Поиск новых тест-объектов для мониторинга окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»

Биологический факультет

Поиск новых тест-объектов для мониторинга окружающей среды

Брест 2016

Одной из неотложных задач охраны природы является создание мониторинга - системы непрерывного контроля за химическим загрязнением среды.

В настоящее время в мониторинге предпочтение отдается физико-химическим методам контроля, позволяющим измерять концентрации компонентов или других показателей среды. Законодательно допустимый уровень загрязнения среды химическими веществами определяется предельно допустимой концентрацией (ПДК) для каждого вещества.

По оценкам специалистов сегодня в биосфере насчитывается более 6 млн. индивидуальных химических соединений и ежегодно синтезируются десятки тысяч новых. Очевидно, что методы аналитической химии и их использование для определения и установления ПДК такого огромного количества веществ не могут обеспечить темпы нарастающего включения химических соединений в биосферу. Более того, к недостаткам использования ПДК следует отнести такие, как дороговизна, время- и трудоемкость проведения химического анализа и установление одной нормы предельно допустимой концентрации (ПДК) для индивидуальных веществ. Более того, биологическое действие смеси веществ значительно отличается от их действия в отдельности.

В этой связи одним из наиболее перспективных направлений в процедуре контроля состояния окружающей среды - использование биологических объектов. При использовании биологических методов контроля наблюдение ведется за реакцией на загрязнение живого объекта, т. е. объект выступает как составная часть измерительной системы. Для осуществления эффективного экологического мониторинга необходимо создание экономичных высокоинформативных биологических экспресс-методов, позволяющих осуществлять контроль биологической безопасности среды.

Возможны три различных подхода к применению биологических объектов в качестве тестовых:

1.Использование организмов, входящих в данную экосистему, за состоянием которых ведется слежение (экзогенные биоиндикаторы).

2.Использование организмов, исходно не имеющих отношения к тестируемой экосистеме, но вводимых туда искусственно (экзогенные биоиндикаторы).

3.Использование живых объектов, не имеющих отношения к данной экосистеме, взятых из контролируемых (чистых) сред и применяемых в лабораторных условиях для оценки качества окружающей среды (биотестирование).

Состояние биологической системы (организм, популяция или биоценоз) в той или иной степени характеризует воздействие на неё природных или антропогенных факторов и условий среды и может применяться для их оценки.

Биоиндикаторы -- организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Их индикаторная значимость определяется экологической толерантностью биологической системы. В пределах зоны толерантности организм способен поддерживать свой гомеостаз. Любой фактор, если он выходит за пределы «зоны комфорта» для данного организма, является стрессовым. В этом случае организм реагирует ответной реакцией различной интенсивности и длительности, проявление которой зависит от вида и является показателем его индикаторной ценности. Именно ответную реакцию определяют методы биоиндикации. Биологическая система реагирует на воздействие среды в целом, а не только на отдельные факторы, причём амплитуда колебаний физиологической толерантности модифицируется внутренним состоянием системы - условиями питания, возрастом, генетически контролируемой устойчивостью.

биоиндикатор растение животное загрязнение

Многолетний опыт учёных разных стран по контролю состояния окружающей среды показал ряд преимуществ, которыми могут обладать живые индикаторы:

* в условиях хронических антропогенных нагрузок могут реагировать даже на относительно слабые воздействия вследствие кумулятивного эффекта; реакции проявляются при накоплении некоторых критических значений суммарных дозовых нагрузок;

* суммируют влияние всех без исключения биологически важных воздействий и отражают состояние окружающей среды в целом, включая её загрязнение и другие антропогенные изменения;

* исключают необходимость регистрации химических и физических параметров, характеризующих состояние окружающей среды;

* фиксируют скорость происходящих изменений;

* вскрывают тенденции развития природной среды;

*указывают пути и места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений и ядов, возможные пути их попадания в пищу человека;

* позволяют судить о степени вредности любых синтезируемых человеком веществ для живой природы и для него самого, причём дают возможность контролировать их действие.

Выделяют две формы отклика живых организмов, используемых в целях биоиндикации, - специфическую и неспецифическую. В первом случае происходящие изменения связаны с действием одного какого-либо фактора. При неспецифической биоиндикации одинаковые реакции вызываются различными антропогенными факторами.

