Při výzkumu životního prostředí se používají různé metody. Jedním z nich může být bioindikace. Tento přístup zahrnuje studium stavu některých živých organismů za účelem získání informací o jejich prostředí. Abychom porozuměli vlastnostem provádění takových studií, měli byste zvážit, co je to bioindikátor. To poskytne nezbytné informace o podobné metodice výzkumu.
Obecná definice
Bioindikátor je živý organismus a možná celý druh nebo společenství, které žije v určitém ekologickém systému a může sloužit jako odraz jeho stavu. Studie navíc hodnotí počet jednotlivců v populaci, jejich stav a chování. Na základě získaných informací lze posoudit přítomnost znečišťujících látek, toxinů, karcinogenů atd. V přirozeném prostředí.
Bioindikátory jsou rostliny nebo zvířata, jejichž stav je přímo závislý na jejich prostředí. Použití takové techniky během studie má mnoho výhod. Potřebné informace o stavu životního prostředí je někdy možné získat pouze na základě bioindikátorů. Úspora peněz a času na provádění složitých fyzikálních a chemických analýz je nepochybnou výhodou.
Bioindikátory jsou rostliny a zvířata, která shrnují důležité údaje o znečišťujících látkách a míře změny. Umožňují vám určit místo akumulace a cestu vstupu škodlivých látek, stupeň a závažnost účinku toxinů na živé tvory, včetně lidí.
V průběhu výzkumu je hodnocena biocenóza těchto indikátorů. Zároveň se vědci zajímají o zástupce fauny i flóry. Během pozorování je možné posoudit stupeň chronické expozice toxinům i při nízkých koncentracích. Ovlivňují funkce a celkový stav vnitřních orgánů zvířat, symetrické části těla a jejich vztahy.
Typologie
Bioindikátory - rostliny a zvířata, která žijí ve vodě, vzduchu, půdě. Takovými organismy mohou být bakterie nebo řasy, stejně jako bezobratlí, například korýši, ciliati, měkkýši. Lze použít v průběhu studie o rybách, zvířatech.
Půdní bioindikátory jsou nejčastěji rostliny rostoucí ve volné přírodě. Podle jejich stavu můžete určit kyselost, kapacitu vlhkosti, hustotu a teplotu půdy. Vzhled určitých rostlin může také určovat obsah kyslíku v půdě, množství živin, jakož i soli a těžké kovy.
Jehličnany mohou poskytovat informace o půdě po celý rok. V tomto případě se aplikují nejen morfologické ukazatele, ale také řada biochemických změn. To vám umožní získat spolehlivé informace. Morfologické znaky jsou někdy proměnné.
Tak například obyčejná kopřiva může ukázat, kolik vápníku je v zemi. Některé rostliny jsou galofily. Milují slané půdy. Pokud rostou v dané oblasti a aktivně kolonizují teritoria, pak je půda postupně solena.
Pro posouzení stavu vody se studují bioindikátory, jako jsou larvy určitých druhů hmyzu, určité druhy řas a vyšší korýši, bakterie zářivé.
Biologickými indikátory vzduchu mohou být mechy a lišejníky. Jejich fyzické vlastnosti se velmi liší v závislosti na podmínkách růstu.
Funkce výběru
Rostliny a živočišné bioindikátory jsou vybírány pro výzkum podle určitého principu. Byl vytvořen jedním z nejslavnějších amerických ekologů Yuem Odumem. Při výběru bioindikátorů navrhuje zohlednit následující tvrzení:
- Existují stenotopické a eurytopické druhy živých organismů. První z nich jsou schopni žít pouze za určitých podmínek, takže rozsah jejich distribuce je omezený. Eurytopické druhy jsou v přírodě rozšířené, mají environmentální vytrvalost. Proto jsou pro výzkum méně vhodné než stenotopické druhy.
- Větší typy bioindikátorů jsou zkoumány častěji než malé. To se vysvětluje mírou obratu v biocenózě. U malých druhů je tedy vyšší, v době studie, nemusí spadat do vzorku, zejména v procesu analýzy s dlouhou periodicitou.
