Βιοδείκτης - τι είναι; Ορισμός, είδη και τύποι βιοδεικτών

2024 Συγγραφέας: Henry Conors | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-02-12 06:00

Διαφορετικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται στην περιβαλλοντική έρευνα. Ένα από αυτά μπορεί να είναι βιοένδειξη. Αυτή η προσέγγιση περιλαμβάνει τη μελέτη της κατάστασης ορισμένων ζωντανών οργανισμών για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τον βιότοπό τους. Για να κατανοήσουμε τα χαρακτηριστικά της διεξαγωγής τέτοιων μελετών, θα πρέπει να εξετάσουμε τι είναι ένας βιοδείκτης. Αυτό θα παρέχει τις απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με μια τέτοια μεθοδολογία έρευνας.

Γενικός ορισμός

Ένας βιοδείκτης είναι ένας ζωντανός οργανισμός, και πιθανώς ένα ολόκληρο είδος ή κοινότητα που ζει σε ένα συγκεκριμένο οικολογικό σύστημα και μπορεί να χρησιμεύσει ως αντανάκλαση της κατάστασής του. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια της μελέτης εκτιμάται ο αριθμός των ατόμων στον πληθυσμό, η κατάσταση και η συμπεριφορά τους. Με βάση τις πληροφορίες που ελήφθησαν, είναι δυνατό να κριθεί η παρουσία ρύπων, τοξινών, καρκινογόνων ουσιών κ.λπ. στο φυσικό περιβάλλον.

Βιοδείκτες είναι φυτά ή ζώα των οποίων η κατάσταση εξαρτάται άμεσα απότο περιβάλλον τους. Η χρήση μιας τέτοιας τεχνικής κατά τη διάρκεια της μελέτης έχει πολλά πλεονεκτήματα. Μερικές φορές είναι δυνατό να ληφθούν οι απαραίτητες πληροφορίες για την κατάσταση του περιβάλλοντος μόνο με βάση βιοδείκτες. Η εξοικονόμηση χρημάτων και χρόνου σε περίπλοκες φυσικές και χημικές αναλύσεις είναι ένα σαφές πλεονέκτημα.

Βιοδείκτες - φυτά και ζώα που συνοψίζουν σημαντικά δεδομένα σχετικά με τους ρύπους, τον ρυθμό μεταβολής. Σας επιτρέπουν να προσδιορίσετε τον τόπο συσσώρευσης και τους τρόπους εισόδου επιβλαβών ουσιών, τον βαθμό και τη σοβαρότητα της επίδρασης των τοξινών στα ζωντανά όντα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.

Κατά τη διάρκεια της έρευνας, αξιολογείται η βιοκένωση τέτοιων δεικτών. Ταυτόχρονα, και οι δύο εκπρόσωποι της πανίδας και της χλωρίδας είναι ενδιαφέροντες για τους ερευνητές. Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων, είναι δυνατό να εκτιμηθεί ο βαθμός χρόνιας έκθεσης σε τοξίνες ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Επηρεάζουν τις λειτουργίες και τη γενική κατάσταση των εσωτερικών οργάνων των ζώων, τα συμμετρικά μέρη του σώματος και τις αναλογίες τους.

Τυπολογία

Βιοδείκτες - φυτά και ζώα που ζουν στο νερό, τον αέρα, το έδαφος. Τέτοιοι οργανισμοί μπορεί να είναι βακτήρια ή φύκια, καθώς και ασπόνδυλα, όπως καρκινοειδή, βλεφαροειδή, μαλάκια. Τα δεδομένα για ψάρια και ζώα μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά τη διάρκεια της μελέτης.

Βιοδείκτες του εδάφους είναι συνήθως τα φυτά που αναπτύσσονται στη φύση. Σύμφωνα με την κατάστασή τους, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η οξύτητα, η ικανότητα υγρασίας, η πυκνότητα και η θερμοκρασία του εδάφους. Επίσης, με την εμφάνιση ορισμένων φυτών, μπορεί κανείς να προσδιορίσει την περιεκτικότητα του εδάφους σε οξυγόνο, την ποσότηταθρεπτικά συστατικά, καθώς και άλατα και βαρέα μέταλλα.

Τα κωνοφόρα δέντρα μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για το έδαφος καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Σε αυτή την περίπτωση, δεν χρησιμοποιούνται μόνο μορφολογικοί δείκτες, αλλά και ένας αριθμός βιοχημικών αλλαγών. Αυτό σας επιτρέπει να λαμβάνετε αξιόπιστες πληροφορίες. Οι μορφολογικοί χαρακτήρες είναι μερικές φορές μεταβλητοί.

