Vides pētījumos tiek izmantotas dažādas metodes. Viena no tām var būt bioindikācija. Šī pieeja ietver noteiktu dzīvo organismu stāvokļa izpēti, lai iegūtu informāciju par to dzīvotni. Lai saprastu šādu pētījumu veikšanas iezīmes, jāapsver, kas ir bioindikators. Tas sniegs nepieciešamo informāciju par šādu pētījuma metodoloģiju.
Vispārīga definīcija
Bioindikators ir dzīvs organisms un, iespējams, vesela suga vai kopiena, kas dzīvo noteiktā ekoloģiskā sistēmā un var kalpot kā sava stāvokļa atspoguļojums. Turklāt pētījuma laikā tiek novērtēts indivīdu skaits populācijā, to stāvoklis un uzvedība. Pēc saņemtās informācijas var spriest par piesārņojošo vielu, toksīnu, kancerogēnu u.c. klātbūtni dabiskajā vidē.
Bioindikatori ir augi vai dzīvnieki, no kuru stāvoklis ir tieši atkarīgsviņu vidi. Šādas tehnikas izmantošanai pētījuma gaitā ir daudz priekšrocību. Dažkārt nepieciešamo informāciju par vides stāvokli iespējams iegūt tikai uz bioindikatoru pamata. Naudas un laika ietaupīšana sarežģītu fizikālo un ķīmisko analīžu veikšanai ir neapšaubāma priekšrocība.
Bioindikatori - augi un dzīvnieki, kas apkopo svarīgus datus par piesārņotājiem, izmaiņu ātrumu. Tie ļauj noteikt kaitīgo vielu uzkrāšanās vietu un iekļūšanas veidus, toksīnu iedarbības pakāpi un smagumu uz dzīvām būtnēm, arī uz cilvēku.
Pētīšanas gaitā tiek izvērtēta šādu rādītāju biocenoze. Tajā pašā laikā pētniekiem ir interesanti gan faunas, gan floras pārstāvji. Novērojumu gaitā ir iespējams novērtēt hroniskas toksīnu iedarbības pakāpi arī pie zemām koncentrācijām. Tie ietekmē dzīvnieku iekšējo orgānu funkcijas un vispārējo stāvokli, simetriskas ķermeņa daļas un to attiecības.
Tipoloģija
Bioindikatori - augi un dzīvnieki, kas dzīvo ūdenī, gaisā, augsnē. Šādi organismi var būt baktērijas vai aļģes, kā arī bezmugurkaulnieki, piemēram, vēžveidīgie, ciliāti, mīkstmieši. Pētījuma laikā var izmantot datus par zivīm, dzīvniekiem.
Augsnes bioindikatori visbiežāk ir savvaļā augoši augi. Pēc to stāvokļa var noteikt augsnes skābumu, mitruma ietilpību, blīvumu un temperatūru. Tāpat pēc atsevišķu augu parādīšanās var noteikt skābekļa saturu augsnē, daudzumubarības vielas, kā arī sāļi un smagie metāli.
Skujkoki var sniegt informāciju par augsni visa gada garumā. Šajā gadījumā tiek izmantoti ne tikai morfoloģiskie rādītāji, bet arī vairākas bioķīmiskas izmaiņas. Tas ļauj iegūt ticamu informāciju. Morfoloģiskās rakstzīmes dažreiz ir mainīgas.
Tātad, piemēram, parastās nātres var parādīt, cik daudz kalcija ir augsnē. Daži augi ir galofīli. Viņiem patīk sāļas augsnes. Ja tie aug noteiktā apgabalā, aktīvi kolonizējot teritorijas, tad zeme pakāpeniski tiek sālīta.
Lai novērtētu ūdens stāvokli, tiek veikti pētījumi par tādiem bioindikatoriem kā dažu kukaiņu kāpuri, noteikta veida aļģes, augstākie vēžveidīgie, gaismas baktērijas.
