Живые индикаторы

30 грудня 2008 о 10:16 - 2700

Современные методы определения загрязнения природной среды включают в себя не только химико-физические методы, но и биологические. Зачастую, именно живые индикаторы являются тем первым звонком, который может говорить о попадании в воду, воздух или почву опасных вещество ещё до того, когда будет определён качественный и количественный состав загрязнителей с помощью физико-химических методов.

В основу биоиндикации (биотестирования) положены законы экологической толерантности видов. Так как каждый вид приспособлен к определённым природным условиям, то изменения в окружающей среде могут приводить к изменениям в его физиологии, морфологии или поведении. Именно эти видимые разноплановые изменения в живых организмах позволяют человеку сделать вывод о состоянии природной среды, что, по сути, и является биоиндикацией. Очевидно, что виды более требовательные, чувствительные или, можно сказать, «капризные» являются лучшими индикаторами, чем виды, приспособленные к широкому колебанию факторов среды. Хотя виды с меньшей чувствительностью к изменениям среды также могут быть индикаторами. Правда, в таком случае, видимые изменения в сообществе таких видов будут говорить о том, что деформация среды принимает катастрофические масштабы. Например, сосна обыкновенная, вид с высокой устойчивостью к изменениям, является неплохим индикатором состояния леса. И если сосна начинает усыхать, это означает, что техногенная нагрузка в данной мест­ности крайне высока и начинается деградация локальной экосистемы. Помимо этого, нездоровая экологическая ситуация может определяться не только изменением или исчезновением чувствительных видов, но также массовым присутствием толерантных (устойчивых) видов организмов.

К биологическим индикаторам предъявляется ряд требований. Прежде всего, они долж­ны быть типичными для данной природной зоны, где производится анализ экологической ситуации (хотя наличие чужеродных видов также может свидетельствовать об экологических проблемах на данной территории). Очевидно, что они также должны иметь чётко выраженную визуальную, морфологическую и физиологическую, количественную и качественную реакцию на относительно небольшие отклонения параметров среды обитания от установленных норм. Ну и наконец, биология и физиология видов-индикаторов должна быть хорошо изучена.

Одним из самых лучших методов биологической индикации состояния воздуха в городской среде и возле промышленных предприя­тий является лихеноиндикация, т.е. тестирование воздуха посредством изучения состояния лишайников. Известно, что наличие лишайников на стволах деревьев напрямую связано с уровнем загрязнения воздуха. В первую очередь исчезновение лишайников говорит о повышенном уровне содержания сернистого газа в атмосфере.

Для биологической индикации чаще всего используют микроорганизмы и растения. Методики по определению количественных и качественных изменений в сообществах микроорганизмов позволяют быстро и достаточно точно выяснить экологическую ситуацию на исследуемой территории. Однако нередко хорошими биоиндикаторами служат и животные. Но наиболее точным методом биологической диагностики является числовое соотношение различных видов, популяций и целых сообществ. Ведь общность лучше проясняет ситуацию, нежели частность, отображая тем самым сумму изменений. Простейшим образцом такой комплексной индикации является следующий пример. В лесных массивах хорошими индикаторами служат жуки-короеды. Они заселяют сильно ослабленные и отмирающие деревья. Однако если причиной гибели деревьев являются не какие-то природные причины, а противоестественные химические вещества, то роста популяции данного организма наблюдаться не будет. Таким образом, комплексным показателем техногенного загрязнения в этой ситуации будут как отмирающие деревья, так и невысокая численность данных насекомых.

При нынешнем развитии аналитической химии, на первый взгляд, методика биологического определения состояния среды долж­на была кануть в лету. Однако этого не происходит в силу разных причин. Во-первых, для ряда новых химических соединений может не быть разработана точная методика выявления их количественного или качественного состава. Во-вторых, биоиндикация служит таким себе экспресс-методом, сигналом тревоги о том, что не всё в порядке в экосистеме. Кстати, иногда неспособность санитарных или экологических служб определить качественный состав загрязнителя служит хорошей отговоркой относительно того, что никаких вредных веществ на исследуемой территории нет. В таком случае, методика биоиндикации может служить важным доказательством того, что экологическая ситуация в пострадавшей местности действительно ухудшилась, несмотря на успокаивающие данные химической экспертизы.

В водной среде чётким сигналом к экологической тревоге может служить внезапный мор рыбы или гибель ракообразных. При более детальном биотестировании водной среды наиболее чёткие результаты получают, изучая состояние таких организмов как бактерии, водоросли и моллюски. И хотя биоиндикация воды не позволяет полностью установить весь перечень чужеродных токсиче­ских веществ, но общий вывод о её состоянии можно получить и быстро, и надёжно. Кстати, простейшим проявлением высокой концентрации вредных веществ в воде является всем нам известное цветение воды в наших реках и водоёмах. Следует помнить, что сами по себе сине-зелёные водоросли не являются причиной загрязнения, они лишь показатель высокой концентрации промышленных и коммунальных стоков в воде.

Большое значение биологическая индикация имеет для определения состояния почв. Например, содержание в почве одновременно в большом количестве нематод и грибов рода Фузариум говорит о высокой концентрации мышьяка в почве. Надёжными индикаторами состояния почв могут служить хорошо известные растения. Например, обильный рост крапивы на участке может говорить о высокой концентрации азота в почве, а почти полное отсутствие злаков будет наоборот говорить об остром дефиците этого элемента. А наличие солеросов, например дурнишника, будет говорить о засолённости грунта. Методы биологической индикации почв широко применяются при рекультивации земель после добычи полезных ископаемых.

Конечно, физико-химические методы определения позволяют наиболее точно в числовом выражении определить уровень за­грязнения тем или иным веществом. Однако наиболее четкая картина изменений качества среды проясняется при совмещении физико-химических и биологических методов. Ведь биологические методы тестирования имеют свои преимущества по сравнению с физико-химическими. Они суммируют комплекс биологически важных данных об окружающей среде и отражают её состояние в целом. Методы биотестирования позволяют определить присутствие в природной среде широкого спектра загрязнителей. При постоянном техногенном влиянии живые индикаторы могут реагировать на очень небольшие количества вредных веществ по причине систематического накопления токсических соединений в тканях и органах. Это немаловажный аспект, ведь определение предельно допустимой концентрации загрязнителя методами аналитической химии отображает показатель токсичности лишь в какой-то промежуток времени, т.е. только в момент отбора проб для химического анализа. В то время как процесс загрязнения не бывает равномерным во времени. А биологическая индикация отображает процесс загрязнения за весь период воздействия токсических веществ. Это также позволяет фиксировать скорость происходящих в окружающей среде изменений.

Биоиндикация указывает пути и места концентрации загрязнителей в экосистемах и возможные пути попадания этих веществ в организм человека. Особую роль последнее качество играет при анализе ситуации на территории сельскохозяйственных угодий, так как миграция многих токсических элементов происходит именно через пищевые цепи. Наконец, биоиндикаторы отражают уровень опасности состояния природной среды для всех живых организмов, в том числе и для человека.

Отзывы на публикацию можно выслать на ecologist@ukr.net .

Алексей Бурковский

Поділитися: