Глава 2. Основна частина. Матеріали і методи, порядок виконання роботи.

1.1.Що таке біоіндикація.

Про можливості використання живих організмів в якості показників певних природних умов писали ще вчені Стародавнього Риму і Греції. У працях М.В. Ломоносова і А.Н. Радищева є згадки про рослини-вказівники особливостей грунтів, гірських порід, підземних вод.

За сучасними уявленнями біоіндикаторів - організми, присутність, кількість або особливості, розвитку яких служать показниками природних процесів, умов або антропогенних змін довкілля. Біоіндикація - метод, який дозволяє судити про стан навколишнього середовища за фактом зустрічі, відсутності, особливостям розвитку організмів - біоіндикаторів. (4)

Умови, які визначаються за допомогою біоіндикаторів, називаються об'єктами біоіндикації. Ними можуть бути як певні типи природних об'єктів (грунт, вода, повітря), так і різні властивості цих об'єктів (механічний, хімічний склад та ін.), І певні процеси, що протікають в навколишньому середовищі (ерозія, дефляція, заболочування тощо.), в тому числі що відбуваються під впливом людини. (7)

При виборі біоіндикаторів один з найбільших американських екологів Ю.Одум пропонує враховувати наступні міркування:

1.Стенотопні види (тобто види, пристосовані до існування в строго певних умовах), більш рідкісні в спільнотах, як правило, є кращими індикаторами, ніж евритопних (широко поширені, що володіють широким діапазоном екологічної витривалості).

2. Більш крупні види є зазвичай кращими індикаторами, ніж дрібні, так як швидкість обороту останніх в біоценозах вище, і вони можуть не потрапити в пробу в момент досліджень (при спостереженнях з тривалої періодичністю).

3. При виділенні виду (або групи видів), що використовується в якості індикатора впливу того чи іншого чинника, необхідно мати польові та експериментальні відомості про лімітуюче значення даного чинника з урахуванням можливих компенсаторних реакцій організму і толерантності виду (групи видів).

4. Чисельне ставлення різних видів (популяцій або спільнот) більш показово і є більш надійним індикатором, ніж чисельність одного виду («... ціле краще, ніж частина, відбиває загальну суму умов»). (5)

1.2.Види біоіндикації

Біоіндикаційні дослідження підрозділяються на два рівня: видовий і біоценотичний. Видовий рівень включає в себе констатацію присутності організму, облік частоти його народження, вивчення його анатомо-морфологічних, фізіолого-біохімічних властивостей. При біоценотичному моніторингу враховуються різні показники різноманітності видів, продуктивність цієї спільноти..

Існують різні види біоіндикації. Якщо одна і та ж реакція викликається різними факторами, то говорять про неспецифічну біоіндикацію. Якщо ж ті чи інші зміни, що відбуваються можна пов'язати тільки з одним фактором, то мова йде про специфічну біоіндикацію. Наприклад, лишайники і хвойні дерева можуть характеризувати чистоту повітря і наявність промислових забруднень в місцях їх зростання. Видовий склад тварин і нижчих рослин, що мешкають в грунтах, є специфічним для різних ґрунтових комплексів, тому зміни цих угруповань і чисельності видів в них можуть свідчити про забруднення ґрунтів хімічними речовинами або зміні структури грунтів під впливом господарської діяльності. (8)

1.3.Методи біоіндикації.

Методи біоіндикації поділяються на два види: реєструюча біоіндикація і біоіндикація по акумуляції. Реєструюча біоіндикація дозволяє судити про вплив факторів середовища станом особин виду або популяції, а біоіндикація по акумуляції використовує властивість рослин і тварин накопичувати ті чи інші хімічні речовини (наприклад, вміст свинцю в печінці риб, які перебувають на кінці харчового ланцюжка, може досягати 100-300 ГДК). Відповідно до цих методів розрізняють реєструючі і накопичувальні індикатори.

