Лекция 4: Биоиндикация окружающей среды – III
4. Области применения биоиндикаторов
Оценка качества воздуха
Растения в оценке загрязнения воздуха Наиболее чувствительные процессы: • • Фотосинтез и другие биохимические процессы (пигменты, ферменты, антиоксиданты и др. ) Стабильность развития органов (ФА) Морфометрические показатели (высота, размер листа и т. п. ) Жизнеспособность пыльцы Крона сосны «под факелом» алюминиевого завода Хлороз Оценка флуктуирующей асимметрии Пыльца ели с 4 -мя воздушными мешками
Лихеноиндикация -Широко распространены -Устойчивы к экстремальным условиям -Долгоживущие -Накапливают загрязняющие вещества Эпифитные лишайники сверхчувствительны к оксидам серы и азота, фторо- и хлороводороду, тяжелым металлам Лишайники эпифиты могут разрастаться до полуметра в диаметре. Их возраст немногим меньше возраста дерева, на котором они растут Лишайник Usnea filipendula растёт только в местах с очень высоким качеством воздуха Rhizocarpon geographicum
Лихеноиндикация - определение качества воздуха с помощью лишайников Шкала качества воздуха по проективному покрытию лишайниками стволов деревьев Степень покрытия Число видов Число лишайников доминантного вида Степень загрязнения Более 50% Более 5 6 -я зона очень чистый воздух 3 -5 Более 5 5 -я зона чистый воздух 2 -5 Менее 5 Более 5 4 -я зона относительно чистый воздух Более 2 Менее 5 3 -я зона умеренное загрязнение 3 -5 Менее 5 2 -я зона сильное загрязнение 0 -2 Менее 5 1 -я зона очень сильное загрязнение 20 -50% <20%
Лихеноиндикация Индекс полеотолерантности ИП = Индекс полеотолерантности и среднегодовые значения SO 2 ИП Зона Концентрация SO 2 в атмосфере, мг/м 3 ci – проективное покрытие i-ого вида. очень чистая 2 -5 cn - общее проективное покрытие ai – класс полеотолерантности i-ого вида 1 -2 - чистая 0. 01 -0. 08 5 -7 относительно чистая 0. 03 -0. 08 7 -10 умеренно загрязненная 0. 08 -0. 10 10 сильно загрязненная 0. 10 -0. 30 0 очень сильно загрязненная >0. 3 ПДК: - в атмосферном воздухе максимально-разовая — 0, 5 мг/м³, среднесуточная — 0, 05 мг/м³; - в помещении (рабочая зона) — 10 мг/м³
Голосеменные – отличные индикаторы чистоты атмосферы Используемые параметры: Преимущества: • время жизни хвои -высокая задерживающая способность • пигментация хвои -длительное время жизни хвои • количество воска -круглогодичные наблюдения • содержание фенолов • интенсивность фотосинтеза • радиальные прирост Верхушечный ожог кроны сосны Усыхание кроны сосны под факелом алюминиевого завода
Оценка качества воды Для биоиндикации качества вод могут быть использованы практически все группы организмов, населяющие водоемы: планктонные и бентосные беспозвоночные, простейшие, водоросли, бактерии, рыбы Кого выбрать? чувствительность к определенному виду загрязнения + роль в водном сообществе Цветение цианобактерий в стоячем водоеме
Сапробиологический анализ Сапробность водоема - характеристика степени его загрязненности органическими веществами устанавливается по видовому составу обитающих в нем организмов-сапробионтов 2. Водоросли альфа-мезосапробных зон 1. Водоросли полисапробных зон Stephanodiscus hantzshii Phacus longicauda эвгленовые Chlorella vulgaris - зеленые Euglena viridula эвгленовые Cyclotella meneghiniana диатомовые Closterium strigosum зеленые 3. Водоросли бетамезосапробных зон Nitzshia acicularis – диатомовые 4. Водоросли олигосапробных зон Aphanizomenon flos-aquae - сине-зеленые Cymatopleura solea – диатомовые Melosira varians Closterium parvulum зеленые Dinobrion sertularia золотистые Fragilaria crotonensis – дтиатомовые Oscillatoria limnetica-сине-зеленые
Индекс сапробности hi - относительная частота встречаемости гидробионтов Si - индикационная значимость вида (стандартные таблицы) Шкала оценки качества воды по системе сапробности Зоны сапробности Ind_S 0 -0, 5 Олигосапробные 1, 51 -2, 50 Бета-мезасапробные 2, 51 -3, 50 3, 51 -4, 0 Полисапробные ↓ Загрязненный Ind S Очень чистая <1. 00 2 Чистая 1. 00 -1. 50 3 Умеренно (слабо) загрязненная 1. 51 -2. 50 4 Альфамезасапробные Чистый Характеристика воды 1 Ксеносапробные 0, 51 -1, 50 Класс качества Водоемы Загрязненная 2. 51 -3. 50 5 Грязная 3. 51 -4. 00 6 Очень грязная >4. 00
