Методы экологических исследований

                                                              ФГОУ ВПО

Калининградский Государственный Технический Университет 

Кафедра агроэкологии и агропочвоведения 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                              РЕФЕРАТ

                                                                                                       
 
 

   Тема: Биоиндикация 

по дисциплине «Методы экологических исследований» 
 
 

                                                                                Работа принята 

                                                                         с оценкой………….

Л.Д Митухина 

         работу выполнила:

Студентка группы 03-ПЭ

Сукимонова  Т.Э 
 
 
 

    
 
 
 
 

Калининград

2011 
 

    Содержание:

    Введение…………………………………………………..3

         Особенности использования растений в качестве биоиндикаторов…….4 

         Особенности использования животных в качестве биоиндикаторов……6 

        Особенности использования микроорганизмов  в качестве биоиндикаторов…….8 

    Список  использованной литературы……………………..9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Введение

Биоиндикаторы-организмы  присутствие, количество или особенности  развития которых служат показателями естественных процессов, условий или  антропогенных изменений среды  обитания.

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.

Биологическая система реагируют на воздействие среды в целом, а не только на отдельные факторы-условия питания, возрастом, генетически контролируемой устойчивостью.

Преимущества  которыми обладают биоиндикаторами:

*в условиях  хронических антропогенных нагрузок  могут реагировать даже на относительно слабые воздействия вследствие кумулятивного эффекта; реакции проявляются при накоплении некоторых критических значений суммарных дозовых нагрузок.

*суммируют влияние  всех без исключения биологически  важных воздействий и отражают состояние окружающей среды в целом, включая ее загрязнения и друге антропогенные изменения.

*исключают необходимость  регистрации химических и физических  параметров, характеризующих состояние  окружающей среды.

*фиксируют скорость  происходящих изменений

*вскрывают тенденции  развития природной среды

*указывают пути  и места скоплений в экологических  системах различного рода загрязнений  и ядов, возможные пути их попадания  в пищу человека;

*позволяют судить  о степени вредности любых  синтезируемых человеком веществ для живой природы и для него самого, причем дают возможность контролировать их действие.

  Выделяют  две формы отклика живых организмов, используемых в целях биоиндикации,- специфическую и неспецифическую. В первом случае происходящие изменения связаны с действием  одного какого-либо фактора. При неспецифической биоиндикации различные антропогенные факторы вызывают одинаковые реакции.

В зависимости  от типа реакции биоиндикаторы подразделяют на чувствительные и кумулятивные. Чувствительные биоиндикаторы реагирую на стресс значительным отклонением от жизненных норм, а кумулятивные накапливают антропогенное воздействие, значительно превышающее нормальный уровень в природе.

Для биоиндикации не пригодны организмы, поврежденные болезнями, вредителями,  паразитами. Идеальный биологический индикатор должен удовлетворять ряду требований:

*быть типичным  для данных условий;

*иметь высокую  численность в исследуемом экотопе;

*обитать в  данном месте в течении ряда  лет, что дает возможность проследить  динамику загрязнения;

*находиться  в условиях, удобных для отбора  проб;

*давать возможность  проводить прямые анализы без  предварительного концентрирования проб;

*характеризоваться  положительной корреляцией между  концентрацией загрязняющих веществ в организме – индикаторе и объекте исследования;

*использоваться  в естественных  условиях его  существования;

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

На уровне популяции  биоиндикация производиться в том  случае, если процесс распространения  негативных изменений охватывает такое  количество особей, при котором заметно  сокращается численность популяции, изменяется ее половая структура, сокращается  продолжительность жизни, происходит сдвиг фенологических фаз.

 Экосистемный  подходит к оценке дает возможность  ранней диагностики ее изменений.  Для биоиндикации необходимо  выбирать наиболее чувствительные  сообщества , характеризующиеся максимальными  скоростью отклика и выраженностью параметров.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Особенности использования растений в качестве биоиндикаторов 

С помощью растений можно производить биоиндикацию всех природных сред.  Индикаторные растения используются при оценке механического и кислотного состава почв, их плодородия, увлажнения и засоления, степени минерализации грунтовых вод и степени загрязнения атмосферного воздуха газообразными соединениями, а также при выявлении трофических свойств водоемов и степени загрязнения поллютанами.

