Forskellige metoder bruges i miljøforskning. En af dem kan være bioindikation. Denne tilgang involverer at studere tilstanden af visse levende organismer for at få information om deres levesteder. For at forstå funktionerne ved at udføre sådanne undersøgelser bør man overveje, hvad en bioindikator er. Dette vil give de nødvendige oplysninger om en sådan forskningsmetodologi.
Generel definition
En bioindikator er en levende organisme og muligvis en hel art eller et samfund, der lever i et bestemt økologisk system og kan tjene som en afspejling af dens tilstand. I løbet af undersøgelsen estimeres desuden antallet af individer i befolkningen, deres tilstand og adfærd. Baseret på de modtagne oplysninger er det muligt at bedømme tilstedeværelsen af forurenende stoffer, toksiner, kræftfremkaldende stoffer osv. i det naturlige habitat.
Bioindikatorer er planter eller dyr, hvis tilstand afhænger direkte afderes miljø. Brugen af en sådan teknik i løbet af undersøgelsen har mange fordele. Nogle gange er det kun muligt at få de nødvendige oplysninger om miljøets tilstand på basis af bioindikatorer. At spare penge og tid på komplekse fysiske og kemiske analyser er en klar fordel.
Bioindikatorer - planter og dyr, der opsummerer vigtige data om forurenende stoffer, ændringshastigheden. De giver dig mulighed for at bestemme stedet for ophobning og indtrængning af skadelige stoffer, graden og sværhedsgraden af toksinernes virkning på levende væsener, inklusive mennesker.
I løbet af forskningen vurderes biocenosen af sådanne indikatorer. Samtidig er både repræsentanter for fauna og flora interessante for forskere. I løbet af observationer er det muligt at vurdere graden af kronisk eksponering for toksiner selv ved lave koncentrationer. De påvirker funktionerne og den generelle tilstand af dyrs indre organer, symmetriske dele af kroppen og deres forhold.
Typologi
Bioindikatorer - planter og dyr, der lever i vand, luft, jord. Sådanne organismer kan være bakterier eller alger, såvel som hvirvelløse dyr, såsom krebsdyr, ciliater, bløddyr. Data om fisk, dyr kan bruges under undersøgelsen.
Bioindikatorer for jord er oftest planter, der vokser i naturen. I henhold til deres tilstand er det muligt at bestemme jordens surhed, fugtkapacitet, tæthed og temperatur. Også ved udseendet af visse planter kan man bestemme iltindholdet i jorden, mængdennæringsstoffer, samt s alte og tungmetaller.
Nåletræer kan give jordbundsinformation hele året. I dette tilfælde anvendes ikke kun morfologiske indikatorer, men også en række biokemiske ændringer. Dette giver dig mulighed for at få pålidelig information. Morfologiske tegn er nogle gange variable.
Så almindelige brændenælder kan for eksempel demonstrere, hvor meget calcium der er i jorden. Nogle planter er galofile. De elsker s altholdig jord. Hvis de vokser i et givet område, aktivt koloniserende territorier, så bliver jorden gradvist s altet.
For at vurdere vandets tilstand udføres undersøgelser af sådanne bioindikatorer som larverne fra nogle insekter, visse typer alger, højere krebsdyr, lysende bakterier.
Moss og lav kan være luftbioindikatorer. Deres fysiske egenskaber varierer meget afhængigt af vækstbetingelserne.
Udvalgte funktioner
Planter og dyrebioindikatorer udvælges til forskning efter et bestemt princip. Det blev formuleret af en af de mest berømte amerikanske økologer Yu. Odum. Han foreslår at tage hensyn til følgende udsagn under udvælgelsen af bioindikatorer:
- Der er stenotopiske og eurytopiske arter af levende organismer. Førstnævnte er kun i stand til at leve under visse forhold, så deres omfang er begrænset. Eurytopiske arter er vidt udbredt i naturen, har økologisk udholdenhed. Derfor er de mindre egnede til forskning end stenotopiske arter.
- Større typer bioindikatorer studeres oftere end små. Dette forklares med omsætningshastigheden i biocenosen. Det er højere hos små arter, så på tidspunktet for undersøgelsen kommer de muligvis ikke ind i prøven, især i processen med analyse med en lang frekvens.
- For at vælge en art eller deres gruppe til forskning kræves eksperimentel og feltinformation om grænseværdierne for en bestemt faktor. Samtidig tages der hensyn til mulige kompenserende reaktioner af bioindikatoren, artstolerance.
