Bij milieuonderzoek worden verschillende methoden gebruikt. Een daarvan kan bio-indicatie zijn. Deze benadering omvat het bestuderen van de toestand van bepaalde levende organismen om informatie over hun leefgebied te verkrijgen. Om de kenmerken van het uitvoeren van dergelijke onderzoeken te begrijpen, moet men overwegen wat een bio-indicator is. Dit levert de nodige informatie op over een dergelijke onderzoeksmethodologie.
Algemene definitie
Een bio-indicator is een levend organisme en mogelijk een hele soort of gemeenschap die in een bepaald ecologisch systeem leeft en kan dienen als een weerspiegeling van zijn toestand. Bovendien wordt tijdens het onderzoek het aantal individuen in de populatie, hun toestand en gedrag geschat. Op basis van de ontvangen informatie is het mogelijk om de aanwezigheid van verontreinigende stoffen, toxines, kankerverwekkende stoffen, enz. in de natuurlijke habitat te beoordelen.
Bio-indicatoren zijn planten of dieren waarvan de toestand direct afhangt vanhun omgeving. Het gebruik van een dergelijke techniek in de loop van het onderzoek heeft veel voordelen. Soms is het alleen op basis van bio-indicatoren mogelijk om de benodigde informatie over de toestand van het milieu te verkrijgen. Geld en tijd besparen op complexe fysische en chemische analyses is een duidelijk voordeel.
Bio-indicatoren - planten en dieren die belangrijke gegevens samenvatten over verontreinigende stoffen, de snelheid van verandering. Ze stellen u in staat om de plaats van accumulatie en manieren van binnenkomst van schadelijke stoffen te bepalen, de mate en ernst van het effect van toxines op levende wezens, inclusief mensen.
Tijdens het onderzoek wordt de biocenose van dergelijke indicatoren beoordeeld. Tegelijkertijd zijn beide vertegenwoordigers van fauna en flora interessant voor onderzoekers. Tijdens observaties is het mogelijk om de mate van chronische blootstelling aan toxines te beoordelen, zelfs bij lage concentraties. Ze beïnvloeden de functies en de algemene toestand van de inwendige organen van dieren, symmetrische delen van het lichaam en hun verhoudingen.
Typologie
Bio-indicatoren - planten en dieren die in water, lucht en bodem leven. Dergelijke organismen kunnen bacteriën of algen zijn, evenals ongewervelde dieren, zoals schaaldieren, ciliaten, weekdieren. Gegevens over vissen en dieren kunnen tijdens het onderzoek worden gebruikt.
Bio-indicatoren van de bodem zijn meestal planten die in het wild groeien. Afhankelijk van hun toestand is het mogelijk om de zuurgraad, vochtcapaciteit, dichtheid en temperatuur van de grond te bepalen. Ook kan men aan het uiterlijk van bepaalde planten het zuurstofgeh alte in de bodem bepalen, de hoeveelheidvoedingsstoffen, evenals zouten en zware metalen.
Naaldbomen kunnen het hele jaar door bodeminformatie geven. In dit geval worden niet alleen morfologische indicatoren gebruikt, maar ook een aantal biochemische veranderingen. Hierdoor krijgt u betrouwbare informatie. Morfologische karakters zijn soms variabel.
Gewone brandnetels kunnen bijvoorbeeld aantonen hoeveel calcium er in de grond zit. Sommige planten zijn gallofielen. Ze houden van zoute gronden. Als ze in een bepaald gebied groeien en actief territoria koloniseren, wordt het land geleidelijk gezouten.
Om de toestand van het water te beoordelen, worden studies uitgevoerd op bio-indicatoren zoals de larven van sommige insecten, bepaalde soorten algen, hogere schaaldieren, lichtgevende bacteriën.
Mossen en korstmossen kunnen bio-indicatoren in de lucht zijn. Hun fysieke kwaliteiten variëren sterk, afhankelijk van de groeiomstandigheden.
