Bioindykacja

 

Bioindykacja – wnioskowanie o parametrach środowiska na podstawie analizy

Monitoring biologiczny – specjalny przypadek bioindykacji, pozwala na analizy na podstawie:

-         zawartości różnych substancji w tkankach (ekotoksykologia)

-         kondycji (stanu fizjologicznego)

-         występowania jakichś organizmów, układu taksonomicznego, wartości wskaźników (np. larwy owadów – w słodkiej wodzie przy odpowiednim stężeniu tlenu)

przy użyciu :

-         bioindykatorów (organizm wskaźnikowy, kumulujący w sobie rozmaite substancje – np. sroki – na powierzchni ich piór gromadzą się metale ciężkie)

-         wskaźników jakości środowiska (przy określonej wartości parametrów środowiskowych np. występowanie roślin w glebie bogatej w jakiś pierwiastek)

-         wskaźników naturalności środowiska (porównywane z danym środowiskiem, uznawanym za naturalne). Problem – na ile dane środowiska jest zbliżone do naturalnego? Różne środowiska uznawane za naturalne w różnych miejscach, krajach, kontynentach....

-         środowiska referencyjne (uznawane za naturalne)

 

Najbardziej znane bioindykatory:

-         porosty : wrażliwe na związki chemiczne zawarte w powietrzu (np. tlenki siarki)

„objęte ochroną gatunkową, choć w ich przypadku nie bardzo wiadomo, co jest właściwie gatunkiem”

-         pozostałości po wydobyciu rudy – uformowane w hałdy (sztucznie stworzone przez człowieka gleby) i zalewane – pojawiają się na nich rośliny nie występujące normalnie w tym środowisku (co wskazuje na zawartość rzadkich pierwiastków w glebie) lub o dużej genetycznie i morfologicznie zmienności (np. ilość włosków, woski, kolor kwiatów)

o       np. hałdy galmanowe (po rudach Zn i metali kolorowych) : pojawiają się takie rośliny jak lepnica rozdęta, pleszczotka górska, goździk kartuski

o       roztocza – gatunek występujący wyłącznie na hałdach galmanowych (duża ilość Zn i Pb)

-         chrząszcze żyjące w martwym drewnie. Larwy wwiercają się w leżące, martwe drzewo (w środowisku naturalnym), w lasach „sztucznych” (stworzonych przez człowieka np. sosnowe, dominacja jednego gatunku) martwe drzewa są usuwane (sprzątane). Różnice (między pierwotnymi lasami a tymi stworzonymi przez nas) – w ilości mikrosiedlisk naturalnych zespołów leśnych owadów i grzybów.

 

Bioindykacja w środowisku słodkowodnym – główna forma monitoringu biologicznego

Bada stan zaawansowania trofii (żyzności) jezior

-         chara (ramienica)  -występuje w jeziorach o niskiej trofii (oligotroficznych), ustępuje wraz ze wzrastającą trofią

-         rdestnica – pojawia się przy wzroście trofii (choć nie zawsze )

-         kondycja fizjologiczna i wygląd rozmaitych roślin

-         osady z dużą ilością nierozłożonej materii organicznej

-         podłoże : kamieniste, piaszczyste

 

RAPID BIOLOGICAL ASSESMENT – typ szybkiego monitoringu biologicznego, pozwalający na w miarę regularne informacje o stanie środowiska. W skrócie – wyłapanie zwierząt, obliczenie wskaźników, wyciagnięcie wniosków. W miarę opłacalne.

 

Zanieczyszczenie :

-         toksyczne (np. cjanek do rzeki) – należy zbadać skład wody (samooczyszczanie, rozcieńczanie substancji toksycznej – badanie składu chemicznego jest bardzo kosztowne, należy je przeprowadzać w miarę często by miało sens). RBA – pozwala na w miar ę szybkie ustalenie, że cos jest nie tak i szybką reakcję – np. w postaci dokładniejszych badań

-         bakteryjne

-         organiczne (biogeniczne)

-         inne (termiczne, radioaktywne, biokumulanty)

 

Ścieki – zwiększają produktywność glonów i bakterii, parametr – trofia (oligo, mezo, eu, hiper : eutrofizacja : użyźnienie – b. B. źle).

 

Analizy fizyczno – chemiczne są niedokładne, badają tylko wodę np.

