BIOINDIKÁTORY: CHARAKTERISTIKY A TYPY - PROSTREDIE - 2024

Tieto biomarkery sú biologické procesy, komunity alebo druhy, pre posúdenie kvality životného prostredia a jeho dynamiku v čase. Používajú sa na hodnotenie vplyvu ľudskej činnosti na ekosystémy prostredníctvom štúdie reakcie bioty na generovaný stres.

Musíme si uvedomiť, že každá činnosť má environmentálny vplyv, ktorý môže byť pozitívny alebo negatívny. Ľudská činnosť však takmer výlučne vyvolala negatívne vplyvy na životné prostredie, ktoré ovplyvňujú ekosystémy a ich biotu.

Obrázok 1. Kanárik, vták používaný ako bioindikátor toxických plynov v baniach. Zdroj: pixabay.com

Medzi environmentálne škody spôsobené ľudskou činnosťou patrí znečistenie emisiami a priemyselným alebo mestským tuhým odpadom, okrem iného aj vyčerpanie prírodných zdrojov v dôsledku nadmerného využívania.

Všetky tieto vplyvy spôsobujú stres v existujúcej biote, a preto sa nazývajú antropogénne stresové faktory, ktoré ich odlišujú od prírodných stresorov, ako sú obdobia intenzívneho sucha alebo zmeny teplôt v dôsledku klimatických účinkov.

Vývoj a aplikácia bioindikátorov sa objavil v 60. rokoch a odvtedy sa ich repertoár rozšíril v štúdiu vodných a suchozemských prostredí pod vplyvom antropogénnych stresorov.

Bioindikátory umožňujú monitorovať chemicko-fyzikálne zmeny životného prostredia, monitorovať ekologické procesy, priamo alebo nepriamo zisťovať existenciu znečisťujúcich látok a všeobecne zisťovať zmeny životného prostredia.

Všeobecné vlastnosti bioindikátorov

Bioindikátor, či už ide o biologický proces, spoločenstvo alebo druh, bez ohľadu na typ zmeny životného prostredia, ktorý meria, a na danú zemepisnú oblasť, musia spĺňať určité charakteristiky:

- Musí byť citlivý na rušenie alebo stres, ale kvôli tomu nemôže zomrieť alebo zmiznúť. Bioindikátorský druh alebo spoločenstvo musia mať miernu toleranciu k premenlivosti prostredia.

-Malo by byť možné zmerať vašu reakciu na stres. Biologické procesy u jednotlivca môžu tiež pôsobiť ako bioindikátory.

- Vaša odpoveď musí zodpovedať odpovedi celého ekosystému, populácie alebo druhu.

- Musí reagovať podľa stupňa znečistenia alebo zhoršenia životného prostredia.

- Musí byť hojný a bežný a musí vykazovať primeranú hustotu obyvateľstva v konkrétnej skúmanej oblasti. Okrem toho musí byť relatívne stabilný a musí prekonať mierne klimatické a environmentálne zmeny.

- Musia existovať informácie o bioindikátore, dobré pochopenie jeho ekológie a histórie života a dobre zdokumentovaná a stabilná taxonómia. Okrem toho musí byť odber vzoriek jednoduchý a lacný.

- Musí mať verejný, hospodársky a obchodný význam pre iné účely.

V prípade použitia jednotlivcov ako bioindikátorov sa musí vziať do úvahy ich vek a genotypová variácia. Malo by sa tiež overiť, že iné environmentálne faktory nezasahujú do štúdie a dopĺňajú informácie environmentálnymi toxikologickými testami.

Druhy bioindikátorov

Klasifikácia bioindikátorov sa líši podľa charakteristík, ktoré sa majú zvýrazniť v klasifikačnom systéme. Napríklad bioindikátory môžeme klasifikovať podľa ich zložitosti do druhov bioindikátorov, spoločenstiev alebo ekosystémov. Môžeme ich však tiež klasifikovať podľa prostredia, ktoré sledujú.

Druhy bioindikátorov

Všetky existujúce druhy (alebo skupiny druhov) môžu tolerovať obmedzený rozsah fyzikálnych, chemických a biologických podmienok prostredia. Túto funkciu možno použiť na hodnotenie kvality životného prostredia.

Napríklad pstruh, ktorý žije v prúdoch studenej vody v západných Spojených štátoch, toleruje teplotu medzi 20 a 25 ° C, preto sa táto tepelná citlivosť môže použiť ako bioindikátor teploty vody.

Rovnaký pstruh na bunkovej úrovni reaguje na zvýšenie teploty vody (spálením a zaznamenaním okolitých lesov). V týchto prípadoch syntetizujú proteín tepelného šoku, ktorý chráni ich bunky pred účinkami zvýšenej teploty.

Kvantifikácia týchto proteínov tepelného šoku u tohto druhu umožňuje zmerať tepelné pstruhy pri pale a nepriamo vyhodnotiť zmeny prostredia v dôsledku kosenia a spaľovania lesov obklopujúcich vodné útvary.

Spoločenstvá bioindikátorov

Celé spoločenstvá, ktoré pokrývajú širokú škálu tolerancií k viacerým environmentálnym faktorom, môžu slúžiť ako bioindikátory na hodnotenie stavu životného prostredia z komplexného a holistického prístupu. Tieto štúdie zahŕňajú použitie analýzy viacerých premenných prostredia.

