Общие понятия биоиндикации и биотестирования

Индикатор устойчивого
развития – качество среды
обитания.
Качество ОС оценивается
методами физикохимического и
аналитического контроля
Конечная цель – состояние
живых организмов, в том
числе человека.
Биологические методы
контроля – биоиндикация
и биотестирования
Биоиндикация
Обнаружение и определение
экологически значимых природных и
антропогенных нагрузок на основе
реакций на них живых организмов
непосредственно в среде их обитания.
Биологические индикаторы
Организмы или сообщества организмов,
жизненные функции которых тесно
коррелируют с определенными
факторами среды и могут применяться
для качественной или количественной
оценки тенденций изменений; а также
для определения или оценочной
классификации состояния экологических
систем, процессов и явлений.
Основная задача биоиндикации – разработка методов и
критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень
антропогенных воздействий с учетом комплексного характера
загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее
чувствительных компонентах биотических сообществ.
Пассивная биоиндикация
исследование у свободноживущих
организмов видимых или
незаметных повреждений и
отклонений от нормы, являющихся
признаками неблагоприятного
воздействия
Активная биоиндикация или
биотестирование – исследование
тех же воздействий в стандартных
условиях на наиболее
чувствительных к данному фактору
тест-объектов.
Биотестирование – процедура установления
токсичности среды с помощью тест-объектов –
специально отобранных и выращиваемых
живых организмов, сигнализирующих об
опасности независимо от того, какие вещества
и в каком сочетании вызывают изменения их
жизненно важных функций.
Преимущества методов биоиндикации и биотестирования перед физикохимическими методами является интегральный характер ответных реакций
организмов, которые
Суммирую все без исключения важные данные об окружающей среде
и отражают ее состояние в целом
Выявляют наличие в окружающей природной среды комплекса
загрязнителей
Позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для
живой природы и человека
Дают возможность контролировать действие многих синтезируемых
человеком соединений
В условиях хронической антропогенной нагрузки могут реагировать
на очень слабые воздействия в силу аккумуляции дозы
Фиксируют скорость происходящих в ОС изменений
Указывают источники поступлений и места скоплений различного
рода загрязнений в экологических системах и возможные пути
попадания этих веществ в организм человека
Помогают нормировать допустимую нагрузку на экосистемы,
различающиеся по своей устойчивости к антропогенному
воздействию, так как одинаковый состав и объем загрязнений может
привести к различным реакциям природных систем в разных
географических зонах
Делают необязательным применение дорогостоящих, трудоемких
физических и химических методов для измерения биологических
параметров.
Живые организмы
постоянно присутствуют в
окружающей человека
среде и реагируют на
кратковременные и
залповые выбросы
токсикантов, которые может
не зарегистрировать
автоматизированная
система контроля с
периодическим отбором
проб на анализы.
В качестве индикаторов антропогенного
воздействия изучены и активно
применяются следующие показатели:
нарушения репродуктивных функций
живых организмов;
 динамика численности и изменения
структуры популяций;
обеднение видового разнообразия;
изменение микробной активности почв
и другие.
Биоиндикаторы и их
чувствительность
Чувствительность определяется
устойчивостью в стрессовой ситуации.
Стресс
Дистресс – патологические
изменения, которые возникают при
постоянных нагрузках.
Эустресс – физиологические
адаптивные реакции, которые
позволяют приспособиться к условиям в
критической ситуации.
Антропогенные факторы являются стрессорами крайне значительными по
величине, интенсивности, продолжительности и моменту воздействия от той
обычно существующей в природе нормы, к которой адаптированы
биологические системы.
Типы чувствительности в зависимости от
времени развития индикационных
реакций
I – дает одноразовую
реакцию спустя некоторое
время и тут же теряет
чувствительность;
II – как и первый дает
сильную и внезапную
реакцию, которая длится
определенное время, затем
резко исчезает;
III – сохраняет постоянную
чувствительность в течение
длительного времени;
IV – после немедленной
сильной реакции
наблюдается ее сначала
быстро, а затем более
медленное затухание;
V – при появлении нарушающего воздействия реакция нарастает до
максимума, а затем постепенно затухает;
VI – реакция неоднократно повторяется.
Биоиндикаторы
Лишайники
Ракообразные
Водоросли
Мхи
Моллюски
Бактерии
Сосна (хвоя)
Личинки поденок и
веснянок
Микроскопические
грибы
Ряска
Биоиндикаторы
Изменение ферментативной активности
Изменения в пигментном комплексе
Изменения формы размера листовой
пластинки
Выбор объекта для биоиндикации
Наилучшим индикатором считается организм, показывающий линейную
корреляцию между уровнем загрязнения среды и содержанием (аккумуляцией)
загрязнителя и/или реакцией организма.
Основные требования к биоиндикаторам:
Присутствие объектов биоиндикации в исследуемой
экосистеме по возможности в большом количестве и с
однородными свойствами.
Широкое представительство организма – биоиндикатора в
различных местах обитания широкое географическое
распространение; легкость идентификации и доступность
в получении материала; отсутствие сезонных отличий в
доступности и использовании биоиндикатора.
Относительная устойчивость биоиндикатора к
воздействию и накоплению стрессора.
Наличие корреляции между реакцией организма и
уровнем воздействия стрессора на экосистему.
Группы биоиндикаторов
Микроорганизмы:
Наиболее быстро
Животные:
Растения:
реагирующие
Физиологически
В связи с автотрофным биоиндикаторы, они
близки человеку. По
типом питания чутко
также лучше всего
их реакциям можно
реагируют на
подходят для
предвидеть
загрязненность ОС,
экотоксикологических
санитарные
проявляя высокую
экспериментов и
последствия
чувствительность,
расшифровки
загрязнений не только особенно к действию
биохимических
для природы, но и для
газообразных
механизмов действия
людей
токсикантов и тяжелых
отдельных
металлов
загрязнителей на
живой организм