Биоиндикаторы

Биоиндикаторы - это биологические объекты (от клеток и биологи­ческих макромолекул до экосистем и биосферы), используемые для оцен­ки состояния среды. Когда хотят подчеркнуть то, что биоиндикаторы могут принадлежать к разным уровням организации живого, употребляют термин «биоиндикаторные системы».

Критерии выбора биоиндикатора:

• быстрый ответ;

• надежность (ошибка <20%);

• простота;

• мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в при­роде объект).

Типы биоиндикаторов:

1. Чувствительный. Быстро реагирует значительным отклонением по­казателей от нормы. Например, отклонения в поведении животных, в фи­зиологических реакциях клеток могут быть обнаружены практически сразу после начала действия нарушающего фактора

2. Аккумулятивный. Накапливает воздействия без проявляющихся на­рушений. Например, лес на начальных этапах его загрязнения или вытап­тывания будет прежним по своим основным характеристикам (видовому составу, разнообразию, обилию и пр.). Лишь по прошествии какого-то времени начнут исчезать редкие виды, произойдет смена преобладающих форм, изменится общая численность организмов и т.д. Таким образом, лесное сообщество как биоиндикатор не сразу обнаружит нарушение среды.

Биоиндикаторы принято описывать с помощью двух характеристик: специфичность и чувствительность.

При низкой специфичности биоиндикатор реагирует на разные факто­ры, при высокой - только на один (см. примеры по специфической и не­специфической биоиндикации).

При низкой чувствительности биоиндикатор отвечает только на силь­ные отклонения фактора от нормы, при высокой - на незначительные.

Тест-организмы - это биоиндикаторы (растения и животные), кото­рых используют для оценки качества воздуха, воды или почвы в лабора­торных опытах.

Примеры тест-организмов:

• одноклеточные зеленые водоросли (хлорелла, требоуксия из лишай­ников и пр.);

• простейшие: инфузория-туфелька;

• членистоногие: рачки дафния и артемия;

• мхи: мниум;

• цветковые: злак плевел, кресс-салат.

Одно из основных требований к тест-организмам - это возможность получения культур из генетически однородных организмов. В таком слу­чае отличия между опытом и контролем с большей вероятностью могут быть отнесены на счет нарушающего фактора, а не индивидуальных раз­личий между особями.

«Контроль» в биоиндикации

Отклонение характеристик биоиндикатора в нарушенной среде необ­ходимо сравнить с нормой или «контролем». В зависимости от ситуации используют разные подходы:

1. Сравнение с характеристиками объекта вне зоны воздействия. На­пример, чтобы выявить изменение растительных сообществ при промыш­ленном загрязнении, их сравнивают с сообществами, расположенными вне зоны антропогенного воздействия.

2. Сравнение с результатами эксперимента. В лабораторных опытах часть тест-организмов контактирует с загрязненной почвой, водой или воздухом, другая же часть (это контроль) с заведомо чистыми субстрата­ми. Для тестирования воздуха, например, применяют специальные каме­ры с тест-растениями. Через опытные камеры пропускают загрязненный воздух, а через контрольные - профильтрованный с помощью активиро­ванного угля.

3. Сравнение с характеристиками объектов в прошлом до воздействия человека (исторические стандарты). Некоторые типы экосистем, напри­мер, европейские степи, практически утратили свой начальный облик. В таких случаях о степени их нарушенности можно судить по подробным научным описаниям, сделанным около века назад.

4. Контроль - определенный вид функциональной зависимости, от­клонение от которой рассматривается как нарушение. Например, в мно­говидовых ненарушенных сообществах распределение видов по классам встречаемости, обилия или доминирования соответствует кривой Раункиера (рис.4.3).

Р-Редкие

М-Малочисленные

С-Субдоминанты

Д-Доминанты

Y-Количество видов

Рис.4.3 Распределение

видов по классам

встречаемости

При выявлении нарушений среды изучаемое распреде­ление видов сравнивают не с конкретным значением какого-либо показателя, а с серией этих значений, описываемых кривой, форма кото­рой при загрязнении среды изменяется.

Во всех случаях, когда речь идет о контроле, без которого биоиндикация в принципе невозможна, встает во­прос, что считать нормой для того или иного биоиндикатора? В одних случа­ях ответ будет простой. Например, по­явление на листьях растений некроти­ческих пятен любой формы и размера - всегда индикатор загрязнения среды, поскольку в норме их быть не должно. Ситуация усложняется, когда нор­мой является не одно конкретное со­стояние биоиндикатора, а целый набор, диапазон таких состояний. К таким биоиндикаторам относятся численность популяций, разнообра­зие сообществ, их видовой состав и т.д. Эти характеристики меняются по сезонам и по годам, они могут отличаться в различных местообитаниях. Следовательно, чтобы установить норму для таких биоиндикаторов, нуж­но располагать данными об их сезонной и многолетней динамике, их из­менении по местообитаниям. Так, численность мелких почвенных членистоногих коллембол на одном и том же участке ненарушенного леса может меняться в течение года в 10-20 раз, разнообразие их сообществ в 2-3 раза.

Дата добавления: 2014-01-06