Ekosystémy bioindikátora

Strata ekosystémových služieb, ako je čistá voda a vzduch, opeľovače rastlín, sa okrem iného považuje za indikátor zdravia ekosystému.

Napríklad strata včelích druhov, ktoré sú opeľovačmi, sa považuje za ukazovateľ straty životného prostredia, pretože sú citlivé na prítomnosť ťažkých kovov, pesticídov a rádioaktívnych látok.

Bioindikátory podľa prostredia, ktoré monitorujú

Ako je uvedené vyššie, bioindikátory môžu byť tiež klasifikované podľa prostredia, z ktorého poskytujú informácie. Po tejto klasifikácii máme bioindikátory kvality vzduchu, vody a pôdy.

Bioindikátory kvality ovzdušia

Medzi bioindikátory kvality ovzdušia patria tie organizmy, ktoré sú citlivé na zmeny v koncentrácii určitých plynov.

Napríklad lišajníky (symbiotické asociácie húb, mikro rias alebo cyanobaktérií) a machorastov sú veľmi citlivé na atmosférické plyny, pretože ich absorbujú prostredníctvom svojho tela.

Tieto organizmy nemajú kutikuly alebo korene a ich vysoký pomer povrch / objem uprednostňuje absorpciu a akumuláciu znečisťujúcich látok v atmosfére, ako je oxid siričitý. Jeho zmiznutie v niektorých oblastiach je preto indikátorom zlej kvality ovzdušia.

Na druhej strane existujú aj lišajníky (napr. Lecanora conizaeoides), ktorých prítomnosť svedčí o zlej kvalite ovzdušia.

Obrázok 2. Lichen Lecanora conizaeoides. Zdroj: Jerzy Opioła, z Wikimedia Commons. Ďalším príkladom je dlhodobé používanie kanárikov ako bioindikátorov nebezpečných podmienok v podzemných uhoľných baniach vo Veľkej Británii vďaka ich akútnej citlivosti na malé koncentrácie oxidu uhoľnatého (CO ₂ ) a plynného metánu. (CH ₄ ).

Táto citlivosť je spôsobená skutočnosťou, že kanáriky majú nízku kapacitu pľúc a jednosmerný ventilačný systém. Z tohto dôvodu sú Kanárske ostrovy oveľa škodlivejšie na škodlivé plyny ako ľudia.

Bioindikátory kvality vody

Medzi bioindikátory kvality vody patria okrem iného bakteriálne mikroorganizmy, protozoi, makro bezstavovce, riasy a machy; citlivé na prítomnosť toxických znečisťujúcich látok.

Napríklad prítomnosť spoločenstiev rôznych taxónov vodných bezstavovcov v rieke je ukazovateľom ekologickej a biodiverzity. Čím väčší počet prítomných taxónov, tým väčšie zdravie vodného útvaru.

Ďalšími bioindikátormi stavu riek sú vydry, pretože rýchlo opúšťajú vodné útvary s nízkym obsahom znečisťujúcich látok. Ich prítomnosť potom naznačuje dobrý stav rieky.

Morské huby sa okrem iného používajú ako bioindikátory ťažkých kovov, ako sú ortuť a kadmium, fekálne látky. Zisťovanie vymiznutia špongií v morských vodách je ukazovateľom straty kvality vody.

Prítomnosť rias v hustých koncentráciách vo vodnom útvare svedčí o vysokých hladinách rozpusteného fosforu a dusíka, ktoré môžu pochádzať z hnojív vyhodených do vody. Vypustené hnojivá spôsobujú hromadenie ich živín a eutrofizáciu vodného média.

Bioindikátory kvality pôdy

Ako ukazovatele kvality pôdy môžeme uviesť časť bioty tohto biotopu, tj niektoré rastliny, huby a bakteriálne mikroorganizmy.

Ak predstavujú osobitné požiadavky na ich prežitie, tieto organizmy by boli ukazovateľmi existencie týchto podmienok.

Napríklad dážďovky sú bioindikátory kvality pôdy, pretože niektoré druhy, ako napríklad Eisenia fétida a E. andrei, sú citlivé na pesticídy, ropné deriváty, ťažké kovy. Tieto bioindikátory sa používajú v štúdiách toxicity pôdy.

Referencie

1. Celli, G. a Maccagnani, B. (2003). Včely medonosné ako bioindikátory znečistenia životného prostredia. Bulletin of Insectology 56 (1): 137-139.
2. Conesa Fdez-Vítora, V. (2010). metodická príručka na posudzovanie vplyvov na životné prostredie. Štvrté vydanie. Vydania Mundi-Prensa. str. 864.
3. Gadzala-Kopciuch, R., Berecka, B., Bartoszewicz, J. a Buszewski, B. (2004). Niektoré úvahy o bioindikátoroch pri monitorovaní životného prostredia. Polish Journal of Environmental Studies, zväzok 13, č. 5, 453-462.
4. Market, BA, Breure, AM a Zechmeister, HG (2003). Definície, stratégie a zásady bioindikácie / biomonitorovania životného prostredia. In: Bioindikátory a biomonitory. Market, BA, Breure, AM a Zechmeister, redaktori HG. Elsevier Science Ltd.
5. Markert, B. (2007). Definície a zásady bioindikácie a biomonitorovania stopových kovov v životnom prostredí. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 21, 77–82. doi: 10,016 / j.jtemb.2007.09.015