stosowany jako wiarygodny wskaźnik. Tylko jeden gatunek nie jest w stanie w pełni przekazać zakresu zmian środowiskowych. Takie zmiany należy rozpatrywać jako całość, a nie tylko w jednym kierunku.
Warto również zauważyć, że najlepszymi wskaźnikami biologicznymi są gatunki, które zapewniają natychmiastową reakcję, a także różnią się pod względem wiarygodności dostarczanych informacji. Błąd nie powinien przekraczać 20%. Ponadto za pomocą takich wskaźników biologicznych powinno być łatwo uzyskać niezbędne informacje. Gatunek musi być stale obecny w przyrodzie, aby badacz mógł w każdej chwili ocenić jego stan.
Odmiany
Istnieją różne rodzaje i rodzaje wskaźników biologicznych. Wszystkie organizmy żywe odpowiednie do takich badań można podzielić na dwie grupy:
- Rejestracja
- Kumuluje się.
W pierwszym przypadku żywe organizmy reagują na zmiany w środowisku, zmieniając liczebność populacji. Mogą również zmienić wygląd fenotypu, zaburzenia somatyczne lub uszkodzenie tkanek. Mogą występować różne deformacje, tempo wzrostu jest różne. Mogą być obecne inne wyraźnie widoczne znaki.
Na przykład porosty, igły drzew, są bioindykatorami rejestracyjnymi. Pojawiają się martwica, chloroza, suchość. Rejestrowanie wskaźników biologicznych nie zawsze pozwala ustalić przyczyny zmian. W takim przypadku konieczne będą dodatkowe badania w celu ustalenia, dlaczego zmieniła się populacja, ostateczny wygląd, rozmieszczenie w przyrodzie itp. Takie zmiany mogą wynikać z różnych procesów.
Organizmy bio-wskaźnikowe mogą być typu kumulującego się. Koncentrują toksyny, zanieczyszczenia w ciele, w różnych tkankach, częściach ciała lub narządach. Podczas badania stopień zanieczyszczenia środowiska określa się po analizie chemicznej. Na przykład gromadzącym się bioindykatorem mogą być skorupy skorupiaków, larw owadów, a także niektóre narządy ssaków (mózg, nerki, śledziona, wątroba itp.), Mchy.
Organizmy żywe reagują natychmiast na cały kompleks szkodliwych substancji, które dostają się do środowiska. Dlatego, aby ustalić dokładne stężenie pojedynczej toksyny, ta technika nie pozwala. Ale jednocześnie korzyść z zastosowania bioindykacji pozwala określić, jak dokładnie zanieczyszczenie wpływa na populację.
Badane organizmy
Organizm testowy może być bioindykatorem środowiska. Są to przedstawiciele flory lub fauny, które są wykorzystywane do kontroli jakości warunków środowiskowych w laboratorium. Przeprowadzają odpowiednie eksperymenty. Mogą to być na przykład jednokomórkowe, pierwotniaki, stawonogi. Organizmem testowym mogą być również rośliny, na przykład mchy lub rośliny kwitnące.
Główną cechą takich organizmów jest zdolność do pozyskiwania upraw z genetycznie homogenicznych roślin lub zwierząt. W tym przypadku prototyp jest porównywany z kontrolą. Pozwala to uzyskać wiarygodne informacje o czynniku przestępczym. W przeciwnym razie, ze względu na normalne różnice indywidualne między osobami, uzyskanie wiarygodnego wyniku nie będzie możliwe.
Metody analizy
Bioindykatory i ich zanieczyszczenie środowiska są badane przy użyciu analizy porównawczej z instancją kontrolną. W takim przypadku można zastosować różne podejścia.
Pierwsza metoda polega na porównaniu odpowiednich cech poza obszarem wpływu. Na przykład rośliny uprawiane w strefie zanieczyszczenia przemysłowego są porównywane z uprawami, które wyrosły poza obszarem oddziaływania antropogenicznego.
Druga metoda polega na porównaniu próbki z wynikami eksperymentalnymi. Jedną część roślin testowych kontaktuje się w warunkach laboratoryjnych z zanieczyszczonym powietrzem, glebą, wodą, a drugą czystymi mediami.
Podczas korzystania z trzeciej techniki do porównania stosuje się standardy historyczne. Będzie to na przykład wskazane w badaniu stepu europejskiego. Dzisiaj ten ekosystem prawie stracił swój pierwotny wygląd. To, jak step wyglądał w przeszłości, jest porównywane w teraźniejszości.