- Andelen af forskellige populationer, arter eller samfund er mere vejledende og bruges derfor som en pålidelig indikator. Kun én art kan ikke fuldt ud formidle omfanget af miljøændringer. Sådanne ændringer skal betragtes som en helhed og ikke kun i én retning.
Det er også værd at bemærke, at de bedste bioindikatorer er arter, der giver en øjeblikkelig respons, såvel som pålideligheden af de leverede oplysninger. Fejlen bør ikke overstige 20 %. Også ved hjælp af sådanne bioindikatorer bør det være nemt at få den nødvendige information. Arten skal konstant være til stede i naturen, så forskeren til enhver tid kan vurdere dens tilstand.
varianter
Der er forskellige slags og typer af bioindikatorer. Alle levende organismer, der er egnede til sådan forskning, kan opdeles i to grupper:
- Registrering.
- Akumulativ.
I det første tilfælde reagerer levende organismer på ændringer i miljøet ved at ændre sigbefolkningsstørrelse. De kan også ændre fænotypen, somatiske lidelser eller vævsskader. Forskellige deformiteter kan forekomme, væksthastigheden ændres. Andre meget synlige tegn kan også være til stede.
Registrerende bioindikatorer er f.eks. lav, trænåle. Nekrose, chlorose, tørhed vises på dem. Registrering af bioindikatorer gør det ikke altid muligt at fastslå årsagerne til de opståede ændringer. I dette tilfælde vil der være behov for yderligere forskning for at fastslå, hvorfor populationen, det endelige udseende, fordeling i naturen osv. har ændret sig. Sådanne ændringer kan være resultatet af forskellige processer.
Organismer-bioindikatorer kan være af akkumulerende type. De koncentrerer toksiner, forurening inde i deres krop, i forskellige væv, kropsdele eller organer. Under undersøgelsen bestemmes graden af miljøforurening efter kemisk analyse. For eksempel skaller af krebsdyr, insektlarver samt nogle organer fra pattedyr (hjerne, nyrer, milt, lever osv.), kan mosser være en akkumulerende bioindikator.
Levende organismer reagerer øjeblikkeligt på hele komplekset af skadelige stoffer, der kommer ind i miljøet. Derfor tillader en sådan teknik ikke at fastslå den nøjagtige koncentration af et enkelt toksin. Men samtidig giver fordelen ved at bruge bioindikation dig mulighed for at bestemme præcist hvordan, hvor meget forurening påvirker befolkningen.
Test organismer
Testorganismen kan være en bioindikator for miljøet. Disse er repræsentanter for flora eller fauna, der bruges i forbindelse med kvalitetskontrol af miljøforholdene i laboratoriet. De udfører passende eksperimenter. Det kan for eksempel være encellede, protozoer, leddyr. Planter som moser eller blomstrende planter kan også være testorganismer.
Hovedtrækket ved sådanne organismer er muligheden for at opnå kulturer fra genetisk homogene planter eller dyr. I dette tilfælde sammenlignes prototypen med kontrollen. Dette giver dig mulighed for at få pålidelig information om den forstyrrende faktor. Ellers vil det på grund af normale individuelle forskelle mellem individer ikke være muligt at opnå et pålideligt resultat.
Analysemetoder
Bioindikatorer og kontaminering af deres miljø undersøges ved sammenlignende analyse med en kontrolprøve. Der kan være forskellige tilgange til dette.
Den første metode involverer at sammenligne de tilsvarende egenskaber uden for indflydelsesområdet. Så f.eks. sammenlignes planter dyrket i området med industriel forurening med afgrøder, der voksede uden for området med menneskeskabt indflydelse.
Den anden teknik involverer at sammenligne prøven med resultaterne af eksperimentet. Den ene del af testplanterne kommer under laboratorieforhold i kontakt med forurenet luft, jord, vand, og den anden del - med rene medier.
Når du bruger den tredje metode, bruges historiske standarder til sammenligning. Dette ville være nyttigt, for eksempel nårudforskning af den europæiske steppe. I dag har dette økosystem praktisk t alt mistet sit oprindelige udseende. Det er med, hvordan steppen så ud i fortiden, at den sammenlignes i nutiden.
Den fjerde teknik bruger kontrol. Dette er en bestemt type afhængighed, hvis afvigelse betragtes som en krænkelse. For eksempel for uforstyrrede artssamfund konstrueres en tilsvarende graf. Hvis der observeres nogen afvigelser, vil dette være umiddelbart mærkbart, når man sammenligner de to kurver.
