A környezetkutatásban különböző módszereket alkalmaznak. Ezek egyike lehet a bioindikáció. Ez a megközelítés magában foglalja bizonyos élő szervezetek állapotának tanulmányozását, hogy információt szerezzenek élőhelyükről. Az ilyen vizsgálatok elvégzésének jellemzőinek megértéséhez meg kell fontolni, hogy mi is az a bioindikátor. Ez megadja a szükséges információkat egy ilyen kutatási módszertanról.
Általános meghatározás
A bioindikátor egy élő szervezet, esetleg egy egész faj vagy közösség, amely egy bizonyos ökológiai rendszerben él, és annak állapotát tükrözi. Sőt, a vizsgálat során megbecsülik a populáció egyedeinek számát, állapotukat és viselkedésüket. A kapott információk alapján meg lehet ítélni a szennyező anyagok, toxinok, rákkeltő anyagok stb. jelenlétét a természetes élőhelyen.
A bioindikátorok olyan növények vagy állatok, amelyek állapotától közvetlenül függkörnyezetüket. Egy ilyen technika alkalmazása a vizsgálat során számos előnnyel jár. A környezet állapotáról esetenként csak bioindikátorok alapján lehet a szükséges információkat megszerezni. A bonyolult fizikai és kémiai elemzésekkel kapcsolatos pénz- és időmegtakarítás határozott előny.
Bioindikátorok - növények és állatok, amelyek összefoglalják a fontos adatokat a szennyező anyagokról, a változás mértékéről. Lehetővé teszik a káros anyagok felhalmozódásának és bejutási módjainak meghatározását, a toxinok élőlényekre, köztük az emberre gyakorolt hatásának mértékét és súlyosságát.
A kutatás során felmérik az ilyen mutatók biocenózisát. Ugyanakkor az állat- és növényvilág képviselői egyaránt érdekesek a kutatók számára. A megfigyelések során már alacsony koncentrációknál is felmérhető a krónikus toxinexpozíció mértéke. Befolyásolják az állatok belső szerveinek, szimmetrikus testrészeinek működését és általános állapotát és ezek arányait.
Tipológia
Bioindikátorok – vízben, levegőben, talajban élő növények és állatok. Ilyen szervezetek lehetnek baktériumok vagy algák, valamint gerinctelenek, például rákfélék, csillósok, puhatestűek. A vizsgálat során felhasználhatók a halakra és állatokra vonatkozó adatok.
A talaj bioindikátorai leggyakrabban a vadon termő növények. Állapotuk szerint meg lehet határozni a talaj savasságát, nedvességkapacitását, sűrűségét és hőmérsékletét. Valamint bizonyos növények megjelenésével meghatározható a talaj oxigéntartalma, mennyiségetápanyagok, valamint sók és nehézfémek.
A tűlevelű fák egész évben információkat szolgáltathatnak a talajról. Ebben az esetben nemcsak morfológiai mutatókat használnak, hanem számos biokémiai változást is. Ez lehetővé teszi, hogy megbízható információkat kapjon. A morfológiai karakterek néha változóak.
Így például a közönséges csalán megmutatja, mennyi kalcium van a talajban. Egyes növények galofilek. Szeretik a szikes talajokat. Ha egy adott területen nőnek, aktívan gyarmatosítva a területeket, akkor a földet fokozatosan besózzák.
A víz állapotának felmérésére olyan bioindikátorokon végeznek vizsgálatokat, mint egyes rovarok lárvái, bizonyos típusú algák, magasabb rendű rákfélék, világító baktériumok.
A mohák és zuzmók levegő bioindikátorai lehetnek. Fizikai tulajdonságaik a termesztési körülményektől függően nagyon eltérőek.
Kiválasztott funkciók
A növények és állatok bioindikátorait egy bizonyos elv szerint választják ki a kutatáshoz. Az egyik leghíresebb amerikai ökológus, Yu. Odum fogalmazta meg. Javasolja, hogy a bioindikátorok kiválasztása során vegyék figyelembe a következő megállapításokat:
- Léteznek szűkületes és euritopikus élőlényfajok. Az előbbiek csak bizonyos feltételek mellett képesek megélni, ezért hatókörük korlátozott. Az Eurytopikus fajok széles körben elterjedtek a természetben, ökológiai állóképességgel rendelkeznek. Ezért kevésbé alkalmasak kutatásra, mint a szűkületes fajok.
- A nagyobb típusú bioindikátorokat gyakrabban tanulmányozzák, mint a kicsiket. Ezt a biocenózisban tapasztalható forgási ráta magyarázza. Kisebb fajokban magasabb, ezért előfordulhat, hogy a vizsgálat időpontjában nem kerülnek be a mintába, különösen a hosszú gyakoriságú analízis során.
- Egy faj vagy csoportjuk kutatásra történő kiválasztásához kísérleti és terepi információkra lesz szükség egy bizonyos tényező határértékeiről. Ugyanakkor figyelembe veszik a bioindikátor lehetséges kompenzációs reakcióit, a fajtűrést.
