Биоиндикационные методы мониторинга

Оглавление

Введение 2

1.Биоиндикация – как один из методов экологического мониторинга 4

1.1. Классификация биоиндикационных показателей 6

2. Методы биоиндикации 8

2.1. Оценка значимости воздействий 8

2.2. Биологические методы оценки 10

2.2.1. Растения в качестве биоиндикаторов 11

2.2.2. Животные в качестве биоиндикаторов 13

2.2.3. Микроорганизмы в качестве биоиндикаторов 15

2.2.4. Симбиологические методы в биоиндикации 16

2.3 Преимущества и недостатки живых индикаторов 17

2.3.1. Преимущества живых индикаторов 17

2.3.2. Недостатки живых индикаторов 17

3. Области применения биоиндикаторов 18

3.1. Оценка качества воздуха 18

3.2. Оценка качества воды 19

3.3. Диагностика почв 20

Заключение 21

Список используемой литературы 22

 

Введение

Наиболее часто цитируемой и, в  то же время, наиболее идеологически  расплывчатой областью экологии является некоторая совокупность методов, называемая “биоиндикацией”. Хотя истоки наблюдений за индикаторными свойствами биологических объектов можно найти в трудах естествоиспытателей самой глубокой древности, до сих пор отсутствует стройная теория и адекватные методы биоиндикации.

Основой задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень антропогенных воздействий с учетом комплексного характера загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ. Биоиндикация, как и мониторинг, осуществляется на различных уровнях организации биосферы: макромолекулы, клетки, органа, организма, популяции, биоценоза. Очевидно, что сложность живой материи и характера ее взаимодействия с внешними факторами возрастает по мере повышения уровня организации. В этом процессе биоиндикация на низших уровнях организации должна диалектически включаться в биоиндикацию на более высоких уровнях, где она предстает в новом качестве и может служить для объяснения динамики более высокоорганизованной системы.

Актуальность  данной темы состоит в том, что в настоящее время активная деятельность человека наносит Земле непоправимый вред. Биоиндикация, как метод мониторинга, отражает все без исключения данные об окружающей среде и ее состоянии в целом. Является дешевым методом измерения биологических параметров.

Цель курсовой работы: ознакомится с биоиндикационными методами мониторинга, принципами использования биоиндикаторов.

 

 

Задачи работы:

1. Дать общую характеристику биоиндикации, как одного из методов мониторинга в экологии.
2. Выявить преимущества и недостатки живых индикаторов.
3. Выявить области применения биоиндикаторов.

 

 

 

 

1.Биоиндикация  – как один из методов экологического  мониторинга

Понятие «экологический мониторинг»  определяется ведущими специалистами - экологами следующим образом:

- система наблюдений, оценки  и прогноза любых изменений  в биоте, вызванных факторами антропогенного происхождения;

- слежение за биологическими  объектами и мониторинг с помощью биоиндикаторов;

- определение состояния  живых систем на всех уровнях  организации и отклика их на загрязнение среды.

Под "здоровьем среды" , в самом общем смысле, понимается ее состояние (качество), необходимое для обеспечения здоровья человека и других видов живых существ. [1]

Биоиндикация (лат. - indicare - указывать) – обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов непосредственно в среде их обитания. Биологические индикаторы обладают признаками, свойственными системе или процессу, на основании которых производится качественная или количественная оценка тенденций изменений, определение или оценочная классификация состояния экологических систем, процессов и явлений. В настоящее время можно считать общепринятым, основным индикатором устойчивого развития в конечном итоге является качество среды обитания. [2] В соответствии с этим, организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых так тесно связаны с определенными факторами среды, что могут применяться для их оценки, называют биоиндикаторами. При биоиндикации изменения биологической системы всегда зависят как от антропогенных, так и от природных факторов среды. Эта система реагирует на воздействие среды в целом в соответствии со своей предрасположенностью, то есть такими внутренними факторами, как условия питания, возраст, генетически контролируемая устойчивость и уже присутствующими нарушениями.