Czwarta technika wykorzystuje kontrolę. Jest to pewien rodzaj zależności, której odstępstwo jest uważane za naruszenie. Na przykład dla niezakłóconych społeczności gatunków budowany jest odpowiedni harmonogram. Jeśli zaobserwowane zostaną jakiekolwiek odchylenia, będzie to natychmiast zauważalne, jeśli porównane zostaną dwie krzywe.
Metody bioindykacyjne
Przy użyciu odpowiedniego monitorowania środowiska badane są bioindykatory w przyrodzie. Odbywa się to zarówno na poziomie mikro, jak i makro. Badania bioindykacyjne mogą być biocenotyczne i gatunkowe. W drugim przypadku bada się obecność organizmu w środowisku, częstotliwość jego występowania. Można również badać fizjologiczne, biochemiczne, anatomiczne i morfologiczne właściwości bioindykatora.
Podczas badań biocenotycznych bierze się pod uwagę różnorodność gatunków, stosując system odpowiednich wskaźników, a także produktywność społeczności.
Zgodnie z wpływem różnych czynników na system monitorowanie bioindykacji może być specyficzne i niespecyficzne. Badają reakcje gatunku na pojawienie się zanieczyszczeń, toksyn w ich środowisku. W przypadku niespecyficznej bioindykacji ta sama reakcja może być spowodowana przez różne czynniki. Jeśli zachodzące zmiany są wyjaśnione przez wpływ tylko jednego czynnika, mówimy o konkretnym wskazaniu.
Na przykład drzewa iglaste i porosty mogą dostarczyć informacji o czystości powietrza w regionie, o obecności zanieczyszczeń przemysłowych w ich siedliskach. Lista gatunków roślin, zwierząt żyjących w glebie, jest specyficzna dla różnych rodzajów gleby. Jeśli zmiany wystąpią w tych grupach, możemy mówić o zanieczyszczeniu gleby chemikaliami lub zmianie jego struktury w wyniku działalności człowieka.
Dzisiaj uważa się, że najskuteczniejsze jest wykorzystanie badań instrumentalnych w połączeniu z biomointerferami. Taka symbioza dostarcza najbardziej kompletnych, wiarygodnych informacji o stanie populacji, wpływie na nią niekorzystnych czynników.
Bioindykacja gleby
Wykorzystując w badaniu bio-wskaźniki zanieczyszczenia gleby, można uzyskać wiarygodne wyniki. Rośliny dostarczają informacji o żyzności gleby. Pełna analiza składu gleby wymaga dużo czasu i wysiłku. Gleba jest uważana za żyzną, jeśli rośnie na niej pokrzywa, maliny, glistnik, waleriana itp. Rośliny te nie przetrwają na ubogiej glebie.
Średnio żyzna gleba pochodzi z arcydzięgla, szaleńca, kostrzewy łąkowej itp. Mchy torfowe, porosty, żurawina, borówki rosną na glebie mało żyznej.
Oprócz wskaźnika żyzności skład gleby może być określony przez rośliny. Na obecność dużej ilości azotu wskazują takie rośliny, jak trawa pszeniczna, maliny, pięciornik gęsi, rdestnica itp. Kolor takich roślin będzie jasnozielony. Jeśli jest blada, oznacza to, że w glebie jest mało azotu. U roślin rozgałęzienie i liczba liści są zmniejszone.
Za pomocą bioindykatorów można określić w glebie szereg innych minerałów, kwasowość i inne cechy gleby.
Bioindykacja powietrza
Bio-wskaźnik to żywy organizm, który znacznie zmienia swoje cechy, gdy w środowisku występują nieprawidłowości. Można je wykorzystać do ustalenia, czy powietrze jest zanieczyszczone. Zanieczyszczenia takie jak tlenek azotu, dwutlenek siarki, węglowodory itp. Mają ogromny wpływ na fitocenozę.
Odporność roślin na podobne toksyny jest inna. Nawet niewielką ilość dwutlenku siarki w powietrzu można łatwo określić za pomocą porostów. Wśród roślin o podwyższonej zawartości tego rodzaju zanieczyszczeń mogą decydować drzewa iglaste.
Wrażliwa pszenica, jodła, kukurydza, świerk, truskawka itp. Są wrażliwe na zawartość fluoru, chlorowodoru w powietrzu.
