Татьяна Евстифеева - Биологический мониторинг

Наиболее изучены в настоящее время реакции на загрязнение перечисленных сред различными веществами и их смесями со стороны растений. Фитоиндикационные наблюдения тесно связаны с определенными экологическими условиями, с их помощью возможно качественно и даже количественно оценивать характер изменений во внешней среде (по присутствию и состоянию этих растений). Использование популяций, отдельных видов, групп видов и растительных сообществ в целях индикации экологических условий – предмет изучения индикационной геоботаники, одного из первых направлений, получивших широкое развитие в биоиндикации.

Для обнаружения специфических загрязнений воздушного бассейна и для слежения за динамикой этого загрязнения возможно применение чувствительных видов растений и других организмов. К их числу относятся низшие растения, лишайники, грибы, многие высшие растения. Толерантные или индикаторные виды, а также их сообщества используются для характеристики почвенных условий, определения концентрации тяжелых металлов.

В качестве биотесторов, кроме растений, достаточно часто используются бактерии (особенно кишечная палочка), водоросли (в частности, хлорелла), низшие грибы, инфузории, низшие ракообразные, беззубки, личинки хирономид, рыб, земноводных и т. д.

Микробиология.Микроорганизмы быстро обнаруживают загрязнения как воды, так и почвы. Существуют микроорганизмы, особо чувствительные к некоторым веществам, другие принимают участие в распаде загрязнителей.

Зоология.Изучение отдельных видов, а также целых сообществ животных может стать источником сведений, касающихся накопления химических веществ в их теле. Индикаторные виды могут быть использованы для определения уровня токсичности в продуктах питания людей.

Клеточная биология и генетика.Превосходными биоиндикаторами являются клеточные и субклеточные (включая хромосомы) компоненты организма, адаптированные к определенным условиям. Уже имеются и еще будут выявлены многочисленные тест-системы in vivo и in vitro для кратковременного и долгосрочного слежения за изменениями природной среды.

Сравнительная физиология.Функциональные приспособления животных к изменениям в окружающей среде могут быть исследованы на экологическом, биохимическом, физиологическом и морфологическом уровнях и могут указывать на присутствие в ней загрязняющих веществ.

Гидробиология.Фауна и особенности распределения видов, чувствительных к качеству воды, могут указывать на состояние водного бассейна.

Круг объектов индикации в последние годы все больше расширяется. К ним относятся: индикация климата; геологического строения горных пород; тектонических движений; геоморфологических процессов; полезных ископаемых; грунтовых вод; типа, богатства, кислотности, засоления, увлажнения, механического состава и динамики почв; состояния и динамики растительности; пастбищной дигрессии; местообитаний животных; загрязнения воды, воздуха, почвы газообразными неорганическими соединениями, тяжелыми металлами, радионуклидами, пестицидами, нефтепродуктами; мутагенных факторов; эрозионных процессов; состояния экосистем; ландшафтов; сельскохозяйственных земель; появления вредителей и болезней и др.

При активном мониторинге пытаются обнаружить прежде всего антропогенные стрессовые воздействия на тест – организмах, находящихся в стандартизированных условиях. При этом рекомендуется подвергать действию изучаемых факторов одновременно несколько видов растений или других организмов, различающихся по устойчивости к стрессорам, устанавливать особенности воздействия стрессоров в зависимости от их дозы.

Наибольшую ценность представляют биоиндикаторы, присутствующие на объекте индикации в большом количестве с высокой достоверностью, отличающиеся однородными свойствами, не требующие больших затрат для их выявления и получения достаточно точных и воспроизводимых результатов, имеющие диапазоны погрешностей по сравнению с другими методами не более 20 %. Преимущества живых индикаторов состоят в том, что они суммируют все биологически важные данные об окружающей среде, отражают ее состояние в целом, устраняют трудную задачу применения дорогостоящих и трудоемких физических и химических методов для измерения биологических параметров, вскрывают скорость происходящих в природной среде изменений; указывают пути и места скопления в экологических системах различного рода загрязнений, позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека, дают возможность контролировать действие многих синтезируемых человеком соединений; помогают нормировать допустимую нагрузку на экосистемы.

Индикаторные растения– растения, дающие визуально определяемые признаки поражения теми или иными загрязняющими веществами и их смесями. Определенные виды и расы высших сосудистых растений реагируют на газообразные и твердые вещества, причем на такие концентрации этих веществ в атмосфере, которые не вызывают реакции человека и животных, и эти реакции можно прогнозировать. Многие растения могут служить индикаторами присутствия тех или иных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, реакции же других могут быть связаны с влиянием определенных концентраций специфических загрязняющих атмосферу веществ (таблица 2).

Таблица 2 – Загрязняющие вещества и чувствительные к ним растенияиндикаторы (по Н. А. Воронкову, 1999)

Аккумулирующие растения– растения, способные накапливать загрязняющие вещества в своих тканях в количествах, достаточных для физико – химического определения уровня загрязнения сопредельных сред.

Проявляется экологический принцип химического соответствия и средообразующей роли живого. Избирательная средообразуюшая способность поглощения элементов растениями определила аккумуляцию в почвах биофильных элементов (азот, фосфор, калий) из рассеянного состояния и отторжение элементов, не свойственных их биолого-физиологическим процессам. Биофильность элементов ранжируется их способностью к биологическому поглощению или отторжению растением. При избытке элементов, не свойственных физиологическим отправлениям живого, создаются стрессовые ситуации, контролируемые мониторингом и регистрируемые индикационно по изменениям морфологии живых организмов или изменениям видового состава биоценоза.