Bioindikatoriai: tipai, charakteristikos, taikymas

VYTAUTO DIDŽIOJO UNIVERSITETAS GAMTOS MOKSLŲ FAKULTETAS BIOLOGIJOS KATEDRA Akvilė Urbonavičiūtė BIOINDIKATORIAI: TIPAI, CHARAKTERISTIKOS, TAIKYMAS Kursinis darbas (Ekologija ir Ekosistemų analizė) Mokslinis vadovas: dr., doc. I.Šatkauskienė Kaunas, 2002 TURINYS TURINYS 2 psl. ĮVADAS 3 psl. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI 3 psl. BIOINDIKATORIAUS SĄVOKA IR TIPAI 4 psl. BIOINDIKACIJA BIOLOGINĖS ORGANIZACIJOS LYGMENYSE 5 psl. BIOMARKERIAI 7 psl. BIOINDIAKTORIŲ PANAUDOJIMAS 8 psl. AUGALŲ INDIKATORINĖS RŪŠYS 9 psl. Dumbliai 10 psl. Kerpės 11 psl. Samanos 12 psl. Aukštesnieji augalai 12 psl. GYVŪNŲ INDIKATORINĖS RŪŠYS 14 psl. Pirmuonys 14psl. Bestuburiai 15 psl. Stuburiniai 17 psl. IŠVADOS 19 psl. LITERATŪROS SĄRAŠAS 20 psl. ĮVADAS Neįmanoma įvertinti aplinkos, netiriant joje vykstančių biologinių procesų ir nežinant, kokį poveikį jiems daro fiziniai ir cheminiai aplinkos savybių pakitimai. Ypač tai yra aktualu, kai antropogeninis poveikis gamtinei aplinkai tapo agresyvus. Dirvožemio, vandens, oro, jų biologinio potencialo išsaugojimo žmonijai sėkmė tiesiogiai susijusi ir priklauso nuo teisingo biologinių procesų įvertinimo ir prognozavimo. Tam tikrų rūšių žuvų, vabzdžių, dumblių ar augalų radimas vandens telkinyje ar dirvožemyje, jų būklė, skaitlingumas gali pateikti gana tikslią informaciją apie aplinkos ekologinę būklę. Šios augalų ir gyvūnų rūšys vadinamos biologiniais indikatoriais. Biocheminiai, genetiniai, fiziologiniai, elgsenos pokyčiai yra susiję su specifiniu aplinkos poveikiu. Cheminiai ar fizikiniai aplinkos tyrimo metodai pateikia tikslią informaciją apie esamą padėtį, medžiagų koncentracijas, tačiau biologiniai indikatoriai ne tik padeda aptikti galimą taršą, jos šaltinius, bet kartu leidžia prognozuoti užterštumo poveikį ne tik vienai rūšiai, bet ir visai ekosistemai, jos sėkmingam vystymusi, padeda nuspėti galimus padarinius, taršos įtaką žmogaus ūkinei veiklai, sveikatai. Šiame darbe nagrinėjama bioindikatoriaus sąvoka, bioindikacijos mechanizmai, taikymas praktikoje. Apibūdinamos rūšys, pasižyminčios specifiškumu atskiriems stresoriams, teršalams. Tai svarbu ne tik moksliniu, bet ir praktiniu požiūriu, kadangi biologiniai aplinkos tyrimo metodai nereikalauja didesnių investicijų, yra patikimi ir informatyvūs. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI Darbo tikslas- susipažinti su bioindikatoriais, jų tipais, praktiniu pritaikymu. Darbo uždaviniai: 1.Apibūdinti bioindikatorius ir bioindikacijos mechanizmus; 2.Įvertinti biologinių indiaktorių panaudojimo galimybes; 3.Susipažinti su pagrindinėmis augalų ir gyvūnų indikatorinėmis rūšimis. BIOINDIKATORIAUS SĄVOKA IR TIPAI Biologinis indikatorius yra gyvasis organizmas ar jų bendruomenė į užteršimą kenksmingomis medžiagomis reaguojantys tam tikrais pokyčiais (poveikio indikatorius, reakcinis indikatorius) arba kaupdami kenksmingas medžiagas (akumuliacinis indikatorius). Akumuliaciniai indikatoriai paprastai būna atsparūs kenksmingoms medžiagoms ir jas kaupia. Pastarosios gali būti nustatytos cheminės analizės būdu. Poveikio indikatoriai specifiškai reaguoja į kenksmingas medžiagas. Augalai dažniausiai tinka biologinei indikacijai, nes jie susiję su konkrečia topografine vieta ir dažnai auga dideliais kiekiais. Stebint gyvūnus, dėl jų judrumo ir maisto šaltinių įvairovės gaunami vertingesni duomenys apie atskirų ekosistemos struktūrų būklę [7]. Cheminiais ir fizikiniais matavimų metodais nustatomos tikslios atskirų kenksmingų medžiagų koncentracijos, o biologiniai indikatoriai parodo faktinį jų poveikį (bendras užterštumas, pakenkimai) arba kenksmingų medžiagų kaupimąsi [7]. Fiziniai ir cheminiai metodai nepateikia pakankamos informacijos apie riziką, susijusią su aplinkos