Έτσι, για παράδειγμα, οι συνηθισμένες τσουκνίδες μπορούν να δείξουν πόσο ασβέστιο υπάρχει στο έδαφος. Μερικά φυτά είναι γαλλόφιλα. Αγαπούν τα αλατούχα εδάφη. Εάν αναπτύσσονται σε μια δεδομένη περιοχή, αποικίζοντας ενεργά εδάφη, τότε η γη αλατίζεται σταδιακά.

Για την αξιολόγηση της κατάστασης του νερού, πραγματοποιούνται μελέτες σε βιοδείκτες όπως οι προνύμφες ορισμένων εντόμων, ορισμένοι τύποι φυκών, τα ανώτερα καρκινοειδή, τα φωτεινά βακτήρια.

Τα βρύα και οι λειχήνες μπορούν να είναι βιοδείκτες αέρα. Οι φυσικές τους ιδιότητες ποικίλλουν πολύ ανάλογα με τις συνθήκες ανάπτυξης.

Δυνατότητες επιλογής

Οι βιοδείκτες φυτών και ζώων επιλέγονται για έρευνα σύμφωνα με μια συγκεκριμένη αρχή. Διατυπώθηκε από έναν από τους πιο διάσημους Αμερικανούς οικολόγους Yu. Odum. Προτείνει να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθες δηλώσεις κατά την επιλογή των βιοδεικτών:

Υπάρχουν στενότοπα και ευρυτοπικά είδη ζωντανών οργανισμών. Οι πρώτοι μπορούν να ζήσουν μόνο υπό ορισμένες συνθήκες, επομένως το πεδίο εφαρμογής τους είναι περιορισμένο. Τα ευρυτοπικά είδη είναι ευρέως διαδεδομένα στη φύση, έχουν οικολογική αντοχή. Επομένως, είναι λιγότερο κατάλληλα για έρευνα από τα στενοτοπικά είδη.
Μεγαλύτεροι τύποι βιοδεικτών μελετώνται συχνότερα από τους μικρούς. Αυτό εξηγείται από το ποσοστό κύκλου εργασιών στη βιοκένωση. Είναι υψηλότερο στα μικρά είδη, επομένως τη στιγμή της μελέτης μπορεί να μην εισέλθουν στο δείγμα, ειδικά στη διαδικασία ανάλυσης με μεγάλη συχνότητα.
Για να επιλέξετε ένα είδος ή την ομάδα του για έρευνα, θα απαιτηθούν πειραματικές και επιτόπιες πληροφορίες σχετικά με τις οριακές τιμές ενός συγκεκριμένου παράγοντα. Ταυτόχρονα, λαμβάνονται υπόψη πιθανές αντισταθμιστικές αντιδράσεις του βιοδείκτη, της ανοχής στα είδη.
Η αναλογία διαφορετικών πληθυσμών, ειδών ή κοινοτήτων είναι πιο ενδεικτική και επομένως χρησιμοποιείται ως αξιόπιστος δείκτης. Μόνο ένα είδος δεν μπορεί να αποδώσει πλήρως την κλίμακα των περιβαλλοντικών αλλαγών. Τέτοιες αλλαγές πρέπει να εξετάζονται συνολικά, και όχι μόνο προς μία κατεύθυνση.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι οι καλύτεροι βιοδείκτες είναι τα είδη που παρέχουν άμεση ανταπόκριση, καθώς και η αξιοπιστία των παρεχόμενων πληροφοριών. Το σφάλμα δεν πρέπει να υπερβαίνει το 20%. Επίσης, με τη βοήθεια τέτοιων βιοδεικτών, θα πρέπει να είναι εύκολο να ληφθούν οι απαραίτητες πληροφορίες. Το είδος πρέπει να είναι συνεχώς παρόν στη φύση, ώστε ο ερευνητής να μπορεί να εκτιμήσει την κατάστασή του ανά πάσα στιγμή.

Ποικιλίες

Υπάρχουν διάφορα είδη και είδη βιοδεικτών. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί που είναι κατάλληλοι για τέτοιες έρευνες μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες:

Εγγραφή.
Συσσωρευτικό.

