Біоіндикація як метод оцінки стану навколишнього середовища

Зміст

Вступ

Розділ 1 Біоіндикація як метод екологічного дослідження

Розділ 2 Фітоіндикація як наукова екологічна проблема

2.1 Історія розвитку фітоіндикації

2.2 Екологічні основи фітоіндикації

Розділ 3 Фітоіндикація: основні діагностичні характеристики та підходи

3.1 Фітоіндикація антропогенних впливів за морфологічними змінами рослин

3.2 Адаптація рослин до умов техногеннозабрудненого середовища

3.3 Фітоіндикація, її роль в оцінці довкілля

Розділ 4 Криптоіндифікаційна оцінка середовища

Розділ 5 Ліхеноіндикація

Висновки

Список використаних джерел

ВСТУП

В зв’язку з глибокою трансформацією природного середовища, що здійснюється під дією антропогенного впливу, який за своїми масштабами вийшов на планетарний рівень, а за силою та швидкістю випереджають вплив природних факторів, загострюються і стають актуальними проблеми збереження екосистеми та біосфери в цілому.

Визначення біологічно значимих антропогенних навантажень на основі реакцій на них живих організмів та їх угруповань пов’язано з фітоiдикацією. Значимість рослинного покриву як індикатора стану екосистеми є в тому , що він дуже чутливо реагує на зміну екологічних факторів і така реакція в багатьох випадках фіксується візуально. Достатньо важливим є те, що він відображує емерджентний характер змін властивостей екосистем в залежності від рівня їх організації. Ці три ознаки (чутливість, візуальність, емерджентний характер зміни рослинного покриву) визначають придатність фітоіндикації для екологічних досліджень, експертиз, прогнозування поведінки, стану та розвитку екосистем. Функції індикатора виконує той вид який має вузьку амплітуду екологічної толерантністю відношенню до якого-небудь фактора. Основою фітоіндикаційної оцінки служить екологічна специфіка видів, які ростуть тільки в певних зонах зміни якогось екологічного компоненту [2].

Найбільшого впливу господарської діяльності людини зазнають екосистеми міста. Тому важливим є контроль за станом навколишнього середовища та своєчасний аналіз забрудненості території міста. В деякій мірі ці питання дозволяє вирішити біоіндикаційна оцінка [1].

Мета роботи: ознайомитись з біоіндикацією як методом оцінки стану навколишнього середовища.

Завдання роботи:

1.         Дати характеристику біоіндикації як методу екологічного дослідження.

2.         З’ясувати суть поняття фітоіндикація та ознайомитись з історією фітоіндикаційних досліджень.

3.         Розглянути основні фітоіндикаційні діагностичні характеристики середовища. Встановити механізми адаптації рослин до умов існування в місті. Охарактеризувати місце фітоіндикації в системі оцінки стану навколишнього середовища.

4.         Ознайомитись з особливостями криптоіндифікаційної оцінки середовища.

5.         Охарактеризувати ліхеноіндикацію як метод екологічного дослідження.

РОЗДІЛ 1 БІОІНДИКАЦІЯ ЯК МЕТОД ЕКОЛОГІЧНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ

 

Біоіндикація - оцінка якості природного середовища по стані її біоти. Біоіндикація заснована на спостереженні за складом і чисельністю виглядів-індикаторів.

Біоіндикація використовується в екологічних дослідженнях, як метод виявлення антропогенного навантаження на біоценоз. Метод біоіндикаторів заснований на дослідженні впливу екологічних факторів, що змінюються, на різні характеристики біологічних об'єктів і систем. У якості біоіндикаторів вибирають найбільш чуттєві до досліджуваних факторів біологічні системи або організми. Зміни в поводженні тест-об'єкта оцінюють у порівнянні з контрольними ситуаціями, прийнятими за еталон. Наприклад, при оцінці екологічного стану поверхневих вод у якості біоіндикаторів використовують спостереження за поводженням дафній, молюсків, деяких риб і т.п..

Ряд рослин-індикаторів визначеним видимим образом реагує на підвищені або знижені концентрації мікро- і макроелементів у ґрунті. Це явище використовується для попередньої оцінки ґрунтів, визначення можливих місць пошуку корисних копалин.