  Чувствительные  фитоиндикаторы указывают на  присутствие загрязняющего вещества  в воздухе или почве ранними  морфологическими реакциями –  изменением окраски листьев, различной  формы некрозами, преждевременным  увяданием и опаданием листвы.

   Некоторые  естественные факторы могут вызывать  симптомы, сходные с антропогенными  нарушениями. Поэтому при определении   морфологических изменений у  растений необходимо учитывать  возможность действия других  повреждающих факторов.

Индикаторы другого  типа представляют собой растения аккумуляторы. Они накапливают в своих тканях загрязняющее вещество, без видимых изменений.  При повышении порога токсичности ядовитого вещества для данного вида проявляются различные ответные реакции, выражающейся в изменении роста и длительности фенологических фаз.

 Получить  точные количественные данные  о динамике и величине стрессовых  воздействием на основе морфологических  изменений невозможно, но можно  довольно точно определить величину  потерь продукции и , имея график  зависимости «доза-эффект», рассчитать величину стрессового воздействия.

   Б.Б Виноградов  классифицировал индикаторные признаки растений как флористические, физиологические, морфологические и фитоценотические.

Очень часто  в целях биоиндикации используются различные аномалии роста и развития растения — отклонения от общих закономерностей. Ученые систематизировали их в три основные группы, связанные: (1) с торможением или стимулированием нормального роста (карликовость и гигантизм); (2) с деформациями стеблей, листьев, корней, плодов, цветков и соцветий; (3) с возникновением новообразований (к этой группе аномалий роста относятся также опухоли).

Гигантизм и  карликовость многие исследователи  считают уродствами. Например, избыток в почве меди вдвое уменьшает размеры калифорнийского мака, а избыток свинца приводит к карликовости смолевки.

В целях биоиндикации представляют интерес следующие  де- формации"растений:

фасциация — лентовидное уплощение и сращение стеблей, корней и цветоносов;

махровость цветков, в которых тычинки превращаются в лепестки;

пролификация — прорастание цветков и соцветий;

асцидия — воронковидные, чашевидные и трубчатые листья у растений с пластинчатыми листьями;

редукция — обратное развитие органов растений, вырождение;

нитевидность — нитчатая форма листовой пластинки;

филлодий тычинок — превращение их в плоское листовидное образование.

Биомониторинг может осуществляться путем наблюдений за отдельными растениями-индикаторами, популяцией определенного вида и состоянием фитоценоза в целом. На уровне вида обычно производят специфическую индикацию какого-то одного загрязнителя, а на уровне популяции или фитоценоза — общего состояния природной среды.

     
 
 
 
 
 

Особенности использования животных в качестве биоиндикаторов 

Позвоночные животные также служат хорошими индикаторами состояния среды благодаря следующим особенностям:

являясь консументами, они находятся на разных трофических  уровнях экосистем и аккумулируют через пищевые цепи загрязняющие вещества;

обладают активным обменом веществ, что способствует быстрому проявлению воздействия негативных факторов среды на организм;

имеют хорошо дифференцированные ткани и органы, которые обладают разной способностью к накоплению токсических веществ и неоднозначностью физиологического отклика, что позволяет исследователю иметь широкий набор тестов на уровне тканей, органов и функций;

сложные приспособления животных к условиям среды и четкие поведенческие реакции наиболее чувствительны к антропогенным изменениям, что дает возможность непосредственно наблюдать и анализировать быстрые отклики на оказываемое воздействие;

животных с  коротким циклом развития и многочисленным потомством можно использовать для  проведения ряда длительных наблюдений и прослеживать воздействие фактора  на последующие поколения; для долгоживущих животных можно выбрать особо чувствительные тесты в соответствии с особо уязвимыми этапами онтогенеза.

Основное преимущество использования позвоночных животных в качестве биоиндикаторов заключается в их физиологической близости к человеку. Основные недостатки связаны со сложностью их обнаружения в природе, поимки, определения вида, а также с длительностью морфо-анатомических наблюдений. Кроме того, эксперименты с животными зачастую дороги, требуют многократной повторяемости для получения статистически достоверных выводов.

Оценка и прогнозирование  состояния природной среды с  привлечением позвоночных животных проводятся на всех уровнях их организации. На организменном уровне с помощью сравнительного анализа оцениваются морфо-анатомические, поведенческие и физиолого-биохимические показатели.