Kenmerken naar keuze
Planten en dierlijke bio-indicatoren worden geselecteerd voor onderzoek volgens een bepaald principe. Het werd geformuleerd door een van de beroemdste Amerikaanse ecologen Yu. Odum. Hij stelt voor om bij de selectie van bio-indicatoren rekening te houden met de volgende stellingen:
- Er zijn stenotopische en eurytopische soorten levende organismen. De eerstgenoemden kunnen alleen onder bepaalde voorwaarden leven, dus hun reikwijdte is beperkt. Eurytopische soorten zijn wijdverbreid in de natuur, hebben een ecologisch uithoudingsvermogen. Daarom zijn ze minder geschikt voor onderzoek dan stenotopische soorten.
- Grotere soorten bio-indicatoren worden vaker bestudeerd dan kleine. Dit wordt verklaard door de omloopsnelheid in de biocenose. Het is hoger bij kleine soorten, dus op het moment van het onderzoek komen ze mogelijk niet in het monster, vooral niet in het analyseproces met een lange frequentie.
- Om een soort of hun groep voor onderzoek te selecteren, is experimentele en veldinformatie over de grenswaarden van een bepaalde factor vereist. Tegelijkertijd wordt rekening gehouden met mogelijke compenserende reacties van de bio-indicator, soorttolerantie.
- Het aandeel van verschillende populaties, soorten of gemeenschappen is meer indicatief en wordt daarom gebruikt als een betrouwbare indicator. Slechts één soort kan de omvang van veranderingen in het milieu niet volledig weergeven. Dergelijke veranderingen moeten als een geheel worden beschouwd, en niet slechts in één richting.
Het is ook vermeldenswaard dat de beste bio-indicatoren soorten zijn die een onmiddellijke reactie bieden, evenals de betrouwbaarheid van de verstrekte informatie. De fout mag niet groter zijn dan 20%. Ook moet het met behulp van dergelijke bio-indicatoren gemakkelijk zijn om de nodige informatie te verkrijgen. De soort moet constant in de natuur aanwezig zijn, zodat de onderzoeker zijn toestand op elk moment kan beoordelen.
Rassen
Er zijn verschillende soorten en typen bio-indicatoren. Alle levende organismen die geschikt zijn voor dergelijk onderzoek kunnen in twee groepen worden verdeeld:
- Registreren.
- Accumulatief.
In het eerste geval reageren levende organismen op veranderingen in de omgeving door te veranderengrootte van de bevolking. Ze kunnen ook het fenotype, somatische aandoeningen of weefselbeschadiging veranderen. Er kunnen verschillende misvormingen optreden, de groeisnelheid verandert. Er kunnen ook andere goed zichtbare tekens aanwezig zijn.
Het registreren van bio-indicatoren zijn bijvoorbeeld korstmossen, boomnaalden. Necrose, chlorose, droogte verschijnen op hen. Het vastleggen van bio-indicatoren maakt het niet altijd mogelijk om de oorzaken van de opgetreden veranderingen vast te stellen. In dat geval zal aanvullend onderzoek nodig zijn om vast te stellen waarom de populatie, het uiterlijk, de verspreiding in de natuur, etc. veranderd zijn. Dergelijke veranderingen kunnen het gevolg zijn van verschillende processen.
Organismen-bio-indicatoren kunnen van het accumulatieve type zijn. Ze concentreren gifstoffen, vervuiling in hun lichaam, in verschillende weefsels, lichaamsdelen of organen. Tijdens het onderzoek wordt na chemische analyse de mate van milieuverontreiniging bepaald. Zo kunnen schelpen van schaaldieren, insectenlarven, evenals sommige organen van zoogdieren (hersenen, nieren, milt, lever, enz.), mossen een accumulatieve bio-indicator zijn.