 Существуют различные  формы биоиндикации. Если две  одинаковые реакции вызываются  различными антропогенными 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. Если биоиндикатор реагирует значительным отклонением жизненных проявлений от нормы, то он является чувствительным биоиндикатором. Аккумулятивные биоиндикаторы, напротив, накапливают антропогенное воздействие большей частью без быстро проявляющихся нарушений. Для биоиндикации пригодны в основном два метода - пассивный и активный мониторинг. В первом случае у свободно живущих организмов исследуются видимые или незаметные повреждения или отклонения от нормы, являющиеся признаками стрессового воздействия. При активном мониторинге пытаются обнаружить те же самые воздействия на тест - организмах, находящихся в стандартизированных условиях на исследуемой территории. [2]

Используемые для целей  экомониторинга виды-биоиндикаторы отвечают следующим требованиям:

- являются доказательно  исследованными;

- методически хорошо  отработаны;

- имеют адекватный отклик  измеряемых параметров на изменение  экологической ситуации;

- обладают достаточной  чувствительностью;

- зарекомендовали себя  как виды-биоиндикаторы в аналогичных  исследованиях; 

- широко распространены  по всей обследуемой территории, являются массовыми видами;

- удобны для сбора  (коллекционирования);

- удобны для обработки  и хранения;

- имеют четкие (заметные) и удобно читаемые изменяющиеся  признаки, удобные для замеров в практической работе. [2]

Заслуживает внимание индикаторная роль растений. Наблюдая за растениями, человек еще в глубокой древности  усваивал ориентиры в пространстве и времени – растения, верно, служили  ему вместо компаса. Некоторые растения довольно точно показывали человеку время суток. Другие растения выполняли  функцию барометра и гигрометра, являлись индикаторами пресных и  соленых вод. В настоящее время  растения – индикаторы используют в своих исследованиях и практической деятельности геологии, гидрологии, землеустроители, почвоведы, климатические экологи, лесоводы, археологи и др. Например, с помощью растений удается обнаружить кимберлитовые трубки, скрывающие алмазы. Растения могут служить индикаторами плодородия почв. Растения резко реагируют на изменение внешних условий. В зависимости от характера почвенного покрова наибольшее распространение получают те или иные виды растений. Отрицательные воздействия выхлопных газов автомобилей на некоторых растениях настолько отчетливо, что их с успехом можно использовать для обнаружения опасной для людей концентрации этих газов. Особенно это важно в местах скопления выхлопных газов, например в туннелях, автострадах с интенсивным движением. Засыхание концов листьев, изменение окраски, появление белых пятен на листовых пластинах, замедление роста растений свидетельствует на присутствие в окружающей среде опаснейших загрязнителей.

1.1. Классификация биоиндикационных показателей

Существуют различные  классификации биоиндикационных показателей (Л. Г. Раменский, Г. Элленберг, Р. Шуберт, Т. А. Работнов, В. Нобель и др.). На основании обобщения принята следующая иерархическая система. К числу наиболее распространённых методов оценки состояния окружающей среды по различным параметрам индикаторных видов, а также по структуре и строению растительных сообществ относятся:

- анализ химического  состава растений как неотъемлемая  часть биогеохимического метода  для оценки взаимосвязи химического  состава живой и неживой природы,  трансформации химических элементов  по звеньям пищевой цепи и  др.;

- морфологический метод  – изучение внешнего облика  растений и его изменение под  действием внешних факторов;

- флористический метод  – исследование особенностей  видового состава, индикаторных  видов, характера распространения  и динамики ареала, популяционный  анализ и др.;

- спектрофотометрический – исследование спектрального отклика растений и растительности на загрязнение окружающей среды;

- фитоценотический – состоящий из ряда методик изучения состава, вертикальной и горизонтальной структуры и строения растительных сообществ: анализ видового разнообразия, экобиоморфного состава, обилия и проективного покрытия показательных групп видов, анализ продуктивности, анализ жизненного состояния ярусов и др.;