Στην πρώτη περίπτωση, οι ζωντανοί οργανισμοί αντιδρούν στις αλλαγές στο περιβάλλον αλλάζονταςμέγεθος πληθυσμού. Μπορούν επίσης να αλλάξουν τον φαινότυπο, σωματικές διαταραχές ή βλάβη των ιστών. Μπορεί να εμφανιστούν διάφορες παραμορφώσεις, ο ρυθμός ανάπτυξης αλλάζει. Μπορεί επίσης να υπάρχουν και άλλα έντονα ορατά σημάδια.

Για παράδειγμα, οι βιοδείκτες καταχώρισης είναι οι λειχήνες, οι δεντροβελόνες. Πάνω τους εμφανίζονται νέκρωση, χλώρωση, ξηρότητα. Οι βιοδείκτες καταγραφής δεν καθιστούν πάντα δυνατό τον προσδιορισμό των αιτιών των αλλαγών που έχουν συμβεί. Σε αυτήν την περίπτωση, θα απαιτηθεί πρόσθετη έρευνα για να προσδιοριστεί γιατί ο πληθυσμός, η τελική εμφάνιση, η κατανομή στη φύση κ.λπ. έχουν αλλάξει. Τέτοιες αλλαγές μπορεί να είναι αποτέλεσμα διαφόρων διαδικασιών.

Οι οργανισμοί-βιοδείκτες μπορεί να είναι συσσωρευτικού τύπου. Συγκεντρώνουν τις τοξίνες, τη ρύπανση μέσα στο σώμα τους, σε διαφορετικούς ιστούς, μέρη του σώματος ή όργανα. Κατά τη διάρκεια της μελέτης προσδιορίζεται ο βαθμός περιβαλλοντικής ρύπανσης μετά από χημική ανάλυση. Για παράδειγμα, κοχύλια καρκινοειδών, προνύμφες εντόμων, καθώς και ορισμένα όργανα θηλαστικών (εγκέφαλος, νεφροί, σπλήνα, συκώτι κ.λπ.), βρύα μπορεί να είναι ένας συσσωρευτικός βιοδείκτης.

Οι ζωντανοί οργανισμοί αντιδρούν άμεσα σε όλο το σύμπλεγμα επιβλαβών ουσιών που εισέρχονται στο περιβάλλον. Επομένως, μια τέτοια τεχνική δεν επιτρέπει τον προσδιορισμό της ακριβούς συγκέντρωσης μιας μόνο τοξίνης. Αλλά ταυτόχρονα, το πλεονέκτημα της χρήσης βιοενδείξεων σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε ακριβώς πώς, πόσο η ρύπανση επηρεάζει τον πληθυσμό.

Δοκιμή οργανισμών

Ο οργανισμός δοκιμής μπορεί να είναι βιοδείκτης του περιβάλλοντος. Πρόκειται για εκπροσώπους της χλωρίδας ή της πανίδας που χρησιμοποιούνται κατά τον ποιοτικό έλεγχο των περιβαλλοντικών συνθηκών στο εργαστήριο. Πραγματοποιούν κατάλληλα πειράματα. Μπορεί να είναι, για παράδειγμα, μονοκύτταρα, πρωτόζωα, αρθρόποδα. Φυτά όπως βρύα ή ανθοφόρα φυτά μπορούν επίσης να είναι δοκιμαστικοί οργανισμοί.

Το κύριο χαρακτηριστικό τέτοιων οργανισμών είναι η δυνατότητα λήψης καλλιεργειών από γενετικά ομοιογενή φυτά ή ζώα. Σε αυτή την περίπτωση, το πρωτότυπο συγκρίνεται με τον έλεγχο. Αυτό σας επιτρέπει να λαμβάνετε αξιόπιστες πληροφορίες σχετικά με τον ενοχλητικό παράγοντα. Διαφορετικά, λόγω των φυσιολογικών ατομικών διαφορών μεταξύ των ατόμων, δεν θα είναι δυνατό να επιτευχθεί ένα αξιόπιστο αποτέλεσμα.

Μέθοδοι ανάλυσης

Οι βιοδείκτες και η μόλυνση του περιβάλλοντος τους εξετάζονται με συγκριτική ανάλυση με ένα δείγμα ελέγχου. Μπορεί να υπάρχουν διαφορετικές προσεγγίσεις σε αυτό.

Η πρώτη μέθοδος περιλαμβάνει τη σύγκριση των αντίστοιχων χαρακτηριστικών εκτός της περιοχής επιρροής. Έτσι, για παράδειγμα, τα φυτά που καλλιεργούνται στη ζώνη βιομηχανικής ρύπανσης συγκρίνονται με καλλιέργειες που αναπτύχθηκαν εκτός της περιοχής της ανθρωπογενούς επιρροής.