По ответным реакциям на внешние воздействия можно выделить несколько типов биоиндикаторов. Прежде всего, в нарушенных условиях среды у многих видов меняется численность популяций. Такие организмы относятся к количественным биоиндикаторам. В то же время характеристику экосистемы можно дать и по наличию или отсутствию тех или иных видов. Такие виды будут качественными биоиндикаторами.

Если индикаторный вид реагирует значительным отклонением жизненных проявлений от нормы, то он является чувствительным биоиндикатором. Если же накопление экологических воздействий большей частью идет без быстро проявляющихся нарушений, то такой индикатор называется аккумулятивным, при этом аккумулятивные индикаторы накапливают антропогенное воздействие, значительно превышающее фоновый уровень в природе.

Очевидно, что далеко не каждый биологический вид может быть использован в качестве индикаторного. Рассмотрим некоторые наиболее общие критерии отбора биоиндикаторов:

* эвритопностъ: биоиндикатор не может быть редким видом, обитающим в каком-то определенном биотопе. Напротив, это должен быть достаточно распространенный организм, типичный для данных условий и легкодоступный для сбора;

* невысокая миграционная активность: организм должен более или менее постоянно обитать в исследуемом биотопе. Это позволяет доказать, что изменения, происходящие с индикатором, вызваны изменениями именно в данном биотопе;

* питание в загрязняемых биотопах: большинство поллютантов попадает в организм с пищей. Поэтому индикаторные организмы должны не только постоянно обитать в исследуемом биотопе, но питаться здесь;

* высокий уровень метаболизма: благодаря ему токсиканты быстро накапливаются в организме, что облегчает последующий химический анализ тканей и общую оценку токсичности веществ;

* быстрое чередование поколений: соблюдение этого критерия позволяет относительно быстро устанавливать генетические последствия воздействия поллютантов;

* принадлежность вида к естественным сообществам: синантропные виды часто отличаются по степени накопления токсикантов от диких животных или растений, обитающих на той же территории, что обычно бывает вызвано разными спектрами питания;

* возможность сбора необходимого числа особей для вынесения статистически значимых суждений.

Ответная реакция биоиндикатора на определенное физическое или химическое воздействие должна быть четко выражена, т. е. специфична, легко регистрироваться визуально или с помощью приборов. Для биоиндикации не пригодны организмы, ослабленные или поврежденные болезнями, вредителями и паразитами.

При выборе индикатора необходимо принимать во внимание соображения экономии и учитывать характер использования тех или иных организмов. Например, широко распространённые на исследуемой территории и не занесённые в «Красную книгу».

На уровне популяции биоиндикация проводится в том случае, если процесс распространения негативных изменений охватывает такое количество особей, при котором заметно сокращается численность популяции, изменяется её половозрастная структура, сокращается продолжительность жизни, происходит сдвиг фенологических фаз и др.

В качестве объектов для биоиндикации применяются разнообразные организмы -- бактерии, водоросли, высшие растения, беспозвоночные животные, млекопитающие. Для гарантированного выявления присутствия в природных средах токсического агента неизвестного химического состава, как правило, используется набор объектов, представляющих различные группы сообщества. С введением каждого дополнительного объекта эффективность схемы испытаний повышается, однако нет смысла бесконечно расширять ассортимент обязательных объектов для использования в такой оценке.

Для биоиндикации необходимо выбирать наиболее чувствительные сообщества, характеризующиеся максимальными значениями скорости отклика и выраженностью параметров. Например, в водных экосистемах наиболее чувствительными являются планктонные сообщества, которые быстро реагируют на изменение среды благодаря короткому жизненному циклу и высокой скорости воспроизводства. Бентосные сообщества, где организмы имеют достаточно длинный жизненный цикл, более консервативны: перестройки происходят в них при длительном хроническом загрязнении, приводящем к необратимости процессов.

К методам биоиндикации, которые можно применять при исследовании экосистемы, относится выявление в изучаемой зоне редких и исчезающих видов (но не "краснокнижников"). Список таких организмов, по сути, является набором индикаторных видов, наиболее чувствительных к антропогенному воздействию.

Перед выбором того или иного теста необходимо четко определить, какую информацию исследователь желает получить с его помощью.

В тестах на выявление токсичности используется огромное количество организмов. При определении токсичности почвы чаще всего учитывают такие параметры, как всхожесть семян растений, скорость роста корней (салат-латук, например), а также выживаемость дождевых червей. В перечень пресноводных организмов, используемых для определения токсичности воды или донных отложений, входят различные водоросли, дафнии, личинки хирономид, амфиподы и рыбы (например, радужная форель). При определении токсичности морских вод обычно используются амфиподы, мизиды, а также личинки двустворчатых моллюсков и иглокожих. Для исследования проб почвы, воды и донных отложений часто применяют люминесцирующие бактерии.

