Войти
Ручейник (заказ Trichoptera ), макробеспозвоночное, используемое в качестве индикатора качества воды.A биоиндикатор, представляет собой любой вид (индикаторный вид ) или группу видов чья функция, популяция или статус могут показать качественный статус окружающей среды. Например, веслоногие ракообразные и другие мелкие водные ракообразные, которые присутствуют во многих водоемах, можно отслеживать на предмет изменений (биохимических, физиологических, или поведенческие ), которые могут указывать на проблему в их экосистеме. Биоиндикаторы могут рассказать нам о совокупном воздействии различных загрязнителей на экосистему и о том, как долго могла существовать проблема, чего не могут физические и химические испытания.
A биологический монитор или биомонитор - это организм, который предоставляет количественную информацию о качестве окружающей среды вокруг него. Следовательно, хороший биомонитор укажет на присутствие загрязнителя, а также может быть использован в попытке предоставить дополнительную информацию о количестве и интенсивности воздействия.
A биологический индикатор - это также название, данное процессу оценки стерильности окружающей среды с использованием штаммов устойчивых микроорганизмов (например, Bacillus или Geobacillus ). Биологические индикаторы можно охарактеризовать как внедрение высокоустойчивых микроорганизмов в заданную среду перед стерилизацией, проводятся испытания для измерения эффективности процессов стерилизации. Поскольку биологические индикаторы используют высокоустойчивые микроорганизмы, любой процесс стерилизации, который делает их неактивными, также уничтожит более распространенные, более слабые патогены.
Биоиндикатор - это организм или биологическая реакция, которая выявляет присутствие загрязнителей по возникновению типичных симптомов или измеримых реакций, и поэтому является более качественной. Эти организмы (или сообщества организмов) могут использоваться для предоставления информации об изменениях в окружающей среде или количестве экологических загрязнителей путем изменения одним из следующих способов: физиологически, химически или поведенчески. Информация может быть получена путем изучения:
Важность и актуальность биомониторов, а не искусственного оборудования, оправдываются наблюдение, что лучшим индикатором статуса вида или системы является сама она. Биоиндикаторы могут выявить косвенные биотические эффекты загрязнителей, в то время как многие физические или химические измерения не могут этого сделать. С помощью биоиндикаторов ученым необходимо наблюдать только за отдельными видами-индикаторами для проверки окружающей среды, а не контролировать все сообщество.
Использование биомонитора описывается как биологический мониторинг и является его применением свойств организма для получения информации о некоторых аспектах биосферы. Биомониторинг загрязнителей воздуха может быть пассивным или активным. Эксперты используют пассивные методы для наблюдения за естественным ростом растений на интересующей территории. Активные методы используются для обнаружения присутствия загрязнителей воздуха путем помещения подопытных растений с известным ответом и генотипом на исследуемую территорию.
Использование биомонитора описывается как биологический мониторинг. Это относится к измерению конкретных свойств организма для получения информации об окружающей физической и химической среде.
Биоаккумулятивные индикаторы часто рассматриваются как биомониторы. В зависимости от выбранных организмов и их использования существует несколько типов биоиндикаторов.
В большинстве случаев собираются исходные данные для биотических условий в пределах заранее определенного эталонного участка. Контрольные участки должны характеризоваться минимальным воздействием извне (например, антропогенными нарушениями, изменениями в землепользовании, инвазивными видами) или отсутствием их. Биотические условия конкретного индикаторного вида измеряются как в контрольном участке, так и в исследуемом регионе с течением времени. Данные, собранные в исследуемом регионе, сравниваются с аналогичными данными, собранными на контрольном участке, чтобы сделать вывод об относительном состоянии окружающей среды или целостности исследуемого региона.
Важным ограничением биоиндикаторов в целом является то, что о них сообщают как неточные в применении к географически и экологически разнообразным регионам. В результате исследователям, использующим биоиндикаторы, необходимо постоянно обеспечивать соответствие каждого набора показателей тем условиям окружающей среды, которые они планируют контролировать.