Η δεύτερη τεχνική περιλαμβάνει τη σύγκριση του δείγματος με τα αποτελέσματα του πειράματος. Ένα μέρος των φυτών δοκιμής έρχεται σε επαφή σε εργαστηριακές συνθήκες με μολυσμένο αέρα, έδαφος, νερό και το δεύτερο μέρος - με καθαρά μέσα.

Όταν χρησιμοποιείται η τρίτη μέθοδος, χρησιμοποιούνται ιστορικά πρότυπα για σύγκριση. Αυτό θα ήταν χρήσιμο, για παράδειγμα, ότανεξερεύνηση της ευρωπαϊκής στέπας. Σήμερα, αυτό το οικοσύστημα έχει πρακτικά χάσει την αρχική του εμφάνιση. Είναι με το πώς φαινόταν η στέπα στο παρελθόν που συγκρίνεται στο παρόν.

Η τέταρτη τεχνική χρησιμοποιεί έλεγχο. Αυτό είναι ένα συγκεκριμένο είδος εξάρτησης, η απόκλιση από την οποία θεωρείται παραβίαση. Για παράδειγμα, για μη διαταραγμένες κοινότητες ειδών, κατασκευάζεται ένα αντίστοιχο γράφημα. Εάν παρατηρηθούν οποιεσδήποτε αποκλίσεις, αυτό θα γίνει αμέσως αντιληπτό κατά τη σύγκριση των δύο καμπυλών.

Μέθοδοι βιοενδείξεων

Οι βιοδείκτες στη φύση μελετώνται με τη βοήθεια κατάλληλης περιβαλλοντικής παρακολούθησης. Πραγματοποιείται τόσο σε μικρο και μακρο επίπεδο. Οι βιοενδεικτικές μελέτες μπορεί να είναι βιοκενοτικές και ειδών. Στη δεύτερη περίπτωση μελετάται η παρουσία ενός οργανισμού στο περιβάλλον και η συχνότητα εμφάνισής του. Μπορούν επίσης να μελετηθούν φυσιολογικές, βιοχημικές, ανατομικές και μορφολογικές ιδιότητες του βιοδείκτη.

Κατά τη διάρκεια μιας βιοκενωτικής μελέτης, η ποικιλότητα των ειδών λαμβάνεται υπόψη χρησιμοποιώντας ένα σύστημα κατάλληλων δεικτών, καθώς και την παραγωγικότητα της κοινότητας.

Σύμφωνα με την επίδραση διαφόρων παραγόντων στο σύστημα, η παρακολούθηση βιοενδείξεων μπορεί να είναι συγκεκριμένη και μη ειδική. Μελετούν τις αντιδράσεις ενός είδους στην εμφάνιση ρύπανσης, τοξινών στον βιότοπό τους. Με μη ειδική βιοένδειξη, η ίδια αντίδραση μπορεί να προκληθεί από διαφορετικούς παράγοντες. Εάν οι αλλαγές που συμβαίνουν οφείλονται στην επίδραση ενός μόνο παράγοντα, μιλάμε για συγκεκριμένη ένδειξη.

Έτσι, για παράδειγμα, κωνοφόρα και λειχήνεςμπορούν να παρέχουν πληροφορίες για την καθαρότητα του αέρα στην περιοχή, την παρουσία βιομηχανικής ρύπανσης στους οικοτόπους τους. Ο κατάλογος των φυτικών και ζωικών ειδών που ζουν σε εδάφη είναι συγκεκριμένος για διαφορετικούς τύπους εδάφους. Εάν συμβούν αλλαγές σε αυτές τις ομάδες, μπορούμε να μιλήσουμε για μόλυνση του εδάφους με χημικές ουσίες ή για αλλαγή στη δομή του λόγω ανθρώπινων δραστηριοτήτων.

Σήμερα πιστεύεται ότι οι οργανικές μελέτες χρησιμοποιούνται πιο αποτελεσματικά σε συνδυασμό με βιοδείκτες. Μια τέτοια συμβίωση παρέχει τις πιο ολοκληρωμένες, αξιόπιστες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του πληθυσμού, τον αντίκτυπο των δυσμενών παραγόντων σε αυτόν.

