Что является индикаторами загрязнения атмосферного воздуха

Что является индикаторами загрязнения атмосферного воздуха

21 век стал эпохой огромного влияния человека на окружающую среду. Чтобы контролировать свое влияние на планету, человек начал использовать растения и животных для оценки состояния окружающей среды, биондикации. Близкие по строению животные показывают, что произойдет с человечеством, если не снизить уровень вредоносных выбросов. Растительность же покажет будущее планеты, если человек не позаботится о ней.

  • Растения как индикаторы загрязнения
    • Клеточный уровень
    • Хвойники
    • Лишайники

    Растения как индикаторы загрязнения

    В качестве индикатора загрязнения окружающей среды используются бактерии, растения, животные и прочие вещества. Растения выступают основным индикатором загрязнения. С их помощью можно определить уровень примесей:

    • в воздухе,
    • в воде,
    • в почве.

    Важным свойством биоиндикаторов является чувствительность к токсичным выбросам. Растения, как индикаторы загрязнения окружающей среды делятся на аккумулятивные — это те многоклеточные, которые накапливают вредные вещества, и чувствительные — организмы, которые дают быструю реакцию на изменения среды.

    Используются как индикатор загрязнения по следующим причинам:

    • Растительные не могут перемещаться, они связаны со своим местом обитания, это облегчает сбор данных.
    • Благодаря развитым корневым системам, возможен анализ литосферы.
    • Из-за способа получения энергии, растительные организмы показывают более высокую чувствительность к загрязнению атмосферы токсинами, парами тяжелых металлов относительно животных.

    Опыты с растениями, выбранными в качестве индикаторов загрязнения воздуха, показывают высокую уязвимость фотосинтеза к вредным соединениям. Небольшая концентрация токсичного вещества нарушает только процесс фотосинтеза.

    При увеличении концентрации токсичных веществ, происходит:

    • Нарушение окраски листьев и органоидов.
    • Изменения работы ферментов.
    • Падение выработки антиоксидантов.
    • Снижение стабильности развития составных частей организма.
    • Снижение продуктивности и жизнеспособности.

    Работа индикаторов загрязнения окружающей среды на основных ступенях организации заключается в оценке показателей загрязнения атмосферы. Проводится на уровнях:

    • Молекулярный.
    • Клеточный.
    • Тканевый.
    • Организменный.
    • Популяционный.

    Низшие ступени биоиндикации позволяют рассмотреть прямое влияние среды и специфические изменения отдельных образцов. Высшие дают возможность увидеть косвенные и нехарактерные изменения. Комплексное рассмотрение всех уровней материи оценивает антропогенное воздействие на планету.

    Клеточный уровень

    Биондификация проводится через рассмотрение физиологического влияния внешней среды. Клетки являются ярко выраженными показателями загрязнения атмосферного воздуха. Растительные клетки отражают ранние нарушения во внешней среде:

    • Разрушение мембран клеток.
    • Нарушение баланса основных веществ — белков, ферментов, аминокислот.
    • Накопление токсина внутри клетки.

    Многие растения являются индикаторами загрязнения атмосферного воздуха, какие-то дают возможность определить степень по нескольким критериям, а некоторые сразу гибнут, не справляясь с изменениями.

    Хвойники

    Хвойные деревья используются как объект изучения чаще остальных, Они являются основными индикаторами загрязнения окружающего воздуха. При анализе рассматривается множество параметров:

    • Цвет хвои.
    • Опадаемость.
    • Концентрация фенолов.
    • Наличие воска у иголок.
    • Темп фотосинтеза и проч.

    Благодаря круглогодичным процессам хвойных, можно прослеживать уровень загрязнения атмосферного воздуха в динамике. Показателями загрязнения воздуха и почвы фтором станут: побеление иголок у основания и потемнение иголок, связанные с отмиранием.

    Лишайники

    Исследования демонстрируют пригодность симбиотов для биоиндикации. Лишайники, которые относятся к симбиотическим организмам, используются в роли индикаторов загрязнения воздуха:

    1. Автотрофы реагируют на загрязнение атмосферы, на изменения ее состава.
    2. Отличаются биохимически от других видов и царств.
    3. Произрастают в различных климатических условиях.

    Живущие на загрязненных территориях, они демонстрируют достоверные сведения о степени токсичности воздуха. Существует группа элементов, к которым особо чувствительны — оксид азота, фтороводород, оксид серы, тяжелые металлы и хлороводород. Часто гибнут даже при невысоком содержании данных веществ в атмосфере.

    Примеры растений-индикаторов загрязнения окружающей среды

    Фитоиндикация — оценка состояния атмосферы, почвы с использованием растений, относится к основным инструментам анализа. Состав воздуха, оказывает влияние на жизнедеятельность и развитие каждого организма. Увеличение концентрации токсичных соединений в атмосфере пагубно влияет на автотрофные организмы.

