МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УО «БАРАНОВИЧСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ПЕДАГОГИКИ И ПСИХОЛОГИИ
УСР №4
ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ИНДИКАЦИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ” НА ТЕМУ “ПРИМЕНЕНИЕ БИОИНДИКАЦИИ В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ
МОНИТОРИНГА И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ”
БАРАНОВИЧИ, 2022
ПРИМЕНЕНИЕ БИОИНДИКАЦИИ В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
•Новые тенденции в методиках биологической индикации
•Инновационные методы биоиндикации состояния окружающей среды
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОИНДИКАЦИ
БИОИНДИКАЦИЯ - ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И ИХ ДИНАМИКИ ПРИ ПОМОЩИ ПРИЗНАКОВ И СВОЙСТВ САМИХ ЭКОСИСТЕМ, ИХ БИОТЫ.
•БИОИНДИКАЦИЯ ИЗУЧАЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРГАНИЗМОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ УСЛОВИЙ СРЕДЫ.
•ОБЪЕКТОМ БИОИНДИКАЦИИ ЯВЛЯЮТСЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И БИОТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ.
•ПРЕДМЕТОМ БИОИНДИКАЦИИ ЯВЛЯЮТСЯ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ НИМИ.
ИНДИКАТОР - БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЛИ ПРИЗНАК, КОТОРАЯ ДАЁТ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ЯВЛЕНИЯХ И ПРОЦЕССАХ И ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ПРИ ОЦЕНКЕ ИНТЕРЕСУЮЩЕГО ПАРАМЕТРА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (ЧТО ПОКАЗЫВАЕТ);
В настоящее время состояние биоиндикации характеризуется следующими важнейшими особенностями:
•признание важности использования биоиндикаторов на всех уровнях организации живого,
•предпочтение интегрированных показателей состояния биологических систем,
•рост шкал исследования из-за понимания, что локальная угроза может стать региональной и биосферной,
•переход от точки зрения, что оптимальным является состояние природы до вмешательства человека, к распознаванию многих «приемлемых» состояний под влиянием человека,
•понимание необходимости распознавать ранние симптомы нарушения, пока расходы на восстановление не стали слишком велики.
ТЕНДЕНЦИИ В МЕТОДИКАХ |
|
ВБИОИНДИКАЦИИ |
|
|
последнее время, как и во вмогих сферах науки в мире, в |
применении биоиндикации наблюдаются такие процессы: |
|
• |
Цифровизация |
• |
Автоматизация |
• |
Усложнение используемых технологий |
Роль людей в сборе, обработке и интерпретации данных постепенно уменьшается, если нужно проводить вычисления, то их делает компьютер, обработка большого количеста данных также
производится им (ДНК-баркодинг, хим. анализ). На основе 
полученных данных создаются или пополняются существующие
базы данных (напр. BOLD, BERN) для дальнейшего их использования 
для визуализации/мониторинга процессов (ГИС технологии или самостоятельные программы) либо других вычислений. Для анализа образцов все реже используются субъективные методы оценки, и чаще проводятся тщательные исследования образцов в лаборатории, зачастую также автоматизированными средствами.
В общем и целом, в Беларуси наблюдаются такие же тенденции, как и в мире. Научные центры Беларуси, такие как НПЦ НАН, ведут совместную работу с европейскими центрами по реализации общих проектов (COST), в ходе чего заимствуются новые методы, разные
нужные технологии. Продолжается и будет продолжаться цифровизация и автоматизация работы по сбору и обработке биологических данных и мониторинга экологической обстановки.
МЕТОДЫ
Радионуклидный анализ |
Анатомо-морфологические, |
мхов/лишайников |
цитологические методы |
•Многие мхи и лишайники способны расти в условиях сильного загрязнения воздуха и аккумулировать в себе всевозможные вещества. Исследовав их, можно получить данные о качестве воздуха.
НЕКРОЗЫ НА ЛИСТЬЯХ И ХВОЕ (УКАЗЫВАЕТ НА ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ АТМОСФЕРЫ УМЕНЬШЕНИЕ ПЛОЩАДИ, КСЕРОФИТИЗАЦИЯ,
СНИЖЕНИЕ ВОЗРАСТА ХВОИ У ХВОЙНЫХ ПОРОД ДЛИНА УСИКОВ У МУХ И БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ (ПОВЫШЕННОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И РАЗМЕРОВ УСТЬИЦ НА ПОВЕРХНОСТИ ЛИСТЬЕВ ДЛИНА ХВОИ
КОЛИЧЕСТВО ПЕРИФИТОНА (ТОКСИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ВОДЕ, БИОЗАГРЯНЕНИЕ)
ДНК-ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ БИОИНДИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
•С научной точки зрения, мониторинг, основанный на ручной сортировке образцов и морфологическом определении видового состава, может быть выполнен более быстрым, эффективным и надежным способом, а именно при помощи ДНК-баркодинга (ДНК-штрихкодирования).
