Биоиндикация. Методы биоиндикации. Лихеноиндикация. Бриоиндикация. Растения-индикаторы типов лесных условий произрастания

Симбиотические взаимоотношения растений с азотфиксирующими организмами. Экологические аспекты азотфиксации.

Азотфиксирующие симбиозы – это кооперация растений с микроорганизмами, способными переводить азот из атмосферы или захороненной в почве органики в доступную для растений форму (аммоний, NH4+). Основная часть биосферного азота содержится в атмосфере в химически инертной молекулярной форме (N2). Восстановление (фиксация) этого азота требует огромного количества энергии. На это способны лишь некоторые бактерии и археи, у которых есть специальные ферменты – нитрогеназы. Дополнительная сложность состоит в том, что нитрогеназы работают только в анаэробных (бескислородных) условиях. Все высшие (эукариотические) организмы, в том числе растения – по определению аэробны, и в этом, возможно, главная причина того, что у высших организмов способность к фиксации азота не встречается. Много азота содержится также в почве в составе органических веществ, но и этот азот для растений недоступен, поскольку у них нет пищеварительных ферментов, необходимых для деструкции этой органики.
Клубеньки с азотфиксирующими бактериями встречаются не только у бобовых, но и у многих других растений.

Различают три типа азотфиксации:

· Свободноживущими бактериями самых разнообразных таксономических групп.

· Ассоциативная азотфиксация бактериями, находящимися в тесной связи с растениями и использующие их выделения как источник органического вещества. Азотфиксаторы живут в кишечнике многих животных и человека.

· Симбиотическая. Наиболее известен симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями. Обычно происходит корневое заражение, но известны растения, образующие клубеньки на стеблях и листьях.

Созданы бактериальные удобрения для инокуляции штаммами клубеньковых бактерий семян бобовых культур, что увеличивает их урожайность. Также для стимулирования процессов азотфиксации полезно вносить в почву небольшие «стартовые» дозы азотных удобрений, в то время как большие их дозы подавляют процесс.

Биоиндикация – это оценка состояния среды с помощью живых объектов. Живые объекты (или системы) – это клетки, организмы, популяции, сообщества. С их помощью может производиться оценка как абиотических факторов (температура, влажность, кислотность, соленость, содержание поллютантов и т.д.) так и биотических (благополучие организмов, их популяций и сообществ). Методы биоиндификации:

- анализ химического состава растений как неотъемлемая часть биогеохимического метода для оценки взаимосвязи химического состава живой и неживой природы, трансформации химических элементов по звеньям пищевой цепи и др.;

- морфологический метод - изучение внешнего облика растений и его изменение под действием внешних факторов;

- флористический метод - исследование особенностей видового состава, индикаторных видов, характера распространения и динамики ареала, популяционный анализ и др.;

- спектрофотометрический - исследование спектрального отклика растений и растительности на загрязнение окружающей среды;

- фитоценотический - анализ видового разнообразия, экобиоморфного состава, обилия и проективного покрытия показательных групп видов, анализ продуктивности, анализ жизненного состояния ярусов и др.;

- лихеноиндикация - изучение и анализ лишайникового покрова растительных сообществ;

- бриоиндикация - изучение и анализ мохового покрова;

- дендроиндикация - изучение и анализ древесной растительности.

Один из ведущих лихенологов, X. Трасс, разделил методы лихеноиндикации (т.е. индикации с помощью лишайников) на три группы. На первое место он поставил методы, позволяющие изучать изменения, которые происходят в строении и жизненных функциях лишайников под воздействием загрязнения. Методы второй группы базируются на описании видов лишайников, обитающих в районах с различной степенью загрязнения атмосферы. Третья группа включает методы изучения целых лишайниковых сообществ в загрязненных районах и составление специальных карт. При использовании методов первой группы можно выбрать показательный вид лишайника, достаточно легко отзывающийся на ухудшение качества окружающей среды. По мере приближения к источнику выбросов сильно менялись такие показатели состояния растения, как кислотность клеточного сока, электропроводность, содержание хлорофилла, серы и железа в слоевище и степень поврежденности фотобионта. Кстати, за состоянием водоросли в лишайнике легко наблюдать, пользуясь флуоресцентным микроскопом. Здоровые клетки в синем или ультрафиолетовом свете имеют характерное красное свечение. По мере разрушения клеток цвет становится сначала коричневым, затем оранжевым и потом белым.

Дата добавления: 2014-11-06