    Как растения, которые являются индикаторами загрязнения атмосферного воздуха реагируют на изменения:

    1. Увеличение концентрации бария в воздухе будет отражаться на лиственных деревьях, таких как осина или береза. Листья приобретут слишком яркий цвет.
    2. Кресс-салат реагирует на выбросы промышленных газов, нарушается фотосинтез, растение быстрее гибнет.
    3. Некоторые комнатные растения являются показателями загрязнения атмосферы. Домашний бальзамин реагирует на выброс тяжелых металлов в атмосферу и гибнет.
    4. Листья Гардении станут желтоватыми при резком повышении концентрации угарного газа. Организм реагирует в течение нескольких часов и спасает владельцев от удушья.
    5. При смоге гибнут томаты, бегонии и бобовые.
    6. Фрезия и Гладиолус гибнут при попадании фтора в воздух. Листья начинают отмирать, затем гибнет все растение.
    7. Выброс аммиака губителен для подсолнухов.
    8. Картофель и кукуруза чувствительны к появлению озона в атмосфере. Листья растений становятся серыми и покрываются пятнами.
    9. Листья табака в аналогичных условиях становятся белыми, покрываются пятнами.

    Индикаторами загрязнения почвы среди растений также являются:

    • Иван-чай теряет пигментацию лепестков при наличии Урана в почве.
    • Повышенная насыщенность солью отражается на березах. Листья покрываются желтыми пятнами, по краям начинает отмирать.

    Основным показателем, характеризующим загрязнение воздуха помещений, является концентрация углекислого газа. При содержании вещества выше 3% относительно количества воздуха в помещении, газ оказывает токсическое действие. Выработке кислорода помогают автотрофные организмы.

    Оценка качества окружающей среды с помощью растений

    Некоторые виды автотрофов особо подвержены влиянию загрязнений воздуха. В 21 веке используется концепция экологического анализа среды. Организмы могут отражать:

    • Проявления отдельных токсичных веществ.
    • Качественное изменения среды.

    После обнаружения наличие загрязнителей в среде, ученые проводят измерения концентрации токсинов. Состояние окружающих условий на видовом и популяционном уровнях выражается через продуктивность организмов. Промышленные районы могут стать «лишайниковой пустыней», так как представители этих видов острее всего реагируют на выбросы фтора и сернистого газа.

    Транспорт и предприятия являются источниками токсичных веществ. Последствия выбросов обусловлены соединениями газов, которые попадают в организм и образуют вредные соединения. Растения становятся индикаторами загрязнения воздуха из-за своей зависимости от качества среды. Влияние поллютантов (токсинов) определяется:

    1. Концентрацией токсичных веществ в воздухе.
    2. Длительностью воздействия веществ на организм.
    3. Относительного влияния токсина на конкретный вид.

    Выделяется 3 основных индикатора загрязнения атмосферного воздуха у хвойного растения:

    1. Нарушение работы хлоропластов.
    2. Повреждение других органелл клетки.
    3. Полное разрушение органелл или переход их в бесструктурное состояние.

    Биология разделяет 2 вида реакции растительных на токсичные выбросы в воздух:

    Источник

    

    Биоиндикатор — это что? Определение, виды и типы биоиндикаторов

    В ходе проведения экологических исследований применяются разные методы. Одним из них может быть биоиндикация. Этот подход предполагает изучать состояние определенных живых организмов для получения информации о среде их обитания. Чтобы понять особенности проведения подобных исследований, следует рассмотреть, что такое биоиндикатор. Это позволит получить необходимую информацию о подобной методике исследования.

    Общее определение

    Биоиндикатор – это живой организм, а возможно и целый вид или сообщество, которые живут в определенной экологической системе и могут служить отражением ее состояния. Причем в ходе исследования оценивается количество особей в популяции, их состояние и поведение. На основе полученной информации можно судить о наличии в естественной среде обитания загрязнителей, токсинов, канцерогенов и т. д.

    Биоиндикаторы – это растения или животные, состояние которых напрямую зависит от окружающей их среды. Применение подобной методики в ходе исследования имеет массу преимуществ. Иногда только на основе биоиндикаторов получается получить необходимую информацию о состоянии среды. Экономия средств и времени на проведении сложных физико-химических анализов является несомненным преимуществом.

    Биоиндикаторы – растения и животные, которые суммируют важные данные о загрязнителях, скорости происходящих изменений. Они позволяют определить место скопления и пути поступления вредных веществ, степень и выраженность влияния токсинов на живые существа, в том числе и человека.

    В ходе исследований оценивается биоценоз подобных индикаторов. При этом для исследователей интересны как представители фауны, так и флоры. В ходе наблюдений удается оценить степень хронического воздействия токсинов даже в малой концентрации. Они влияют на функции и общее состояние внутренних органов животных, симметричных частей тела и их соотношений.

    Типология

    Биоиндикаторы — растения и животные, которые проживают в воде, воздухе, почве. Подобными организмами могут быть бактерии или водоросли, а также беспозвоночные, например, ракообразные, инфузории, моллюски. Могут применяться в ходе исследования данные о рыбах, животных.

