Особенности использования методов биотестирования и биоиндикации для мониторинга состояния окружающей среды

Биотестирование - использование в контролируемых условиях биологических объектов (тест-объектов) для выявления и оценки действия факторов (в том числе и токсических) окружающей среды на организм, его отдельную функцию или систему организмов. Хорошие результаты дает анализ бентосных (придонных) беспозвоночных. Оценка чистоты водоемов делается по преобладанию, либо отсутствию тех или иных таксонов.

Типы чувствительности биоиндикаторов:

В зависимости от скорости проявления биоиндикаторных реакций выделяют несколько различных типов чувствительности тест-организмов:

· I тип - биоиндикатор проявляет внезапную и сильную реакцию, продолжающуюся некоторое время, после чего перестает реагировать на загрязнитель.

· II тип - биоиндикатор в течении длительного времени линейно реагирует на воздействие возрастающей концентрации загрязнителя.

· III тип - после немедленной, сильной реакции у биоиндикатора наблюдается ее затухание, сначала резкое, затем постепенное.

· IV тип - под влиянием загрязнителя реакция биоиндикатора постепенно становится все более интенсивной, однако, достигнув максимума постепенно затухает.

· V тип - реакция и типы неоднократно повторяются, возникает осцилляция биоиндикаторных параметров.

Требования к биоиндикаторам

1. накопление загрязняющих веществ не должно приводить к гибели тест-организмов;

2. численность тест-организмов должна быть достаточной для отбора, т.е. без влияния на их воспроизводство;

3. в случае долгосрочных наблюдений предпочтительны многолетние виды флоры;

4. фитотесты должны быть генетически однородными;

5. должна быть обеспечена легкость взятия проб;

6. должна реализоваться относительная быстрота проведения тестирования;

7. биотесты должны обеспечивать получение достаточно точных и воспроизводимых результатов;

8. биоиндикаторы должны быть одновозрастными и характеризоваться, по-возможности, близкими свойствами;

9. диапазон погрешностей измерений (по сравнению с классическими или эталонными методами тестирования) не должен превышать 20-30%;

10. при выборе тест-организмов предпочтение следует отдавать регистрации функциональных, этологических, цитогенетических изменений отдельных индикаторных процессов биоты, а не только изменению ее структуры, численности или биомассы, т.к. эти последние являются более консервативными [1-3].

Биотестирование и биоиндикация являются основными элементами биологического мониторинга состояния окружающей среды. Возможен мониторинг, как состояния биологических объектов, так и компонентов окружающей среды. Оценка проб среды с использованием тест-организмов и наблюдение за состоянием биообъектов, вносимых в контролируемую экосистему в разнообразных садках, представляет собой биотестирование (схема 1). Биотестирование выполняет функцию тактического контроля происходящего загрязнения, нацеленного на получение быстрого сигнала о токсичности и необходимой степени разбавления конкретных стоков. На водном объекте оно может быть эффективным с момента начала загрязнения до его завершения. Биоиндикация выявляет результат произошедшего вредоносного воздействия на окружающую среду. Может применяться на экологическом объекте постоянно, но эффективность его станет очевидной при начале неблагоприятных экологических изменений. Эти три элемента общей природоохранной стратегии дополняют, но не способны заменить друг друга. Задачей экологов является отработка оптимальных режимов применения каждого из подходов, целенаправленного и обоснованного применения их в системе ограничения загрязнения.

Условия, определяемые с помощью организмов-биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, воздух, вода), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.) и определенные процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, заболачивание и т.п.), в том числе происходящие под влиянием человека. Среди особых преимуществ биологических методов следует отметить то, что они позволяют фиксировать негативные изменения в природной среде при низких концентрациях загрязняющих веществ.

Использование биоиндикаторов позволяет:

· обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений;

· проследить динамику изменений в окружающей среде;

· определить степень вредности тех или иных веществ для живой природы, в частности для человека;

· составить прогноз дальнейшего развития экосистемы.

Биоиндикацию можно проводить на видовом и биоценотическом уровне. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических особенностей, физиологии, биохимии. При биоценотическом уровне исследования учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.

Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численность видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами.

Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая и аккумулятивная биоиндикация. Регистрирующая биоиндикация позволяет оценивать воздействие факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство живых организмов накапливать некоторые химические вещества. В соответствии с этими методами различают и типы биоиндикаторов.

Регистрирующие биоиндикаторы реагируют на изменение внешней среды изменением численности, фенооблика, изменением скорости роста, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью) и другими хорошо заметными признаками. Примером таких биоиндикаторов служат лишайники и хвоя деревьев (хлороз, некроз) и их суховершинность.

Накапливающие биоиндикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа. В качестве примера можно назвать хитиновые панцири ракообразных и личинок насекомых, обитающих в воде, мхи, печень млекопитающих. Аккумулятивную биоиндикацию используют при исследовании процессов миграции токсичных веществ.

Методы регистрирующей биоиндикации наиболее доступны для использования в условиях экспедиции или экологического лагеря, так как они не требуют применения сложных приборов и трудоемких методик. Ниже приведены примеры использования различных биоиндикаторов при оценке экологического состояние водных объектов [4-7].

      Другие статьи

      Анализ со стороны руководства
      Высшее руководство организации должно проводить анализ системы управления окружающей средой с установленной периодичностью с тем, чтобы обеспечить ее постоянную пригодность, адекватность и эффективн ...

      Подготовка исходных реагентов и растворителей
      Ацетон – сушили над CaCl2, а затем кипятили над оксидом фосфора (Р2 О5) в течение двух часов и дважды перегоняли над Р2 О5, Ткип = 560С, n = 1.3550. Этанол абсолютный. Этанол (ректифик ...

      Разработка мероприятий по защите и охране атмосферного воздуха при работе резинотехнического предприятия
      Дипломный проект выполняется на основе знаний, полученных по дисциплинам «Общая экология и неоэкология», «Общая химия», «Высшая математика» «Биология», «Физика», и др. Цель дипломного пр ...