Лишайник Lobaria pulmonaria чувствительны к загрязнению воздуха. Наличие или отсутствие определенных растений или другой растительной жизни в экосистеме может дать важные ключи к пониманию здоровья окружающей среды: охрана окружающей среды. Существует несколько видов биомониторов растений, в том числе мхи, лишайники, кора деревьев, карманы коры, кольца деревьев, а оставляет. Грибы тоже могут быть полезны в качестве индикаторов.
Лишайники представляют собой организмы, содержащие как грибы, так и водоросли. Их можно найти на камнях и стволах деревьев, и они реагируют на изменения окружающей среды в лесах, включая изменения в структуре леса - биология сохранения, качество воздуха и климат. Исчезновение лишайников в лесу может указывать на экологические стрессы, такие как высокие уровни диоксида серы, загрязнителей на основе серы и оксидов азота. Состав и общая биомасса видов водорослей в водных системах служат важным показателем загрязнения воды органическими веществами и нагрузки питательными веществами, такими как азот и фосфор. Существуют генно-инженерные организмы, которые могут реагировать на уровни токсичности в окружающей среде ; например, тип генетически модифицированной травы, которая вырастает другого цвета, если в почве есть токсины.
Изменения в животных популяциях, увеличивается ли или уменьшается, может указывать на загрязнение. Например, если загрязнение вызывает истощение растения, виды животных, зависящие от этого растения, испытают сокращение популяции. И наоборот, перенаселение может быть условным ростом одного вида в ответ на потерю других видов в экосистеме. С другой стороны, вызванные стрессом сублетальные эффекты могут проявляться в физиологии, морфологии и поведении животных. особей задолго до того, как ответы будут выражены и наблюдаются на уровне популяции. Такие сублетальные реакции могут быть очень полезны в качестве «сигналов раннего предупреждения» для прогнозирования дальнейших ответных действий населения.
Загрязнение и другие факторы стресса можно контролировать путем измерения любого из нескольких переменных у животных: концентрации токсинов в тканях животных; скорость возникновения уродств в популяциях животных; поведение в поле или в лаборатории; и путем оценки изменений в индивидуальной физиологии.
Земноводные, особенно бесхвостые амфибии (лягушки и жабы), все чаще используются в качестве биоиндикаторов накопления загрязняющих веществ в исследованиях загрязнения. Невероятные животные поглощают токсичные химические вещества через кожу и мембраны жабр личинок и чувствительны к изменениям в окружающей среде. У них плохая способность выводить токсины из пестицидов, которые всасываются, вдыхаются или проглатываются при употреблении зараженной пищи. Это позволяет остаткам, особенно хлорорганических пестицидов, накапливаться в их системах. У них также проницаемая кожа, которая может легко поглощать токсичные химические вещества, что делает их модельным организмом для оценки воздействия факторов окружающей среды, которые могут вызвать сокращение популяции амфибий. Эти факторы позволяют использовать их в качестве организмов-биоиндикаторов для отслеживания изменений в их среде обитания и в экотоксикологических исследованиях из-за возрастающих требований человека к окружающей среде.
Знание и контроль экологических агентов имеют важное значение для поддержания здоровья экосистем. Хвостовики все чаще используются в качестве организмов-биоиндикаторов в исследованиях загрязнения, например при изучении воздействия сельскохозяйственных пестицидов на окружающую среду. Экологическая оценка для изучения окружающей среды, в которой они живут, выполняется путем анализа их численности в этом районе, а также оценки их двигательных способностей и любых аномальных морфологических изменений, которые представляют собой уродства и аномалии развития. Уменьшение численности бесхвостых амфибий и пороков развития также может свидетельствовать об увеличении воздействия ультрафиолетового света и паразитов.
Бесхвостые особи, выращивающие в прудах, особенно чувствительны к загрязнению из-за их сложных жизненных циклов, которые могут состоять из наземных и водных обитателей. Во время их эмбрионального развития морфологические и поведенческие изменения - это эффекты, которые наиболее часто упоминаются в связи с химическим воздействием. Последствия воздействия могут привести к уменьшению длины тела, уменьшению массы тела и деформациям конечностей или других органов. Медленное развитие, поздние морфологические изменения и небольшой размер метаморфа приводят к повышенному риску смертности и подверженности хищничеству.
Раки также считаются подходящими биоиндикаторами при соответствующих условиях..
Микроорганизмы могут использоваться в качестве индикаторов водных или наземных здоровья экосистемы.. Микроорганизмы, обнаруженные в больших количествах, легче отбирать, чем другие организмы. Некоторые микроорганизмы будут производить новые белки, называемые, при воздействии загрязняющих веществ, таких как кадмий и бензол. Эти стрессовые белки можно использовать в качестве системы раннего предупреждения для обнаружения изменений в уровнях загрязнения.
Микробиологическая разведка нефти и газа (MPOG) часто используется для определения перспективных участков для залежей нефти и газа. Известно, что во многих случаях нефть и газ просачиваются к поверхности, поскольку резервуар углеводородов обычно протекает или просачивается к поверхности из-за сил плавучести, преодолевая давление уплотнения. Эти углеводороды могут влиять на химические и микробные проявления, обнаруживаемые в приповерхностных почвах, или могут быть улавливаемы напрямую. Методы, используемые для MPOG, включают анализ ДНК, простой подсчет ошибок после культивирования образца почвы в среде на углеводородной основе или анализ потребления углеводородных газов в культуральной ячейке.
В последние годы микроводоросли привлекли внимание по нескольким причинам, включая их большую чувствительность к загрязнителям, чем у многих других организмов. Кроме того, они широко распространены в природе, они являются важным компонентом очень многих пищевых сетей, их легко культивировать и использовать в анализах, и их использование практически не вызывает этических проблем.
Гравитактический механизм микроводорослей Euglena gracilis (A) в отсутствие и (B) в присутствии загрязняющих веществ. Euglena gracilis подвижна, пресноводные, фотосинтетические жгутиковые. Хотя эвглена довольно устойчива к кислотности, она быстро и чувствительно реагирует на стрессы окружающей среды, такие как тяжелые металлы или неорганические и органические соединения. Типичные реакции - торможение движения и изменение параметров ориентации. Более того, с этим организмом очень легко обращаться и выращивать, что делает его очень полезным инструментом для экотоксикологических оценок. Одна очень полезная особенность этого организма - гравитактическая ориентация, которая очень чувствительна к загрязнителям. Гравирецепторы ухудшаются из-за загрязнителей, таких как тяжелые металлы и органические или неорганические соединения. Поэтому наличие таких веществ связано со случайным перемещением клеток в толще воды. Для краткосрочных тестов очень чувствительна гравитактическая ориентация E. gracilis. Другие виды, такие как Paramecium biaurelia (см. Paramecium aurelia ), также используют гравитактическую ориентацию.
Возможен автоматический биотест с использованием жгутиков Euglena gracilis в устройстве, которое измеряет их подвижность при различных разбавлениях возможно загрязненной пробы воды, для определения EC50 (концентрация пробы, которая влияет на 50 процентов организмов) и G-значения (наименьший фактор разбавления
Макробеспозвоночные - полезные и удобные индикаторы экологического здоровья водных объектов и наземных экосистем. Они почти всегда присутствуют, и их легко найти и идентифицировать. Во многом это связано с тем, что большинство макробеспозвоночных видны невооруженным глазом, у них обычно короткий жизненный цикл (часто длится один сезон) и, как правило, они ведут малоподвижный образ жизни. Существующие ранее речные условия, такие как тип реки и сток, будут влиять на сообщества макробеспозвоночных, поэтому различные методы и индексы будут подходить для конкретных типов водотоков и в пределах конкретных экорегионов. В то время как некоторые бентические макробеспозвоночные очень устойчивы к различным типам загрязнения воды, другие - нет. Изменения численности и вида популяций в конкретных исследуемых регионах указывают на физическое и химическое состояние ручьев и рек. Значения допуска обычно используются для оценки загрязнения воды и деградации окружающей среды, например, деятельности человека (например, выборочные рубки и лесные пожары ) в тропических лесах.
комплексная биологическая оценка участков в Национальном лесу Кастер, округ Эшленд-Рейнджер Бентические макробеспозвоночные обнаружены в бентической зоне ручья или реки. Они состоят из водных насекомых, ракообразных, червей и моллюсков, обитающих в растительности и руслах рек. Виды макробеспозвоночных можно найти почти в каждом ручье и реке, за исключением некоторых из самых суровых природных условий в мире. Они также могут быть найдены в основном в ручьях или реках любого размера, запрещая только те, которые пересыхают в короткие сроки. Это делает их полезными для многих исследований, поскольку их можно найти в регионах, где русла ручьев слишком мелкие, чтобы поддерживать более крупные виды, такие как рыба. Бентические индикаторы часто используются для измерения биологических компонентов пресной воды ручьев и рек. В целом, если считается, что биологическое функционирование ручья находится в хорошем состоянии, то предполагается, что химические и физические компоненты потока также находятся в хорошем состоянии. Бентические индикаторы являются наиболее часто используемым тестом качества воды в Соединенных Штатах. Хотя бентические индикаторы не следует использовать для отслеживания происхождения факторов стресса в реках и ручьях, они могут предоставить справочную информацию о типах источников, которые часто связаны с наблюдаемыми факторами стресса.
В Европе 23 октября 2000 года вступила в силу Рамочная директива по водным ресурсам (WFD). Она требует, чтобы все государства-члены ЕС продемонстрировали, что все поверхностные и подземные водные объекты находятся в хорошем состоянии. ВРД требует, чтобы государства-члены внедрили системы мониторинга для оценки целостности биологических компонентов потока для определенных категорий подземных вод. Это требование увеличило количество биометрических данных, применяемых для определения состояния водотоков в Европе. В 2006 году была разработана удаленная онлайн-система биомониторинга. Она основана на двустворчатых моллюсках и обмене данными в реальном времени между удаленным интеллектуальным устройством в поле (способное работать более 1 года без на месте вмешательства человека) и центр обработки данных, предназначенный для сбора, обработки и распространения веб-информации, полученной из данных. Этот метод связывает поведение двустворчатых моллюсков, в частности активность зияющих раковин, с изменениями качества воды. Эта технология успешно использовалась для оценки качества прибрежной воды в различных странах (Франция, Испания, Норвегия, Россия, Шпицберген (Нью-Олесунн ) и Новая Каледония).
В США. Государства, Агентство по охране окружающей среды (EPA) опубликовало в 1999 году протоколы быстрой биологической оценки, основанные на измерении макробеспозвоночных, а также перифитона и рыбы для оценки качество воды.
В Южной Африке метод Южноафриканской системы оценки (SASS) основан на донных макробеспозвоночных и используется для оценки качества воды в реках Южной Африки. Инструмент SASS водный биомониторинг совершенствовался в течение последних 30 лет и сейчас находится на пятой версии (SASS5) в соответствии с протоколом ISO / IEC 17025. Метод SASS5 используется Департаментом водных ресурсов Южной Африки в качестве стандартного метода оценки состояния рек, который используется в национальной программе здоровья рек и в национальной базе данных по рекам.
Феномен импозекс у собачьей раковины вида морской улитки приводит к аномальному развитию полового члена у самок, но не вызывает бесплодие. Из-за этого вид был предложен как хороший индикатор загрязнения органическими соединениями олова искусственного происхождения в малайзийских портах.
 | Викискладе есть средства массовой информации, связанные с биоиндикаторами. |