    Биоиндикаторами почвы чаще всего являются растения, произрастающие в дикой природе. По их состоянию можно определить, кислотность, влагоемкость, плотность и температуру почвы. Также по внешнему виду определенных растений можно определить, содержание кислорода в грунте, количество питательных веществ, а также солей и тяжелых металлов.

    Хвойные деревья могут предоставлять информацию о почве в течение всего года. При этом применяются не только морфологические показатели, но и ряд биохимических изменений. Это позволяет получить достоверную информацию. Морфологические признаки порой изменчивы.

    Так, например, обычная крапива может продемонстрировать, сколько в грунте находится кальция. Некоторые растения являются галлофилами. Они любят засоленные почвы. Если они произрастают в данной местности, активно колонизируя территории, значит, земля постепенно засаливается.

    Чтобы оценить состояние воды, проводят исследования таких биоиндикаторов, как личинки некоторых насекомых, определенных видов водорослей, высших ракообразных, светящихся бактерий.

    Биоиндикаторами воздуха могут быть мхи и лишайники. Их физические качества сильно меняются в зависимости от условий произрастания.

    Особенности выбора

    Растения и животные биоиндикаторы выбираются для исследования по определенному принципу. Его сформулировал один из известнейших американских экологов Ю. Одум. Он предполагает учитывать следующие утверждения в ходе выбора биоиндикаторов:

    1. Существуют стенотопные и эвритопные виды живых организмов. Первые способны жить только в определенных условиях, поэтому сфера их распространения ограничена. Эвритопные виды распространены широко в природе, обладают экологической выносливостью. Поэтому они для исследования подходят хуже, чем стенотопные виды.
    2. Более крупные виды биоиндикаторов исследуются чаще, чем мелкие. Это объясняется скоростью оборота в биоценозе. У мелких видов она выше, поэтому в момент исследования они могут не попасть в пробу, особенно в процессе анализа с длительной периодичностью.
    3. Чтобы выделить вид или их группу для проведения исследования, потребуются экспериментальные и полевые сведения о лимитирующих значениях определенного фактора. При этом учитывают возможные компенсаторные реакции биоиндикатора, толерантность вида.
    4. Количественное соотношение разных популяций, видов или сообществ является более показательным, поэтому применяется в качестве надежного индикатора. Только один вид не может в полном объеме передать масштабы изменений окружающей среды. Подобные изменения нужно рассматривать в целом, а не только в одном направлении.

    Стоит также отметить, что лучшими биоиндикаторами являются виды, предоставляющие моментальный ответ, а также отличающиеся надежностью предоставляемой информации. Ошибка не должна превышать 20 %. Также при помощи подобных биоиндикаторов должно быть просто получать необходимую информацию. Вид должен постоянно присутствовать в природе, чтобы исследователь мог в любое время оценить его состояние.

    Разновидности

    Существуют различные виды и типы биоиндикаторов. Все живые организмы, пригодные для проведения подобных исследований, можно разделить на две группы:

    1. Регистрирующие.
    2. Накапливающие.

    В первом случае живые организмы реагируют на изменения в окружающей среде изменением численности популяции. Также они могут поменять фенооблик, соматическими нарушениями или повреждением тканей. Могут появиться разные уродства, скорость роста меняется. Могут присутствовать и иные хорошо заметные признаки.

    Например, регистрирующими биоиндикаторами являются лишайники, хвоя деревьев. На них появляются некроз, хлороз, суховершинность. Регистрирующие биоиндикаторы не всегда позволяют установить причины произошедших изменений. В этом случае потребуется дополнительное исследование, которое позволит определить, почему изменились популяция, конечный облик, распространение в природе и т. д. Подобные перемены могут быть следствием разных процессов.

    Организмы-биоиндикаторы могут быть накапливающего типа. Они концентрируют токсины, загрязнения внутри своего организма, в разных тканях, частях тела или органах. В ходе исследования степень загрязнения окружающей среды определяется после проведения химического анализа. Например, накапливающим биоиндикатором могут быть панцири ракообразных, личинок насекомых, а также некоторые органы млекопитающих (мозг, почки, селезенка, печень и т. д.), мхи.

    Живые организмы реагируют сразу на весь комплекс вредных веществ, попадающих в окружающую среду. Поэтому установить точную концентрацию отдельного токсина подобная методика не позволяет. Но при этом преимуществом применения биоиндикации позволяет определить, как именно, насколько сильно влияет загрязнение на популяцию.

    Тест-организмы

    Тест-организм может быть биоиндикатором окружающей среды. Это представители флоры или фауны, которые применяются в ходе контроля качества окружающих условий в лаборатории. На них проводят соответствующие опыты. Это могут быть, например, одноклеточные, простейшие, членистоногие. Также тест-организмом могут быть растения, например, мхи или цветковые.

    Главной особенностью подобных организмов является возможность получения культур из однородных генетически растений или животных. В этом случае опытный экземпляр сравнивается с контрольным. Это позволяет получить достоверную информацию о нарушающем факторе. В противном случае из-за нормальных индивидуальных различий между особями нельзя будет получить достоверный результат.