poveikiu. Jie gali pateikti tikslią informaciją apie teršalų koncentraciją aplinkoje, bet ne apie taršos poveikį gyviesiems organizmams. Taigi, nėra geresnio rūšies ar ekosistemos būklės indikatoriaus negu pati rūšis ar sistema [2]. Bioindikatoriai išsiskiria iš kitų augalų ir gyvūnų rūšių specifinėmis savybėmis. Biologiniai indikatoriai turi būti [7,10]: • genetiškai vientisi (homogeniški); • pakankamai jautrūs; • kiek įmanoma specifiškesni ir į kenksmingas medžiagas turi reaguoti kiekybiškai; • jie turi greitai daugintis, būti lengvai naudojami ir standartizuojami; • turi ryškiai reaguoti į stresorių ir padėti numatyti kaip rūšis ar visa ekosistema reaguos į stresą; • turi atitikti galutinį duomenų panaudojimą. Organizmai yra labai priklausomi nuo įvairių aplinkos sąlygų, todėl nagrinėjant jų būklę būtina atskirti organizmų reakciją į žmogaus įtakotus stresorius, tokius kaip teršalai, nuo natūralių veiksnių, tokių kaip maisto kiekis, konkurencija, temperatūra (žr.1 pav.). Jie taip pat įtakoja organizmų sveikatos būklę, paplitimą, kartu ir bioindikacijos rezultatų patikimumą. 1 pav. Natūralūs ir žmogaus įtakoti veiksniai [1]. BIOINDIKACIJA BIOLOGINĖS ORGANIZACIJOS LYGMENYSE Bioindikacija stebima įvairiuose biologinės organizacijos lygmenyse nuo biomolekulinės/biocheminės reakcijos į stresą iki populiacijos ar bendrijos lygmens reakcijos[1] (žr.1 lentelė). Aplinkos sąlygas galima įvertinti analizuojant, lyginant fiziologinių procesų intensyvumą, audiniuose sukauptų sunkiųjų metalų koncentracijas, organų pažeidimus, genetines mutacijas, vystymąsi tačiau šie metodai reikalauja laiko, specialių įrenginių, kvalifikuotų specialistų. Paprastesnė, patogesnė ir patikimesnė yra bioindikacija populiacijos lygmenyje. Šiuo atveju stebima nagrinėjamos vietovės ar vandens telkinio organizmų rūšinė sudėtis. Indikatorinių organizmų ar indikatorinių rūšių buvimas ar nebuvimas atspindi aplinkos sąlygas. Rūšies nebuvimas nėra toks reikšmingas kaip gali atrodyti, kadangi yra daug priežasčių, kitų nei užterštumas, kurių rezultate vietovėje nėra kažkurios indikatorinės rūšies (plėšrūnai, konkurencija, geografiniai barjerai). Tačiau daugelio rūšių, priklausančių skirtingiems tipams, kurios vienodai tolerantiškos užterštumui ir anksčiau gyveno toje vietovėje, išnykimas yra daug patikimesnis užterštumo rodiklis nei vienos rūšies nebuvimas [18]. Bendrijos lygmens monitoringas pateikia informaciją apie streso poveikio sistemai reikšmingumą ir apie biologinę reakciją į stresą, tačiau jis nėra efektyvus dėl daugelio funkcinių ryšių, sąveikos tarp komponentų. Vienu metu bendriją gali veikti daugelis faktorių, sukeliančių panašią reakciją. Indikatorių panaudojimas įvairiuose lygmenyse yra daug patikimesnis [18]. 1 lentelė. Bioindikacija biologinės organizacijos lygmenyse [1,18] Bioindikacija stebima įvairiuose biologinės organizacijos lygmenyse Biocheminė/ Fiziologinė Histo-patologinė Organizmo Populiacijos Bendrijos Fotosintezės intensyvumas Nekrozė Augimas ir vystymasis Gausumas Tankis Metabolizmas Bioakumu-liacija Genetinės mutacijos Pasiskirstymas pagal amžių ir dydį Rūšių įvairovė Deguonies suvartojimas Parazitų pažeidimai Organoindikacija Pasiskirstymas pagal lytį Biomasė Fermentų aktyvacija/ inhibicija Karcinoma Atsparumas ligoms Migracija, elgesys Mitybos tipai Hormonai Įvairios anomalijos Reprodukty-vumas Įvairių lygmenų įvertinimas apima užterštumo indikaciją ir organizmų elgesio pakitimus. Indikatoriai turi atspindėti biocheminius, genetinius, morfologinius ar fiziologinius pokyčius, susijusius su aplinkos taršos poveikiu. Stebint elgseną dėmesys kreipiamas į rūšių, populiacijų dinamiką, bendrijų lygmens pokyčius [18]. BIOMARKERIAI Biomarkeriai veikia kaip kiekybinis cheminio poveikio matas ir kaip išankstinis, perspėjantis biologinės reakcijos į šį poveikį signalas. Biomarkeriai charakterizuoja užterštumo poveikį ląstelėms, audiniams ar organams [3]. Jie paprastai naudojami teršalų indikacijai žemesniuose biologinės organizacijos lygmenyse, tuo tarpu bioindikatoriai yra naudojami stresorių poveikiui biologinių sistemų aukštesniems organizacijos lygmenims pavaizduoti [1] (žr.2 lentelę). Biomarkeriai jautresni stresorių poveikiui negu bioindikatoriai, jų reakcijos į stresą specifiškesnės, tačiau bioindikatoriai plačiau ir lengviau pritaikomi. 