Індикація та біоіндикація стану грунту
Вступ
Забруднення навколишнього середовища - одна з найглобальніших проблем людства на даному етапі розвитку, і це забруднення завжди прямо чи опосередковано впливає на якість життя людини. Прямий вплив можна прослідкувати безпосередньо, в той час як для визначення ступеня впливу опосередкованого доводиться використовувати приближені коефіцієнти. В той же час, не завжди можна передбачити наслідки впливу деяких речовин на живих істот взагалі, не кажучи вже про людину. В таких випадках приходять на допомогу методи біоіндикації, котрі дозволяють спостерігати максимально об'єктивну кореляцію між ступенем комплексного забруднення та реакцією на нього живих організмів.
Оскільки грунт - основна ланка в ланцюжку отримання людиною практично будь-яких продуктів харчування, то контроль за його забрудненням стає першочерговим завданням, і, зрозуміло, методи, котрі б дозволили проводити цей контроль максимально швидко, широко та з мінімальними ресурсо-затратами, будуть мати перевагу в порівнянні з іншими.
Біоіндикатори - загальна характеристика
Величезна кількість хімічних речовин, що використовуються в сільському господарстві у вигляді пестицидів, гербіцидів і добрив, а також промислові викиди підприємств призвели до значного забруднення навколишнього середовища. Враховуючи, що щорічно в світі розробляються і потім виробляються десятки нових речовин, не властивих живій природі, абсолютно неможливо передбачити їх токсичний вплив на навколишній світ і людину на основі одних лише їх хімічних чи фізичних властивостей. Тому особливо гостро постають питання комплексного вивчення екології навколишнього середовища.
Традиційно для еколого-токсикологічної оцінки територій застосовують хіміко-аналітичні методи. Вони дають як би "моментальний знімок" картини забрудненості певних об'єктів (вода, ґрунт, донні відкладення і т.д.) конкретними токсикантами. Проте вони не можуть відобразити стан екосистеми в цілому, оцінити весь спектр забруднювачів і їх взаємодію один з одним (ефект "коктейля"). Один забрудник може як підсилювати дію іншого, так і послаблювати її, можливий варіант, коли він деяким чином модифікує її. Таким чином, визначити можливі наслідки їх впливу, використовуючи одні лише традиційні засоби, без використання в якості досліджуваних об'єктів живих організмів практично не можливо. Крім того, великими недоліками цих методів є їх висока трудомісткість, необхідність придбання високоточного, дорогого аналітичного устаткування. При цьому виявлення одного лише спектру забруднювачів компонентів навколишнього середовища часто не дозволяє судити про їх токсичності для теплокровних тварин і людини. Для багатьох хімічних речовин не розроблені гігієнічні нормативи (гранично - допустимі концентрації, порогові дози і т.п.), за якими можна оцінити ступінь впливу на людину. Для інтегральної оцінки впливу забруднювачів на агроценози більш зручні біологічні методи з використанням спеціально обраних тварин або рослин - біоіндикаторів.
Біотестування дозволяє визначити сумарну токсичність проб з аналізованих територій, оцінити еколого-токсикологічний стан агроценозів і можливий вплив на людину.
Суть цього методу полягає у визначенні дії токсикантів на спеціально вибрані організми в стандартних умовах з реєстрацією різних поведінкових, фізіологічних або біохімічних показників. Біотестування широко застосовується для контролю якості природних і токсичності стічних вод, для аналізу грунтів та при проведенні екологічної експертизи нових технологій очищення стоків, при обґрунтуванні нормативів гранично допустимих концентрацій забруднюючих компонентів
Біоіндикація - це оцінка стану середовища за допомогою живих об'єктів. Живі об'єкти (або системи) - це клітини, організми, популяції, співтовариства. З їх допомогою може проводитися оцінка як абіотичних так і біотичних факторів. Термін «біоіндикація» частіше використовується в європейській науковій літературі, а в американській його зазвичай замінюють аналогічним за змістом назвою «екотоксикологія». Вище було сказано, чим пояснюється привабливість методів біоіндикації для визначення стану природного середовища, але можна поставити запитання більш чітко: «Чому для оцінки якості середовища доводиться використовувати живі об'єкти, коли це простіше робити фізико-хімічними методами?».
Існують принаймні три випадки, коли біоіндикація стає незамінною:
1. Фактор не може бути виміряним. Це особливо характерно, наприклад, для спроб реконструкції клімату минулих епох. Так, аналіз пилку рослин в Північній Америці за тривалий період показав зміну теплого вологого клімату сухим прохолодним і подальшу заміну лісових угруповань на трав'янисті. В іншому випадку співвідношення ацидофільних і базофільних видів дозволило стверджувати, що в минулому вода в озерах Швеції мала кислу реакцію внаслідок ряду цілком природних причин [посилання]. Зрозуміло, що провести такі дослідження використовуючи лише стандартні методи неможливо.