Βιοένδειξη εδάφους

Χρησιμοποιώντας βιοδείκτες στη μελέτη της ρύπανσης του εδάφους, είναι δυνατό να ληφθούν αξιόπιστα αποτελέσματα. Τα φυτά παρέχουν πληροφορίες για τη γονιμότητα του εδάφους. Μια πλήρης ανάλυση της σύστασης του εδάφους απαιτεί πολύ χρόνο και προσπάθεια. Το έδαφος θεωρείται γόνιμο αν πάνω του φυτρώσουν τσουκνίδες, σμέουρα, φελαντίνες, βαλεριάνα κ.λπ. Αυτά τα φυτά δεν επιβιώνουν σε φτωχό έδαφος.

Angelica, lungwort, fescue λιβάδι, κ.λπ. δίνουν μέτρια γόνιμο έδαφος. Τύρφη βρύα, λειχήνες, cranberries, lingonberries αναπτύσσονται σε χαμηλό γόνιμο έδαφος.

Εκτός από τον δείκτη γονιμότητας, η σύνθεση του εδάφους μπορεί να προσδιοριστεί και από τα φυτά. Η παρουσία μεγάλης ποσότητας αζώτου αποδεικνύεται από φυτά όπως το σιταρόχορτο, τα βατόμουρα, το τεντόφυλλο χήνας, το knotweed κ.λπ. Το χρώμα τέτοιων φυτών θα είναι έντονο πράσινο. Αν είναι χλωμό, τότε υπάρχει λίγο άζωτο στο έδαφος. Τα φυτά έχουν μειωμένη διακλάδωση και τον αριθμό των φύλλων.

Μερικοί άλλοιΤα μέταλλα, η οξύτητα και άλλα χαρακτηριστικά του εδάφους μπορούν να προσδιοριστούν στο έδαφος χρησιμοποιώντας βιοδείκτες.

Βιοένδειξη αέρα

Ο βιοδείκτης είναι ένας ζωντανός οργανισμός που αλλάζει σημαντικά τις ιδιότητές του όταν συμβαίνουν αποκλίσεις στο περιβάλλον. Με τη βοήθειά τους, μπορείτε να προσδιορίσετε εάν ο αέρας είναι μολυσμένος. Η φυτοκένωση επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από ρύπους όπως το οξείδιο του αζώτου, το διοξείδιο του θείου, οι υδρογονάνθρακες κ.λπ.

Η αντοχή των φυτών σε τέτοιες τοξίνες είναι διαφορετική. Ακόμη και μια μικρή ποσότητα διοξειδίου του θείου στον αέρα είναι εύκολο να προσδιοριστεί με τη βοήθεια λειχήνων. Μεταξύ των φυτών, η αυξημένη περιεκτικότητα σε αυτό το είδος ρύπων μπορεί να προσδιοριστεί από κωνοφόρα δέντρα.

Σιτάρι, έλατο, καλαμπόκι, ερυθρελάτη, φράουλες κήπου κ.λπ. είναι ευαίσθητα στην περιεκτικότητα του αέρα σε υδροφθόριο, υδροχλώριο κ.λπ.

Βιοένδειξη νερού

Για τον ποιοτικό έλεγχο του νερού, η βιοένδειξη είναι μία από τις καλύτερες μεθόδους. Σε αντίθεση με τις χημικές και φυσικές μεθόδους παρακολούθησης, αυτή η προσέγγιση είναι η πιο αντικειμενική. Ο ειδικός εξοπλισμός είναι σε θέση να παρακολουθεί μόνο ορισμένους τύπους ρύπανσης. Η βιοένδειξη αποκαλύπτει πλήρεις πληροφορίες για την κατάσταση του περιβάλλοντος υδάτινου περιβάλλοντος.

Η παρακολούθηση σάς επιτρέπει να αξιολογήσετε για ποιες περιοχές λειτουργίας είναι κατάλληλη μια δεξαμενή. Ένας από τους απλούστερους τρόπους βιοενδείξεων του νερού είναι η χρήση καλλιεργειών ζύμης. Πραγματοποιείται νεφελομετρική εκτίμηση της θολότητας του υγρού. Εξαρτάται από την ποσότητα της μαγιάς στο δείγμα. Εάν το νερό εμποδίζει την ανάπτυξή τους, το δείγμα θα είναι ελαφρύτερο από το δείγμα ελέγχου.

Οι Ιχθύες μπορούν επίσηςνα χρησιμοποιηθεί ως βιοδείκτης. Συσσωρεύουν τοξίνες στο σώμα τους. Ως αποτέλεσμα, είναι δυνατό να προσδιοριστούν ποιες ιδιότητες χαρακτηρίζουν το νερό σε ένα ποτάμι ή λίμνη αξιολογώντας οπτικά την κατάσταση των ψαριών.