Aplinkos tyrimuose naudojami įvairūs metodai. Viena iš jų gali būti bioindikacija. Šis metodas apima tam tikrų gyvų organizmų būklės tyrimą, siekiant gauti informacijos apie jų buveinę. Norint suprasti tokių tyrimų atlikimo ypatybes, reikėtų pagalvoti, kas yra bioindikatorius. Tai suteiks reikiamos informacijos apie tokią tyrimo metodiką.
Bendra apibrėžtis
Bioindikatorius yra gyvas organizmas, o galbūt ir visa rūšis ar bendruomenė, gyvenanti tam tikroje ekologinėje sistemoje ir galinti atspindėti jo būklę. Be to, tyrimo metu įvertinamas individų skaičius populiacijoje, jų būklė ir elgesys. Remiantis gauta informacija, galima spręsti apie teršalų, toksinų, kancerogenų ir kt. buvimą natūralioje buveinėje.
Bioindikatoriai – tai augalai arba gyvūnai, nuo kurių būklė tiesiogiai priklausojų aplinka. Tokios technikos naudojimas tyrimo metu turi daug privalumų. Kartais reikiamą informaciją apie aplinkos būklę galima gauti tik remiantis bioindikatoriais. Sutaupyti pinigų ir laiko sudėtingoms fizinėms ir cheminėms analizėms yra neabejotinas pranašumas.
Bioindikatoriai – augalai ir gyvūnai, kurie apibendrina svarbius duomenis apie teršalus, kitimo greitį. Jie leidžia nustatyti kenksmingų medžiagų kaupimosi vietą ir patekimo būdus, toksinų poveikio gyvoms būtybėms, įskaitant žmones, laipsnį ir sunkumą.
Tyrimų metu vertinama tokių rodiklių biocenozė. Tuo pačiu metu tyrinėtojams įdomūs ir faunos, ir floros atstovai. Stebėjimų metu galima įvertinti lėtinio toksinų poveikio laipsnį net esant mažoms koncentracijoms. Jie turi įtakos gyvūnų vidaus organų, simetriškų kūno dalių funkcijoms ir bendrai būklei bei jų santykiams.
Tipologija
Bioindikatoriai – augalai ir gyvūnai, gyvenantys vandenyje, ore, dirvožemyje. Tokie organizmai gali būti bakterijos ar dumbliai, taip pat bestuburiai, pavyzdžiui, vėžiagyviai, blakstienas, moliuskai. Tyrimo metu gali būti naudojami duomenys apie žuvis, gyvūnus.
Dirvožemio bioindikatoriai dažniausiai yra gamtoje augantys augalai. Pagal jų būklę galima nustatyti dirvožemio rūgštingumą, drėgnumą, tankumą ir temperatūrą. Taip pat pagal tam tikrų augalų išvaizdą galima nustatyti deguonies kiekį dirvoje, kiekįmaistinių medžiagų, taip pat druskų ir sunkiųjų metalų.
Spygliuočiai gali teikti informaciją apie dirvožemį ištisus metus. Šiuo atveju naudojami ne tik morfologiniai rodikliai, bet ir nemažai biocheminių pakitimų. Tai leidžia gauti patikimą informaciją. Morfologiniai simboliai kartais kinta.
Taigi, pavyzdžiui, paprastosios dilgėlės gali parodyti, kiek kalcio yra dirvožemyje. Kai kurie augalai yra galofilai. Jie mėgsta druskingą dirvą. Jei jie auga tam tikroje vietovėje, aktyviai kolonizuodami teritorijas, tada žemė palaipsniui sūdoma.
Vandens būklei įvertinti atliekami tokių bioindikatorių tyrimai kaip kai kurių vabzdžių lervos, tam tikrų rūšių dumbliai, aukštesni vėžiagyviai, šviečiančios bakterijos.
Samanos ir kerpės gali būti oro biologiniai rodikliai. Jų fizinės savybės labai skiriasi priklausomai nuo auginimo sąlygų.
