Формы биоиндикации

Существуют различные формы биоиндикации.

Если две одинаковые реакции вызываются различными природными или антропогенными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Так снижение численности почвенных беспозвоночных может происходить и при различных загрязнениях почвы, и при вытаптывании, и в период засухи и по другим причинам.

Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то говорят о специфической биоиндикации. Например, высокая концентрация в воздухе озона вызывает появление на листьях табака (сорта Bel W3) серебристых некрозных пятен.

Рис. 1. Формы биоиндикации

Обычно в природе все виды биоиндикации включены в це­почку последовательно происходящих реакций или процессов. Если фактор действует непосредственно на био­логический элемент, то речь идет о прямой биоиндикации. Но нередко биоиндикация становится возможной только после изменения состояния под влиянием других непосредственно за­тронутых элементов. В этом случае мы имеем дело с косвенными биоиндикацией и биоиндикатором.

Например прямым индикатором подземных вод могут служить в аридных регионах сообщества с господством растений из группы облигатных фреатофитов (растений постоянно связанных с грунтовыми водами) – чиевники (ассоц. Achnatherum splendens), сообщества верблюжьей колючки (виды рода Athagi). Эти сообщества не могут существовать вне индикационной связи, и если она нарушена, то они погибают. Примером косвенной, или опосредованной, индикационной связи являются разреженные заросли псаммофильной Aristida pennata в песках пустынь служат кос­венным индикатором локальных скоплений подпесчаной верхо­водки. Хотя прямая связь здесь отсутствует, но пионеры-псам-мофиты указывают на слабую закрепленность песка, обуслов­ливающую хорошую аэрацию песчаной толщи и свободную ин­фильтрацию осадков, т.е. те условия, которые благоприятствуют образованию верховодки.

Другой пример, приме­не­ние одного из гер­бицидов (2,2 ди­хлор­­про­пио­но­вой ки­с­лоты) на лугу ведет к уменьшению злаков в растительном покрове (с 55 до 12%) и, соответственно, увеличению разнотравья, что может рассматриваться как прямая биоиндикация. Эти изменения растительного покрова ведут к падению численности саранчовых и росту численности тлей. Изменение в соотношении двух групп насекомых – пример косьвенной биоиндикации применения гербецидов.

Рис. . Прямая и косвенная биоиндикация

Внутри организма наблюдается определенное сопод­чинение реакций, возникающих в ответ на какой-либо природный или антропо­генный фактор. Первая реакция создает основу для первичной биоиндикации, следующая - для вторичной.

Биоиндикаторы

Типы биоиндикаторов. Если биоиндикатор реагирует значительным отклонением жизненных проявлений от нормы, то он является чувствительным биоиндикатором. При низкой чувствительности биоиндикатор отвечает только на сильные отклонения фактора от нормы.

Аккумулятивные биоиндикаторы накапливают факторы большей частью без быстро проявляющихся нарушений. Например, лес на начальных этапах его загрязнения или вытаптывания будет прежним по своим основным характеристикам (видовому составу, разнообразию, обилию и пр.). Лишь по прошествии какого-то времени начнут исчезать редкие виды, произойдет смена преобладающих форм, изменится общая численность организмов и т.д. Таким образом, лесное сообщество как биоиндикатор не сразу обнаружит нарушение среды.

Тест-организмы – это биоиндикаторы (растения и животные), которых используют для оценки качества воздуха, воды или почвы в лабораторных опытах.

Примеры тест-организмов:

• одноклеточные зеленые водоросли (хлорелла, требоуксия из лишайников и пр.);

• простейшие: инфузория-туфелька;

• членистоногие: рачки дафния и артемия;

• мхи: мниум;

• цветковые: злак плевел, кресс-салат.

Одно из основных требований к тест-организмам – это возможность получения культур из генетически однородных организмов. В таком случае отличия между опытом и контролем с большей вероятностью могут быть отнесены на счет нарушающего фактора, а не индивидуальных различий между особями.

Часто желательно заблаговременно обнаружить биологиче­ское действие антропогенного фактора, для того чтобы при известных условиях иметь возможность произвести направлен­ное вмешательство. Наличие очень чувствительных биоиндика­торов приводит к ранней индикации, когда реакция заметна уже при минимальных дозах спустя очень короткое время и происходит в месте воздействия фактора на элементарные мо­лекулярные или биохимические процессы.

В зависимости от времени развития биоиндикационных ре­акций на антропогенное воздействие, можно выделить шесть различных типов чувствительно­сти.

I тип: биоиндикатор дает спустя определенное время, в течение которого он никак не отвечал на воздействие (отсутствие эффективного уровня), одноразовую сильную реакцию и тут же теряет чувствительность (выше верхнего эффективного уровня).

II тип: как и в первом случае, реакция внезапная и сильная, однако продолжается известное время, а затем резко исчезает.

Ш тип: биоиндикатор реагирует с момента появления нарушающего воз­действия с одинаковой интенсивностью в течение длительного времени.

IV тип: после немедленной сильной реакции наблюдается ее затухание, сначала быстрое, потом более медленное.

V тип: при появлении нарушающего воздействия начинается реакция, становящаяся все более интенсивной, пока не достигает максимума, а затем по­степенно затухает.

VI тип: реакция V типа неоднократно повторяется; возникает осцилляция биоиндикационных параметров.

По степени географической устойчивости индикационных связей индикаторы могут быть разделены на панареальные, ре­гиональные и локальные. Связь панареальных индикаторов с индикатом единообразна во всем ареале индикатора. Так, тро­стник (Phragmites australis) является панареальным индикато­ром повышенной влажности субстрата в пределах развития сво­ей корневой системы. Панареальные индикаторы немногочис­ленны и обычно относятся к прямым. Значительно более часты региональные индикаторы, имеющие постоянную связь с индикатом лишь в пределах определенной физико-географической области, и локальные, сохраняющие индикационное постоянст­во лишь на площади известного физико-географического райо­на. Как те, так и другие оказываются большей частью косвен­ными.

Следует учитывать, что все перечисленные подразделения индикаторов по характе­ру и устойчивости взаимоотношении с индикатом имеют значе­ние лишь применительно к какой-то определенной индикацион­ной связи с известным индикатом в конкретной системе инди­катор - индикат. Вне ее они не имеют значения. Таким обра­зом, один и то же биоиндикатор может быть прямым панареаль­ным индикатором для одного индиката и косвенным локаль­ным — для какого-либо другого. Поэтому нельзя говорить об индикационной значимости биоиндикатора вообще, не опреде­ляя точно, о каком индикате идет речь.