- Pro výběr druhu nebo jejich skupiny pro studium budou nutné experimentální a polní informace o limitních hodnotách určitého faktoru. Současně se berou v úvahu možné kompenzační reakce bioindikátoru a tolerance druhu.
- kvantitativní poměr různých populací, druhů nebo komunit je indikativnější, proto se používá jako spolehlivý ukazatel. Pouze jeden druh nemůže plně zprostředkovat rozsah změn životního prostředí. Takové změny je třeba považovat za celek, než jen jedním směrem.
Rovněž stojí za zmínku, že nejlepší bioindikátory jsou druhy, které poskytují okamžitou odpověď a liší se ve spolehlivosti poskytovaných informací. Chyba by neměla přesáhnout 20%. S pomocí těchto bioindikátorů by také mělo být snadné získat potřebné informace. Druh musí být neustále v přírodě, aby výzkumný pracovník mohl kdykoli zhodnotit jeho stav.
Odrůdy
Existují různé typy a typy bioindikátorů. Všechny živé organismy vhodné pro tyto studie lze rozdělit do dvou skupin:
- Registrace.
- Hromadí se.
V prvním případě živé organismy reagují na změny prostředí změnou velikosti populace. Mohou také změnit vzhled fenotypu, somatických poruch nebo poškození tkáně. Mohou se objevit různé deformity, rychlost růstu se mění. Mohou být přítomny další jasně viditelné znaky.
Například lišejníky, jehly stromů, jsou registrační bioindikátory. Objevují se nekróza, chloróza, suchost. Záznam bioindikátorů vždy neumožňuje určit příčiny změn. V takovém případě bude vyžadován další výzkum, aby bylo možné zjistit, proč se změnila populace, konečný vzhled, distribuce v přírodě atd. Tyto změny mohou být výsledkem různých procesů.
Biologické indikátory mohou být akumulujícího typu. Koncentrují toxiny, znečištění uvnitř těla, do různých tkání, částí těla nebo orgánů. Během studie je stupeň chemické znečištění stanoven po chemické analýze. Například akumulujícím bioindikátorem mohou být skořápky korýšů, larvy hmyzu, jakož i některé orgány savců (mozek, ledviny, slezina, játra atd.), Mechy.
Živé organismy okamžitě reagují na celý komplex škodlivých látek, které vstupují do životního prostředí. Proto pro stanovení přesné koncentrace jednoho toxinu tato technika neumožňuje. Výhodou použití bioindikace je však zároveň možnost určit, jak přesně znečištění ovlivňuje obyvatelstvo.
Testování organismů
Testovaný organismus může být bioindikátorem prostředí. Jsou to zástupci flóry nebo fauny, které se používají při kontrole kvality okolních podmínek v laboratoři. Provádějí relevantní experimenty. Mohou to být například jednobuněčné, prvoky, členovci. Zkušebním organismem mohou být také rostliny, například mechy nebo kvetoucí rostliny.
Hlavním rysem těchto organismů je schopnost získávat plodiny z geneticky homogenních rostlin nebo zvířat. V tomto případě je prototyp porovnán s kontrolou. To vám umožní získat spolehlivé informace o faktoru, který porušuje pravidla. V opačném případě nebude možné získat spolehlivý výsledek kvůli normálním individuálním rozdílům mezi jednotlivci.
Metody analýzy
Bioindikátory a jejich znečištění životního prostředí jsou zkoumány pomocí srovnávací analýzy s kontrolní instancí. V tomto případě lze použít různé přístupy.
První metoda zahrnuje srovnání příslušných charakteristik mimo oblast vlivu. Například rostliny pěstované v průmyslové zóně znečištění jsou porovnány s plodinami, které rostly mimo oblast antropogenního vlivu.
Druhá metoda zahrnuje porovnání vzorku s experimentálními výsledky. Jedna část testovaných rostlin je v laboratorních podmínkách kontaktována s kontaminovaným vzduchem, půdou, vodou a druhá s čistými médii.