Биотический индекс по системе Вудивиса Оценивается биоразнообразие бентосных беспозвоночных Класс качества Характеристика воды Ind S Биотический индекс 1 Очень чистая <1. 00 10 2 Чистая 1. 00 -1. 50 8 -9 3 Умеренно (слабо) загрязненная 1. 51 -2. 50 6 -7 4 Загрязненная 2. 51 -3. 50 5 5 Грязная 3. 51 -4. 00 3 -4 6 Очень грязная >4. 00 0 -2
Оценка качества почвы Растения - ботанические методы фитоиндикации и диагностики состояния почв тип почвы гидроморфизм состав и структура растительных сообществ заболачивание растения-индикаторы засоление … Растения-индикаторы кислотности и богатства почв (Раменский, 1956) Ступени богатства почв p. H Характеристика почв Растения-индикаторы 1 -3 4, 0 -4, 5 Особо бедные Подбел, вереск, осока, мирт, вороника, пушица 4 -6 5, 0 -5, 5 Бедные Полевица, манжетка, осока, овсяника, ястребинка, линнея, молиния, папоротник, сивец 7 -9 5, 5 -6, 5 Небогатые Трясунка, осока, хвощ, земляника, нивяник, кислица, горец 10 -13 6, 0 -7, 5 Довольно богатые Тысячелистник, ольха, василек, ежа, хмель, чина 14 -16 7, 0 -7, 5 Богатые Лисохвост, цикорий, келерия, люцерна, лапчатка, чабрец
Оценка качества почвы Засоление почв Растения-индикаторы грунтовых вод Растенияиндикаторы Глубина, м Максим. засоление, % Солерос 2, 4 -4, 8 35 Сарсазан 1, 2 -6, 1 45 Прибрежница 0, 9 -5, 3 35 Нитрария 0, 8 -3, 7 31 Соляноколосник 0, 3 -3, 7 35 Поташник 1, 9 -4, 1 7 Кермек 0, 8 -1, 9 3, 2 тамарикс 0, 6 -3, 2 23
Оценка качества почвы Животные крупные беспозвоночные – дождевые черви, многоножки, личинки насекомых Соотношение эффективных доз облучения человека и дождевых червей, находящихся в идентичных условиях радиоактивного загрязнения Человек Дождевые черви с. Копачи (3 км от ЧАЭС), 1986 г. 0. 19 Гр 10 Гр Брянская обл. , 264 Ки/км 2, 1997 -1999 гг. 0. 05 Гр 2. 64 Гр Дозы оценены за 7 мес Зоны с повышенным содержанием ТЕРН в почве (Коми): ТЕРН в большинстве своем -излучатели, поэтому доза на мезофауну значительно превосходит дозу на наземных обитателей
Оценка качества почвы Микроорганизмы Оценка техногенного воздействия на почвенный микробоценоз Уровень организации Микробиологические показатели Внеклеточный Активность почвенных ферментов (инвертаза, уреаза, каталаза…) Клеточный Биологическая активность, токсичность почвы (азотфиксация, дыхание…) Популяционный Общая продуктивность, ростовые реакции микробных популяций (прямые и косвенные методы) Ценотический Гомеостаз микробного сообщества почвы
Оценка качества почвы Микроорганизмы Адаптивные зоны микробоценоза зона гомеостаза низкие нагрузки Изменение общей биомассы микробного сообщества при постоянстве его состава и организации зона стресса средние нагрузки Изменения в организации микробного сообщества - перераспределение популяций по степени доминирования, Видовой состав сообщества остается прежним зона резистентности высокие нагрузки Резкое сокращение видового разнообразия микробного сообщества. Преимущественное развитие получают устойчивые к данному фактору популяции зона репрессии очень высокие нагрузки Полное подавление роста и развития микроорганизмов
Оценка биоразнообразия сообществ Коэффициент Жаккарда Коэффициент Серенсена a и b – число видов на первой и второй площадке c – число общих видов Индекс Шеннона. Винера S – количество видов pi=ni/N – частота встречаемости i-ого вида
1. Экологические основы биоиндикации и ее виды • Диапазон толерантности • Калибровочные стандарты • Специфическая и неспецифическая биоиндикация • Прямая и косвенная биоиндикация • Чувствительные и кумулятивные биоиндикаторы 2. Биоиндикаторы и требования к ним • Чувствительность • Информативность • Технологичность • Типичность • Высокая численность • Эффект в поколениях • Дозовая зависимость • Специфичность • Несколько тест-систем • … 3. Особенности использования разных организмов в качестве биоиндикаторов • Микроорганизмы • Растения • Животные 4. Биоиндикация природных сред • Воздух • Вода • Почва
Скачать презентацию Лекция 4 Биоиндикация окружающей среды III
Л4_2012 Области применения биоиндикаторов.ppt