Виды и значимость биоиндикаторов

В результате изменения исторически сложившихся условий обитания и под влиянием различных антропогенных факторов происходят разного рода нарушения в развитии и функционировании репродуктивной системы у рыб:

· меняются места вымётывания и развития икры;

· наблюдается массовая гибель икры и молоди в связи с резкими изменениями экологических факторов;

· отмечена разная скорость асинхронности роста ооцитов и время интенсивного накопления питательных веществ в половых клетках;

· наблюдаются изменения в ритме размножения рыб, связанные с нарушением естественного хода полового цикла;

· развивается и вымётывается разное количество порций икры;

· происходит массовая резорбция икры в результате преград к местам нереста, изменения температуры воды во время нереста, отсутствия необходимых кормовых организмов и субстрата для откладывания икры, влияния токсичных веществ [19].

Для выявления особенностей развития и функционирования репродуктивной системы у рыб в качестве показателя изменённых условий существования видов с целью биоиндикации рыбных сообществ необходимо детально и систематически собирать сведения о:

1. местах размножения массовых и широко распространённых видов;

2. сроках нереста видов рыб, времени и продолжительности нерестового перехода как в отдельные годы в одном водоёме, так и в различных участках ареала и разнотипных популяциях;

3. возрасте наступления сроков первого нереста, продолжительности жизни производителей, возрастной структуре популяции;

4. динамике ГСИ в течение всего полового цикла самок и самцов;

5. характере развития ооцитов в период накопления питательных веществ в половых клетках;

6. времени интенсивного накопления питательных веществ в ооцитах у особей в разнообразных водоёмах в пределах ареала;

7. длительности резорбционных процессов у отнерестившихся особей в годы с разным гидрологическим режимом водоёмов;

8. ритме размножения и его изменениях у видов рыб с разным типом икрометания - единовременным или порционным;

9. случаи массовой резорбции половых клеток, свидетельствующих о крайне неблагоприятных условиях воспроизводства видов рыб в исследуемых водоёмах.

Серьёзные нарушения в воспроизводстве рыб с массовой резорбцией половых клеток у производителей - это первый признак неблагополучия экосистемы в целом.

Помимо этого достаточно часто рыб используют в качестве биоиндикатора загрязнения водоёмов тяжелыми металлами. При этом проводят анализ концентрации этих металлов в различных органах животного: жабры, сердце, печень [23].

Методы оценки уровня загрязнения среды с использованием мелких млекопитающих в качестве биоиндикаторов. Мелкие дикие млекопитающие часто используются как модели для оценки интенсивности нарушений, произошедших в экосистеме при критических антропогенных нагрузках на ландшафт.

Среди всех популяционных параметров мелких млекопитающих в зонах экологических катастроф наиболее надёжным показателем в зонах экологических катастроф наиболее надёжным показателем деструкции могут служить патологии беременности (наличие уродств, резорбции эмбрионов, несоответствие числа имплантировавшихся эмбрионов числу желтых тел в яичниках). Наиболее доступным и простым критерием диструкций репродуктивной системы можно считать количество самок с резорбцией эмбрионов. В обычных условиях этот показатель у мелких млекопитающих не превышает 2-3 %. Значительное его увеличение демонстрирует существенные популяционные нарушения. Этот показатель так же может быть использован для определения уровня риска, которому подвергаются люди в зонах катастроф [24].

Ещё одним методом биоиндикации загрязнений среды является метод зародышевых леталий. При этом используются различные виды грызунов. Осуществляется учёт у беременных самок двух поколений. Отмечается число желтых тел беременности в яичнике и количество плодов в матке. По их разнице определяется число зародышей, погибших в начале беременности - до имплантации. С работой свободно справляются два лаборанта. За несколько дней можно получить результат в полевой обстановке.

Методы оценки уровня загрязнения среды с использованием птиц в качестве биоиндикаторов. Несомненный интерес представляют птицы как объект радиоэкологических исследований. Эта группа животных обладает интенсивным метаболизмом и потребляет большое количество пищи на единицу массы тела. У них наблюдается относительно более высокая, чем у других животных, аккумуляция экотоксикантов во внутренних органах. Птицы - кальциефоры, что очень важно при контроле экосистем, загрязнённых радионуклидами. Очень часто «грязные» биотопы, где нет поселений человека, оказываются притягательными для птиц, и тогда птицы включаются в процесс биогенной миграции экотаксикантов. Всё это создаёт условия для реализации программ мониторинга с использованием птиц в качестве биоиндикаторов радиоактивного загрязнения экосистем и объектов радиоэкологии.

У птиц, как и у других животных, существенная доля радиоактивных веществ поступает в организм за счёт питания. Большое значение при накоплении радионуклидов в организмов имеют пищевые цепи, в которые включён данный вид, время нахождения птиц на радиоактивной территории, возраст, особенности обмена веществ и т. д., всвязи с чем представляет несомненный интерес изучение конкретного вида или популяуии на загрязнённой территории [25].

Наиболее популярными объектами радиоэкологии являются различные виды воробьиных, водоплавающих, околоводных и хищных птиц.

3.3 Задачи и приёмы биотестирования качества среды

В выявлении антропогенного загрязнения среды наряду с химико-аналитическими методами находят применение приёмы, основанные на оценке состояния отдельных особей, подвергающихся воздействию загрязнённой среды, а также их органов, тканей и клеток. Их применение вызвано технической усложнённостью и ограниченностью информации, которую могут предоставить химические методы. Кроме того, гидрохимические и химико-аналитические методы могут оказаться неэффективными из-за недостаточно высокой их чувствительности. Живые организмы способны воспринимать более высокие концентрации веществ, чем любой аналитический датчик, в связи с чем биота может быть подвержена токсическим воздействиям, не регистрируемым техническими средствами.

Биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или накапливающегося загрязнения по индикаторным видам живых организмов и экологическим характеристикам сообществ организмов. Пристальное внимание в настоящее время уделяется приёмам биотестирования, т.е. использования в контролируемых условиях биологических объектов в качестве средства выявления суммарной токсичности среды. Биотестирование представляет собой методический приём, основанный на оценке действия фактора среды, в том числе и токсичного, на организм, его отдельную функцию или систему органов и тканей. Кроме выбора биотеста существенную роль играет выбор тест - реакции - того параметра организма, который измеряется при тестировании [26].

Основные подходы биотестирования:

«Подходами» можно условно назвать группы методов, характеризующих сходные процессы, происходящие с тест- объектами под влиянием антропогенных факторов.

Биохимический подход. Стрессовое воздействие среды можно оценивать по эффективности биохимических реакций, уровню ферментативной активности и накоплению определённых продуктов обмена. Изменение содержания в организме определённых биохимических соединений, показателей базовых биохимических процессов и структуры ДНК в результате биохимических реакций могут обеспечить необходимую информацию о реакции организма в ответ на стрессовое воздействие.

Генетический подход. Наличие и степень проявления генетических изменений характеризует мутагенную активность среды, а возможность сохранения генетических изменений в популяциях отражает эффективность функционирования иммунной системы организмов.

В норме большинство генетических нарушений распознаются и элиминируются клеткой, например путем апоптоза за счет внутриклеточных систем или посредством иммунной системы. Достоверное превышение спонтанного уровня таких нарушений является индикатором стресса. Генетические изменения могут выявляться на генном, хромосомном и геномном уровнях. Принято выделять следующие типы мутаций. Генные, или точковые, - их делят на две группы: замены оснований в ДНК и вставки или выпадения нуклеотидов, приводящие к сдвигу рамки считывания генетического кода. Генные мутации делят также на прямые и обратные (реверсии). Мутации типа сдвига рамки считывания значительно менее склонны к спонтанным реверсиям, чем мутации типа замен оснований. Хромосомные перестройки (аберрации) заключаются в различных нарушениях структуры хромосом. Геномные мутации - изменение количества хромосом в ядре.

Для диагностики воздействия загрязнений на морфологические характеристики применяются методы оценки флуктуирующей асимметрии.

В качестве тест - функций применяются физиологические параметры пресноводных беспозвоночных гидробионтов разных уровней филогенеза.

Иммунологический подход при оценке состояния окружающей среды заключается в изучении изменений врождённого и приобретённого иммунитета у беспозвоночных и позвоночных животных [27].

1. Биологические индикаторы - организмы, которые реагируют на изменения окружающей среды своим присутствием или отсутствием, изменением внешнего вида, химического состава, поведения.

При экологическом мониторинге загрязнений использование биологических индикаторов часто дает более ценную информацию, чем прямая оценка загрязнения приборами, так как Б.И реагируют сразу на весь комплекс загрязнений. Кроме того, обладая «памятью», биологические индикаторы своими реакциями отражают загрязнения за длительный период.

2. С помощью растений можно проводить биоиндикацию всех природных сред. Индикаторные растения используются при оценке механического и кислотного состава почв, их плодородия, увлажнения и засоления, степени минерализации грунтовых вод и степени загрязнения атмосферного воздуха газообразными соединениями, а также при выявлении трофических свойств водоемов и степени их загрязнения поллютантами.

Биомониторинг может осуществляться путем наблюдений за отдельными растениями-индикаторами, популяцией определенного вида и состоянием фитоценоза в целом. На уровне вида обычно производят специфическую индикацию какого-то одного загрязнителя, а на уровне популяции или фитоценоза - общего состояния природной среды.

Оценка и прогнозирование состояния природной среды с привлечением позвоночных животных проводятся на всех уровнях их организации. На организменном уровне с помощью сравнительного анализа оцениваются морфо-анатомические, поведенческие и физиолого-биохимические показатели.

3. От загрязнения воздуха страдают все живые организмы, но особенно растения. По этой причине растения, в том числе низшие, наиболее пригодны для обнаружения начального изменения состава воздуха. Соответствующие индексы дают количественное представление о токсичном эффекте загрязняющих воздух веществ.

Для биологической индикации качества вод могут быть использованы практически все группы организмов, населяющие водоемы. Каждая из них, выступая в роли биологического индикатора, имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации, так как все эти группы играют ведущую роль в общем круговороте веществ в водоеме. Организмы, которые обычно используют в качестве биоиндикаторов, ответственны за самоочищение водоема, участвуют в создании первичной продукции, осуществляют трансформацию веществ и энергии в водных экосистемах.

Всякое заключение по результатам биологического исследования строится на основании совокупности всех полученных данных, а не на основании единичных находок индикаторных организмов. Как при выполнении исследования, так и при оценке полученных результатов необходимо иметь в виду возможность случайных, местных загрязнений в точке наблюдения.

Оценка полноты решений поставленных задач. Поставленная цель работы достигнута, и задачи исследования полностью решены.

АЭС атомная электростанция

ПДК предельно допустимые концентрации

ПДУ предельно допустимые уровни воздействия

СНГ Содружество Независимых Государств

Размещено на Allbest.ru