    Методы анализа

    Биоиндикаторы и загрязнение окружающей их среды исследуются при помощи сравнительного анализа с контрольным экземпляром. При этом могут применяться разные подходы.

    Первый метод предполагает сравнивать соответствующие характеристики вне области воздействия. Так, например, растения, выросшие в зоне промышленного загрязнения, сравнивают с культурами, которые росли вне области антропогенного влияния.

    Вторая методика предполагает сравнивать пробу с результатами эксперимента. Одна часть тест-растений контактирует в лабораторных условиях с загрязненными воздухом, почвой, водой, а вторая – с чистыми средами.

    При использовании третьей методики применяют для сравнения исторические стандарты. Это, например, будет целесообразно при исследовании европейской степи. Сегодня эта экосистема практически утратила свой первоначальный облик. Именно с тем, как степь выглядела в прошлом, ее сравнивают в настоящем.

    Четвертая методика использует контроль. Это определенный тип зависимости, отклонение от которой расценивается как нарушение. Например, для ненарушенных видовых сообществ строится соответствующий график. Если наблюдаются любые отклонения, это сразу будет заметно, если сравнить две кривые.

    Биоиндикационные методы

    При помощи соответствующего экологического мониторинга исследуются биоиндикаторы в природе. Он проводится как на микро-, так и макроуровне. Биоиндикационные исследования могут быть биоценотическими и видовыми. Во втором случае исследуется присутствие организма в среде, частота его встречаемости. Также могут исследоваться физиологические, биохимические, анатомо-морфологические свойства биоиндикатора.

    В ходе биоценотического исследования учитывают видовое разнообразие при помощи системы соответствующих показателей, а также продуктивность сообщества.

    По воздействию разных факторов на систему биоиндикационный мониторинг может быть специфическим и неспецифическим. Они исследуют реакции вида на появление загрязнения, токсинов в их среде обитания. При неспецифической биоиндикации одна и та же реакция может быть вызвана разными факторами. Если происходящие изменения объясняются воздействием только одного фактора, речь идет о специфической индикации.

    Так, например, хвойные деревья и лишайники могут предоставить информацию о чистоте воздуха в регионе, о наличии загрязнений промышленного происхождения в местах своего обитания. Перечень видов растений, животных, которые обитают в почвах, является специфичным для разных типов грунта. Если в этих группировках происходят изменения, можно говорить о загрязнении почвы химикатами или изменение ее структуры из-за деятельности человека.

    Сегодня считается, что наиболее эффективно применять инструментальные исследования в сочетании с биоиндикаторами. Такой симбиоз предоставляет наиболее полную, достоверную информацию о состоянии популяции, воздействии на нее неблагоприятных факторов.

    Биоиндикация почвы

    Используя при исследовании почвенного загрязнения биоиндикаторов, удается получить достоверные результаты. Растения предоставляют информацию о плодородии почвы. Полный анализ состава грунта требует много времени и сил. Почва считается плодородной, если на ней произрастают крапива, малина, чистотел, валериана и т. д. Эти растения на бедном грунте не выживают.

    Умеренно плодородную почву выдают дудник, медуница, овсяница луговая и т. д. На низкоплодородном грунте произрастают торфяные мхи, лишайники, клюква, брусника.

    Кроме показателя плодородности, по растениям можно определить и состав грунта. О наличии большого количества азота свидетельствуют такие растения, как пырей, малина, гусиная лапчатка, спорыш и т. д. Окраска таких растений будет ярко-зеленой. Если она бледная, значит, азота в почве мало. У растений снижается ветвистость и количество листьев.

    Ряд иных минералов, кислотность и прочие особенности грунта можно определить в почве при помощи биоиндикаторов.

    Биоиндикация воздуха

    Биоиндикатор – это живой организм, который значительно меняет свои качества при возникновении отклонений в окружающей среде. С их помощью можно определить, загрязнен ли воздух. На фитоценоз огромное воздействие оказывают такие загрязняющие вещества как оксид азота, диоксид серы, углеводород и т. д.

    Устойчивость растений к подобным токсинам разная. Даже небольшое содержание в воздухе диоксида серы легко определить при помощи лишайников. Среди растений повышенное содержание этого типа загрязнителя можно определить по хвойным породам деревьев.

    К содержанию в воздухе фторводорода, хлорводорода чувствительные пшеница, пихта, кукуруза, ель, садовая земляника и т. д.

    Биоиндикация воды

    Для контроля качества воды биоиндикация является одним из лучших методов. В отличие от химических и физических способов мониторинга этот подход является наиболее объективным. Специальное оборудование способно отследить только некоторые виды загрязнений. Биоиндикация раскрывает полную информацию о состоянии окружающей водной среды.

    Мониторинг позволяет оценить, для каких направлений эксплуатации пригоден водоем. Одним из наиболее простых способов биоиндикации воды является использование дрожжевых культур. Проводится нефелометрическая оценка мутности жидкости. Она зависит от количества дрожжей в пробе. Если вода тормозит их развитие, то проба будет светлее контрольного образца.

