Биоиндикация и биотестирование.

Существуют два методологически различных пути оценки состояния среды по характеристикам биоты: биотестирование и биоиндикация.

Биотестирование– это оценка качества среды при активном вмешательстве в природные процессы, путем постановки эксперимента в природных или лабораторных условиях. Суть биотестирования сводится к определению последствий взаимодействия подопытных организмов ("тест-объектов") с испытываемой средой. О степени вредного воздействия среды судят, сопоставляя изменения характеристик тест-объектов при различной продолжительности опыта в изучаемых средах. Например, для водной среды в качестве стандартных тест-объектов принято использовать бактерий Esherichia coli, инфузорий родов Paramecium и Tetrachimena, веслоногих рачков Daphnia magna, икру и личинок лососевых рыб, и др. Негативное влияние испытываемой среды оценивается по выживаемости, плодовитости, заболеваемости, скорости роста и индивидуального развития, особенностям поведения, морфологическим изменениям организмов – тест-объектов.

Биоиндикация– это оценка качества среды по состоянию тех или иных представителей ее населения – биоты, осуществляемая путем наблюдения за ними, без активного (экспериментального) вмешательства в природные процессы. Объектами таких наблюдений (биоиндикаторами) могут служить биосистемы любого уровня организации. Оценка качества среды производится по биоиндикаторным признакам – тем характеристикам наблюдаемых биосистем, которые наиболее полно и точно отражают степень их благополучности.

Поскольку основой мониторинговых исследований является наблюдение, а не эксперимент, основной методологией биологического мониторинга является биоиндикация. Однако некоторые методы биотестирования в полевых и лабораторных условиях также используются для оценки качества среды и выявления её антропогенных изменений.

При биоиндикации и биотестировании с целью количественного изучения и нормирования реакции биосистем на факторы окружающей среды используются следующие основные понятия.

1). Пространство лиимтирующих экологических факторов – евклидово пространство, координаты которого сопоставлены лимитирующим биосистему экологическим факторам, общее количество которых равно n:

ε _n = {(x₁, x₂, …, x_n, …)}

2). Функция отклика биосистемы на экологические факторы. Реакция биосистемы на экологические факторы оценивается по соответствующим изменениям ее различных характеристик. Зависимость значений характеристики биосистемы от значений n экологических факторов выражается соответствующей функцией отклика этой характеристики на данные факторы: f (X₁, X₂, ..., X _n). При этом функция отклика характеристики биосистемы на один из n императивных экологических факторов (X) (при некоторых фиксированных значениях остальных факторов) называется её частной функцией отклика на данный фактор (при данном сочетании остальных факторов) – f(X).

3). Функция благополучия биосистемы от экологических факторов. Очевидно, что далеко не каждая характеристика биосистемы отражает ее общее состояние, степень благополучности. Значит, не все функции отклика могут быть содержательно использованы для оценки реакции биосистемы на экологические факторы. Функция отклика биосистемы на экологические факторы, которая достаточно обобщенно и полно характеризует степень ее благополучности при различных сочетаниях значений n императивных факторов, называется функцией благополучия изучаемой биосистемы от этих факторов: f_б (X₁, X₂, ..., X _n). Примеры характеристик биосистем различного ранга, которые используются как функции их благополучия от экологических факторов, даны ниже, в разделе 3.2. Функция благополучия биосистемы от одного из n императивных экологических факторов (X) называется её частной функцией благополучия от данного фактора f_б(X).

4). Изобола (от гр. "ισος" – равное и "βολος" – изменение) – совокупность всех сочетаний значений лимитирующих факторов, оказывающих на биосистему равносильное воздействие (т.е. обусловливающих определённое постоянное значение функции благополучия).