•Новые ДНК-технологии могут выступать в качестве прорывных подходов для диагностики окружающей среды и биомониторинга путем предоставления оперативной информации о таксономической структуре сообщества и биологических процессах в строго стандартизированном виде
•Разработка новых диагностических методов была усовершенствована благодаря пополнению эталонных библиотек ДНК-баркодов и новой высокопроизводительной технологии секвенирования (HTS).
•Благодаря этим двум ресурсам многочисленные гидробиологические пробы можно обработать в течение нескольких дней, получая сотни миллионов последовательностей от организмов, ДНК которых находится в пробе.
ДНК присутствующую в среде (воде, осадках или биопленках) в результате жизнедеятельности водных организмов. Такая ДНК называется средовой (environmental DNA - eDNA).
Таким образом, eDNA-метабаркодинг предоставляет информацию не только об отдельных видах, важных с точки зрения биоиндикации (поденки, ручейники и др.), но и о других микро-, мезо- и макроорганизмах, живущих в конкретной водной среде. Эта технология также может предоставлять данные о наличии инвазивных видов в экосистеме
ДНК-баркодинг и метабарокодинг предлагают менее субъективный подход для идентификации организмов в водных экосистемах, чем классическая оценка, основанная на морфологии организмов
Учёные из Беларуси ведут работу по наполнению эталонной библиотеки видов макрозообентоса и рыб Беларуси, сейчас она содержит 453 ДНК- последовательности от 57 видов водных организмов, используемые для оценки экологического статуса рек.
ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ БИОИНДИКАЦИИ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
• |
В на оящ |
|
время разработа большое количество биотестов, использующ х |
||||||
в качестве тест-организмов разнообразных гидробионтов, таких, как простейшие |
|||||||||
(инфузории, жгутиковые), кишечнополостные (гидры), черви (планарии, пиявки), |
|||||||||
моллюски |
|
(пластинчатожаберные, брюхоногие), ракообразные |
(дафнии, |
||||||
гаммарусы) и рыбы. |
|
|
|
|
|||||
• |
В ряде европейских стран принят стандарт на биотестирование сточных вод и |
||||||||
определение |
|
|
|
отдельных химических веществ c помощью Daphnia |
|||||
magna. Методытоксичностииспользованием дафний позволяют |
токсичность |
||||||||
содержащ |
|
|
разнообразные загрязнители, |
однако |
сравниватьсвязи с разведениемвод, |
||||
л бораториях |
культур дафний разного |
|
они дают значитель й |
||||||
разброс в результатах, достигающий 35 %происхожденияболее. Большая часть разработанных |
|||||||||
в нашей |
стране |
|
за рубежом |
не обладает достаточно |
|
||||
надежностью |
|
чувствительностьюбиотестовне может использоваться навысокимиводах |
|||||||
широким диапазоном токсичности. |
|
|
|
||||||
•С целью решения данной проблемы в ряде случаев используют методы биотестирования с несколькими тест-организмами или разрабатываются специальные системы - «блоки» из нескольких самостоятельных биотестов. Такие методы могут быть использованы как сигнальные для постоянного проточного биотестирования стоков и экологического мониторинга как в лабораторных, так и в полевых условиях
КРИТЕРИИ НЕНАРУШЕННОСТИ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ
Естественных водотоков (рек и ручьев):
естественное состояние русла реки, меандрирование русла;
лесистость водосбора не менее 50%. - естественное состояние поймы отсутствие обустроенных мест рекреации и необустроенных мест массового отдыха;
отсутствие построек и коммуникаций в пойме и прибрежной зоне
отсутствие прямого сброса вод мелиоративных каналов в пределах участка;
отсутствие водорегулирующих сооружений и искусственных водоемов в русле реки.
Подземных вод (родников):
отсутствие обустройства родника и прилегающей территории (на удаленности до 10 метров);
отсутствие распашки и гидротехнической мелиорации территории, примыкающей к роднику и вытекающего из него ручья (ручьев), и поймы на расстоянии не менее 1 км в радиусе от родника;
отсутствие водозаборных сооружений в зоне питания родника.