    Рыбы также могут применяться в качестве биоиндикатора. Они накапливают в своем организме токсины. В результате удается установить, какими качествами характеризуется вода в реке или озере, визуально оценив состояние рыбы.

    Источник

    Биоиндикатор — Bioindicator

    Биоиндикатор это любые виды (мысленные индикаторные виды ) или группы видов, функции, население или состояние может выявить качественное состояние окружающей среды. Например, веслоногих ракообразных и других мелких водных ракообразных , присутствующих во многих водоемах, можно отслеживать на предмет изменений (биохимических, физиологических или поведенческих ), которые могут указывать на проблему в их экосистеме. Биоиндикаторы могут рассказать нам о совокупном воздействии различных загрязнителей на экосистему и о том, как долго проблема могла существовать, а какие физические и химические испытания не могут.

    Биологический монитор или BioMonitor представляет собой организм , который обеспечивает количественную информацию о качестве окружающей среды вокруг него. Следовательно, хороший биомонитор укажет на присутствие загрязнителя, а также может быть использован в попытке предоставить дополнительную информацию о количестве и интенсивности воздействия.

    Биологический индикатор также название , данное к способу оценки стерильности окружающей среды за счет использования устойчивых штаммов микроорганизмов (например , Bacillus или Geobacillus ). Биологические индикаторы можно охарактеризовать как внедрение высокоустойчивых микроорганизмов в заданную среду перед стерилизацией , проводятся тесты для измерения эффективности процессов стерилизации. Поскольку биологические индикаторы используют высокоустойчивые микроорганизмы , любой процесс стерилизации, который делает их неактивными, также убивает более распространенные и более слабые патогены .

    СОДЕРЖАНИЕ

    Обзор

    Биоиндикатор — это организм или биологическая реакция, которая выявляет присутствие загрязнителей по появлению типичных симптомов или измеримых реакций и, следовательно, является более качественной . Эти организмы (или сообщества организмов) могут использоваться для предоставления информации об изменениях в окружающей среде или количестве загрязнителей окружающей среды путем изменения одним из следующих способов: физиологически , химически или поведенчески . Информацию можно получить, изучив:

    1. содержание в них определенных элементов или соединений
    2. их морфологическая или клеточная структура
    3. метаболическиебиохимические процессы
    4. поведение
    5. структура (и) населения.

    Важность и актуальность биомониторов, а не оборудования, созданного руками человека, подтверждается тем наблюдением, что лучшим индикатором состояния вида или системы является сама она. Биоиндикаторы могут выявить косвенные биотические эффекты загрязнителей, в то время как многие физические или химические измерения не могут этого сделать. С помощью биоиндикаторов ученым необходимо наблюдать только за одним указывающим видом для проверки окружающей среды, а не для наблюдения за всем сообществом.

    Использование биомонитора описывается как биологический мониторинг и представляет собой использование свойств организма для получения информации о некоторых аспектах биосферы. Биомониторинг загрязнителей воздуха может быть пассивным или активным. Эксперты используют пассивные методы для наблюдения за естественным ростом растений на интересующей территории. Активные методы используются для обнаружения присутствия загрязнителей воздуха путем помещения подопытных растений с известным ответом и генотипом на исследуемую территорию.

    Использование биомонитора описывается как биологический мониторинг . Это относится к измерению конкретных свойств организма для получения информации об окружающей физической и химической среде.

    Индикаторы биоаккумуляции часто рассматриваются как биомониторы. В зависимости от выбранных организмов и их использования существует несколько типов биоиндикаторов.

    Использовать

    В большинстве случаев собираются исходные данные о биотических условиях в пределах заранее определенного эталонного участка. Контрольные участки должны характеризоваться минимальным внешним воздействием или отсутствием его (например, антропогенные нарушения, изменение землепользования, инвазивные виды). Биотические условия конкретного индикаторного вида измеряются как в контрольном участке, так и в исследуемом регионе с течением времени. Данные, собранные в исследуемом регионе, сравниваются с аналогичными данными, собранными на контрольном участке, чтобы сделать вывод об относительном состоянии окружающей среды или целостности исследуемого региона.

    Важным ограничением биоиндикаторов в целом является то, что они были признаны неточными при применении к географически и экологически разнообразным регионам. В результате исследователям, использующим биоиндикаторы, необходимо постоянно обеспечивать соответствие каждого набора показателей тем условиям окружающей среды, которые они планируют отслеживать.

    Индикаторы растений и грибов

    Присутствие или отсутствие определенных растений или другой растительной жизни в экосистеме может дать важные ключи к пониманию здоровья окружающей среды: сохранение окружающей среды . Существует несколько типов биомониторов растений, включая мхи , лишайники , кору деревьев , карманы коры , годичные кольца и листья . Грибы тоже могут быть полезны в качестве индикаторов.