Levende organismen reageren onmiddellijk op het hele complex van schadelijke stoffen die in het milieu terechtkomen. Daarom maakt een dergelijke techniek het niet mogelijk om de exacte concentratie van een enkel toxine vast te stellen. Maar tegelijkertijd stelt het voordeel van het gebruik van bio-indicatie u in staat om precies te bepalen hoe, hoeveel vervuiling de bevolking beïnvloedt.
Testorganismen
Het testorganisme kan een bio-indicator van de omgeving zijn. Dit zijn vertegenwoordigers van flora of fauna die worden gebruikt bij de kwaliteitscontrole van de omgevingscondities in het laboratorium. Ze voeren passende experimenten uit. Het kan bijvoorbeeld eencellige, protozoaire, geleedpotigen zijn. Planten zoals mossen of bloeiende planten kunnen ook testorganismen zijn.
Het belangrijkste kenmerk van dergelijke organismen is de mogelijkheid om culturen te verkrijgen van genetisch homogene planten of dieren. In dit geval wordt het prototype vergeleken met de controle. Hierdoor krijgt u betrouwbare informatie over de storende factor. Anders is het vanwege normale individuele verschillen tussen individuen niet mogelijk om een betrouwbaar resultaat te verkrijgen.
Analysemethoden
Bio-indicatoren en verontreiniging van hun omgeving worden onderzocht door vergelijkende analyse met een controlemonster. Hier kunnen verschillende benaderingen voor zijn.
De eerste methode omvat het vergelijken van de bijbehorende kenmerken buiten het invloedsgebied. Zo worden bijvoorbeeld planten die zijn gekweekt in de zone van industriële vervuiling vergeleken met gewassen die buiten het gebied van antropogene invloed groeiden.
De tweede techniek houdt in dat het monster wordt vergeleken met de resultaten van het experiment. Een deel van de testplanten komt in laboratoriumomstandigheden in contact met vervuilde lucht, grond, water en het tweede deel - met schone media.
Bij gebruik van de derde methode worden historische standaarden gebruikt ter vergelijking. Dit zou bijvoorbeeld handig zijn wanneer:verkenning van de Europese steppe. Tegenwoordig heeft dit ecosysteem zijn oorspronkelijke uiterlijk praktisch verloren. Het is met hoe de steppe er in het verleden uitzag dat hij in het heden wordt vergeleken.
De vierde techniek maakt gebruik van controle. Dit is een bepaald soort afhankelijkheid, waarvan de afwijking als een overtreding wordt beschouwd. Voor ongestoorde soortengemeenschappen wordt bijvoorbeeld een bijbehorende grafiek gemaakt. Als er afwijkingen worden waargenomen, zal dit direct merkbaar zijn bij het vergelijken van de twee curven.
Bio-indicatiemethoden
Bio-indicatoren in de natuur worden bestudeerd met behulp van geschikte milieumonitoring. Het wordt zowel op micro- als op macroniveau uitgevoerd. Bio-indicatieve onderzoeken kunnen biocenotisch en soort zijn. In het tweede geval wordt de aanwezigheid van een organisme in de omgeving en de frequentie van voorkomen bestudeerd. Fysiologische, biochemische, anatomische en morfologische eigenschappen van de bio-indicator kunnen ook worden bestudeerd.
Tijdens een biocenotische studie wordt rekening gehouden met de soortendiversiteit met behulp van een systeem van geschikte indicatoren, evenals met de productiviteit van de gemeenschap.
Afhankelijk van de impact van verschillende factoren op het systeem, kan monitoring van bio-indicaties specifiek en niet-specifiek zijn. Ze bestuderen de reacties van een soort op het verschijnen van vervuiling, gifstoffen in hun leefgebied. Bij niet-specifieke bio-indicatie kan dezelfde reactie door verschillende factoren worden veroorzaakt. Als de veranderingen die optreden het gevolg zijn van de invloed van slechts één factor, hebben we het over een specifieke indicatie.