Sūnas un ķērpji var būt gaisa bioindikatori. To fiziskās īpašības ievērojami atšķiras atkarībā no augšanas apstākļiem.
Izvēles funkcijas
Augu un dzīvnieku bioindikatori pētījumiem tiek atlasīti pēc noteikta principa. To formulēja viens no slavenākajiem amerikāņu ekologiem Ju. Odums. Viņš ierosina bioindikatoru atlasē ņemt vērā šādus apgalvojumus:
- Ir stenotopiskas un eiritopiskas dzīvo organismu sugas. Pirmie spēj dzīvot tikai noteiktos apstākļos, tāpēc to darbības joma ir ierobežota. Eurytopiskās sugas ir plaši izplatītas dabā, tām ir ekoloģiskā izturība. Tāpēc tās ir mazāk piemērotas pētniecībai nekā stenotopu sugas.
- Lielāki bioindikatoru veidi tiek pētīti biežāk nekā mazie. Tas izskaidrojams ar apgrozījuma ātrumu biocenozē. Tas ir augstāks mazām sugām, tāpēc pētījuma laikā tās var neiekļūt paraugā, it īpaši analīzes procesā ar lielu biežumu.
- Lai atlasītu sugu vai to grupu pētniecībai, būs nepieciešama eksperimentāla un lauka informācija par noteikta faktora robežvērtībām. Vienlaikus tiek ņemtas vērā iespējamās bioindikatora kompensējošās reakcijas, sugu tolerance.
- Dažādu populāciju, sugu vai kopienu īpatsvars ir vairāk orientējošs, tāpēc to izmanto kā uzticamu rādītāju. Tikai viena suga nevar pilnībā atspoguļot vides izmaiņu mērogu. Šādas izmaiņas ir jāaplūko kopumā, nevis tikai vienā virzienā.
Ir arī vērts atzīmēt, ka vislabākie bioindikatori ir sugas, kas sniedz tūlītēju reakciju, kā arī sniegtās informācijas ticamību. Kļūda nedrīkst pārsniegt 20%. Tāpat ar šādu bioindikatoru palīdzību būtu viegli iegūt nepieciešamo informāciju. Sugai pastāvīgi jāatrodas dabā, lai pētnieks jebkurā laikā varētu novērtēt tās stāvokli.
Šķirnes
Ir dažādi bioindikatoru veidi un veidi. Visus dzīvos organismus, kas piemēroti šādiem pētījumiem, var iedalīt divās grupās:
- Reģistrējas.
- Uzkrājošs.
Pirmajā gadījumā dzīvie organismi reaģē uz izmaiņām vidē, mainotiespopulācijas lielums. Tie var arī mainīt fenotipu, somatiskus traucējumus vai audu bojājumus. Var parādīties dažādas deformācijas, mainās augšanas ātrums. Var būt arī citas labi redzamas pazīmes.
Piemēram, reģistrējošie bioindikatori ir ķērpji, koku skujas. Uz tiem parādās nekroze, hloroze, sausums. Reģistrējot bioindikatorus, ne vienmēr ir iespējams noteikt notikušo izmaiņu cēloņus. Šajā gadījumā būs jāveic papildu pētījumi, lai noskaidrotu, kāpēc ir mainījusies populācija, galīgais izskats, izplatība dabā utt.. Šādas izmaiņas var būt dažādu procesu rezultāts.
Organismi-bioindikatori var būt uzkrājoša tipa. Viņi koncentrē toksīnus, piesārņojumu savā ķermenī, dažādos audos, ķermeņa daļās vai orgānos. Pētījuma laikā pēc ķīmiskās analīzes tiek noteikta vides piesārņojuma pakāpe. Piemēram, vēžveidīgo čaumalas, kukaiņu kāpuri, kā arī daži zīdītāju orgāni (smadzenes, nieres, liesa, aknas u.c.), sūnas var būt uzkrājošs bioindikators.