    Лишайники — это организмы, состоящие как из грибов, так и из водорослей . Их можно найти на камнях и стволах деревьев, и они реагируют на изменения окружающей среды в лесах, в том числе на изменения структуры леса — природоохранной биологии , качества воздуха и климата. Исчезновение лишайников в лесу может указывать на экологические стрессы, такие как высокий уровень диоксида серы, загрязнителей на основе серы и оксидов азота . Состав и общая биомасса видов водорослей в водных системах служат важным показателем загрязнения воды органическими веществами и нагрузки питательными веществами, такими как азот и фосфор. Существуют генно-инженерные организмы, которые могут реагировать на уровни токсичности в окружающей среде ; например , тип генетически модифицированной травы, которая вырастает другого цвета, если в почве есть токсины.

    Индикаторы животных и токсины

    Изменения в популяциях животных , увеличивающиеся или уменьшающиеся, могут указывать на загрязнение . Например, если загрязнение вызывает истощение растения, виды животных, зависящие от этого растения, испытают сокращение численности населения . И наоборот, перенаселение может быть условным ростом одного вида в ответ на потерю других видов в экосистеме. С другой стороны, подчеркнуть индуцированные сублетальные эффекты могут проявляться в животной физиологии , морфологии и поведении индивидов задолго до того, ответов выражены и наблюдаются на уровне населения. Такие сублетальные реакции могут быть очень полезны в качестве «сигналов раннего предупреждения» для прогнозирования дальнейших ответных действий населения.

    Загрязнение и другие факторы стресса можно контролировать путем измерения любого из нескольких переменных у животных: концентрации токсинов в тканях животных; скорость возникновения уродств в популяциях животных; поведение в поле или в лаборатории; и оценивая изменения в индивидуальной физиологии.

    Лягушки и жабы

    Земноводные, особенно бесхвостые амфибии (лягушки и жабы), все чаще используются в качестве биоиндикаторов накопления загрязняющих веществ в исследованиях загрязнения. Невероятные животные поглощают токсичные химические вещества через кожу и мембраны жабр личинок и чувствительны к изменениям в окружающей их среде. У них плохая способность выводить токсины из пестицидов, которые всасываются, вдыхаются или попадают в организм с зараженной пищей. Это позволяет остаткам, особенно хлорорганических пестицидов, накапливаться в их системах. У них также есть проницаемая кожа, которая может легко поглощать токсичные химические вещества, что делает их модельным организмом для оценки воздействия факторов окружающей среды, которые могут вызвать сокращение популяции амфибий. Эти факторы позволяют использовать их в качестве организмов-биоиндикаторов для отслеживания изменений в их среде обитания и в экотоксикологических исследованиях в связи с возрастающими требованиями человека к окружающей среде.

    Знание и контроль экологических агентов необходимы для поддержания здоровья экосистем. Хвойные животные все чаще используются в качестве организмов-биоиндикаторов в исследованиях загрязнения, например при изучении воздействия сельскохозяйственных пестицидов на окружающую среду. Экологическая оценка для изучения окружающей среды, в которой они живут, выполняется путем анализа их численности в этом районе, а также оценки их двигательных способностей и любых аномальных морфологических изменений, которые являются уродствами и отклонениями в развитии. Уменьшение количества бесхвостых амфибий и пороков развития также может указывать на повышенное воздействие ультрафиолетового света и паразитов. Было показано, что широкое применение агрохимикатов, таких как глифосат, оказывает вредное воздействие на популяции лягушек на протяжении всего их жизненного цикла из-за попадания этих агрохимикатов в водные системы, в которых живут эти виды, и их близости к развитию человека.

    Бесхвостые животные, размножающиеся в прудах, особенно чувствительны к загрязнению из-за их сложных жизненных циклов, которые могут состоять из наземных и водных обитателей. Во время их эмбрионального развития морфологические и поведенческие изменения — это эффекты, которые наиболее часто упоминаются в связи с химическим воздействием. Последствия воздействия могут привести к уменьшению длины тела, уменьшению массы тела и порокам развития конечностей или других органов. Медленное развитие, поздние морфологические изменения и небольшой размер метаморфа приводят к повышенному риску смертности и подверженности хищничеству.

    Ракообразные

    Раки также считаются подходящими биоиндикаторами при соответствующих условиях.

    Микробные индикаторы

    Химические загрязнители

    Микроорганизмы можно использовать в качестве индикаторов здоровья водных или наземных экосистем . Микроорганизмы, обнаруженные в больших количествах, легче отбирать, чем другие организмы. Некоторые микроорганизмы производят новые белки , называемые стрессовыми белками , при воздействии загрязняющих веществ, таких как кадмий и бензол . Эти стрессовые белки можно использовать в качестве системы раннего предупреждения для обнаружения изменений в уровнях загрязнения.