Один зі специфічних методів моніторингу забруднення навколишнього середовища - біоіндикація, визначення ступеня забруднення геофізичних середовищ за допомогою живих організмів, біоіндикаторів. Живі індикатори не повинні бути занадто чуттєвими і занадто стійкими до забруднення. Необхідно, щоб у них був досить тривалий життєвий цикл. Важливо, щоб такі організми були широко поширені по планеті, причому кожен вид повинний бути присвячений до визначеного місцеперебування. Лишайники цілком відповідають усім цим вимогам. Вони реагують на забруднення інакше, чим вищі рослини. Довгостроковий вплив низьких концентрацій забруднюючих речовин викликає в лишайників такі ушкодження, що не зникають аж до загибелі їхніх сланей. Це, видимо, зв'язане з тим, що лишайники відновляють свої клітки дуже повільно, у той час як у вищих рослин ушкоджені тканини заміняються новими досить швидко. Біоіндикація має ряд переваг перед інструментальними методами. Вона відрізняється високою ефективністю, не вимагає великих витрат і дає можливість характеризувати стан середовища за тривалий проміжок часу.

Фактори середовища досить строго визначають, які організми можуть жити в даному місці, а які не можуть. Враховуючи це, ми можемо використати обернену закономірність і судити про фізичне середовище організму, який в ньому проживає. Так з 'явився метод біоіндикації середовища, який особливо широко використовують у лісовій типології, фітоценології, а також для визначення рівня забруднення атмосферного повітря за допомогою лишайників (ліхеноіндикація), мохів (бріоіндикація) чи грибів (мікоіндикація).

Ю.Одум наводить ряд суттєвих зауважень, які слід брати до уваги під час використання цього методу.

1. Стенотопні види, як правило, є кращими індикаторами, ніж евривиди. Наприклад, копитняк — виражений мезофіт; він трапляється в діброві, де репрезентує багаті умови зростання [17].

2. Крупні види є кращими індикаторами, ніж дрібні, оскільки на даному потоці енергії може підтримуватися більша біомаса або "врожай на корені", і ця біомаса розподіляється між крупними організмами. Наприклад, анемона дібровна — вид дібровних умов зростання, який рясно представлений у буковому лісі лише у час цвітіння (весняний аспект). Однак вже в червні годі знайти його сліди. В той час як бук — індикатор родючих бучин — завжди буде представлений і відіграватиме в будь-який час роль індикатора.

3. Числове співвідношення різних видів, популяцій і цілих угруповань часто служить кращим індикатором, ніж чисельність одного виду, оскільки ціле краще, ніж частина, відбиває загальну суму умов. Наприклад, чисті угруповання сосни високих бонітетів є індикаторами свіжих борових та суборових пісків. Коли говоримо про діброви, то беремо до уваги багаті ґрунти і благодатний клімат. Зарості кропиви дводомної індикують багаті на азот землі.

Отже, біоіндикатори — це група особин одного виду або угруповання, наявність, кількість або інтенсивність розвитку яких у тому чи іншому середовищі є показником певних природних процесів або умов зовнішнього середовища.

Біологічну індикацію широко використовують сьогодні для оцінки забруднення навколишнього середовища, яке "усуває" з природних екологічних ніш нестійкі до факторів забруднення види нижчих і вищих рослин, а також представників фауни [17].

Біоіндикатори, біологічні індикатори — організми, присутність (наявність), кількість або інтенсивний розвиток яких є показником якихось природних процесів або умов зовнішнього середовища. Так, скупчення рибоїдних птахів є показником біоіндикації місць, де водиться риба, за складом планктону можна передбачити, який буде вилов риби. Б. широко застосовують для сан. оцінки вод. За складом флори і фауни вод можна визначити придатність води для пиття та з'ясувати ефективність роботи очисних споруд. За допомогою індикаторних рослин та мікроорганізмів можна дати орієнтовну оцінку якості ґрунту. Тварин, рослини, в т. ч. мікроорганізми, використовують при космічних дослідженнях як біоіндикатори для з'ясування впливу факторів космічного простору на організми.