-         potok w Karpatach w którym są spławiane pnie rzeczne – żyjące tam zwierzęta giną wskutek roztarcia o kamienie – analizy fiz-chem nie wykażą żadnej degradacji (woda jest czysta)

-         rzeka niemiecka – płynąca wybetonowanym kanałem. Woda brudna (Płynie przez miasto ) ale... różnorodność siedlisk niw odbiega od środowiska naturalnego. \

Wskaźniki biologiczne oparte na monitoringu – wyłapują te różnice!!!

 

Wykorzystywane organizmy (w monitoringu biol. Wód słodkowodnych )

-         pierwotniaki (autotroficzne glony, heterotroficzne orzęski), trudne do oznaczenia

-         makrofity (rośliny naczyniowe)

-         ryby (ale to są kręgowce – nie można ich bezkarnie wyciągać z wody i zabijać, chronione przez ustawodawstwo, poza tym stale przemieszczają się – wędrówki pokarmowe, na tarło)

-         makrofauna (rozmaite bezkręgowce wodne, o różnych wymaganiach co do środowiska w jakim żyją)

- POZYTYWNE

-         larwy widelnic , jętek i chruścików – duże zapotrzebowanie na tlen, uciekają od ku zanieczyszczeń organicznych, spadku stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie

-         gąbki, ślimaki skrzelodyszne (oddychają tlenem rozp. W wodzie, zamykają muszle wieczkiem), przytulik strumieniowy

- NEGATYWNE bioindykatory – żyją w środ. Bogatym w materię organiczna (duża trofia)

-         larwy ochotek (duże , czerwone)

-         ośliczka, pijawki, larwy muchówek, ślimaki płucodyszne (oddychają powietrzem atmosferycznym)

 

Proste wskaźniki biologiczne wykorzystywane w RBA (rapid biological assesment)

  1. % EPT - larwy jętek (Ephemenoptera), widelnic (Plecoptera) i chruścików (Trichoptera)
  2. EPTr – bogactwo taksonomiczne larw EPT (znaczy różnorodność gatunkowa), im > tym lepiej
  3. proporcja ślimaków skrzelodysznych do płucodysznych.
  4. % Chironomidae (duże, czerwone larwy ochotek)
  5. różnorodność taksonomiczna ogólnie.
  6. Indeks biotyczny – uproszczona struktura RBA – przystosowane do przeciętnej wiedzy urzędnika – pomoc do szybkiej oceny jakości środowiska – dostajemy tabele ze zwierzętami i szukamy podobnych co na „odłowionej próbie” – i stawiamy punkty. Im niższy indeks – tym lepiej. „Szukane” zwierzęta :
    1. (1p)Larwy widelnic, przytulik jeziorny – zwierzęta nie tolerujące zanieczyszczeń
    2. (2p) larwy chruścików, jętek, ślimaki skrzelodyszne, larwy ważek, raki, małże – słabo tolerujące zanieczyszczenia
    3. (3p) larwy meszek, kiełże, ślimaki płucodyszne, larwy ochotek, ośliczka – dobrze tolerujące zanieczyszczenia
    4. (4p) skąposzczety, pijawki, duże czerwone larwy ochotek – tolerujące duże zanieczyszczenia
  7. SWP (sekwencyjny współczynnik porównawczy), teoria serii – czy dane zwierzę jest inne od poprzedniego? Jeśli tak, rozpoczynamy nową serie z kolejnym numerem, jeśli nie – ciągniemy starą. Przy czym przyznajemy tylko 0 i 1.

Przykładowa linia : 111 00 1 0 1 0000.....

SWP = liczba elementów / liczbę serii (6/12=0,5)

0,6 – 1 dobra jakość wód

0,3-0,6 średnia

<0,3 niska

Przy czym SWP jest bardzo niedokładnym wskaźnikiem – np. bardzo zanieczyszczona rzeka może się tu mieścić w skali „dobra jakość wód”.

 

ZALETY indeksów biotycznych:

-         zbiorcze traktowanie wielu parametrów jako „jakość środowiska”

-         oznaczanie zwierząt z niewielka dokładnością (np. co do rodziny, rzędu)

-         nieskomplikowane

-         niewielka częstotliwość pobierania próbek fauny

 

WADY

-         zbiorcze traktowanie wielu parametrów jako „jakość środowiska” – wiemy że coś jest źle, ale co?

-         Brak możliwości określenia parametrów środowiska odpowiedzialnych za skład biocenozy

-         Brak możliwości odróżnienia bezpośrednich skutków od pośrednich

-         Lokalne ograniczenie stosowalności poszczególnych indeksów (np. u nas w czystych jeziorach występuje coś co jest także w średnio zanieczyszczonych jeziorach karpackich)