Bioindikationsmetoder
Bioindikatorer i naturen studeres ved hjælp af passende miljøovervågning. Det udføres både på mikro- og makroniveau. Bioindikative undersøgelser kan være biokenotiske og arter. I det andet tilfælde studeres tilstedeværelsen af en organisme i miljøet og hyppigheden af dens forekomst. Bioindikatorens fysiologiske, biokemiske, anatomiske og morfologiske egenskaber kan også studeres.
I løbet af en biocenotisk undersøgelse tages der hensyn til artsdiversitet ved hjælp af et system af passende indikatorer samt samfundsproduktivitet.
I henhold til indvirkningen af forskellige faktorer på systemet, kan bioindikationsovervågning være specifik og uspecifik. De studerer en arts reaktioner på udseendet af forurening, toksiner i deres habitat. Med uspecifik bioindikation kan den samme reaktion være forårsaget af forskellige faktorer. Hvis ændringerne, der opstår, kun skyldes påvirkning af én faktor, taler vi om en specifik indikation.
Altså for eksempel nåletræer og lavkan give oplysninger om renheden af luften i regionen, tilstedeværelsen af industriel forurening i deres levesteder. Listen over plante- og dyrearter, der lever i jord, er specifik for forskellige typer jord. Hvis der sker ændringer i disse grupperinger, kan vi tale om jordforurening med kemikalier eller en ændring i dens struktur på grund af menneskelige aktiviteter.
I dag menes det, at instrumentelle undersøgelser bruges mest effektivt i kombination med bioindikatorer. En sådan symbiose giver den mest fuldstændige, pålidelige information om befolkningens tilstand, virkningen af negative faktorer på den.
Jordbioindikation
Ved at bruge bioindikatorer i undersøgelsen af jordforurening er det muligt at opnå pålidelige resultater. Planter giver information om jordens frugtbarhed. En komplet analyse af jordens sammensætning kræver meget tid og kræfter. Jorden anses for frugtbar, hvis der vokser nælder, hindbær, svalort, baldrian osv. Disse planter overlever ikke på dårlig jord.
Angelica, lungeurt, engsvingel osv. giver moderat frugtbar jord. Tørvemoser, lav, tranebær, tyttebær vokser på lav-frugtbar jord.
Udover indikatoren for frugtbarhed kan jordens sammensætning også bestemmes ud fra planter. Tilstedeværelsen af en stor mængde nitrogen er bevist af sådanne planter som hvedegræs, hindbær, gåse cinquefoil, knotweed osv. Farven på sådanne planter vil være lysegrøn. Hvis den er bleg, så er der lidt nitrogen i jorden. Planter har reduceret forgrening og antallet af blade.
En række andremineraler, surhedsgrad og andre egenskaber i jorden kan bestemmes i jorden ved hjælp af bioindikatorer.
Air bioindikation
En bioindikator er en levende organisme, der væsentligt ændrer sine kvaliteter, når der opstår afvigelser i miljøet. Med deres hjælp kan du afgøre, om luften er forurenet. Phytocenose er stærkt påvirket af forurenende stoffer som nitrogenoxid, svovldioxid, kulbrinter osv.
Planteres modstand mod sådanne toksiner er anderledes. Selv en lille mængde svovldioxid i luften er let at bestemme ved hjælp af lav. Blandt planter kan det øgede indhold af denne type forurenende stoffer bestemmes af nåletræer.
Hvede, gran, majs, gran, havejordbær osv. er følsomme over for indholdet af hydrogenfluorid i luften, hydrogenchlorid osv.
Vandbioindikation
For vandkvalitetskontrol er bioindikation en af de bedste metoder. I modsætning til kemiske og fysiske overvågningsmetoder er denne tilgang den mest objektive. Specielt udstyr er kun i stand til at spore visse typer forurening. Bioindikation afslører fuldstændige oplysninger om tilstanden af det omgivende vandmiljø.
Overvågning giver dig mulighed for at vurdere, til hvilke driftsområder et reservoir er egnet. En af de enkleste måder at bioindikere vand på er at bruge gærkulturer. Der udføres en nefelometrisk vurdering af væskens turbiditet. Det afhænger af mængden af gær i prøven. Hvis vand hæmmer deres udvikling, vil prøven være lettere end kontrolprøven.
Fiskene kan ogsåbruges som bioindikator. De ophober toksiner i deres krop. Som et resultat er det muligt at fastslå, hvilke kvaliteter der karakteriserer vandet i en flod eller sø ved visuelt at vurdere fiskens tilstand.