Dzīvie organismi nekavējoties reaģē uz visu kaitīgo vielu kompleksu, kas nonāk vidē. Tāpēc šāds paņēmiens neļauj noteikt precīzu viena toksīna koncentrāciju. Bet tajā pašā laikā bioindikācijas izmantošanas priekšrocība ļauj precīzi noteikt, kā, cik lielu piesārņojumu ietekmē iedzīvotājus.
Pārbaudīt organismus
Pārbaudes organisms var būt vides bioindikators. Tie ir floras vai faunas pārstāvji, kas tiek izmantoti vides apstākļu kvalitātes kontroles gaitā laboratorijā. Viņi veic atbilstošus eksperimentus. Tas var būt, piemēram, vienšūnas, vienšūņi, posmkāji. Pārbaudes organismi var būt arī tādi augi kā sūnas vai ziedoši augi.
Šādu organismu galvenā iezīme ir iespēja iegūt kultūras no ģenētiski viendabīgiem augiem vai dzīvniekiem. Šajā gadījumā prototips tiek salīdzināts ar kontroli. Tas ļauj iegūt ticamu informāciju par traucējošo faktoru. Pretējā gadījumā, ņemot vērā parastās individuālās atšķirības starp indivīdiem, nebūs iespējams iegūt ticamu rezultātu.
Analīzes metodes
Bioindikatorus un to vides piesārņojumu pārbauda, veicot salīdzinošu analīzi ar kontroles paraugu. Tam var būt dažādas pieejas.
Pirmā metode ietver atbilstošo raksturlielumu salīdzināšanu ārpus ietekmes zonas. Tā, piemēram, rūpnieciskā piesārņojuma zonā audzētos augus salīdzina ar kultūraugiem, kas auga ārpus antropogēnās ietekmes zonas.
Otrais paņēmiens ietver parauga salīdzināšanu ar eksperimenta rezultātiem. Viena daļa no testa augiem laboratorijas apstākļos nonāk saskarē ar piesārņotu gaisu, augsni, ūdeni, bet otra daļa - ar tīru barotni.
Izmantojot trešo metodi, salīdzināšanai tiek izmantoti vēsturiskie standarti. Tas būtu noderīgi, piemēram, kadEiropas stepju izpēte. Mūsdienās šī ekosistēma ir praktiski zaudējusi savu sākotnējo izskatu. Ar to, kā stepe izskatījās pagātnē, to salīdzina tagadnē.
Ceturtā tehnika izmanto kontroli. Tā ir noteikta veida atkarība, no kuras novirze tiek uzskatīta par pārkāpumu. Piemēram, neskartām sugu sabiedrībām tiek izveidots atbilstošs grafiks. Ja tiek novērotas novirzes, tas būs uzreiz pamanāms, salīdzinot abas līknes.
Bioindikācijas metodes
Bioindikatori dabā tiek pētīti ar atbilstoša vides monitoringa palīdzību. To veic gan mikro, gan makro līmenī. Bioindikatīvie pētījumi var būt biocenotiski un sugas. Otrajā gadījumā tiek pētīta organisma klātbūtne vidē un sastopamības biežums. Var pētīt arī bioindikatora fizioloģiskās, bioķīmiskās, anatomiskās un morfoloģiskās īpašības.
Biocenotiskā pētījuma gaitā tiek ņemta vērā sugu daudzveidība, izmantojot atbilstošu rādītāju sistēmu, kā arī kopienas produktivitāte.
Atbilstoši dažādu faktoru ietekmei uz sistēmu, bioindikācijas monitorings var būt specifisks un nespecifisks. Viņi pēta sugas reakcijas uz piesārņojuma, toksīnu parādīšanos to dzīvotnē. Ar nespecifisku bioindikāciju vienu un to pašu reakciju var izraisīt dažādi faktori. Ja izmaiņas rodas tikai viena faktora ietekmē, runa ir par konkrētu indikāciju.