У зв'язку з потребою проведення глобального моніторингу, використання індикаційних можливостей біологічних об'єктів набуває все більшого значення. Рослини-індикатори використовуються як для виявлення окремих забруднювачів, так і для спостереження за загальним станом повітря. Завдяки цілому ряду біологічних особливостей лишайники є добрими індикаторами зміни стану навколишнього середовища в умовах його забруднення двоокисом сірки, фторидами, лужним пилом, важкими металами. При розробці тематики нас цікавила біоіндикація в вузьких рамках, що відноситься до антропогенних або антропогенне модифікованих факторів середовища, при цьому мова йде не про оцінку наявності, концентрації чи інтенсивності будь-якого параметра середовища, а про реакції біологічних систем. По зменшенню кількості лишайників можна судити про підвищення стресу на сильно забруднених територіях. Обумовлені значення частоти і домінування корелюють із концентрацією 80; у повітрі, що зменшується паралельно збільшенню площі покритої лишайником кори на окремих деревах. Уіруповапня лишайників дають інформацію, пов'язану з багатьма оціночними питаннями включаючи питання, що стосуються забруднення природних ресурсів, біорізноманіття. Лишайники не тільки вказують на здоров'я лісів, крім того, існує чітко встановлений зв'язок зі стресорами навколишнього середовища [8].

РОЗДІЛ 2 ФІТОІНДИКАЦІЯ ЯК НАУКОВА ЕКОЛОГІЧНА ПРОБЛЕМА

 

2.1 Історія розвитку фітоіндикації

 

Фітоіндикаційні дослідження мають історію, яка своїми коренями сягає в глибину століть, коли пошук та вирощування якої-небудь рослини людина пов’язувала з певними екологічними умовами. Письмові згадки про оцінку земельних угідь за допомогою рослин є у стародавніх учених Китаю, Індії, Греції, Риму. В Росії одним з перших хто писав про зв’язок між рослинами та якістю сільськогосподарських угідь був О.М.Радіщев в праці “Опис моїх угідь”.

Наукового рівня фітоіндикація почала набувати з розвитком геології, географії, ґрунтознавства, ботаніки. Початок ведеться з робіт А.Гумбольта (1805, 1807, 1814), який зумів побачити суттєві закономірності, які зв’язують рослинний покрив та найважливіші екологічні фактори. Ідеї А.Гумбольта були продовжені в роботах Л.Поста (1862) та А.Гридебаха(1880), які пропонуючи класифікацію рослинних угрупувань, показали тісний взаємозв’язок між останніми та екологічним середовищем. О. Варлінгом (1896) виділялись класи угрупувань гігрофітів, мезофітів, галофітів, ксерофітів а також екологічні групи видів. Класифікації рослинності на екологічній основі розроблялись А.Шимпером (1898), А. Дільсом (1908, 1910), А.Kaядером (1913). В Росії завдяки розмаїттю природних умов , велись широкі дослідження зміни рослинного покриву в залежності від факторів середовища. Важливим етапом на цьому шляху стали роботи з оцінки та картування ґрунтів, створені В.В.Докучаєвим(1885, 1897, 1899). Їх продовженням були дослідження Переселенського управління та його дослідних станцій. В цей період опубліковані роботи Н.А.Дімо та Б.О.Беллера (1907), П.А.Костічева (1908), С.К.Чаянова(1908), Г.М.Висоцького (1914).

З ім’ям Ж Браун-Бланке (1913) пов’язана класифікація рослинності, яка відображувала екологічну специфіку рослинних угрупувань (симфітоінддикація). Засновником теорії про симфітоіндикацію слід вважати Л.Г.Раменського (1929), який не тільки відстоював положення про екологічну обумовленість рослинних угрупувань, але й запропонував методи оцінки екологічних режимів за факторами вологості ґрунтів та їх змінних багатств, засоленості, пасовищної дегресії. Раменський запропонував ряд нових методик – екологічних рядів, екологічної оцінки ценозів, побудову синекологічних діаграм.

В 60-х роках ХХ століття відбувається виділення фітоіндикації як самостійного наукового напрямку та подальша її диференціація, узагальнення матеріалів, розробка різних екологічних шкал, нових методів дослідження й оцінка екологічних факторів та їх динаміки, що дозволяє ідентифікувати більш складні закономірності не тільки локального, але й ландшафтного, регіонального і навіть глобального рівня. Узагальнення деяких біоіндикаційних досліджень цього періоду втілено в монографіях та оглядах Алахвердійова, Вікторова, Ремезова, Корчагіна, Виноградова, Мяло, Горянінова, Миркини та інших [14].