Dus bijvoorbeeld coniferen en korstmossenkunnen informatie verstrekken over de zuiverheid van de lucht in de regio en de aanwezigheid van industriële vervuiling in hun leefgebieden. De lijst met plant- en diersoorten die in de bodem leven, is specifiek voor verschillende bodemsoorten. Als er veranderingen optreden in deze groepen, kunnen we praten over bodemverontreiniging met chemicaliën of een verandering in de structuur ervan door menselijke activiteiten.
Tegenwoordig wordt aangenomen dat instrumentele studies het meest effectief worden gebruikt in combinatie met bio-indicatoren. Zo'n symbiose levert de meest complete, betrouwbare informatie over de toestand van de bevolking, de impact van ongunstige factoren daarop.
Bodembio-indicatie
Met behulp van bio-indicatoren in de studie van bodemverontreiniging is het mogelijk om betrouwbare resultaten te verkrijgen. Planten geven informatie over bodemvruchtbaarheid. Een volledige analyse van de samenstelling van de bodem vergt veel tijd en inspanning. De grond wordt als vruchtbaar beschouwd als er brandnetels, frambozen, stinkende gouwe, valeriaan enz. op groeien. Deze planten overleven niet op arme grond.
Angelica, longkruid, weidezwenkgras, enz. geven matig vruchtbare grond af. Veenmossen, korstmossen, veenbessen, rode bosbessen groeien op weinig vruchtbare grond.
Naast de indicator van vruchtbaarheid kan ook de samenstelling van de bodem bepaald worden uit planten. De aanwezigheid van een grote hoeveelheid stikstof blijkt uit planten als tarwegras, frambozen, ganzenwateraardbei, duizendknoop, enz. De kleur van dergelijke planten zal heldergroen zijn. Als het bleek is, zit er weinig stikstof in de grond. Planten hebben minder vertakkingen en minder bladeren.
Een aantal anderenmineralen, zuurgraad en andere kenmerken van de bodem kunnen in de bodem worden bepaald met behulp van bio-indicatoren.
Luchtbio-indicatie
Een bio-indicator is een levend organisme dat zijn eigenschappen aanzienlijk verandert wanneer er afwijkingen in de omgeving optreden. Met hun hulp kun je bepalen of de lucht vervuild is. Fytocenose wordt sterk beïnvloed door verontreinigende stoffen zoals stikstofoxide, zwaveldioxide, koolwaterstoffen, enz.
Plantresistentie tegen dergelijke toxines is anders. Zelfs een kleine hoeveelheid zwaveldioxide in de lucht is gemakkelijk te bepalen met behulp van korstmossen. Bij planten kan het verhoogde geh alte aan dit type verontreinigende stof worden bepaald door naaldbomen.
Tarwe, dennen, maïs, sparren, tuinaardbeien, enz. zijn gevoelig voor het geh alte aan waterstoffluoride in de lucht, waterstofchloride, enz.
Biologische indicatie voor water
Voor de controle van de waterkwaliteit is bio-indicatie een van de beste methoden. In tegenstelling tot chemische en fysische monitoringmethoden is deze benadering de meest objectieve. Speciale apparatuur kan alleen bepaalde soorten vervuiling volgen. Bio-indicatie onthult volledige informatie over de toestand van het omringende aquatische milieu.
Monitoring stelt u in staat om te beoordelen voor welke werkgebieden een reservoir geschikt is. Een van de eenvoudigste manieren om water te bio-indiceren, is door gistculturen te gebruiken. Er wordt een nefelometrische beoordeling van de troebelheid van de vloeistof uitgevoerd. Het hangt af van de hoeveelheid gist in het monster. Als water hun ontwikkeling remt, zal het monster lichter zijn dan het controlemonster.
Vissen kunnen ookworden gebruikt als bio-indicator. Ze verzamelen gifstoffen in hun lichaam. Hierdoor is het mogelijk om vast te stellen welke eigenschappen het water in een rivier of meer kenmerken door de toestand van de vis visueel te beoordelen.