- A különböző populációk, fajok vagy közösségek aránya inkább tájékoztató jellegű, ezért megbízható mutatóként használják. Csak egy faj nem tudja teljes mértékben átadni a környezeti változások mértékét. Az ilyen változásokat összességében kell figyelembe venni, és nem csak egy irányba.
Azt is érdemes megjegyezni, hogy a legjobb bioindikátorok azok a fajok, amelyek azonnali választ adnak, valamint a közölt információk megbízhatóságát. A hiba nem haladhatja meg a 20%-ot. Ezenkívül az ilyen bioindikátorok segítségével könnyűnek kell lennie a szükséges információk megszerzésének. A fajnak folyamatosan jelen kell lennie a természetben, hogy a kutató bármikor felmérhesse állapotát.
fajták
Különböző típusú és típusú bioindikátor létezik. Minden ilyen kutatásra alkalmas élő szervezet két csoportra osztható:
- Regisztráció.
- Akkumulatív.
Az első esetben az élő szervezetek változtatva reagálnak a környezet változásairanépesség. Megváltoztathatják a fenotípust, szomatikus rendellenességeket vagy szövetkárosodást is. Különféle deformitások jelenhetnek meg, a növekedés üteme megváltozik. Más jól látható jelek is jelen lehetnek.
A regisztráló bioindikátorok például a zuzmók, a tűlevelek. Nekrózis, klorózis, szárazság jelenik meg rajtuk. A bioindikátorok rögzítése nem mindig teszi lehetővé a bekövetkezett változások okainak megállapítását. Ebben az esetben további kutatásokra lesz szükség annak megállapítására, hogy miért változott meg a populáció, a végső megjelenés, a természetben való elterjedés stb.. Az ilyen változások különböző folyamatok következményei lehetnek.
A szervezetek-bioindikátorok lehetnek akkumulatív típusúak. A méreganyagokat, szennyeződéseket testükben, különböző szövetekben, testrészekben vagy szervekben koncentrálják. A vizsgálat során a környezetszennyezettség mértékét vegyi elemzés után határozzák meg. Például a rákfélék, rovarlárvák héja, valamint az emlősök egyes szervei (agy, vese, lép, máj stb.), a mohák akkumulatív bioindikátorok lehetnek.
Az élő szervezetek azonnal reagálnak a környezetbe kerülő káros anyagok teljes komplexumára. Ezért egy ilyen technika nem teszi lehetővé egyetlen toxin pontos koncentrációjának meghatározását. Ugyanakkor a bioindikáció használatának előnye lehetővé teszi annak meghatározását, hogy pontosan hogyan, mekkora szennyezés érinti a lakosságot.
Tesztszervezetek
A tesztszervezet a környezet bioindikátora lehet. Ezek a növény- vagy állatvilág képviselői, amelyeket a környezeti feltételek laboratóriumi minőségellenőrzése során használnak fel. Megfelelő kísérleteket végeznek. Lehetnek például egysejtűek, protozoonok, ízeltlábúak. A növények, például a mohák vagy a virágos növények is lehetnek tesztszervezetek.
Az ilyen szervezetek fő jellemzője, hogy genetikailag homogén növényekből vagy állatokból tenyészetet nyerhetnek. Ebben az esetben a prototípust összehasonlítják a kontrollal. Ez lehetővé teszi, hogy megbízható információkat kapjon a zavaró tényezőről. Ellenkező esetben az egyének közötti normál egyéni különbségek miatt nem lehet megbízható eredményt elérni.
Elemzési módszerek
A bioindikátorokat és környezetük szennyezettségét összehasonlító analízissel vizsgáljuk kontrollmintával. Ennek különböző megközelítései lehetnek.
Az első módszer magában foglalja a megfelelő jellemzők összehasonlítását a hatásterületen kívül. Így például az ipari szennyezés övezetében termesztett növényeket összehasonlítják az antropogén hatásterületen kívül termesztett növényekkel.
A második technika a minta és a kísérlet eredményeinek összehasonlítását foglalja magában. A tesztnövények egy része laboratóriumi körülmények között érintkezik szennyezett levegővel, talajjal, vízzel, a másik része pedig tiszta közeggel.
A harmadik módszer használatakor a történelmi standardokat használjuk az összehasonlításhoz. Ez például akkor lenne hasznos, amikoraz európai sztyepp feltárása. Mára ez az ökoszisztéma gyakorlatilag elvesztette eredeti megjelenését. A sztyeppe múltbeli kinézetével hasonlítják össze a jelenben.
A negyedik technika vezérlést használ. Ez egy bizonyos típusú függőség, amelytől való eltérés szabálysértésnek minősül. Például a háborítatlan fajközösségekre egy megfelelő gráfot készítenek. Ha bármilyen eltérést észlelünk, az azonnal észrevehető lesz a két görbe összehasonlításakor.
