BIOINDYKATORY: CHARAKTERYSTYKA I RODZAJE - ŚRODOWISKO - 2026

W biomarkery są procesy biologiczne, społeczności lub gatunków, w celu oceny jakości środowiska i jego dynamikę w czasie. Służą do oceny wpływu działalności człowieka na ekosystemy poprzez badanie reakcji flory i fauny na generowany stres.

Musimy wziąć pod uwagę, że każda działalność ma wpływ na środowisko, który może być pozytywny lub negatywny. Jednak działalność człowieka prawie wyłącznie generowała negatywny wpływ na środowisko, który wpływa na ekosystemy i ich faunę i florę.

Rysunek 1. Kanarek, ptak używany jako bioindykator toksycznych gazów w kopalniach. Źródło: pixabay.com

Do szkód w środowisku powodowanych przez działalność człowieka należy między innymi zanieczyszczenie emisjami i stałymi odpadami przemysłowymi lub miejskimi, wyczerpywanie się zasobów naturalnych w wyniku nadmiernej eksploatacji.

Wszystkie te wpływy generują stres w istniejącej faunie i florze i dlatego nazywane są antropogenicznymi czynnikami stresu, aby odróżnić je od naturalnych stresorów, takich jak okresy intensywnej suszy lub wahania temperatury spowodowane efektami klimatycznymi.

Rozwój i zastosowanie bioindykatorów pojawiło się w latach 60. XX wieku i od tego czasu ich repertuar poszerzył się w badaniach środowisk wodnych i lądowych pod wpływem stresorów antropogenicznych.

Bioindykatory pozwalają na monitorowanie chemiczno-fizycznych zmian środowiska, monitorowanie procesów ekologicznych, bezpośrednie lub pośrednie wykrywanie występowania zanieczyszczeń oraz ogólnie wykrywanie zmian środowiskowych.

Ogólna charakterystyka bioindykatorów

Bioindykator, niezależnie od tego, czy jest to proces biologiczny, zbiorowość czy gatunek, niezależnie od rodzaju mierzonej zmiany środowiska i danego regionu geograficznego, musi spełniać określone cechy:

-Musi być wrażliwy na zakłócenia lub stres, ale nie może z tego powodu umrzeć ani zniknąć. Gatunek lub zbiorowisko bioindykatorów musi mieć umiarkowaną tolerancję na zmienność środowiska.

- Powinno być możliwe zmierzenie twojej reakcji na stres. Bioindykatory mogą też pełnić procesy biologiczne zachodzące w organizmie.

- Twoja odpowiedź musi być reprezentatywna dla całego ekosystemu, populacji lub gatunku.

-Musi reagować zgodnie ze stopniem zanieczyszczenia lub degradacji środowiska.

-Musi być obfity i pospolity, prezentując odpowiednią gęstość zaludnienia na badanym obszarze. Ponadto musi być stosunkowo stabilny, pokonując umiarkowane wahania klimatyczne i środowiskowe.

- Muszą istnieć informacje o bioindykatorze, dobre zrozumienie jego ekologii i historii życia oraz dobrze udokumentowana i stabilna taksonomia. Ponadto pobieranie próbek musi być proste i niedrogie.

-Musi mieć znaczenie publiczne, gospodarcze i handlowe do innych celów.

W przypadku wykorzystywania osobników jako bioindykatorów należy wziąć pod uwagę ich wiek i zmienność genotypową. Należy również sprawdzić, czy inne czynniki środowiskowe nie zakłócają badania i uzupełnić informacje o środowiskowe testy toksykologiczne.

Rodzaje bioindykatorów

Klasyfikacja bioindykatorów różni się w zależności od cech, które mają być podkreślone w systemie klasyfikacji. Na przykład możemy sklasyfikować bioindykatory ze względu na ich złożoność, na gatunki, społeczności lub ekosystemy. Ale możemy je również sklasyfikować według środowiska, które monitorują.

Gatunki Bioindicator

Wszystkie istniejące gatunki (lub skupiska gatunków) mogą tolerować ograniczony zakres fizycznych, chemicznych i biologicznych warunków środowiskowych. Ta funkcja może służyć do oceny jakości środowiska.

Na przykład pstrąg żyjący w zimnych strumieniach w zachodnich Stanach Zjednoczonych toleruje temperaturę od 20 do 25 ° C, dlatego tę wrażliwość termiczną można wykorzystać jako bioindykator temperatury wody.

Te same pstrągi reagują na poziomie komórkowym na wzrost temperatury wody (spalając i wycinając okoliczne lasy). W takich przypadkach syntetyzują białko szoku cieplnego, które chroni ich komórki przed skutkami podwyższonej temperatury.

Ilościowe określenie tych białek szoku cieplnego u tego gatunku pozwala zmierzyć stres cieplny pstrąga i pośrednio ocenić zmianę środowiska w wyniku wycinania i wypalania lasów otaczających zbiornik wodny.

Społeczności Bioindicator

Całe społeczności, które obejmują szeroki zakres tolerancji na wiele czynników środowiskowych, mogą służyć jako bioindykatory do oceny stanu środowiska z kompleksowego i holistycznego podejścia. Badania te obejmują analizę wielu zmiennych środowiskowych.