2. Фактор важко виміряти. Деякі пестициди так швидко розкладаються, що не дозволяють виявити їх вихідну концентрацію в ґрунті. Наприклад, інсектицид дельтаметрин активний лише кілька годин після його розпилення, в той час як його дія на фауну (жуків і павуків) простежується протягом декількох тижнів. Тобто, ми отримуємо ситуацію, коли речовини в середовищі вже немає, проте її вплив всеще спостерігається [посилання].
3. Фактор легко виміряти, але важко інтерпретувати. Дані про конценрцію в окремому середовищі різних забруднювачів (якщо їх концентрація не надзвичайно висока) не містять відповіді на питання, наскільки ситуація небезпечна для живої природи. Показники ГДК різних речовин розроблені лише для людини. Однак, очевидно, що ці показники не можуть бути поширені на інші живі істоти без індивідуальної модифікації. Є більш чутливі види, і вони можуть виявитися ключовими для підтримки екосистем. З точки зору охорони природи, важливіше отримати відповідь на питання, до яких наслідків призведе та чи інша концентрація забруднювача в середовищі, а не на питання, яка ця концентрація. Цю задачу і вирішує біондікація, дозволяючи оцінити біологічні наслідки антропогенної зміни середовища. Фізичні та хімічні методи дають якісні та кількісні характеристики фактора, але лише побічно судять про його біологічну дію. Біоіндикація, навпаки, дозволяє отримати інформацію про біологічні наслідки зміни середовища і зробити лише непрямі висновки про особливості самого фактора. Таким чином, при оцінці стану середовища для отримання повної картини ситуації необхідно поєднувати фізико-хімічні методи з біологічними.
Актуальність біоіндикації обумовлена також простотою, швидкістю і дешевизною визначення якості середовища. Наприклад, при засоленні ґрунту в містах листя липи по краях жовтіє ще до настання осені. Виявити такі ділянки можна, просто оглядаючи дерева. Це є якраз тим випадком, коли біоіндикація дозволяє швидко виявити найбільш забруднені місця проживання навіть без використання дорожчих та значно повільніших класичних фізико-хімічних методів (Богач Я., Седлачек Ф., Швецова З., Криволуцкий Д.).
Забруднення навколишнього середовища - одна з найглобальніших проблем людства на даному етапі розвитку, і це забруднення завжди прямо чи опосередковано впливає на якість життя людини. Прямий вплив можна прослідкувати безпосередньо, в той час як для визначення ступеня впливу опосередкованого доводиться використовувати приближені коефіцієнти. В той же час, не завжди можна передбачити наслідки впливу деяких речовин на живих істот взагалі, не кажучи вже про людину. В таких випадках приходять на допомогу методи біоіндикації, котрі дозволяють спостерігати максимально об'єктивну кореляцію між ступенем комплексного забруднення та реакцією на нього живих організмів.
Оскільки грунт - основна ланка в ланцюжку отримання людиною практично будь-яких продуктів харчування, то контроль за його забрудненням стає першочерговим завданням, і, зрозуміло, методи, котрі б дозволили проводити цей контроль максимально швидко, широко та з мінімальними ресурсо-затратами, будуть мати перевагу в порівнянні з іншими.
Біоіндикатори - загальна характеристика
Величезна кількість хімічних речовин, що використовуються в сільському господарстві у вигляді пестицидів, гербіцидів і добрив, а також промислові викиди підприємств призвели до значного забруднення навколишнього середовища. Враховуючи, що щорічно в світі розробляються і потім виробляються десятки нових речовин, не властивих живій природі, абсолютно неможливо передбачити їх токсичний вплив на навколишній світ і людину на основі одних лише їх хімічних чи фізичних властивостей. Тому особливо гостро постають питання комплексного вивчення екології навколишнього середовища.
Традиційно для еколого-токсикологічної оцінки територій застосовують хіміко-аналітичні методи. Вони дають як би "моментальний знімок" картини забрудненості певних об'єктів (вода, ґрунт, донні відкладення і т.д.) конкретними токсикантами. Проте вони не можуть відобразити стан екосистеми в цілому, оцінити весь спектр забруднювачів і їх взаємодію один з одним (ефект "коктейля"). Один забрудник може як підсилювати дію іншого, так і послаблювати її, можливий варіант, коли він деяким чином модифікує її. Таким чином, визначити можливі наслідки їх впливу, використовуючи одні лише традиційні засоби, без використання в якості досліджуваних об'єктів живих організмів практично не можливо. Крім того, великими недоліками цих методів є їх висока трудомісткість, необхідність придбання високоточного, дорогого аналітичного устаткування. При цьому виявлення одного лише спектру забруднювачів компонентів навколишнього середовища часто не дозволяє судити про їх токсичності для теплокровних тварин і людини. Для багатьох хімічних речовин не розроблені гігієнічні нормативи (гранично - допустимі концентрації, порогові дози і т.п.), за якими можна оцінити ступінь впливу на людину. Для інтегральної оцінки впливу забруднювачів на агроценози більш зручні біологічні методи з використанням спеціально обраних тварин або рослин - біоіндикаторів.