- лихеноиндикация – изучение и анализ лишайникового покрова растительных сообществ;

- бриоиндикация – изучение и анализ мохового покрова;

- дендроиндикация – изучение и анализ древесной растительности. [3]

2. Методы биоиндикации

2.1. Оценка значимости воздействий

В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации, оценка качества окружающей природной  среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда и  обеспечивающих рациональное использование  и воспроизводство природных  ресурсов в условиях устойчивого  развития хозяйственной деятельности. При этом под воздействием вообще понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду. [4]

Значимость воздействия непосредственно  зависит от его вида или природы (шумовое, радиационное, выбросы определенных веществ в воздух и т.д.), физической величины и вероятности его возникновения. Понятие величины охватывает здесь несколько факторов, таких как интенсивность воздействия; продолжительность воздействия; масштаб распространения воздействия. При этом масштаб распространения воздействия оценивается как в терминах площади (например, территория, на которой зафиксировано повышение радиационного уровня), так и в терминах численности биологических объектов, наличия особо охраняемых территорий и т.д., подвергающихся воздействию данного фактора. Дополнительным аспектом, который чаще всего не учитывается при оценке значимости воздействий, является его контекст. Воздействия, одинаковые по величине и вероятности, могут рассматриваться как более или менее важные, влиять на принимаемые решения в большей или меньшей степени в зависимости от того, где именно они имеют место, как они воспринимаются заинтересованными лицами, какова сложившаяся социальная обстановка и т.д.

Для оценки значимости существует множество  методов: например, Н. Ли описывает 24 метода. Наиболее простым и часто применяемым  методом оценки значимости является сравнение их с универсальными стандартами. Стандарты могут быть количественными (например, предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ) или носить характер качественных норм (например, ограничения  на определенные виды хозяйственной  деятельности в пределах особо охраняемой природной территории или вблизи культурных памятников). Однако следует  иметь в виду важные ограничения  применимости стандартов для оценки значимости:

• на многие виды воздействия стандарты отсутствуют (например, в момент написания этой книги в России не существовало стандарта на концентрации или выбросы диоксинов);
• многие стандарты разработаны на основе приблизительных данных (недостаточно проверенных, неточных или неполных) и, таким образом, их область применения ограничена;
• стандарты основаны на представлении о "пороговом воздействии", в то время как многие виды воздействия (например, ионизирующее излучение) не имеют порогового значения: не исключено, что их влияние проявляется при сколь угодно малых величинах;
• стандарты не всегда годятся для учета непрямых, кумулятивных воздействий, синергетического действия нескольких факторов;
• стандарты редко применимы для учета уникальных условий, характерных для конкретной ситуации.[4]

Очень близок к сравнению со стандартами  метод оценки значимости, основанный на сравнении величины воздействия  с усредненными значениями данного  параметра для рассматриваемой  местности. Такой метод вносит в  оценку значимости элемент "контекста", учета местной ситуации. К этому  типу методов относится сравнение  параметров состояния окружающей среды  с фоновыми значениями. Сравнение  величины воздействий со стандартами  или с характерными значениями является "объективным" методом оценки значимости воздействий (хотя стандарты, конечно, могут рассматриваться как субъективная величина).

2.2. Биологические методы оценки

Оценка степени загрязнения  может быть проведена с использованием физико-химических и биологических  методов. Биологические методы оценки - это характеристика состояния экосистемы по растительному и животному  населению.[5]

Любая экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней  среды, имеет сложную систему  подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе сообществ  и соотношении численности слагающих  их видов. Биологический метод оценки состояния системы позволяет  решить задачи, разрешение которых  с помощью физических и химических методов невозможно. Рекогносцировочная оценка степени загрязнения по составу  бионтов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения  и пути его распространения в  экосистеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов  естественного самоочищения.