Биоиндикация

Биологический контроль окружающей среды включает две основные группы методов: биоиндикацию и биотестирование. Применение в  качестве биоиндикаторов растений, животных и даже микроорганизмов позволяет  проводить биомониторинг воздуха, воды и почвы. Благодаря специальным  индексам и коэффициентам результаты биоиндикации оказываются достоверными и сопоставимыми.

Биоиндикация – обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов непосредственно в среде их обитания. Биологические индикаторы обладают признаками, свойственными системе или процессу, на основании которых производится качественная или количественная оценка тенденций изменений, определение или оценочная классификация состояния экологических систем, процессов и явлений. В настоящее время можно считать общепринятым, что основным индикатором устойчивого развития в конечном итоге является качество среды обитания.

Биотестирование – процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Для оценки параметров среды используются стандартизованные реакции живых организмов (отдельных органов, тканей, клеток или молекул). В организме, пребывающем контрольное время в условиях загрязнения, происходят изменения физиологических, биохимических, генетических, морфологических или иммунных систем. Объект извлекается из среды обитания, и в лабораторных условиях производится необходимый анализ.

Хотя подходы  очень близки по конечной цели исследований, надо помнить, что биотестирование  осуществляется на уровне молекулы, клетки или организма и характеризует  возможные последствия загрязнения  окружающей среды для биоты, а биоиндикация – на уровне организма, популяции и сообщества и характеризует, как правило, результат загрязнения. Живые объекты – открытые системы, через которые идет поток энергии и круговорот веществ. Все они в той или иной мере пригодны для целей биомониторинга.

Контроль  качества окружающей среды в использовании  биологических объектов в последние  десятилетия оформился как актуальное научно-прикладное направление. 

Общие принципы использования биоиндикаторов

Биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество и особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Их индикаторная значимость определяется экологической толерантностью биологической системы. В пределах зоны толерантности организм способен поддерживать свой гомеостаз. Любой фактор, если он выходит за пределы «зоны комфорта» для данного организма, является стрессовым. В этом случае организм реагирует ответной реакцией различной интенсивности и длительности, проявление которой зависит от вида и является показателем его индикаторной ценности. Именно ответную реакцию определяют методы биоиндикации.

Многолетний опыт ученых разных стран по контролю состояния окружающей среды показал  преимущества, которыми обладают живые индикаторы:

1. В условиях хронических нагрузок могут реагировать даже на относительно слабые воздействия кумулятивного эффекта; реакции проявляются при накоплении некоторых критических значений суммарных дозовых нагрузок;
2. Суммируют влияние всех без исключения биологически важных воздействий и отражают состояние окружающей среды в целом, включая её загрязнение и другие антропогенные изменения;
3. Исключают необходимость регистрации химических и физических параметров, характеризующих состояние окружающей среды;
4. Фиксируют скорость происходящих изменений;
5. Вскрывают тенденции развития природной среды;
6. Указывают пути и места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений и ядов, возможные пути их попадания в пищу человека;
7. Позволяют судить о степени вредности любых синтезируемых человеком веществ для живой природы и для него самого, причем дают возможность контролировать их действие.

В качестве биоиндикаторов могут быть использованы представители всех «царств» живой  природы. Для биоиндикации не пригодны организмы, поврежденные болезнями, вредителями  и паразитами.

Идеальный индикатор должен удовлетворять ряду требований:

1) быть  типичным для данных условий;

2) иметь  высокую численность в исследуемом  экотипе;

3) обитать  в данном месте в течение  ряда лет, что дает возможность  проследить динамику загрязнения;

4) находиться  в условиях, удобных для отбора  проб;

5) давать  возможность проводить прямые  анализы без предварительного  концентрирования проб;

6) характеризоваться  положительной корреляцией между  концентрацией загрязняющих веществ  в организме-индикаторе и объекте  исследования;

7) использоваться  в естественных условиях его  существования;

8) иметь  короткий период онтогенеза, чтобы  была возможность отслеживания  влияния фактора на последующие  поколения.

Ответная  реакция биоиндикатора на определенное физическое или химическое воздействие  должна быть четко выражена, то есть специфична, легко регистрироваться визуально или с помощью приборов.

При выборе индикатора необходимо принимать во внимание соображения экономии и  учитывать характер использования  тех или иных организмов.

На уровне популяции биоиндикация проводится в том случае, если процесс распространения негативных изменений охватывает такое количество особей, при котором заметно сокращается численность популяции, изменяется ее половозрелая структура, сокращается продолжительность жизни, происходит сдвиг фенологических фаз и др.[1] 

Список  литературы

[1] Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / О. П. Мелехова, Е. И. Егорова, Т. И. Евсеева и др., под ред. О. П. Мелеховой и Е. И. Егоровой. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 288 с.