Tātad, piemēram, skujkoki un ķērpjivar sniegt informāciju par reģiona gaisa tīrību, rūpnieciskā piesārņojuma esamību to dzīvotnēs. Augsnēs dzīvojošo augu un dzīvnieku sugu saraksts ir raksturīgs dažādiem augsnes veidiem. Ja notiek izmaiņas šajos grupējumos, var runāt par augsnes piesārņojumu ar ķīmiskām vielām vai tās struktūras izmaiņām cilvēka darbības rezultātā.
Mūsdienās tiek uzskatīts, ka instrumentālos pētījumus visefektīvāk izmanto kombinācijā ar bioindikatoriem. Šāda simbioze sniedz vispilnīgāko, ticamāko informāciju par iedzīvotāju stāvokli, nelabvēlīgo faktoru ietekmi uz to.
Augsnes bioindikācija
Izmantojot bioindikatorus augsnes piesārņojuma izpētē, iespējams iegūt ticamus rezultātus. Augi sniedz informāciju par augsnes auglību. Pilnīga augsnes sastāva analīze prasa daudz laika un pūļu. Augsne tiek uzskatīta par auglīgu, ja uz tās aug nātres, avenes, strutene, baldriāns u.c. Šie augi neizdzīvo nabadzīgā augsnē.
Eņģelis, plaušu zāle, pļavas auzene uc izdala vidēji auglīgu augsni. Kūdras sūnas, ķērpji, dzērvenes, brūklenes aug mazauglīgā augsnē.
Papildus auglības rādītājam augsnes sastāvu var noteikt arī pēc augiem. Par lielu slāpekļa daudzumu liecina tādi augi kā kviešu stiebrzāles, avenes, zosu ķirbja, mežrozīte u.c. Šādu augu krāsa būs spilgti zaļa. Ja tas ir bāls, tad augsnē ir maz slāpekļa. Augiem ir samazinājies zarošanās un lapu skaits.
Daudzi citiminerālvielas, skābumu un citas augsnes īpašības var noteikt augsnē, izmantojot bioindikatorus.
Gaisa bioindikācija
Bioindikators ir dzīvs organisms, kas būtiski maina savas īpašības, kad vidē rodas novirzes. Ar viņu palīdzību jūs varat noteikt, vai gaiss ir piesārņots. Fitocenozi lielā mērā ietekmē piesārņotāji, piemēram, slāpekļa oksīds, sēra dioksīds, ogļūdeņraži utt.
Augu izturība pret šādiem toksīniem ir atšķirīga. Ar ķērpju palīdzību ir viegli noteikt pat nelielu sēra dioksīda daudzumu gaisā. Starp augiem palielinātu šāda veida piesārņotāju saturu var noteikt skujkoki.
Kvieši, egle, kukurūza, egle, dārza zemenes utt. ir jutīgi pret fluorūdeņraža saturu gaisā, hlorūdeņradi utt.
Ūdens bioindikācija
Ūdens kvalitātes kontrolei bioindikācija ir viena no labākajām metodēm. Atšķirībā no ķīmiskajām un fizikālajām monitoringa metodēm šī pieeja ir visobjektīvākā. Speciālā iekārta spēj izsekot tikai noteikta veida piesārņojumam. Bioindikācija atklāj pilnīgu informāciju par apkārtējās ūdens vides stāvokli.
Uzraudzība ļauj novērtēt, kurām darbības zonām rezervuārs ir piemērots. Viens no vienkāršākajiem ūdens bioindikācijas veidiem ir rauga kultūru izmantošana. Tiek veikts šķidruma duļķainuma nefelometriskais novērtējums. Tas ir atkarīgs no rauga daudzuma paraugā. Ja ūdens kavē to attīstību, paraugs būs vieglāks par kontroles paraugu.
Zivis arī varizmantot kā bioindikatoru. Viņi savā ķermenī uzkrāj toksīnus. Rezultātā, vizuāli izvērtējot zivju stāvokli, iespējams noteikt, kādas īpašības raksturo ūdeni upē vai ezerā.