    При разведке нефти и газа

    Микробиологическая разведка нефти и газа (MPOG) часто используется для определения перспективных участков для залежей нефти и газа. Известно, что во многих случаях нефть и газ просачиваются к поверхности, поскольку углеводородный резервуар обычно протекает или просачивается к поверхности из-за сил плавучести, преодолевая давление уплотнения. Эти углеводороды могут влиять на химические и микробные проявления, обнаруживаемые в приповерхностных почвах, или могут быть уловлены напрямую. Методы, используемые для MPOG, включают анализ ДНК , простой подсчет ошибок после культивирования образца почвы в среде на основе углеводородов или анализ потребления углеводородных газов в культуральной ячейке.

    Микроводоросли в качестве воды

    В последние годы микроводоросли привлекли к себе внимание по нескольким причинам, включая их большую чувствительность к загрязнителям, чем у многих других организмов. Кроме того, они широко распространены в природе, они являются важным компонентом очень многих пищевых сетей, их легко культивировать и использовать в анализах, и их использование практически не затрагивает этические вопросы.

    Euglena gracilis — подвижное пресноводное фотосинтезирующее жгутиковое растение. Хотя эвглена довольно устойчива к кислотности, она быстро и чувствительно реагирует на стрессы окружающей среды, такие как тяжелые металлы или неорганические и органические соединения. Типичные реакции — это торможение движения и изменение параметров ориентации. Более того, с этим организмом очень легко обращаться и выращивать, что делает его очень полезным инструментом для экотоксикологических оценок. Одна очень полезная особенность этого организма — гравитактическая ориентация, которая очень чувствительна к загрязнителям. Гравирецепторы ухудшаются из-за загрязнителей, таких как тяжелые металлы и органические или неорганические соединения. Поэтому наличие таких веществ связано со случайным перемещением клеток в толще воды. Для краткосрочных тестовочень чувствительнагравитактическая ориентация E. gracilis . Другие виды, такие как Paramecium biaurelia (см. Paramecium aurelia ), также используют гравитактическую ориентацию.

    Возможен автоматический биоанализ с использованием жгутиков Euglena gracilis в устройстве, которое измеряет их подвижность при различных разбавлениях возможно загрязненной пробы воды, для определения ЕС 50 (концентрация пробы, которая влияет на 50 процентов организмов) и G-значения ( наименьший коэффициент разбавления, при котором можно измерить незначительный токсический эффект).

    Макробеспозвоночные

    Макробеспозвоночные — полезные и удобные индикаторы экологического здоровья водоемов и наземных экосистем. Они почти всегда присутствуют, и их легко найти и идентифицировать. Во многом это связано с тем, что большинство макробеспозвоночных видны невооруженным глазом, у них обычно короткий жизненный цикл (часто длится один сезон) и, как правило, они ведут малоподвижный образ жизни. Существующие ранее речные условия, такие как тип реки и сток, будут влиять на сообщества макробеспозвоночных, поэтому различные методы и индексы будут подходить для конкретных типов водотоков и в пределах определенных экорегионов. В то время как некоторые бентические макробеспозвоночные очень устойчивы к различным типам загрязнения воды, другие — нет. Изменения в численности и типе популяций в конкретных исследуемых регионах указывают на физическое и химическое состояние ручьев и рек. Значения толерантности обычно используются для оценки загрязнения воды и деградации окружающей среды , например, деятельности человека (например, выборочные рубки и лесные пожары ) в тропических лесах.

    Бентические индикаторы для проверки качества воды

    Бентические макробеспозвоночные обитают в придонной зоне ручья или реки. Они состоят из водных насекомых , ракообразных , червей и моллюсков , обитающих в растительности и руслах рек. Виды макробеспозвоночных можно найти почти в каждом ручье и реке, за исключением некоторых из самых суровых природных условий в мире. Их также можно найти в основном в ручьях или реках любого размера, запрещая только те, которые пересыхают в короткие сроки. Это делает их полезными для многих исследований, поскольку их можно найти в регионах, где русла ручьев слишком мелкие, чтобы поддерживать более крупные виды, такие как рыба. Бентические индикаторы часто используются для измерения биологических компонентов пресных водотоков и рек. В целом, если считается, что биологическое функционирование ручья находится в хорошем состоянии, то предполагается, что химические и физические компоненты потока также находятся в хорошем состоянии. Бентические индикаторы являются наиболее часто используемым тестом качества воды в Соединенных Штатах. Хотя бентические индикаторы не следует использовать для отслеживания происхождения факторов стресса в реках и ручьях, они могут предоставить справочную информацию о типах источников, которые часто связаны с наблюдаемыми факторами стресса.

    Глобальный контекст

    В Европе Рамочная директива по водным ресурсам (WFD) вступила в силу 23 октября 2000 года. Она требует, чтобы все государства-члены ЕС продемонстрировали, что все поверхностные и подземные водные объекты находятся в хорошем состоянии. ВРД требует, чтобы государства-члены внедрили системы мониторинга для оценки целостности компонентов биологических водотоков для определенных категорий подземных вод. Это требование увеличило количество биометрических данных, применяемых для определения состояния водотоков в Европе. В 2006 году была разработана удаленная онлайн-система биомониторинга. Она основана на двустворчатых моллюсках и обмене данными в реальном времени между удаленными интеллектуальными устройствами в полевых условиях (способными работать более 1 года без вмешательства человека на месте ) и центр обработки данных, предназначенный для сбора, обработки и распространения веб-информации, полученной из данных. Этот метод связывает поведение двустворчатых моллюсков, в частности активность зияющих раковин, с изменениями качества воды. Эта технология успешно использовалась для оценки качества прибрежной воды в различных странах (Франция, Испания, Норвегия, Россия, Шпицберген ( Ню-Олесунн ) и Новая Каледония).

