Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО ВГУ)

Биолого-почвенный факультет

Кафедра ботаники и микологии

Биоиндикация и биомониторинг

Реферативная работа

Зав. кафедры,

докт. биол. наук.

Преподаватель,

канд. биол. наук, доцент

Студенты

В. А. Агафонов

В. В. Негробов

Д. В. Дубровская

М. О. Мальцев

Воронеж 2012

Биоиндикация

Общие закономерности поведения загрязнителей (пестициды, регуляторы роста, нитриты, нитраты, нитрозамины, ТМ) в отдельных компонентах агроценоза (почве, растениях, воде, атмосфере), достаточно хорошо изучены. Вместе с тем, последствия комплексного воздействия поллютантов на биоценозы и фитопопуляцию в реально встречающихся концентрациях исследованы недостаточно. Остатки агрохимикатов в почве и растениях вступают в сложные взаимодействия различного характера, включая антагонизм, синергизм, аддитивность. Вот почему смеси поллютантов обычно не подчиняются закономерностям, установленным для индивидуальных веществ в искусственных условиях на моделях (Методич. и организ. основы, 1991). Например, широко используемые азотные удобрения могут изменять темп поступления и скорость разложения в растении ряда гербицидов. При комплексном применении пестицидов может замедляться темп их исчезновения из почвы и растений. (Мирцухалова Ц.Е., 1990-1991)

Преимущества биоиндикации

Для получения объективной картины загрязнения агроценоза необходимы исследования в двух направлениях. Во-первых, должны совершенствоваться методы инструментального химического анализа, во-вторых, целесообразно более широкое использование биоиндикаторов.

Применение организмов, реагирующих на загрязнение среды обитания изменением визуальных признаков, имеет ряд преимуществ. Оно позволяет существенно сократить или даже исключить применение дорогостоящих и трудоемких физико-химических методов анализа. Биоиндикаторы интегрируют биологически значимые эффекты загрязнения. Они позволяют определять скорость происходящих изменений, пути и места скопления в экосистемах различных токсикантов, делать выводы о степени опасности для человека и полезной биоты конкретных веществ или их сочетаний (В.А.Вронский, 1996; В.Е.Соколов и др., 1990; М.С.Соколов и др., 1994; Энциклопед.словарь.,1993).

Типы чувствительности биоиндикаторов

В зависимости от скорости проявления биоиндикаторных реакций выделяют несколько различных типов чувствительности тест-организмов:

• I тип - биоиндикатор проявляет внезапную и сильную реакцию, продолжающуюся некоторое время, после чего перестает реагировать на загрязнитель.

• II тип - биоиндикатор в течении длительного времени линейно реагирует на воздействие возрастающей концентрации загрязнителя.

• III тип - после немедленной, сильной реакции у биоиндикатора наблюдается ее затухание, сначала резкое, затем постепенное.

• IV тип - под влиянием загрязнителя реакция биоиндикатора постепенно становится все более интенсивной, однако достигнув максимума постепенно затухает.

• V тип - реакция и типы неоднократно повторяются, возникает осцилляция биоиндикаторных параметров (Биоиндикация наземных экосистем, 1988).

Для экотоксикологического картирования агроландшафта можно использовать биоиндикаторы, аккумулирующие загрязнители по безбарьерному типу, т.е. прямо-пропорционально их концентрации во внешней среде. Например, покровные ткани растений (кора) и животных (шерсть) представляются малоактивными индикаторами для этого метода. Листья, цветки и другие органы растений накапливают поллютанты по фонобарьерному типу (Научные основы мониторинга...,1992). Подобные органы и ткани приемлемы для биотестирования загрязнения почв, вод и атмосферы. (Гераськин С.А., 1993; Использование методов биоиндикации, 1990; Соколов М.С. и др., 1999)

Стандарты сравнения при биоиндикации

При проведении биоиндикации существенную роль играет выбор стандартов для сравнения. Последние делятся на две группы: абсолютные и относительные.

Абсолютные стандарты

В группу абсолютных стандартов входят (Биоиндик.загряз.назем...,1988):

1. системы свободные от воздействия поллютантов;

2. системы с искусственным исключением действия антропогенных факторов;

3. системы слабо или вовсе не подверженные действию антропогенных факторов;

4. градиенты изменения функций объекта, вплоть до пренебрежимо малого времени воздействия. (Жукова Т.В. и др., 1999)

Относительные стандарты

Группа относительных стандартов сравнения базируется на :

1. корреляции с пространственно-временными изменениями антропогенных факторов среды;

2. выявлении эталонных объектов, испытывающих незначительное или изначально известное антропогенное воздействие. (Крюков В.И., 1999; Соколов М.С. и др. 1998)

Требования к биоиндикаторам

Для объективной оценки загрязнения агроценоза ксенобиотиками необходимы адекватные тест-системы и фитотесты, реагирующие на комплекс загрязнителей и пригодные для выявления мутагенного потенциала встречающихся в агросфере поллютантов. При этом индикаторы должны удовлетворять ряду требований:

1. Накопление загрязняющих веществ не должно приводить к гибели тест-организмов;

2. Численность тест-организмов должна быть достаточной для отбора, т.е. без влияния на их воспроизводство;

3. В случае долгосрочных наблюдений предпочтительны многолетние виды флоры ;

4. Фитотесты должны быть генетически однородными;

5. Должна быть обеспечена легкость взятия проб;

6. Должна реализоваться относительная быстрота проведения тестирования;

7. Биотесты должны обеспечивать получение достаточно точных и воспроизводимых результатов;

8. Биоиндикаторы должны быть одновозрастными и характеризоваться, по-возможности, близкими свойствами;

9. Диапазон погрешностей измерений( по сравнению с классическими или эталонными методами тестирования) не должен превышать 20-30%;

10. При выборе тест-организмов предпочтение следует отдавать регистрации функциональных, этологических, цитогенетических изменений отдельных индикаторных процессов биоты, а не только изменению ее структуры , численности или биомассы, т.к. эти последние являются более консервативными (К.С.Бурдин, 1985; Биоиндикация заг.наз.экосистем.,1988; Научные основ.монит.земель., 1992; Н.П.Дубинин, Ю.В.Пашин, 1978; В.Г.Минеев и др.,1991; М.С.Соколов, В.И.Терехов, 1994; Т.М. Умылина, 1989).

При биоиндикации агроценоза необходимо учитывать и тератогенный эффект загрязнителей, т.е. способность вызывать у тест-организмов различные пороки развития (Э.И.Слепян, 1979). Последствия действия тератогенных загрязнителей различны: в одних случаях тератогенез может охватывать лишь клеточные органеллы, отдельные клетки: в других - затрагивает ткани, органы и весь организм. Поэтому следует учитывать подобные изменения с помощью известных тест-систем, а также отрабатывать новые методы биоиндикации тератогенного действия загрязнителей .