Биологическое разнообразие и биоиндикация

Общее число организмов, населяющих Землю, весьма велико. Считается, что на Земле существуют одновременно от 5 до 80 млн видов организмов. Значительную часть из них составляют насеко­мые, бактерии и вирусы. Более или менее четкая таксономическая принадлежность установлена всего для 1,5 млн видов. Из этого числа около 750 000 составляют насекомые, 41000 — позвоночные и около 25000 — растения. Остальные виды - сложный набо­р беспозвоночных, грибов, водорослей и микроорганизмов.

Различные ландшафтно-климатические области отличаются одна другой не только качественным составом, но и числом видов, биологическое разнообразие меняется от полюса к экватору. Во влажных тропических лесах, например в Амазонии, на одном гектаре встречается до 100 видов деревьев, в то время как в аридных областях тропиков их число не превышает 30. В морской среде наблюдается такая же закономерность. Так, число видов асцидий в Арктике едва превышает 100, а в тропиках - 600. Биоразнообразие — основа жизни на Земле и составляет богатейший жизненный ресурс. Люди используют в пищу около 1000 видов растений, но около 90 % мирового продовольствия создается за счет всего 20 видов, из которых пшеница, рожь, кукуруза и рис покрывают около половины всех потребностей. Биологические ресурсы — важный источник сырья для промышленности, в том числе и для медицинской.

В последние десятилетия человечество осознало важность и полезность диких растений и животных. Многие из них не только содействуют развитию сельского хозяйства, используются в медицине и промышленности, но и полезны для окружающей среды, оставляя основу природных экосистем. Биоразнообразие считается главным фактором, определяющим устойчивость биогеохими­ческих циклов вещества и энергии в биосфере. Велика роль орга­низмов, которые напрямую используются человеком в пищу, а так­же животных фильтраторов и детритофагов, которые вносят суще­ственный вклад в круговорот биогенных элементов. И следователь­но, среди огромного разнообразия организмов существуют группы, которые приносят пользу косвенным путем. Многие организмы на заре развития Земли внесли огромный вклад в становление и разви­тие атмосферы и климата Земли, например синезеленые водоросли. Деятельность целого ряда животных и растений до сих пор является мощным стабилизирующим фактором в отношении климата.

Итак, под биоразнообразием понимают все виды организмов, которые являются составляющей частью экологических систем и экологических процессов. Биоразнообразие может рассматриваться на трех уровнях: гене­тическом, видовом и экосистемном. Генетическое разнообразие представляет собой особый вид генетической информации, со­держащейся в генах организмов, которые обитают на Земле. Видо­вое разнообразие — это разнообразие видов живых организмов, населяющих Землю. Разнообразие экосистем касается различных сред обитания, биотических сообществ и экологических процес­сов в биосфере.

Целый ряд органических сообществ, групп видов и отдельные виды определенным образом реагируют на различные антропо­генные нагрузки. Степень реагирования живых экосистем на антропогенную нагрузку носит название биоиндикации. Функции индикатора выполняют тот вид, особь или группы особей, которые имеют узкую амплитуду экологической толерантности по отноше­нию к какому-либо фактору.

Индикация экологических условий проводится на основе оцен­ки состояния видового разнообразия, которая отражает их спо­собность накапливать химические элементы и соединения, посту­пающие из окружающей среды. Причем при растущей загрязнен­ности мест обитания одни виды растений и животных могут исче­зать из биоценоза (майский жук, лишайники в промышленно раз­витых областях) или, наоборот, увеличивать свою численность (синезеленые водоросли).

Биоиндикация — составная часть экологического мониторинга, который яв­ляется системой наблюдения и контроля за состоянием окружаю­щей среды на определенной территории. Это осуществляется в це­лях рационального использования природных ресурсов и охраны природы. Экологический мониторинг основывается на определении со­держания загрязняющих веществ в воздушной, водной или поч­венной среде. Составная часть экологического мониторинга — био­логический, тест-объектами которого служат живые организмы и их сообщества.