    В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды (EPA) опубликовало в 1999 году протоколы быстрой биологической оценки , основанные на измерении макробеспозвоночных, а также перифитона и рыбы для оценки качества воды .

    В Южной Африке метод Южноафриканской системы оценки (SASS) основан на донных макробеспозвоночных и используется для оценки качества воды в реках Южной Африки. Инструмент водного биомониторинга SASS совершенствовался в течение последних 30 лет и сейчас находится на пятой версии (SASS5) в соответствии с протоколом ISO / IEC 17025 . Метод SASS5 используется Департаментом водных ресурсов Южной Африки в качестве стандартного метода оценки состояния рек, который используется в национальной программе здоровья рек и в национальной базе данных по рекам.

    Импосекс явление в собаку моллюсков видов моря улитки приводит к неправильному развитию пениса у самок, но не вызывает стерильность. Из-за этого этот вид был предложен как хороший индикатор загрязнения органическими соединениями олова искусственного происхождения в малазийских портах.

    Источник

    Что такое биологические индикаторы?

    Виды-индикаторы отражают характеристику окружающей среды и показывают её состояние.

    Что такое виды-индикаторы?

    Видом-индикатором может быть любой живой организм, использующийся для измерения конкретных условий окружающей среды. Определение состояния окружающей среды при помощи биологических индикатором проводится путём наблюдения и фиксирования факторов, таких как рост, уменьшение и плотность популяции. Изменения этих факторов могут указывать на перемену в условиях. К ним относятся уровень загрязнения, вспышки заболеваний, климатические изменения, фрагментация среды обитания, заражение почвы и межвидовая конкуренция.

    Важность видов-индикаторов

    Поскольку биологические индикаторы очень чувствительны к любым переменам в экосистеме, они являются чрезвычайно важным инструментом для учёных. Исследователи часто использовали популяцию видов-индикаторов в качестве системы предупреждения о надвигающихся угрозах. Посредством этих исследований можно определить несколько вопросов, включая уровень угрозы, её взаимосвязь с экосистемой и роль биологических индикаторов в среде обитания. Чтобы эффективно использовать биологические виды для определения состояния окружающей среды, другие виды той же экосистемы также должны рассматриваться в качестве индикаторов. Нужно проводить наблюдения и постоянно фиксировать изменения в окружающей среде.

    Примеры биологических индикаторов

    Растения, водоросли и грибы

    Растения, водоросли и грибы чаще всего используются исследователями в качестве видов-индикаторов, так как в большинстве случаев они находятся только в специфических экосистемах и чрезвычайно чувствительны к любым переменам. Например, мох может быть показателем высокого уровня кислотности почвы, которая в свою очередь говорит о кислотных дождях. Грибы полезны для измерения состояния реликтовых лесов. Многообразие грибов, вызывающих гниение дерева, связано с разнообразием насекомых в определённой местности. К тому же, плотность популяции грибов в лесу может свидетельствовать об отсутствии человеческого вмешательства.

    Рыбы также считаются биологическим показателем. Особенно это касается лососевых и других видов, встречающихся в северо-западной части Тихого Океана в Северной Америке. Эти виды рыб восприимчивы к загрязнению воды, уничтожению леса, постройке дамб, речных каналов, а также к росту городов. Национальная федерация охраны дикой природы внесла их в список видов, находящихся под угрозой.

    Земноводные

    Земноводные, особенно древесные лягушки, долго использовались в качестве символа охраны окружающей среды, благодаря их роли, как биологического индикатора. Например, взрослым особям земноводных свойственны одни и те же характеристики, заставляющие их реагировать на изменения окружающей экосистемы: влажная и проницаемая кожа. Кожный покров земноводных склонен к впитыванию загрязняющих веществ, образующихся в наземной или водной среде. Эти вещества обычно появляются в связи с тремя направлениями: фармацевтика, сельскохозяйственная и мануфактурная промышленность.

    Млекопитающие

    Большое разнообразие млекопитающих, от крупных до мелких, используются в качестве индикаторов для определения возможных угроз в различных экосистемах. Например, численность популяции пяти видов диких собак использовалась в качестве показателя состояния травянистых экосистем. Эта среда обитания под угрозой загрязнения такими веществами, как пестициды, которые применяются в сельском хозяйстве. Подобные загрязнители оказывают негативное влияние на здоровье диких собак. На сегодняшний день эти виды занимают лишь 2% своей прежней территории. Для горной экосистемы Северной Америки важным биологическим индикатором является медведь гризли.

    Источник

Adblock
detector