Při použití třetí techniky jsou pro srovnání použity historické standardy. To bude například vhodné při studiu evropského stepu. Dnes tento ekosystém téměř ztratil svůj původní vzhled. Srovnáme-li se s stepí v minulosti, porovnáme ji v současnosti.
Čtvrtá technika používá ovládání. Jedná se o určitý druh závislosti, odchylka od které se považuje za porušení. Například pro neporušená druhová společenství je vytvořen vhodný plán. Pokud jsou pozorovány nějaké odchylky, bude to okamžitě patrné, pokud se porovná dvě křivky.
Bioindikační metody
Pomocí vhodného monitorování životního prostředí jsou zkoumány bioindikátory v přírodě. Provádí se na mikro i makro úrovni. Bioindikační studie mohou být biocenotické a druhové. Ve druhém případě je zkoumána přítomnost organismu v prostředí, frekvence jeho výskytu. Lze také zkoumat fyziologické, biochemické, anatomické a morfologické vlastnosti bioindikátoru.
Během biocenotické studie se bere v úvahu druhová diverzita pomocí systému příslušných ukazatelů a produktivity Společenství.
Podle vlivu různých faktorů na systém může být sledování bioindikace specifické a nespecifické. Studují reakce druhů na výskyt znečištění, toxiny v jejich prostředí. Při nespecifické bioindikaci může být stejná reakce způsobena různými faktory. Pokud jsou nastávající změny vysvětleny vlivem pouze jednoho faktoru, jedná se o konkrétní indikaci.
Například jehličnany a lišejníky mohou poskytovat informace o čistotě vzduchu v regionu, o přítomnosti průmyslového znečištění v jejich stanovištích. Seznam druhů rostlin, živočichů, kteří žijí v půdě, je specifický pro různé typy půdy. Pokud v těchto skupinách dojde ke změnám, můžeme hovořit o kontaminaci půdy chemickými látkami nebo o změně její struktury v důsledku lidských činností.
Dnes se věří, že nejúčinnější je využití instrumentálního výzkumu v kombinaci s bioindikátory. Taková symbióza poskytuje nejúplnější a nejspolehlivější informace o stavu populace, o dopadu nepříznivých faktorů na ni.
Bioindikace půdy
Při studiu bioindikátorů znečištění půdy je možné získat spolehlivé výsledky. Rostliny poskytují informace o úrodnosti půdy. Úplná analýza složení půdy vyžaduje hodně času a úsilí. Půda je považována za úrodnou, pokud na ní roste kopřiva, maliny, sopky, valeriány atd. Tyto rostliny na špatné půdě nepřežívají.
Středně úrodná půda je dána angelikou, šílencem, luční kostrou atd. Rašelinové mechy, lišejníky, brusinky a brusinky rostou na málo úrodné půdě.
Kromě ukazatele plodnosti může být složení půdy stanoveno rostlinami. Přítomnost velkého množství dusíku je indikována takovými rostlinami, jako je pšeničná tráva, maliny, husí cinquefoil, uzlík, atd. Barva těchto rostlin bude jasně zelená. Pokud je bledý, znamená to, že v půdě je málo dusíku. V rostlinách se sníží větvení a počet listů.
Pomocí bioindikátorů lze v půdě určit řadu dalších minerálů, kyselost a další vlastnosti půdy.
Bioindikace vzduchu
Bioindikátor je živý organismus, který významně mění své vlastnosti, pokud se v prostředí vyskytnou abnormality. Mohou být použity k určení, zda je vzduch kontaminován. Takové znečišťující látky jako oxid dusnatý, oxid siřičitý, uhlovodík atd. Mají obrovský dopad na fytocenózu.
Odolnost rostlin vůči podobným toxinům je odlišná. Pomocí lišejníků lze snadno určit i malé množství oxidu siřičitého ve vzduchu. U rostlin může být zvýšený obsah tohoto typu znečišťující látky stanoven jehličnatými stromy.
Citlivá pšenice, jedle, kukuřice, smrk, jahody atd. Jsou citlivé na obsah fluorovodíku a chlorovodíku ve vzduchu.