Біотестування дозволяє визначити сумарну токсичність проб з аналізованих територій, оцінити еколого-токсикологічний стан агроценозів і можливий вплив на людину.
Суть цього методу полягає у визначенні дії токсикантів на спеціально вибрані організми в стандартних умовах з реєстрацією різних поведінкових, фізіологічних або біохімічних показників. Біотестування широко застосовується для контролю якості природних і токсичності стічних вод, для аналізу грунтів та при проведенні екологічної експертизи нових технологій очищення стоків, при обґрунтуванні нормативів гранично допустимих концентрацій забруднюючих компонентів
Біоіндикація - це оцінка стану середовища за допомогою живих об'єктів. Живі об'єкти (або системи) - це клітини, організми, популяції, співтовариства. З їх допомогою може проводитися оцінка як абіотичних так і біотичних факторів. Термін «біоіндикація» частіше використовується в європейській науковій літературі, а в американській його зазвичай замінюють аналогічним за змістом назвою «екотоксикологія». Вище було сказано, чим пояснюється привабливість методів біоіндикації для визначення стану природного середовища, але можна поставити запитання більш чітко: «Чому для оцінки якості середовища доводиться використовувати живі об'єкти, коли це простіше робити фізико-хімічними методами?».
Існують принаймні три випадки, коли біоіндикація стає незамінною:
1. Фактор не може бути виміряним. Це особливо характерно, наприклад, для спроб реконструкції клімату минулих епох. Так, аналіз пилку рослин в Північній Америці за тривалий період показав зміну теплого вологого клімату сухим прохолодним і подальшу заміну лісових угруповань на трав'янисті. В іншому випадку співвідношення ацидофільних і базофільних видів дозволило стверджувати, що в минулому вода в озерах Швеції мала кислу реакцію внаслідок ряду цілком природних причин [посилання]. Зрозуміло, що провести такі дослідження використовуючи лише стандартні методи неможливо.
2. Фактор важко виміряти. Деякі пестициди так швидко розкладаються, що не дозволяють виявити їх вихідну концентрацію в ґрунті. Наприклад, інсектицид дельтаметрин активний лише кілька годин після його розпилення, в той час як його дія на фауну (жуків і павуків) простежується протягом декількох тижнів. Тобто, ми отримуємо ситуацію, коли речовини в середовищі вже немає, проте її вплив всеще спостерігається [посилання].
3. Фактор легко виміряти, але важко інтерпретувати. Дані про конценрцію в окремому середовищі різних забруднювачів (якщо їх концентрація не надзвичайно висока) не містять відповіді на питання, наскільки ситуація небезпечна для живої природи. Показники ГДК різних речовин розроблені лише для людини. Однак, очевидно, що ці показники не можуть бути поширені на інші живі істоти без індивідуальної модифікації. Є більш чутливі види, і вони можуть виявитися ключовими для підтримки екосистем. З точки зору охорони природи, важливіше отримати відповідь на питання, до яких наслідків призведе та чи інша концентрація забруднювача в середовищі, а не на питання, яка ця концентрація. Цю задачу і вирішує біондікація, дозволяючи оцінити біологічні наслідки антропогенної зміни середовища. Фізичні та хімічні методи дають якісні та кількісні характеристики фактора, але лише побічно судять про його біологічну дію. Біоіндикація, навпаки, дозволяє отримати інформацію про біологічні наслідки зміни середовища і зробити лише непрямі висновки про особливості самого фактора. Таким чином, при оцінці стану середовища для отримання повної картини ситуації необхідно поєднувати фізико-хімічні методи з біологічними.
Актуальність біоіндикації обумовлена також простотою, швидкістю і дешевизною визначення якості середовища. Наприклад, при засоленні ґрунту в містах листя липи по краях жовтіє ще до настання осені. Виявити такі ділянки можна, просто оглядаючи дерева. Це є якраз тим випадком, коли біоіндикація дозволяє швидко виявити найбільш забруднені місця проживання навіть без використання дорожчих та значно повільніших класичних фізико-хімічних методів (Богач Я., Седлачек Ф., Швецова З., Криволуцкий Д.).