Pasirinktos funkcijos
Augalų ir gyvūnų bioindikatoriai tyrimams parenkami pagal tam tikrą principą. Ją suformulavo vienas garsiausių Amerikos ekologų Yu. Odum. Jis siūlo atrenkant bioindikatorius atsižvelgti į šiuos teiginius:
- Yra stenotopinių ir euritopinių gyvų organizmų rūšių. Pirmieji gali gyventi tik tam tikromis sąlygomis, todėl jų aprėptis yra ribota. Euritopinės rūšys plačiai paplitusios gamtoje, pasižymi ekologiniu ištvermingumu. Todėl jos yra mažiau tinkamos tyrimams nei stenotopinės rūšys.
- Didesnių tipų bioindikatoriai tiriami dažniau nei maži. Tai paaiškinama apyvartos greičiu biocenozėje. Jis yra didesnis mažose rūšyse, todėl tyrimo metu jos gali nepatekti į mėginį, ypač atliekant analizę dažnai.
- Norint pasirinkti rūšį ar jų grupę tyrimams, reikės eksperimentinės ir lauko informacijos apie tam tikro faktoriaus ribines vertes. Tuo pačiu atsižvelgiama į galimas kompensacines bioindikatoriaus reakcijas, rūšies toleranciją.
- Įvairių populiacijų, rūšių ar bendrijų dalis yra labiau orientacinė, todėl naudojama kaip patikimas rodiklis. Tik viena rūšis negali visiškai perteikti aplinkos pokyčių masto. Tokius pokyčius reikia vertinti kaip visumą, o ne tik viena kryptimi.
Taip pat verta paminėti, kad geriausi bioindikatoriai yra rūšys, kurios suteikia neatidėliotiną atsaką, taip pat pateikiamos informacijos patikimumą. Paklaida neturi viršyti 20%. Be to, naudojant tokius bioindikatorius, turėtų būti lengva gauti reikiamą informaciją. Rūšis gamtoje turi būti nuolat, kad tyrėjas bet kada galėtų įvertinti jos būklę.
Įvairūs
Yra įvairių rūšių ir tipų biologinių rodiklių. Visus gyvus organizmus, tinkamus tokiems tyrimams, galima suskirstyti į dvi grupes:
- Registracija.
- Kaupiamasis.
Pirmuoju atveju gyvi organizmai reaguoja į aplinkos pokyčius keisdamiesipopuliacijos dydis. Jie taip pat gali pakeisti fenotipą, somatinius sutrikimus ar audinių pažeidimus. Gali atsirasti įvairių deformacijų, pakisti augimo tempas. Taip pat gali būti kitų gerai matomų ženklų.
Pavyzdžiui, registruojantys bioindikatoriai yra kerpės, medžių spygliai. Ant jų atsiranda nekrozė, chlorozė, sausumas. Registruojant bioindikatorius ne visada įmanoma nustatyti įvykusių pokyčių priežastis. Tokiu atveju reikės atlikti papildomus tyrimus, siekiant nustatyti, kodėl pasikeitė populiacija, galutinė išvaizda, paplitimas gamtoje ir pan.. Tokie pokyčiai gali būti įvairių procesų pasekmė.
Organizmai-bioindikatoriai gali būti kaupiamojo tipo. Jie koncentruoja toksinus, taršą savo kūno viduje, skirtinguose audiniuose, kūno dalyse ar organuose. Tyrimo metu, atlikus cheminę analizę, nustatomas aplinkos užterštumo laipsnis. Pavyzdžiui, vėžiagyvių kiautai, vabzdžių lervos, taip pat kai kurie žinduolių organai (smegenys, inkstai, blužnis, kepenys ir kt.), samanos gali būti kaupiamasis bioindikatorius.
