Экологические основы биоиндикации

Биоиндикация — оценка качества природной среды по состоянию её биоты. Биоиндикация основана на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов.

Экологические основы биоиндикациия

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.

Развитие организма происходит под комплексным, синергетическим  воздействием всевозможных комбинаций факторов среды биотической и  абиотической природы. Зачастую развитие ограничивают факторы находящиеся в зоне пессимума или угнетения (так называемое расширенное правило Либиха). В природе происходит лишь частичная реализация физиологических потенциалов — так называемая реализованная экологическая ниша (постконкурентная экологическая ниша, популяционная экологическая ниша, экологический диапазон присутствия, экологический потенциал). Экологический потенциал отражает реакцию организма на воздействие факторов. Физиологическая толерантность и экологическая потенция определяют его индикаторную ценность.

В результате как состояние организма, так и его численность, структура популяции отражает благоприятность состояния окружающей среды. Такие организмы, жизненные функции которых тесно скоррелированными с отдельными факторами среды называются биоиндикаторами

Существует две формы  биоиндикации: когда одинаковые реакции организма могут быть вызваны различными факторами среды (в том числе и антропогенного происхождения) — тогда речь идёт о неспецифической биоиндикации; когда изменения реакции чётко связаны с изменением конкретного фактора — специфическая биоиндикация.

Применение в  эпидемиологии и санитарии 

Оценка угрозы инфекционных заболеваний 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.

Применение в  экологии

Биоиндикация — оценка качества среды обитания и её отдельных характеристик по состоянию биоты в природных условиях. Для учёта изменения среды под действием антропогенного фактора составляются списки индикаторных организмов — биоиндикаторов. Биоиндикаторы — виды, группы видов или сообщества, по наличию, степени развития, изменению морфологических, структурно-функциональных, генетических характеристик которых судят о качестве воды и состоянии экосистем. В качестве биоиндикаторов часто выступают лишайники, в водных объектах — сообщества бактерио-, фито-, зоопланктона, зообентоса, перифитона.

Применение в  геологических исследованиях 

Ряд растений-индикаторов  определённым видимым образом реагирует  на повышенные или пониженные концентрации микро- и макроэлементов в почве. Это явление используется для  предварительной оценки почв, определения  возможных мест поиска полезных ископаемых.

Биотестирование

Биоиндикацию часто путают с биотестированием. Но если при биоиндикации организмы извлекаются из природы и по их состоянию оценивают степень загрязнения, то при биотестировании качество воды, почвы оценивается посредством лабораторных объектов (животных, растительных, одноклеточных), помещённых в тестируемую среду уже в лаборатории.

Литература 

• Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. Шуберт,Р.,1988 год. Москва, издательство «Мир»
• Биоиндикация загрязнений. Опекунова, М. Г., 2004 год. СПб, издательство санкт-петербургского государственного университета.
• Куриленко В.В, Зайцева О. В., Новикова Е. А., Осмоловская Н. Г., Уфимцева М. Д. Основы экогеологии, биоиндикации и биотестирования водных экосистем. (Под ред. В. В. Куриленко). 2003. 448 с.
• Мисейко Г. Н., Безматерных Д. М., Тушкова Г. И. Биологический анализ качества пресных вод. — Барнаул: АлтГУ, 2001. — 201 с.
• Environmental Bioindicators
• Методы биоиндикации Вудивисса и Майера

На английском языке 

• Environmental Biomarkers Initiative at Pacific Northwest National Laboratory
• SIGNAL 2.iv — A Scoring System for Macroinvertebrates (‘Water Bugs’) in Australian Rivers User Manual. Author: Bruce Chessman
• Waterwatch website

БИОИНДИКАТОРЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ  ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Многие виды растений, насекомых, гидробионтов (рыба, раки, планктонные организмы), и животных очень чувствительны  к изменениям, происходящим в окружающей среде.

По  поведению животных организмов, по состоянию и изменчивости растительного  покрова и многим другим различным  приметам еще с глубокой древности  человек предсказал об ожидающих  природных явлениях и изменениях в окружающей среде, приближение  катаклизмов.

Для прогнозирования причин возникновения  и оценка последствий различных  процессов и явлений учеными  разработаны многочисленные методики исследования, сконструированы высокоточные приборы, получены эффективные химические препараты. Однако эти методики разнообразны и сложны, требуют для их проведения много средств и высококвалифицированного труда, необходимы дорогостоящие реактивы, приборы, спецоборудование, а также  разные специалисты химики-аналитики  и органики, экологи, токсикологи, микробиологи, медики.

В создавшихся условиях для решения  этой проблемы более реально пользоваться методом использования биоиндикаторов для оценки состояние окружающей среды. Сущность данного метода заключается  в том, что не все живые организмы  одинаково реагируют на изменения  окружающей среды. Так, по нашим исследованиям многие виды рыб (усач, рыбец, кутум, жерех, лещ, вобла, судак и др.) размножаются только при наличии всех нерестовых факторов (высокая проточность, чистая вода, оптимальная температура и субстрат), при отсутствии хотя бы одного из них, нерест не происходит, а зрелая икра, готовая к овуляции, резорбируется, а самки при этом остаются яловыми (Шихшабеков, 1971, 1984, 1993; Шихшабеков, Бархалов, 2003; и др.). При попадании в нерестилища больших доз ядохимикатов, также нерест рыб не происходит и может произойти массовые отравления и заканчивается их смертью (Шихшабеков и др., 1997).

При высокой загрязненности численность  речных раков и береговой кильки снижается (Нефедов и Шихшабеков, 1998), а смертность рабочих пчел высокая и в их продуктах (мед, перга) обнаруживаются токсические вещества в больших дозах (Гасанов, Шихшабеков, 1998).

Таким образом, некоторые виды организмов, более чувствительны к самым  незначительным изменениям в среде  их обитания, и это свойство может  быть использовано в экологической  службе для биомониторинга.

Содержание 

• 1 Экологические основы биоиндикации
• 2 Применение
• 2.1 Применение в эпидемиологии и санитарии
• 2.2 Применение в экологии
• 2.3 Применение в геологических исследованиях
• 3 Биотестирование

4. БИОИНДИКАТОРЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ  ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

5.Литература