Тема: Біоіндикація.

Мета: Ознайомитися з біоіндикацією – одним із методів екологічного контролю якості навколишнього середовища.

Матеріали і реактиви: дистильована вода, застійна вода (мул), живі організми – лишайники, хвоя сосни.

Обладнання: мікроскоп, ФЕК, електроплитка, хімічні стакани, піпетка, препарувальна голка, пінцет, скляна паличка, предметні і покривні скельця.

Біоіндикація – це один із методів екологічного контролю на присутність у навколишньому середовищі токсичних речовин, оцінки рівню їх концентрації та активності, а також ступеню техногенного навантаження довкілля.

Під час біоіндикації в якості своєрідного індикатора (датчика) токсичності навколишнього середовища використовується живий організм або біосистема.

У залежності від поставленої мети біоіндикація може проводитися на молекулярному, клітинному, організменому, популяційному та екосистемному рівнях.

Біоіндикація має цілий ряд переваг за фізико-хімічні методи досліджень:

– дозволяє фіксувати відхилення від норми якісного складу навколишнього середовища, які не можливо реєструвати за допомогою сучасних приладів;

– дозволяє терміново виявити зміни у навколишньому середовищі на ранній стадії, що підвищує ефективність прогнозу цих змін;

– дає можливість попереджати забруднення токсинами та інші негативні явища (цвітіння водоймищ синьозеленими водоростями).

Реакція живих організмів на присутність у навколишньому середовищі різних компонентів залежить від природного, хімічного характеру цих речовин, концентрації та їх необхідної присутності для протікання процесів життєдіяльності. Вона проявляється у досить різних формах.

Так, при концентрації нафтопродуктів 1300 мг/л очерет озерний, рогоз та тростина здатні очистити водоймище від цих токсинів на 99 %. А деякі вищі та нижчі водні рослини (синьозелені, харові водорості, ряскові, рдести та ін.) – від ціанідів – найсильніших отрутних сполук. Таким чином, живі істоти приймають участь у процесах самоочищення природних середовищ.

Розміщення у даному місті мешкання вільхи, верби, очерету, мохів, папороті свідчить про близьке розташування від земної поверхні ґрунтових вод.

Постійні взаємовідносини із факторами навколишнього середовища до виникнення різних форм пристосування. Так, в природі існують наступні екологічні групи рослин: галофіти – типові для засолених міст мешкання, ксерофіти, ті, що здатні переносити посуху; гігрофіти – пристосовані до вологих міст мешкання (рис. 37-39)

Рис. 37. Представники галофітів:

1 – ситник Жерара; 2 – золототисячник звичайний; 3 – ложечниця лікувальна; 4 – торичник солончаковий.

Присутність антропогенних забруднювачів (важких металів, пестицидів, сірковміщуючих газів та ін.) може викликати у живих організмів пошкоджуючу дію, яка пов’язана з реагуванням останніх з біомолекулами, що призводять до руйнування тканин, фотосинтетичного апарату, до порушення роботи продихових канальців та взагалі обмінних процесів.

а б

Рис. 38. Представники ксерофітів: очиток їдкий (а), цмин пісковий (б)

а б

Рис. 39. Представники гігрофітів: їжача голівка проста (а), рогіз вузьколистий (б)

Дуже чутливими до забруднення є лишайники. У багатьох промислово розвинених містах (особливо навкруги підприємств) виникають зони, що звуться “лишайниковими пустелями", які свідчать про високі концентрації токсичних речовин. Встановлено, що при підвищеному ступеню забрудненості першими зникають кущові, потім листкові і останніми – накипні лишайники.

Дерева, що розташовані над рудними покладами, можуть набувати своєрідний колір листя.

Деякі види риб (окунь, вусач), личинки поденок та веснянок є чутливими індикаторами вмісту у воді кисню. Різке зниження їх чисельності свідчить про погіршення кисневого режиму водоймища.

Дія деяких ароматичних сполук, пестицидів призводить до втрати кольору тіла личинок, імаго комах, черв’яків або зафарбовує їх тіло у різні кольори.

Тому інколи для екологічної оцінки рівня забрудненості водоймищ промисловими стічними водами, поверховими стоками використовують показники фізіологічних, біохімічних змін; зміни спадкових ознак та інші індикаторні параметри живих організмів. Така оцінка токсичності середовища називається біотестуванням (тест-реакцією організму).

У водній екотоксикологічній експертизі також широко використовують метод ензимоіндикації. У цьому методі індикатором є ферменти живих організмів та їх активність.

Так, за оцінкою активності ферментів водних рослин (елодеї, хари) пероксидази, каталази, які легко руйнують ароматичні речовини (феноли) до безпечних сполук, що використовуються рослинними клітинами, можливо визначити рівень забрудненості токсикантами природних та стічних вод.