Вопрос 28

Биологическое и биохимическое тестирование в экологическом мониторинге. Биоиндикация. Характеристики тест-объектов. Использование их в токсикологическом анализе.

Ответ:

Под термином биологическое тестирование следует понимать использование организмов или их совокупностей, в которых содержание определенных элементов или соединений, а также морфологическая, гистологическая или клеточная структура, метаболические и биохимические процессы, поведение и популяционная организация позволяют предоставить количественную оценку качества среды или изменений этой среды.

Важным условием для проведения биотестирования является использование генетически однородных лабораторных культур. Исследования проводят в течение определенного периода времени, продолжительность которого зависит от поставленных целей. Выделяют следующие биотесты: острые, кратковременные хронические и хронические. Первые базируются на показателях выживания и длятся от нескольких минут до 24-96 часов. Следующие тесты проходят 7 суток и заканчиваются преимущественно после первого поколения тест-объектов.

При биохимическом тестировании в качестве физиологических индикаторов используется изменчивость концентрации и активности макромолекул: белков, аминокислот, липидов, углеводов, АТФ и некоторых других.

Биоиндикация - оценка качества среды обитания и ее отдельных характеристик по состоянию ее биоты в природных условиях.

Для учета изменения среды под действием антропогенного фактора составляются списки индикаторных организмов.

Одно из основных требований к тест-объектам – это возможность получения культур из генетически однородных организмов. В таком случае отличия между опытом и контролем с большей вероятностью могут быть отнесены на счет нарушающего фактора, а не индивидуальных различий между особями.

Биоиндикация может осуществляться на всех уровнях организации живого: биологических макромолекул, клеток, тканей и органов, организмов, популяций (пространственная группировка особей одного вида), сообществ, экосистем и биосферы в целом. Признание этого факта – достижение современной теории биоиндикации.

На низших уровнях биоиндикации возможны прямые и специфические формы биоиндикации, на высших – лишь косвенные и неспецифические. Однако именно последние дают комплексную оценку влияния антропогенных воздействий на природу в целом.

Критерии выбора биоиндикатора:

• быстрый ответ;

• надежность (ошибка <20%);

• простота;

• мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в природе объект ).

В зависимости от целей и задач токсикологического биотестирования в качестве тест - объектов применяются различные организмы: высшие и низшие растения, бактерии, водоросли, водные и наземные беспозвоночные и другие.

При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета («цветение» воды). «Цветение» воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов.