Im Rahmen der Umweltforschung werden verschiedene Methoden angewendet. Eine davon kann die Bioindikation sein. Dieser Ansatz beinhaltet die Untersuchung des Zustands bestimmter lebender Organismen, um Informationen über ihre Umgebung zu erhalten. Um die Merkmale der Durchführung solcher Studien zu verstehen, sollten Sie überlegen, was ein Bioindikator ist. Dies liefert die notwendigen Informationen über eine ähnliche Forschungsmethodik.
Allgemeine Definition
Ein Bioindikator ist ein lebender Organismus und möglicherweise eine ganze Art oder Gemeinschaft, die in einem bestimmten Ökosystem lebt und als Spiegelbild seines Zustands dienen kann. Darüber hinaus bewertet die Studie die Anzahl der Personen in der Bevölkerung, ihren Zustand und ihr Verhalten. Anhand der erhaltenen Informationen kann das Vorhandensein von Schadstoffen, Toxinen, Karzinogenen usw. in der natürlichen Umgebung beurteilt werden.
Bioindikatoren sind Pflanzen oder Tiere, deren Zustand direkt von ihrer Umgebung abhängt. Die Anwendung einer solchen Technik während des Studiums hat viele Vorteile. Manchmal ist es nur auf der Basis von Bioindikatoren möglich, die notwendigen Informationen über den Zustand der Umwelt zu erhalten. Die Einsparung von Geld und Zeit für die Durchführung komplexer physikalischer und chemischer Analysen ist zweifellos ein Vorteil.
Bioindikatoren sind Pflanzen und Tiere, die wichtige Daten zu Schadstoffen und zur Änderungsrate zusammenfassen. Mit ihnen können Sie den Ort der Akkumulation und den Eintrittsweg von Schadstoffen sowie den Grad und die Schwere der Wirkung von Toxinen auf Lebewesen, einschließlich Menschen, bestimmen.
Im Rahmen der Forschung wird die Biozönose solcher Indikatoren bewertet. Gleichzeitig interessieren sich Forscher sowohl für Vertreter der Fauna als auch der Flora. Während der Beobachtungen ist es möglich, den Grad der chronischen Exposition gegenüber Toxinen bereits in geringen Konzentrationen zu beurteilen. Sie beeinflussen die Funktionen und den Allgemeinzustand der inneren Organe von Tieren, symmetrischen Körperteilen und deren Beziehungen.
Typologie
Bioindikatoren - Pflanzen und Tiere, die in Wasser, Luft, Boden leben. Solche Organismen können Bakterien oder Algen sowie wirbellose Tiere sein, beispielsweise Krebstiere, Ciliaten, Weichtiere. Kann während der Studie Daten an Fischen, Tieren verwendet werden.
Bodenbioindikatoren sind meistens wild wachsende Pflanzen. Je nach Zustand können Sie den Säuregehalt, die Feuchtigkeitskapazität, die Dichte und die Temperatur des Bodens bestimmen. Auch das Aussehen bestimmter Pflanzen kann den Sauerstoffgehalt im Boden, die Menge an Nährstoffen sowie Salze und Schwermetalle bestimmen.
Nadelbäume können das ganze Jahr über Bodeninformationen liefern. In diesem Fall werden nicht nur morphologische Indikatoren angewendet, sondern auch eine Reihe von biochemischen Veränderungen. Auf diese Weise erhalten Sie zuverlässige Informationen. Morphologische Zeichen sind manchmal variabel.
So kann beispielsweise eine normale Brennnessel nachweisen, wie viel Kalzium sich im Boden befindet. Einige Pflanzen sind Gallophile. Sie lieben salzhaltige Böden. Wenn sie in einem bestimmten Gebiet wachsen und Gebiete aktiv besiedeln, wird das Land allmählich gesalzen.
Zur Beurteilung des Wasserzustands werden Bioindikatoren wie die Larven bestimmter Insekten, bestimmter Algentypen und höherer Krebstiere sowie leuchtende Bakterien untersucht.
Bioindikatoren für Luft können Moose und Flechten sein. Ihre körperlichen Eigenschaften variieren stark in Abhängigkeit von den Wachstumsbedingungen.
Merkmale der Wahl
Pflanzen und tierische Bioindikatoren werden nach einem bestimmten Prinzip für die Forschung ausgewählt. Es wurde von einem der bekanntesten amerikanischen Ökologen, Yu. Odum, formuliert. Er schlägt vor, bei der Auswahl der Bioindikatoren folgende Aussagen zu berücksichtigen:
- Es gibt stenotope und eurytope Arten lebender Organismen. Erstere können nur unter bestimmten Bedingungen leben, so dass der Umfang ihrer Verbreitung begrenzt ist. Eurytopische Arten sind in der Natur weit verbreitet und haben eine Umweltverträglichkeit. Daher sind sie für die Forschung weniger geeignet als stenotope Arten.
- Größere Arten von Bioindikatoren werden häufiger untersucht als kleine. Dies erklärt sich aus der Fluktuationsrate in der Biozönose. Bei kleinen Arten ist sie höher, daher fallen sie zum Zeitpunkt der Untersuchung möglicherweise nicht in die Probe, insbesondere bei der Analyse mit langer Periodizität.
- Um eine Art oder ihre Gruppe für die Studie auszuwählen, sind experimentelle und Feldinformationen über die Grenzwerte eines bestimmten Faktors erforderlich. Gleichzeitig werden mögliche Kompensationsreaktionen des Bioindikators und die Toleranz der Spezies berücksichtigt.
- Das quantitative Verhältnis verschiedener Populationen, Arten oder Gemeinschaften ist indikativer und wird daher als verlässlicher Indikator verwendet. Nur eine Art kann das Ausmaß der Umweltveränderungen nicht vollständig erfassen. Solche Änderungen müssen als Ganzes betrachtet werden, als nur in eine Richtung.
Es ist auch erwähnenswert, dass die besten Bioindikatoren Arten sind, die eine sofortige Reaktion liefern und sich in der Zuverlässigkeit der bereitgestellten Informationen unterscheiden. Der Fehler sollte 20% nicht überschreiten. Mit Hilfe solcher Bioindikatoren sollte es auch einfach sein, die notwendigen Informationen zu erhalten. Die Art muss ständig in der Natur vorhanden sein, damit der Forscher ihren Zustand jederzeit beurteilen kann.
Sorten
Es gibt verschiedene Arten und Arten von Bioindikatoren. Alle für solche Studien geeigneten lebenden Organismen können in zwei Gruppen eingeteilt werden:
- Registrierung.
- Akkumulieren.
Im ersten Fall reagieren lebende Organismen auf Veränderungen in der Umwelt, indem sie die Größe der Population verändern. Sie können auch das Erscheinungsbild des Phänotyps, somatische Störungen oder Gewebeschäden verändern. Es können verschiedene Deformitäten auftreten, die Wachstumsrate variiert. Andere deutlich sichtbare Zeichen können vorhanden sein.
Zum Beispiel sind Flechten, Nadeln von Bäumen, Registrierungs-Bioindikatoren. Sie erscheinen Nekrose, Chlorose, Trockenheit. Durch die Aufzeichnung von Bioindikatoren können die Ursachen der Änderungen nicht immer ermittelt werden. In diesem Fall sind zusätzliche Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, warum sich die Population, das endgültige Erscheinungsbild, die Verteilung in der Natur usw. geändert haben. Solche Änderungen können das Ergebnis verschiedener Prozesse sein.
Bioindikatororganismen können akkumulierend sein. Sie konzentrieren Giftstoffe, Verschmutzungen in ihrem Körper, in verschiedenen Geweben, Körperteilen oder Organen. Während der Studie wird der Grad der Umweltverschmutzung nach chemischer Analyse bestimmt. Beispielsweise kann der akkumulierende Bioindikator Schalen von Krebstieren, Insektenlarven sowie einige Säugetierorgane (Gehirn, Nieren, Milz, Leber usw.) und Moose sein.
Lebende Organismen reagieren sofort auf den gesamten Schadstoffkomplex, der in die Umwelt gelangt. Um die genaue Konzentration eines einzelnen Toxins zu bestimmen, erlaubt diese Technik daher nicht. Gleichzeitig können Sie durch den Vorteil der Verwendung der Bioindikation bestimmen, wie genau sich die Umweltverschmutzung auf die Bevölkerung auswirkt.
Testorganismen
Der Testorganismus kann ein Bioindikator für die Umwelt sein. Dies sind Vertreter der Flora oder Fauna, die bei der Qualitätskontrolle der Umweltbedingungen im Labor verwendet werden. Sie führen relevante Experimente durch. Es können zum Beispiel einzellige, Protozoen, Arthropoden sein. Der Testorganismus kann auch Pflanzen sein, beispielsweise Moose oder Blütenpflanzen.
Das Hauptmerkmal solcher Organismen ist die Fähigkeit, Pflanzen aus genetisch homogenen Pflanzen oder Tieren zu gewinnen. In diesem Fall wird der Prototyp mit der Kontrolle verglichen. Auf diese Weise erhalten Sie zuverlässige Informationen über den störenden Faktor. Andernfalls ist es aufgrund normaler individueller Unterschiede zwischen Individuen nicht möglich, ein verlässliches Ergebnis zu erzielen.
Analysemethoden
Bioindikatoren und ihre Umweltverschmutzung werden mittels vergleichender Analyse mit einer Kontrollinstanz untersucht. In diesem Fall können verschiedene Ansätze verwendet werden.
Bei der ersten Methode werden die relevanten Merkmale außerhalb des Einflussbereichs verglichen. Zum Beispiel werden Pflanzen, die in der industriellen Verschmutzungszone wachsen, mit Pflanzen verglichen, die außerhalb des Bereichs anthropogenen Einflusses gewachsen sind.
Die zweite Methode beinhaltet den Vergleich der Probe mit den experimentellen Ergebnissen. Ein Teil der Testanlagen wird unter Laborbedingungen mit kontaminierter Luft, Boden, Wasser und der zweite Teil mit sauberen Medien kontaktiert.
Bei Verwendung der dritten Technik werden historische Standards zum Vergleich verwendet. Dies wird beispielsweise bei der Untersuchung der europäischen Steppe ratsam sein. Heute hat dieses Ökosystem fast sein ursprüngliches Aussehen verloren. Mit dem Aussehen der Steppe in der Vergangenheit wird sie in der Gegenwart verglichen.
Die vierte Technik verwendet Kontrolle. Dies ist eine bestimmte Art von Abhängigkeit, deren Abweichung als Verstoß angesehen wird. Beispielsweise wird für ungestörte Artengemeinschaften ein geeigneter Zeitplan erstellt. Wenn Abweichungen festgestellt werden, macht sich dies sofort bemerkbar, wenn zwei Kurven verglichen werden.
Bioindikationsmethoden
Mit einer geeigneten Umweltüberwachung werden Bioindikatoren in der Natur untersucht. Es wird sowohl auf Mikro- als auch auf Makroebene durchgeführt. Bioindikationsstudien können biozönotisch und artenbezogen sein. Im zweiten Fall wird das Vorhandensein des Organismus in der Umwelt, die Häufigkeit seines Auftretens, untersucht. Die physiologischen, biochemischen, anatomischen und morphologischen Eigenschaften des Bioindikators können ebenfalls untersucht werden.
Während der biocenotischen Studie wird die Artenvielfalt anhand eines Systems relevanter Indikatoren sowie der Produktivität der Gemeinschaft berücksichtigt.
Entsprechend dem Einfluss verschiedener Faktoren auf das System kann die Überwachung der Bioindikation spezifisch und unspezifisch sein. Sie untersuchen die Reaktionen der Arten auf das Auftreten von Verschmutzung und Toxinen in ihrem Lebensraum. Bei unspezifischer Bioindikation kann dieselbe Reaktion durch verschiedene Faktoren verursacht werden. Wenn die auftretenden Veränderungen durch den Einfluss nur eines Faktors erklärt werden, handelt es sich um eine bestimmte Indikation.
Zum Beispiel können Nadelbäume und Flechten Informationen über die Sauberkeit der Luft in der Region und über das Vorhandensein industrieller Verschmutzung in ihren Lebensräumen liefern. Die Liste der Pflanzenarten, Tiere, die im Boden leben, ist spezifisch für verschiedene Bodentypen. Wenn in diesen Gruppen Veränderungen auftreten, können wir über eine Kontamination des Bodens mit Chemikalien oder eine Veränderung seiner Struktur aufgrund menschlicher Aktivitäten sprechen.
Heute wird angenommen, dass der Einsatz instrumenteller Forschung in Kombination mit Bioindikatoren am effektivsten ist. Eine solche Symbiose liefert die vollständigsten und zuverlässigsten Informationen über den Zustand der Bevölkerung und die Auswirkungen nachteiliger Faktoren auf sie.
Bodenbioindikation
Mithilfe von Bioindikatoren für die Bodenverschmutzung können zuverlässige Ergebnisse erzielt werden. Pflanzen geben Auskunft über die Bodenfruchtbarkeit. Eine vollständige Analyse der Zusammensetzung des Bodens erfordert viel Zeit und Mühe. Der Boden gilt als fruchtbar, wenn Brennnessel, Himbeeren, Schöllkraut, Baldrian usw. darauf wachsen. Diese Pflanzen überleben nicht auf schlechtem Boden.
Mäßig fruchtbarer Boden wird von Angelika, Wahnsinnigen, Wiesenschwingel usw. gegeben. Torfmoose, Flechten, Preiselbeeren und Preiselbeeren wachsen auf wenig fruchtbarem Boden.
Zusätzlich zum Fruchtbarkeitsindikator kann die Zusammensetzung des Bodens durch Pflanzen bestimmt werden. Das Vorhandensein einer großen Menge Stickstoff wird durch Pflanzen wie Weizengras, Himbeeren, Gänsehaut, Knöterich usw. angezeigt. Die Farbe solcher Pflanzen ist hellgrün. Wenn es blass ist, bedeutet dies, dass der Boden wenig Stickstoff enthält. Bei Pflanzen sind die Verzweigung und die Anzahl der Blätter reduziert.
Eine Reihe anderer Mineralien, Säuren und anderer Bodeneigenschaften können im Boden mithilfe von Bioindikatoren bestimmt werden.
Bioindikation von Luft
Ein Bioindikator ist ein lebender Organismus, der seine Eigenschaften erheblich verändert, wenn Anomalien in der Umwelt auftreten. Sie können verwendet werden, um festzustellen, ob Luft kontaminiert ist. Schadstoffe wie Stickoxid, Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoff usw. haben einen großen Einfluss auf die Phytozänose.
Die Pflanzenresistenz gegen ähnliche Toxine ist unterschiedlich. Selbst eine geringe Menge Schwefeldioxid in der Luft kann mit Flechten leicht bestimmt werden. Bei Pflanzen kann der erhöhte Gehalt dieser Art von Schadstoffen durch Nadelbäume bestimmt werden.
Empfindlicher Weizen, Tanne, Mais, Fichte, Erdbeere usw. reagieren empfindlich auf den Gehalt an Fluorid und Chlorwasserstoff in der Luft.