При выборе того или иного тест-объекта важно понимать, что он не обязательно должен обитать в том биотопе или экосистеме, которые подвергаются изучению. Конечно, применение организма, который обитает в изучаемом биотопе, повышает экологическую информативность теста. Однако если такой тест не разработан, ценную информацию можно получить и с использованием заменяющих видов.

Относительная чувствительность различных организмов к отдельным поллютантам значительно варьируется. При выборе тест-объекта необходимо учитывать эту его специфическую чувствительность. Поэтому если исследователь знает, какая группа поллютантов присутствует в пробе, он может выбрать единственный тест-объект, который обладает специфичностью в отношении этих загрязнителей. Если же изучается проба с неизвестным химическим составом, то обычно применяют два или более тест-объекта. Это позволяет повысить вероятность обнаружения токсикантов в пробе.

В целом для использования в биотестировании можно применять только здоровые организмы приблизительно одного размера и находящиеся на одной и той же стадии развития. Такие организмы будут проявлять сходные ответные реакции в присутствии токсикантов, что отразится в меньшем статистическом разбросе получаемых данных. Это, в свою очередь, позволит выносить более достоверные заключения о свойствах анализируемых проб.

Особенности использования растений в качестве биоиндикаторов

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 водоёмов и степени их загрязнения поллютантами. Например, на содержание в почве свинца указывают виды овсяницы, полевицы; цинка -- виды фиалки, ярутки; меди и кобальта -- смолёвки, многие злаки и мхи.

Чувствительные фитоиндикаторы указывают на присутствие загрязняющего вещества в воздухе или почве ранними морфологическими реакциями -- изменением окраски листьев (появление хлорозов; жёлтая, бурая или бронзовая окраска), различной формы некрозами, преждевременным увяданием и опаданием листвы. У многолетних растений загрязняющие вещества вызывают изменение размеров, формы, количества органов, направления роста побегов или изменение плодовитости. Подобные реакции обычно неспецифичны.

Некоторые естественные факторы могут вызывать симптомы, сходные с антропогенными нарушениями. Так, например, хлороз листьев может быть вызван недостатком железа в почве или ранним заморозком. Поэтому при определении морфологических изменений у растений необходимо учитывать возможность действия других повреждающих факторов.

Индикаторы другого типа представляют собой растения-аккумуляторы. Они накапливают в своих тканях загрязняющее вещество или вредные продукты метаболизма, образуемые под действием загрязняющих веществ, без видимых изменений. При превышении порога токсичности ядовитого вещества для данного вида проявляются различные ответные реакции, выражающиеся в изменении скорости роста и длительности фенологических фаз, биометрических показателей и в конечном счёте снижении продуктивности.

Получить точные количественные данные о динамике и величине стрессовых воздействий на основе морфологических изменений невозможно, но можно довольно точно определить величину потерь продукции и, имея график зависимости «доза -- эффект», рассчитать величину стрессового воздействия.

Очень часто в целях биоиндикации используются различные аномалии роста и развития растения -- отклонения от общих закономерностей. Их систематизируют в три основные группы, связанные: (1) с торможением или стимулированием нормального роста (карликовость и гигантизм); (2) деформациями стеблей, листьев, корней, плодов, цветков и соцветий; (3) возникновением новообразований (к этой группе аномалий роста относятся также опухоли).

Гигантизм и карликовость многие исследователи считают уродствами. Например, избыток меди в почве вдвое уменьшает размеры калифорнийского мака, а избыток свинца приводит к карликовости смолёвки.

Широкоиспользуемым тест-объектом является лук репчатый. Целая растительная тест-система для оценки мутагенного, митозмодифицирующего и токсического эффектов факторов химической и физической природы построена на основе этого растения - эта тест-система называется Allium test. Данный метод является простым, экономичным, краткосрочным и достаточно чувствительным для определения «мутаген» или «не мутаген» фактор, «цитотоксичен» или «не цитотоксичен». Allium test рекомендован для исследования практически любых химических, физических и биологических факторов. По мере синтеза новых веществ, тест получает новые рекомендации, что делает его одним из наиболее популярных. Наряду с Allium test используются и другие тест-объекты (среди растений наиболее часто -- горох посевной, боб садовый, пшеница яровая и кресс-салат.