Реєструючі індикатори реагують на зміни стану навколишнього середовища зміною чисельності, фенообліка, пошкодженням тканин, соматичними проявами (в тому числі потворністю), зміною швидкості росту та іншими добре помітними ознаками. Як приклад реєструючих біоіндикаторів не завжди можливо встановити причини змін, тобто чинники, що визначали чисельність, поширення, кінцевий вигляд або форму біоіндикаторів. Це один з основних недоліків біоіндикації, оскільки спостережуваний ефект може породжуватися різними причинами або їх комплексом. (6)

Накопичуювальні індикатори концентрують забруднюючі речовини в своїх тканинах, визначених органах і частинах тіла, які в подальшому використовуються для з'ясування ступеня забруднення навколишнього середовища за допомогою хімічного аналізу. Прикладом подібних індикаторів можуть служити панцири ракоподібних і личинок комах, що мешкають у воді, мозок, нирки, селезінка, печінка ссавців, раковини молюсків, мохи.

Якою б сучасною не була апаратура для контролю забруднення і визначення шкідливих домішок у навколишньому середовищі, вона не може зрівнятися зі складно влаштованим «живим приладом». Правда, у живих приладів є серйозний недолік - вони не можуть встановити концентрацію певної речовини в багатокомпонентної суміші, реагуючи відразу на весь комплекс речовин. У той же час фізичні і хімічні методи дають кількісні і якісні характеристики фактора, але дозволяють лише побічно судити про його біологічну дію. За допомогою біоіндикаторів можна отримати інформацію про біологічні наслідки і зробити тільки непрямі висновки про особливості самого фактора. (3)

Моніторинг із застосуванням накопичувальних біоіндикаторів часто вимагає застосування складних і дорогих приладів, обладнання, трудомістких методик, що під силу тільки спеціальним лабораторіям. Але в основному методи біоіндикації не вимагають значних витрат праці, складного і дорогого обладнання, а тому можуть широко використовуватися в шкільному екомоніторингу.

Методи біоіндикації, що дозволяють вивчати вплив техногенних забруднювачів на рослинні і тваринні організми на неживу природу є найбільш доступними (1,2). Біоіндикація заснована на тісному взаємозв'язку живих організмів до умов середовища, в якому вони мешкають. Зміни цих умов, наприклад підвищення солоності або рН води може призвести до зникнення певних видів організмів, найбільш чутливих до цих показників і появи інших, для яких таке середовище буде оптимальною. (2)

Існують різні біологічні індикатори. Про наявність деяких забруднювачів можна судити за зовнішніми ознаками рослин і тварин (2). Завдяки «пам'яті» цих організмів, можна дізнатися і про роль тих факторів, які в даний час вже не діють. Наприклад, поява чорних плям на листках липи розповідає про те, що в зимовий час двірники надмірно захоплювалися посипанням снігу сіллю для прискорення його танення, про викиди сірчистого газу розкажуть плями на листі подорожника великого. По ширині річних кілець сосен в околицях хімічного підприємства можна визначити, в які роки завод особливо сильно забруднював середовище. У роки сильного забруднення атмосфери закладаються більш тонкі кільця. По висоті деяких рослин можна судити про концентрацію солей у воді. Так, наприклад, очерет може досягати висоти 4 м, але якщо вміст солей у воді висока - це рослина не виросте більш ніж на 0,5 м. Індикаторами забруднення атмосфери є деякі мохи та лишайники. Наприклад, при аналізі лишайників в Швеції було встановлено появу радіоактивного пилу від Чорнобильської АЕС. Існують спеціальні живі прилади - бріометри - маленькі коробочки з мохами певних видів, за якими визначають режим задимлення атмосфери. (9)

Глава 2. Основна частина. Матеріали і методи, порядок виконання роботи.

Дослідження проводилися за методиками, запропонованими А.І. Федорової та А.Н. Микільської в «Практикумі з екології та охорони навколишнього середовища», 2003, а також в навчальному посібнику для вузів «Екологічний моніторинг» під редакцією Т.Я. Ашихмін, 2005.

Згідно вищевказаним методикам оцінка субстратів проводиться в наступних варіантах:

Ø Вирощування крес-салату на субстратах, токсичність яких треба оцінити (грунт).

Ø Полив проростків досвідченого рослини водою, взятою з різних джерел.

Ознаки, за якими було здійснено біотестування грунту:

Ø Схожість насіння;

Ø Щоденний приріст пагонів;

Ø Довжина пагонів.

Таблиця № 1

Ознаки, за якими було здійснено біотестування води:

Ø Довжина пагонів;

Ø Довжина головного кореня;

Ø Кількість листя на пагоні;

Таблиця №2