Ekosystemy bioindykatorów

Utrata usług świadczonych przez ekosystemy, takich jak między innymi czysta woda i powietrze, zapylacze roślin, jest uważana za wskaźnik stanu zdrowotnego ekosystemu.

Na przykład utrata gatunków pszczół - które są zapylaczami - jest uważana za wskaźnik utraty zdrowia środowiska, ponieważ są one wrażliwe na obecność metali ciężkich, pestycydów i substancji radioaktywnych.

Bioindykatory w zależności od środowiska, które monitorują

Jak wskazano powyżej, bioindykatory można również klasyfikować ze względu na środowisko, z którego dostarczają informacji. Zgodnie z tą klasyfikacją mamy bioindykatory jakości powietrza, wody i gleby.

Bioindykatory jakości powietrza

Wśród bioindykatorów jakości powietrza są organizmy wrażliwe na zmiany stężenia niektórych gazów.

Na przykład porosty (symbiotyczne skojarzenia między grzybem, mikroalgami i / lub cyjanobakteriami) i mszaki są bardzo wrażliwe na gazy atmosferyczne, ponieważ pochłaniają je poprzez swoje ciało.

Organizmy te nie mają łusek ani korzeni, a ich wysoki stosunek powierzchni do objętości sprzyja wchłanianiu i akumulacji zanieczyszczeń atmosferycznych, takich jak dwutlenek siarki. Dlatego jego zniknięcie na niektórych obszarach jest wskaźnikiem złej jakości powietrza.

Z drugiej strony są też porosty (np. Lecanora conizaeoides), których obecność świadczy o złej jakości powietrza.

Rycina 2. Lichen Lecanora conizaeoides. Źródło: Jerzy Opioła, z Wikimedia Commons Innym przykładem jest długotrwałe stosowanie kanarków jako bioindykatorów niebezpiecznych warunków w podziemnych kopalniach węgla w Wielkiej Brytanii, ze względu na ich ostrą wrażliwość na małe stężenia tlenku węgla (CO ₂ ) i metanu. (CH ₄ ).

Ta wrażliwość wynika z faktu, że kanarki mają niską pojemność płuc i jednokierunkowy system wentylacji. Z tego powodu kanarki są znacznie bardziej wrażliwe niż ludzie na szkodliwe gazy.

Bioindykatory jakości wody

Wśród bioindykatorów jakości wody znajdują się między innymi mikroorganizmy bakteryjne, pierwotniaki, makrobezkręgowce, algi i mchy; wrażliwy na obecność toksycznych zanieczyszczeń.

Na przykład obecność zbiorowisk różnych wodnych taksonów makrobezkręgowców w rzece jest wskaźnikiem ekologicznym i bioróżnorodności. Im większa liczba obecnych taksonów, tym lepszy stan wód.

Innymi bioindykatorami stanu rzek są wydry, które szybko opuszczają zbiorniki wodne z niewielkimi ilościami zanieczyszczeń. Ich obecność świadczy zatem o dobrym stanie rzeki.

Gąbki morskie są również wykorzystywane jako bioindykatory metali ciężkich, m.in. rtęci i kadmu, substancji kałowych. Wykrycie zaniku gąbek w wodach morskich jest wskaźnikiem utraty jakości wody.

Obecność w zbiorniku wodnym glonów o dużym stężeniu wskazuje na wysoki poziom rozpuszczonego fosforu i azotu, które mogą pochodzić z nawozów wrzucanych do wody. Zrzucane nawozy powodują akumulację składników pokarmowych i eutrofizację środowiska wodnego.

Bioindykatory jakości gleby

Jako wskaźniki jakości gleby można wymienić część bioty tego siedliska, czyli niektóre rośliny, grzyby i mikroorganizmy bakteryjne.

Gdyby przedstawiały konkretne wymagania dotyczące ich przetrwania, organizmy te byłyby wskaźnikami istnienia tych warunków.

Na przykład dżdżownice są bioindykatorami jakości gleby, ponieważ niektóre gatunki, takie jak Eisenia fetida i E. andrei, są wrażliwe między innymi na pestycydy, produkty ropopochodne, metale ciężkie. Te bioindykatory są używane w badaniach toksyczności gleby.

Bibliografia

1. Celli, G. i Maccagnani, B. (2003). Pszczoły miodne jako bioindykatory zanieczyszczenia środowiska. Bulletin of Insectology 56 (1): 137-139.
2. Conesa Fdez-Vítora, V. (2010). przewodnik metodologiczny dotyczący oceny oddziaływania na środowisko. Czwarta edycja. Wydania Mundi-Prensa. pp 864.
3. Gadzala-Kopciuch, R., Berecka, B., Bartoszewicz, J. and Buszewski, B. (2004). Kilka uwag na temat bioindykatorów w monitorowaniu środowiska. Polish Journal of Environmental Studies Vol. 13, nr 5, 453-462.
4. Market, BA, Breure, AM i Zechmeister, HG (2003). Definicje, strategie i zasady bioindykacji / biomonitoringu środowiska. W: Bioindykatory i biomonitory. Redaktorzy Market, BA, Breure, AM i Zechmeister, HG. Elsevier Science Ltd.
5. Markert, B. (2007). Definicje i zasady bioindykacji i biomonitoringu metali śladowych w środowisku. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 21, 77–82. doi: 10.1016 / j.jtemb.2007.09.015