Vicia test -- растительная тест-система, которая используется в генотоксикологических исследованиях различных факторов. Является одним из 9 главных растительных генетических тестов, которые рекомендованы Международной программой Gene-Tox и Всемирной Организацией Здравоохранения. В данном тесте объектом исследования являются клетки корневых меристем боб садовый. Наиболее часто Vicia test используют для мониторинга мутагенной активности воды и почвы природного и антропогенного происхождения. Тест так же применяют при исследовании генетической безопасности пищевых добавок, пестицидов, наночастиц, радиации и многих других факторов.

Кресс-салат - однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).

Кроме загрязнения почвы на, кресс-салат оказывает влияние состояние воздушной среды. Газообразные выбросы, автомобилей вызывают морфологические отклонения от нормы у проростков кресс-салата, в частности отчетливо уменьшают их длину.

Биомониторинг может осуществляться путём 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.

Особенности использования животных в качестве биоиндикаторов

Позвоночные животные также служат хорошими индикаторами состояния среды благодаря следующим особенностям:

* являясь консументами, они находятся на разных трофических уровнях экосистем и аккумулируют через пищевые цепи загрязняющие вещества;

* обладают активным обменом веществ, что способствует быстрому проявлению воздействия негативных факторов среды на организм;

* имеют хорошо дифференцированные ткани и органы, которые обладают разной способностью к накоплению токсических веществ и неоднозначностью физиологического отклика, что позволяет исследователю иметь широкий набор тестов на уровне тканей, органов и функций;

* сложные приспособления животных к условиям среды и чёткие поведенческие реакции наиболее чувствительны к антропогенным изменениям, что дает возможность непосредственно наблюдать и анализировать быстрые отклики на оказываемое воздействие;

* животных с коротким циклом развития и многочисленным потомством можно использовать для проведения ряда длительных наблюдений и прослеживать воздействие фактора на последующие поколения; для долгоживущих животных можно выбрать наиболее чувствительные тесты в соответствии с особо уязвимыми этапами онтогенеза.

Преимущество использования позвоночных животных в качестве биоиндикаторов заключается в их физиологической близости к человеку.

Основные недостатки связаны со сложностью их обнаружения в природе, поимки, определения вида, а также с длительностью морфо-анатомических наблюдений. Кроме того, эксперименты с животными, как правило, дороги, требуют многократной повторяемости для получения статистически достоверных выводов.

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. Морфо-анатомические показатели описывают особенности внешнего и внутреннего строений животных и их изменение под воздействием определенных факторов (депигментация, изменение покровов, структуры тканей и расположения органов, возникновение уродств, опухолей и других патологических проявлений). Поведенческие и физиолого-биохимические параметры особенно чувствительны к изменению внешней среды. Токсиканты, проникая в кости или кровь позвоночных животных, сразу же воздействуют на функции, обеспечивающие жизнедеятельность. Даже при узкоспецифичном влиянии токсиканта на определенную функцию её сдвиги отражаются на состоянии всего организма вследствие взаимосвязанности процессов жизнедеятельности. Достаточно отчетливо присутствие токсикантов проявляется в нарушении ритма дыхания, сердечных сокращений, скорости пищеварения, ритмике выделений, продолжительности циклов размножения.

Для того чтобы иметь возможность сравнивать материал, собранный разными исследователями в различных районах, набор видов-индикаторов должен быть един и невелик. Вот некоторые критерии пригодности различных видов млекопитающих для биоиндикационных исследований:

* принадлежность к разным звеньям трофической цепи -- растительноядным, насекомоядным, хищным млекопитающим;

* оседлость или отсутствие больших миграций;

* широкий ареал распространения, т.е. этот критерий исключает использование в качестве тест-индикаторов эндемиков;

* принадлежность к естественным сообществам: критерий исключает синантропные виды, питающиеся вблизи жилища человека и неадекватно характеризующие микроэлементный состав загрязнения данного региона;

* численность вида должна обеспечивать достаточный материал для анализа;

* простота и доступность методов добывания видов.

Анализируя по данным критериям представителей всех отрядов млекопитающих, встречающихся на территории стран СНГ, можно остановиться на семи видах: обыкновенная бурозубка, европейский крот, алтайский крот, бурый медведь, лось, рыжая полёвка, красная полёвка.