Gyvieji organizmai iš karto reaguoja į visą į aplinką patenkančių kenksmingų medžiagų kompleksą. Todėl tokia technika neleidžia nustatyti tikslios vieno toksino koncentracijos. Tačiau tuo pat metu bioindikacijos naudojimo pranašumas leidžia tiksliai nustatyti, kaip ir kiek tarša paveikia gyventojus.
Išbandyti organizmus
Bandomasis organizmas gali būti biologinis aplinkos rodiklis. Tai floros ar faunos atstovai, kurie naudojami atliekant aplinkos sąlygų kokybės kontrolę laboratorijoje. Jie atlieka atitinkamus eksperimentus. Tai gali būti, pavyzdžiui, vienaląsčiai, pirmuonys, nariuotakojai. Tokie augalai kaip samanos ar žydintys augalai taip pat gali būti bandomieji organizmai.
Pagrindinė tokių organizmų savybė – galimybė gauti kultūras iš genetiškai vienarūšių augalų ar gyvūnų. Tokiu atveju prototipas lyginamas su kontrole. Tai leidžia gauti patikimos informacijos apie nerimą keliantį veiksnį. Priešingu atveju dėl įprastų individualių skirtumų tarp asmenų nebus įmanoma gauti patikimo rezultato.
Analizės metodai
Bioindikatoriai ir jų aplinkos užterštumas tiriami atliekant lyginamąją analizę su kontroliniu mėginiu. Gali būti įvairių požiūrių į tai.
Pirmasis metodas apima atitinkamų charakteristikų palyginimą už įtakos zonos ribų. Taigi, pavyzdžiui, pramoninės taršos zonoje auginami augalai lyginami su javais, kurie užaugo už antropogeninės įtakos zonoje.
Antras metodas apima mėginio palyginimą su eksperimento rezultatais. Viena dalis bandomųjų augalų laboratorinėmis sąlygomis liečiasi su užterštu oru, dirvožemiu, vandeniu, o kita dalis – su švaria terpe.
Naudojant trečiąjį metodą, palyginimui naudojami istoriniai standartai. Tai būtų naudinga, pavyzdžiui, kaiEuropos stepių tyrinėjimas. Šiandien ši ekosistema praktiškai prarado savo pirminę išvaizdą. Su tuo, kaip stepė atrodė praeityje, ji lyginama dabartyje.
Ketvirtoje technikoje naudojamas valdymas. Tai tam tikros rūšies priklausomybė, nuo kurios nukrypimas laikomas pažeidimu. Pavyzdžiui, netrikdomoms rūšių bendrijoms sudaromas atitinkamas grafikas. Jei pastebėsite kokių nors nukrypimų, tai bus iš karto pastebima lyginant dvi kreives.
Bioindikacijos metodai
Bioindikatoriai gamtoje tiriami atitinkamo aplinkos monitoringo pagalba. Tai atliekama tiek mikro, tiek makro lygiu. Bioindikaciniai tyrimai gali būti biocenotiniai ir rūšių. Antruoju atveju tiriamas organizmo buvimas aplinkoje ir jo atsiradimo dažnis. Taip pat galima ištirti fiziologines, biochemines, anatomines ir morfologines bioindikatoriaus savybes.
Biocenotinio tyrimo metu, naudojant atitinkamų rodiklių sistemą, atsižvelgiama į rūšių įvairovę, taip pat į bendruomenės produktyvumą.
Atsižvelgiant į įvairių veiksnių įtaką sistemai, bioindikacijų stebėjimas gali būti specifinis ir nespecifinis. Jie tiria rūšies reakcijas į taršos, toksinų atsiradimą jų buveinėje. Esant nespecifinei bioindikacijai, tą pačią reakciją gali sukelti skirtingi veiksniai. Jei atsirandantys pokyčiai atsiranda dėl tik vieno veiksnio įtakos, kalbame apie konkrečią indikaciją.