Рост загрязняющих веществ в воздушной, водной и геологи­ческих средах может быть как природным фактором, так и обус­ловленным антропогенной деятельностью.

В воздушной и водной средах загрязняющие вещества вызывают закупорку и разъедание газами тканей и органов дыхания живот­ных и растений. Неблагоприятные факторы среды приводят к на­рушению формообразовательных процессов, угнетению роста, цветения и плодоношения у растений. Но степень восприимчиво­сти растений и животных к загрязнению окружающей среды зави­сит от видовой принадлежности.

Считается, что биоиндикация более точно отражает экологи­ческую ситуацию, чем непосредственные инструментальные на­блюдения и измерения. Растения часто используют в качестве тест-индикаторов загряз­нения окружающей среды, особенно при выбросах веществ, со­держащих серу и тяжелые металлы, которые начинают накапли­ваться в ассимиляционных органах. В зависимости от технологи­ческих процессов на промышленных предприятиях, от которых зависит химический состав аэрозольных и газовых выбросов в воз­душный бассейн, используют различные виды растений и приме­няют разнообразные методы исследований — от экспериментов в специальных камерах с заданным составом воздуха до тонких физик­о-химических методов анализа. Важным является и определение химического состава коры хвойных деревьев, которая поглощает примеси и пыль, находящиеся в атмосферном воздухе. В наибольшей степени чувствительны к атмосферному загрязнению низшие растения, в частности лишайники. Их использование в экологическом мониторинге носит название лихеноиндикации. Чувствительность низших растений к антропогенным выбросам известна с середины XIX в., но их стали использовать в качестве биоиндикаторов только со второй половины XX в. Исследования, проведенные в Канаде, Великобритании и Скандинавских странах, показали прямую связь состояния лишайников и степень концентрации в них загрязняющих веществ, в частности тяжелых металлов и диоксидов серы с уровнем загрязненности воздушной среды. Среди лишайников встречаются виды с разной чувствительностью к атмосферному загрязнению, но большинство видов отличается высоким уровнем чувствительности, в сотни раз превышающим чувствительность животных и людей.

Исходя из уровня загрязнения воздушной среды, установленного по различным видам лишайников, составляют специальные карты, на которых показывают разную степень загрязненности воздуха. Нередко на таких картах, построенных для территорий с высоким уровнем развития промышленности, отражают террито­рии, полностью лишенные лишайниковой растительности: неко­торые районы Кольского полуострова, Норильска и т.д.

Биоиндикационные исследования в системе экологического мониторинга позволяют проследить пространственное распреде­ление многих вредных для здоровья населения и природной среды веществ на фоне общего загрязнения территории в целом. Полу­ченные значения концентрации тех или иных веществ в конкрет­ных экосистемах могут быть использованы в моделировании и про­гнозировании загрязнения и в оценке его экологических послед­ствий при глобальном, региональном и локальном уровнях по­ступления вредных веществ в окружающую среду.

Индикаторами загрязнения водной среды могут служит как во­доросли и макрофиты, так и отдельные животные, в частности рачки, раки, креветки, крабы. Эвтрофикация воды в результате интенсивного размножения синезеленых и зеленых водорослей является следствием поступления в водоемы большого объема био­генных веществ и служит характерным предупреждением начав­шегося загрязнения водоема.

Вместе с тем водные и наземные растения обладают уникаль­ной фильтрующей способностью. Они поглощают из воздуха и ней­трализуют в тканях значительное количество вредных компонен­тов, поступающих в воздушный бассейн от теплоэнергетических объектов, промышленных предприятий, транспорта и сельского хозяйства. В водной среде растения выполняют средообразующие функции. Среди них важными являются фильтрационная функция, с помощью которой задерживаются и осаждаются различные механические примеси, осуществляются переработка и усвоение органических веществ; поглотительно-накопительная, когда происходит накопление минеральных соединений, в том числе и радиогенных, и детоксикационная, благодаря которой некоторые виды водных растений в процессе своей жизнедеятельности осу­ществляют детоксикацию вредных загрязнителей, тем или иным путем поступающих в водоемы.

Дата добавления: 2014-11-26