Особенности использования микроорганизмов в качестве биоиндикаторов

Микроорганизмы -- наиболее быстро реагирующие на изменение окружающей среды биоиндикаторы. Их развитие и активность находятся в прямой связи с составом органических и неорганических веществ в среде, так как микроорганизмы способны разрушать соединения естественного и антропогенного происхождений. На этом основаны принципы биоиндикации с использованием микроорганизмов. Необходимо иметь сведения о составе, количестве и функциональной активности последних.

При прямом микроскопировании, например воды, количество обнаруживаемых микроорганизмов оказывается небольшим, поэтому для изучения морфологического разнообразия и оценок их общего числа в единице объёма проводят концентрирование пробы. Воду фильтруютДля подсчёта численности микроорганизмов фильтр прокрашивают, переносят на предметное стекло в каплю иммерсионного масла и микроскопируют с перемещением сетчатого микрометра.

Выявление микроорганизмов и их учёт можно произвести путём высева проб в жидкие и агаризованные питательные среды. Для учёта сапрофитов используют мясопептонный агар, олиготрофных бактерий выращивают на агаризованной воде из исследуемого водоёма.

Чаще всего для оценки качества вод используют показатель микробного числа - это число клеток аэробных сапрофитных организмов в 1 мл воды. В чистых водоёмах число сапрофитов может исчисляться десятками и сотнями, а в загрязнённых и грязных водоёмах этот показатель достигает сотен тысяч и миллионов.

Помимо микробного числа используются данные по видовому составу микроорганизмов. В полисапробной зоне наблюдается массовое развитие нитчатых бактерий. В загрязненной фекалиями воде высокий коли-индекс, характеризующий наличие в среде энтеробактерий - условных патогенов и постоянных обитателей кишечника человека и животного.

Биотестирование вод и донных отложений

Для биологической индикации качества вод могут быть использованы практически все группы организмов, населяющие водоёмы: планктонные и бентосные беспозвоночные, простейшие, водоросли, бактерии и рыбы. Каждая из них, выступая в роли биологического индикатора, имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы её использования при решении задач биоиндикации, так как все эти группы играют ведущую роль в общем круговороте веществ в водоёме. Организмы, которые обычно используют в качестве биоиндикаторов, ответственны за самоочищение водоёма, участвуют в создании первичной продукции, осуществляют трансформацию веществ и энергии в водных экосистемах.

При биотестировании воды в лаборатории необходимо иметь постоянные культуры инфузорий, дафний, циклопов, червей, моллюсков, таких как живородок, личинок мотыля, водяных осликов, бокоплавов, а также рыбок-гуппи.

На протяжении всего опыта наблюдают за поведением подопытных животных, а через 24 ч учитывают число живых и мертвых организмов в каждой серии. Если гибель особей незначительна, то опыт продолжают до 48, 72 и 96 часов в зависимости от наблюдаемой скорости гибели.

В качестве показателей токсичности исследуемой воды рассматриваются:

* глубокие нарушения поведения тест-объектов;

* смертность (выживаемость) тест-объектов в течение 24, 48 и 96 ч.

Биотестирование почв

В основе принципа биологической диагностики почв лежит представление о том, что почва как среда обитания составляет единую систему с населяющими её популяциями разных организмов.

Лучше других разработаны ботанические методы фитоиндикации и диагностики почв. Например, путём анализа состава и структуры растительных сообществ, распространения растений-индикаторов или определенныхиндикационных признаков у отдельных видов растений можно установить тип почвы, развитие процессов заболачивания, соленакопления и т.д. Среди растений обнаружены индикаторы на тот или иной механический и химический состав почв, степень обогащённости питательными элементами, на кислотность или щелочность, глубину протаивания мерзлотных почв или уровень грунтовых вод.

Существует два методических приема для определения токсичности почв. Для экспресс-диагностики используют водные экстракты, содержащие водорастворимые фракции почв. В этом случае биотестирование выполняют на традиционных для водной токсикологии тест-объектах - ракообразных, инфузориях или водорослях. Токсические свойства почвы можно выявить также при помощи населяющих ее организмов, которые используются в качестве тест-объектов.