Taigi, pavyzdžiui, spygliuočiai ir kerpėsgali suteikti informacijos apie regiono oro grynumą, pramoninės taršos buvimą jų buveinėse. Dirvožemyje gyvenančių augalų ir gyvūnų rūšių sąrašas yra būdingas įvairių tipų dirvožemiams. Jei šiose grupėse įvyksta pakitimų, galime kalbėti apie dirvožemio užteršimą cheminėmis medžiagomis arba jo struktūros pasikeitimą dėl žmogaus veiklos.
Šiandien manoma, kad instrumentiniai tyrimai efektyviausiai naudojami kartu su bioindikatoriais. Tokia simbiozė suteikia išsamiausią, patikimiausią informaciją apie gyventojų būklę, nepalankių veiksnių įtaką jai.
Dirvožemio bioindikacija
Tiriant dirvožemio užterštumą naudojant bioindikatorius, galima gauti patikimų rezultatų. Augalai suteikia informacijos apie dirvožemio derlingumą. Išsami dirvožemio sudėties analizė reikalauja daug laiko ir pastangų. Dirva laikoma derlinga, jei joje auga dilgėlės, avietės, ugniažolės, valerijonai ir kt. Šie augalai skurdžioje dirvoje neišgyvena.
Angeliukai, plaučiai, pieviniai eraičinai ir kt. išskiria vidutiniškai derlingą dirvą. Nederlingoje dirvoje auga durpių samanos, kerpės, spanguolės, bruknės.
Be vaisingumo rodiklio, dirvožemio sudėtį galima nustatyti ir pagal augalus. Apie didelį azoto kiekį liudija tokie augalai, kaip kviečių žolė, avietės, žąsų smėlinukai, uogienės ir kt. Tokių augalų spalva bus ryškiai žalia. Jei jis blyškus, vadinasi, dirvoje mažai azoto. Augalai sumažino šakotumą ir sumažino lapų skaičių.
Daugelis kitųmineralines medžiagas, rūgštingumą ir kitas dirvožemio savybes galima nustatyti dirvožemyje naudojant bioindikatorius.
Oro bioindikacija
Bioindikatorius – tai gyvas organizmas, kuris ženkliai pakeičia savo savybes, kai aplinkoje atsiranda nukrypimų. Jų pagalba galite nustatyti, ar oras nėra užterštas. Fitocenozei didelę įtaką daro teršalai, tokie kaip azoto oksidas, sieros dioksidas, angliavandeniliai ir kt.
Augalų atsparumas tokiems toksinams skiriasi. Net ir nedidelį sieros dioksido kiekį ore lengva nustatyti kerpių pagalba. Tarp augalų padidėjusį šio tipo teršalų kiekį gali lemti spygliuočiai.
Kviečiai, eglės, kukurūzai, eglės, sodo braškės ir kt. yra jautrūs ore esančiam vandenilio fluoridui, vandenilio chloridui ir kt.
Biologinė vandens indikacija
Vandens kokybės kontrolei bioindikacija yra vienas geriausių metodų. Skirtingai nuo cheminių ir fizinių stebėjimo metodų, šis metodas yra objektyviausias. Speciali įranga gali sekti tik tam tikras taršos rūšis. Bioindikacija atskleidžia visą informaciją apie supančios vandens aplinkos būklę.
Stebėjimas leidžia įvertinti, kurioms eksploatavimo sritims tinka rezervuaras. Vienas iš paprasčiausių vandens bioindikacijos būdų – naudoti mielių kultūras. Atliekamas nefelometrinis skysčio drumstumo įvertinimas. Tai priklauso nuo mielių kiekio mėginyje. Jei vanduo stabdo jų vystymąsi, mėginys bus lengvesnis nei kontrolinis.
Žuvys taip pat galibūti naudojamas kaip bioindikatorius. Jie kaupia toksinus savo kūne. Dėl to vizualiai įvertinus žuvies būklę galima nustatyti, kokios savybės apibūdina upės ar ežero vandenį.
