Биоиндикация на примере животных

Наблюдать за изменениями животных в нарушенной среде значительно сложнее, чем за неподвижными растениями. Более доступны насекомые и моллюски. Эти группы чаще других и используют в целях биоиндикации.

1. Морфологические изменения (размеров, пропорций, покровов, окраски, уродства):

• размеры и пропорции тела на загрязненных участках достоверно отличаются:

• у ряда тлей (ширина головы, длина бедра и голени, усиков, хвостика и сифона);

• у некоторых брюхоногих моллюсков размеры раковинок;

• на загрязненном корме размеры личинок насекомых обычно уменьшаются;

• покровы – у тли (Aphis fabae) после добавления в пищу сульфат-ионов существенно изменялась зернистость покрова

• окраска – явление более темной окраски в загрязненных районах отмечено у:

• бабочки пяденицы березовой;

• двухточечной божьей коровки (обычно доля черных форм составляет 2-3%, а в загрязненных районах – намного выше);

• уродства – под действием ксенобиотиков (дизельного топлива, ДДТ и других) возникают нарушения формообразующих процессов в развитии насекомых. В опытах доля аномальных бабочек огнёвки выросла от 5% до 35% при добавлении в пищу PbO. Исследование рыб (плотва, лещ, карась и др.) в Москве-реке в пределах города выявило следующие уродства: нарушение формы тела, искривление позвоночника, нарушение пигментации, редукцию плавников, «мопсовидность» головы, слепоту, бельмо на глазу, выпуклость глаз, ожирение, длиннохвостость и др. Так, у плотвы доля особей с уродствами составляла от 10 до 70%;

• изменение толщины скорлупы яиц у птиц при питании пищей с примесями ДДТ.

2. Физиологические изменения:

у личинок водных насекомых имеются хлоридные клетки, способные активно поглощать анионы, особенно хлорид-ионы, обеспечивая постоянство их концентрации в гемолимфе. Эти клетки обычно расположены на жабрах или на брюшке. Число таких клеток обратно пропорционально уровню солености воды. При каждой линьке их число приводится в соответствие с соленостью воды. От линьки к линьке можно определить тенденции в изменении солености водоема.

Примеры биоиндикации на популяционно-видовом уровне

Популяция - естественная пространственная группировка особей одного вида. Характеризуется плотностью, структурой (половозрастной, экологической и пр.), особенностями динамики. Отклонения этих показателей от нормы и положены в основу биоиндикации с помощью популяций.

Растения

1. Плотность - количество особей вида на единицу площади или объема (величины которых выбираются в зависимости от размера организмов и среды обитания: 1м², 1 км², 1 га, 1 см³ и т.д.).

В целом, под влиянием антропогенного вмешательства у большинства видов, особенно чувствительных, плотность популяций падает. Биоиндикация основана на учете плотности популяции чувствительных к нарушениям видов, например, площади, покрытой лишайником леканора (Lecanora conizaeoides). Этот относительно дымостойкий лишайник встречается в Европе на всех древесно-кустарниковых породах, что позволяет произвести первую оценку интенсивности многолетнего загрязнения воздуха на данной территории. Площадь покрытия лишайника хорошо коррелирует с концентрацией сернистого газа в воздухе, причем и безлесных ландшафтах влияние последнего намного сильнее, чем в лесных.

Увеличивать плотность могут популяции сорняков, галофилов и других устойчивых к антропогенному прессу видов, что также может служить целям биоиндикации.

2. Возрастная структура популяций. При антропогенном вмешательстве нарушается соотношение между молодыми, размножающимися и старыми особями в популяции:

а) популяция омолаживается, если смертность возрастает, а стадии развития укорачиваются. Это отмечено на сенокосных лугах, по сравнению с некосимыми, на городских газонах, в напочвенной растительности после прореживания лесов;

б) популяция стареет, если нарушается возобновление. Например, загрязнение сернистым газом нарушает возобновление в букняках.

3. Экологическая структура популяций. Природные популяции обычно состоят из нескольких экотипов - групп особей, приспособленных к разным условиям среды. Экотипы способствуют выживанию популяции при изменении условий местообитания. Популяции многих видов включают экотипы с высокой устойчивостью к определенным антропогенным воздействиям. Распространение устойчивых, вытеснение ими чувствительных экотипов происходит иногда очень быстро. Например, химизация и механизация сельского хозяйства привела к сильному сужению спектра изменчивости у мака-самосейки, что обнаружено при сравнении данных за 1950 и 1980 гг.