 |
|
Біоіндикація, як метод екологічного дослідження
Біоіндикація – це метод оцінки якості природного середовища за станом її біоти. Біоіндикація заснована на спостереженні за складом і чисельністю видів-індикаторів.
Біоіндикація використовується в екологічних дослідженнях як метод виявлення антропогенного навантаження на біоценоз. Метод біоіндикації заснований на дослідженні впливу екологічних факторів, що змінюються, на різні характеристики біологічних об'єктів і систем. У якості біоіндикаторів вибирають найбільш чуттєві до досліджуваних факторів біологічні системи або організми. Зміни в поводженні тест-об'єкта оцінюють у порівнянні з контрольними ситуаціями, прийнятими за еталон.
Один зі специфічних методів моніторингу забруднення навколишнього середовища - визначення ступеня забруднення геофізичних середовищ за допомогою живих організмів, біоіндикаторів. Живі індикатори не повинні бути занадто чутливими і занадто стійкими до забруднення. Необхідно, щоб у них був досить тривалий життєвий цикл. Важливо, щоб такі організми були широко поширені по планеті, причому кожен вид повинний бути присвячений до визначеного місцеперебування [16].
Лишайники цілком відповідають усім цим вимогам. Вони реагують на забруднення інакше, ніж вищі рослини. Довгостроковий вплив низьких концентрацій забруднюючих речовин викликає в лишайників такі ушкодження, що не зникають аж до загибелі їхніх сланей. Це пов'язане з тим, що лишайники відновляють свої клітини дуже повільно, у той час як у вищих рослин ушкоджені тканини заміняються новими досить швидко.
Біоіндикація має ряд переваг перед інструментальними методами. Вона відрізняється високою ефективністю, не вимагає великих витрат і дає можливість характеризувати стан середовища за тривалий проміжок часу.
Фактори середовища досить строго визначають, які організми можуть жити в даному місці, а які не можуть. Враховуючи це, ми можемо використовувати обернену закономірність і судити про фізичне середовище організму, який в ньому проживає. Так з'явився метод біоіндикації середовища, який особливо широко використовують у лісовій типології, фітоценології, а також для визначення рівня забруднення атмосферного повітря за допомогою лишайників (ліхеноіндикація), мохів (бріоіндикація) чи грибів (мікоіндикація).
Ю. Одум наводить ряд суттєвих зауважень, які слід брати до уваги під час використання цього методу:
1. Стенотопні види, як правило, є кращими індикаторами, ніж евривиди [17].
2. Крупні види є кращими індикаторами, ніж дрібні, оскільки на даному потоці енергії може підтримуватися більша біомаса або "врожай на корені", і ця біомаса розподіляється між крупними організмами.
3. Числове співвідношення різних видів, популяцій і цілих угруповань часто служить кращим індикатором, ніж чисельність одного виду, оскільки ціле краще, ніж частина, відбиває загальну суму умов.
Отже, біоіндикатори - це група особин одного виду або угруповання, наявність, кількість або інтенсивність розвитку яких у тому чи іншому середовищі є показником певних природних процесів або умов зовнішнього середовища.
Біологічну індикацію широко використовують сьогодні для оцінки забруднення навколишнього середовища, яке "усуває" з природних екологічних ніш нестійкі до факторів забруднення види нижчих і вищих рослин, а також представників фауни [16].
Біоіндикатори, біологічні індикатори – це організми, присутність, кількість або інтенсивний розвиток яких є показником якихось природних процесів або умов зовнішнього середовища.
У зв'язку з потребою проведення глобального моніторингу, використання індикаційних можливостей біологічних об'єктів набуває все більшого значення. Угруповання лишайників дають інформацію, пов'язану з багатьма оціночними питаннями включаючи питання, що стосуються забруднення природних ресурсів, біорізноманіття [6].
Ліхеноіндикація
Один з ведучих ліхенологів, X. Трас, розділив методи ліхеноіндикації (тобто індикації за допомогою лишайників) на три групи.
На перше місце він поставив методи, що дозволяють вивчати зміни, що відбуваються в будові і життєвих функціях лишайників під впливом забруднення.
Методи другої групи базуються на описі видів лишайників, що живуть у районах з різним ступенем забруднення атмосфери.
Третя група включає методи вивчення цілих лишайникових співтовариств у забруднених районах і складання спеціальних карт.
При використанні методів першої групи можна вибрати показовий вид лишайника, що досить легко відзивається на погіршення якості навколишнього середовища. Відмінний приклад такого індикаторного виду - гіпогімнія роздута, і багато ліхенологів використовують цей лишайник при проведенні своїх досліджень [6].
Щоб визначити, наскільки швидко зміниться лишайник під впливом забруднення, користуються методом трансплантації, тобто пересадження рослини в забруднені райони. Уперше трансплантацію лишайників здійснив німецький учений Ф. Арнольд у 1892 році. Він переніс трохи надґрунтових видів цих рослин із сільської місцевості в місто Мюнхен. Дуже незабаром усі "переселенці" загинули. У 1959 році з Хібін у Ботанічний сад Тартуського університету привезли п'ять арктоальпійських лишайників. Вже в перші місяці перебування на новому місці лишайники сполотніли, їх апотеції утратили свій ошатний вид, ріст припинився. Через рік усі лишайники загинули. Довше інших протрималася нефрома арктична.
Стосовно забруднення повітря види лишайників можна розділити на три категорії:
1) низько чуттєві, зникаючі при перших симптомах забруднення;
2) середньочуттєві, що приходять на зміну загиблим чуттєвим видам, з якими вони не могли конкурувати, поки повітря було чистим;
3) самі витривалі, толерантні до забруднення.
Іноді стійкість лишайників до забруднення обумовлена зовнішніми умовами. Виявляється, що слань, що добре змочується, страждає від забруднення більше, ніж змочувана погано. Але іноді пояснення причини стійкості лишайника до забруднення потрібно шукати усередині самого лишайника. Важливу роль грає щільність корового шару, проникність клітин, присутність деяких лишайникових речовин, що нейтралізують кислотні випадання.
На основі індивідуальних особливостей лишайників були зроблені шкали, що дозволяють установити рівень забруднення конкретного району по наявності або відсутності в ньому визначених видів лишайників. Прикладом може служити шкала полеотолерантності епіфітів, тобто стійкості до міських умов. Цю шкалу склав X. Трас. Шкала включає десять класів. У 1-й, 2-й і 3-й класи входять лишайники, що живуть тільки в природних ландшафтах (у лісах, болотах, удалині від населених пунктів) і в слабко окультуреній місцевості (у лісових масивах поруч з населеними пунктами, лугах). У 4-й, 5-й і 6-й класи попадають лишайники, що більш-менш часто зустрічаються в помірковано окультуреному ландшафті (у селищах, малих містах, парках в околицях великих міст і на цвинтарях). Нарешті, класи 7, 8, 9 і 10 поєднують ті види лишайників, що поширені в сильно окультурених районах (у великих і середніх містах).
Іноді лишайникам допомагають вижити самі несподівані щасливі обставини. Так, краще виживають ті колонії, у розпорядженні яких більше поживних речовин. Замічено скупчення лишайників на краях міських дахів, де багато пташиного посліду, а також на гниючих гілках старих дерев. Важливим є і переважне в даному районі напрямок вітрів, що несуть згубні гази і пил [17].
Ліхеноіндикація – це один з найважливіших і корисних методів екологічного моніторингу.