Эврибионты мало пригодныдля индикационных целей, тогда как стенобионты служат хорошими индикаторами определенных условий среды и свойств субстрата. Это положение представляет собой общий теоретический принцип в биологической диагностике. Однако использование для индикации одного вида не дает полной уверенности в правильности выводов. Лучше исследовать весь комплекс организмов, из которых одни могут быть индикаторами на влажность, другие -- на температуру, третьи -- на химический или механический состав. Чем больше общих видов почвенных животных встречается на сравниваемых участках, тем с большей долей вероятности можно судить о сходстве их режимов, а следовательно, о единстве почвообразовательного процесса. Менее других полезны микроскопические формы -- простейшие и микроартроподы (клещи, ногохвостки). Их представители отличаются космополитизмом в силу того, что почва для них не выступает как единая среда обитания: они живут в системе пор, капилляров, полостей, которые можно найти в любой почве. Из микроартропод наиболее хорошо изучены индикаторные свойства панцирных клещей. Состав их комплексов сообществ зависит не только от почвенных условий, но и от характера и флористического состава растительности, поэтому данный объект перспективно использовать для индикации повреждающих воздействий на почву.

Особенно ценны и удобны для индикационных работ сообщества крупных беспозвоночных (дождевые черви, многоножки, личинки насекомых). Прокладывая ходы в почве, входят в непосредственный контакт с минеральными частицами. Они также находятся в постоянном контакте с почвенной водой и растворенными в ней солями и другими соединениями. Те из них, которые питаются разлагающимися органическими веществами, реагируют на характер гумуса. На наиболее крупных почвенных беспозвоночных непосредственно сказывается и гидротермический режим почвы. Так, стафилиниды рода Bledius и чернотелки рода Belopus показательны для солончаково-солонцовых почв, многоножки-кивсяки, некоторые мокрецы и легочные моллюски служат индикаторами содержания в почве извести. Дождевые черви и некоторые виды проволочников являются показателями высокого содержания кальция в грунтовых водах.

Интерес представляет почвенно-альгологическая диагностика, в основе которой лежит положение о том, что зональности почв и растительности соответствует зональность водорослевых группировок. Она проявляется в общем видовом составе и комплексе доминантных видов водорослей, наличии специфических видов, характере распространения по почвенному профилю, преобладании определенных жизненных форм.

Биотестирование воздуха

Как известно, воздух представляет собой смесь определённых газов, повсюду на Земле представленных приблизительно в равных объёмных долях. Загрязнение воздуха имеет место в том случае, если в смеси имеются вещества в таких количествах и так долго, что создают опасность для человека, животных, растений или имущества. 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.

Лишайники являются симбиотическими организмами. Многими исследователями показана их пригодность для целей биоиндикации. Они обладают весьма специфическими свойствами, так как реагируют на изменение состава атмосферы, обладают отличной от других организмов биохимией, широко распространены по разным типам субстратов, начиная со скал и кончая корой и листьями деревьев, удобны для экспозиции в загрязненных районах. Общие изменения структуры лишайниковых сообществ под воздействием загрязнений проявляются в уменьшении числа видов и обилия наиболее чувствительных из них, в смене субстратов и увеличении обилия токсикотолерантных видов.

Оценку чистоты воздуха можно проводить с помощью высших растений. Например, голосеменные -- отличные индикаторы чистоты атмосферы. Возможно также изучение мутаций в волосках тычиночных нитей традесканции. Французские ученые подметили, что при увеличении в воздухе оксидауглерода (II) и оксидов азота, выбрасываемых двигателями внутреннего сгорания, окраска её тычиночных нитей меняется от синей к розовой. Последствия нарушений в индивидуальном развитии растений могут быть выявлены также по частоте встречаемости морфологических отклонений, величине показателей флуктуирующей асимметрии (отклонение от совершенной билатеральной и радиальной симметрии), методом анализа сложноорганизованных комплексных структур. Уровни любых отклонений от нормы оказываются минимальными лишь при оптимальных условиях и возрастают при любых стрессовых воздействиях.

Таким образом, использование различных видов тест-объектов и тест-реакций позволяет охарактеризовать действие, как отдельных факторов среды, так и осуществлять контроль воздействия всех факторов, используя различные методы и тест-объекты.

Литература

1. А. А. Жукова, С. Э. Мастицкий: «Биоиндикация качества природной среды»

2. А. Г. Бубнов, С. А. Буймова, А. А. Гущин, Т. В. Извекова: «Биотестовый анализ - интегральный метод оценки качества объектов окружающей среды»

3. Е. Н. Бакаева, А. М. Никаноров, Н. А. Игнатова: «Место биотестовых исследований донных отложений в мониторинге водных объектов»

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Allium_test

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Vicia_test

Размещено на Allbest.ru