Bioindikációs módszerek
A természetben előforduló bioindikátorokat megfelelő környezeti monitoring segítségével vizsgáljuk. Mikro- és makroszinten egyaránt végrehajtják. A bioindikatív vizsgálatok lehetnek biocenotikusak és fajok. A második esetben egy szervezet jelenlétét a környezetben és előfordulásának gyakoriságát vizsgálják. A bioindikátor fiziológiai, biokémiai, anatómiai és morfológiai tulajdonságai is tanulmányozhatók.
A biocenotikus vizsgálat során a fajok sokféleségét megfelelő mutatórendszer segítségével, valamint a közösség produktivitását is figyelembe veszik.
A különböző tényezők rendszerre gyakorolt hatásától függően a bioindikáció monitorozása lehet specifikus és nem specifikus. Egy faj reakcióit vizsgálják a környezetszennyezés, méreganyagok megjelenésére az élőhelyükön. Nem specifikus bioindikáció esetén ugyanazt a reakciót különböző tényezők okozhatják. Ha a bekövetkező változások csak egy tényező hatására következnek be, akkor konkrét indikációról beszélünk.
Így például a tűlevelűek és a zuzmókinformációkkal szolgálhatnak a térség levegőjének tisztaságáról, élőhelyükön az ipari szennyezés jelenlétéről. A talajban élő növény- és állatfajok listája a különböző talajtípusokra jellemző. Ha ezekben a csoportosításokban változások következnek be, akkor a talaj vegyszeres szennyezettségéről vagy szerkezetének emberi tevékenység miatti változásáról beszélhetünk.
Ma úgy gondolják, hogy a műszeres vizsgálatokat a leghatékonyabban bioindikátorokkal kombinálva alkalmazzák. Egy ilyen szimbiózis a legteljesebb, legmegbízhatóbb információt nyújtja a népesség állapotáról, a kedvezőtlen tényezők hatásáról.
Talajbioindikáció
Bioindikátorok használatával a talajszennyezés vizsgálata során megbízható eredményeket lehet elérni. A növények információt szolgáltatnak a talaj termékenységéről. A talaj összetételének teljes elemzése sok időt és erőfeszítést igényel. A talaj akkor tekinthető termékenynek, ha csalán, málna, celandin, macskagyökér stb. terem rajta. Ezek a növények nem élnek túl rossz talajon.
Az angyalgyökér, tüdőfű, réti csenkesz stb. közepesen termékeny talajt adnak. Tőzegmoha, zuzmó, áfonya, vörösáfonya gyengén termő talajon nő.
A termékenység mutatója mellett a talaj összetétele növényekből is meghatározható. A nagy mennyiségű nitrogén jelenlétét olyan növények bizonyítják, mint a búzafű, a málna, a lúdfafű, a csomósfű stb. Az ilyen növények színe élénkzöld lesz. Ha sápadt, akkor kevés nitrogén van a talajban. A növények elágazódása és a levelek száma csökkent.
Sok mása talaj ásványianyag-tartalma, savassága és egyéb tulajdonságai bioindikátorok segítségével meghatározhatók a talajban.
Levegő bioindikáció
A bioindikátor egy élő szervezet, amely jelentősen megváltoztatja tulajdonságait, ha eltérések lépnek fel a környezetben. Segítségükkel megállapíthatja, hogy a levegő szennyezett-e. A fitocenózist nagymértékben befolyásolják a szennyező anyagok, például nitrogén-oxid, kén-dioxid, szénhidrogének stb.
A növények ilyen toxinokkal szembeni rezisztenciája más. A levegőben lévő kis mennyiségű kén-dioxidot is könnyű meghatározni a zuzmók segítségével. A növények közül az ilyen típusú szennyezőanyag megnövekedett tartalmát a tűlevelű fák határozhatják meg.
A búza, fenyő, kukorica, lucfenyő, kerti eper stb. érzékeny a levegő hidrogén-fluorid-tartalmára, hidrogén-kloridra stb.
Víz bioindikáció
A vízminőség ellenőrzésére a bioindikáció az egyik legjobb módszer. A megfigyelés kémiai és fizikai módszereivel ellentétben ez a megközelítés a legobjektívebb. A speciális berendezések csak bizonyos típusú szennyezéseket képesek nyomon követni. A bioindikáció teljes körű információt tár fel a környező vízi környezet állapotáról.
A monitorozás lehetővé teszi, hogy felmérje, mely működési területekre alkalmas egy tározó. A víz bioindikálásának egyik legegyszerűbb módja az élesztőkultúrák használata. El kell végezni a folyadék zavarosságának nefelometriás értékelését. Ez a mintában lévő élesztő mennyiségétől függ. Ha a víz gátolja fejlődésüket, a minta könnyebb lesz, mint a kontrollminta.
A Halak isbioindikátorként használható. Méreganyagokat halmoznak fel szervezetükben. Ennek eredményeként a halak állapotának vizuális értékelésével megállapítható, hogy egy folyó vagy tó vizét milyen tulajdonságok jellemzik.