2 lentelė. Bioindikatoriai ir biomarkeriai [1] Biomarkeriai Bioindikatoriai Reakcijos į stresą tipai Biomolekulinė, biocheminė, fiziologinė Nuo individo iki bendrijos Jautrumas stresoriui Didelis Mažas Ryšys su priežastimi Stiprus Silpnas Reakcijų įvairovė Didelė Maža- vidutinė Specifiškumas stresoriams Vidutinis- aukštas Žemas- vidutinis Ekologinis pritaikomumas Žemas Aukštas Tiriant aplinkos taršos poveikį organizmams, bioindikacija turėtų būti stebima keliuose biologinės organizacijos lygmenyse, apimant ir biomarkerius, ir bioindikatorius. Kadangi tyrimai dažnai yra ribojami finansinių, techninių galimybių, bioindikacijai panaudojamas optimalus jautrių biomarkerių ir ekologiškai patikimų aukštesniųjų lygmenų indikatorių mišinys, dažniausiai apsistojant ties atskiro organizmo lygmeniu [1] (žr.2 pav.). 2 pav. Bioindikatorių ir biomarkerių panaudojimas moksliniams tyrimams [1]. BIOINDIKATORIŲ PANAUDOJIMAS Biologiniai indikatoriai panaudojami dirvožemio, oro ar vandens kokybei įvertinti, nustatyti galimą taršą, svarbūs nustatant jos mechanizmus, stebint po streso atsigaunančią aplinką. Stebint ir analizuojant bioindikaciją keliuose biologinės organizacijos lygmenyse, nustatomas taršos poveikis visai ekosistemai, įvertinama ekologinė rizika (žr.3 pav.). Panaudojant biologinius indikatorius aplinkos būklei įvertinti siūloma vadovautis šiomis rekomendacijomis [1]: 3 pav. Bioindiaktorių panaudojimas ekologinei rizikai įvertinti [1]. Renkant duomenis apie taršos poveikį organizmams, ne tik įvertinama rūšių būklė, gerovė, bet ir nustatoma ar yra pagrindo rūpintis taršos poveikio rezultatais kitiems mitybos lygmenims (kartu ir žmogui). Ekologinės būklės sąvoka gali būti praplečiama ir apimti kartu ir žmogaus sveikatą ir gerovę. Sveikos ekosistemos turi būti palaikomos tam, kad žmogus gautų tinkamus naudoti maisto produktus, kitas naudingas medžiagasiš tų ekosistemų. Kai kurie bioindikatoriai, esantys aukščiausiai mitybos grandinėse, lengviausiai prilyginami žmogui ir jautriausi stresoriams, bet retai sutinkami ir todėl jų nagrinėjimas sudėtingas. Kiti, užimantys vidurines mitybos grandinės padėtis, gali būti žmogaus suvartojami maistui, todėl svarbūs nagrinėjant taršos poveikį žmogui. AUGALŲ INDIKATORINĖS RŪŠYS Tam tikros augalų rūšys yra labai jautrios oro užterštumui ir tai parodo specifinėmis reakcijomis. Šios indikatorinės rūšys naudojamos įvertinti oro užterštumą[10]. Augalai gali būti naudojami kaip akumuliaciniai indikatoriai , kadangi jie kaupia teršalus iš juos supančios aplinkos dažnai tiesiogiai neparodydami aiškios reakcijos į užterštumą. Analizuojant jų audinius galima įvertinti teršalų koncentracijas aplinkoje [10]. Kerpės, samanos, grybai, dumbliai ir aukštesnieji augalai nadojami oro užterštumo biomonitoringui. Plačiausiai naudojamos kerpės ir samanos. Šios grupės apima užterštumui tolerantiškas rūšis, su efektyviomis bioakumuliacinėmis savybėmis, ir jautrias grupes, kurios tiesiogiai reaguoja į užterštumą. Grybai gali indikuoti apie oro užterštumo įtaką miško ekosistemoms. Dumbliai naudingi vertinant azoto dinamiką ekosistemoje.[10]. Labiausiai paplitusi bioindikacijos technika analizuojant aukštesniuosius augalus yra audinių pakitimų įvertinimas. Tai ypač tinka ozono, kitų dujinių teršalų monitoringui. Tačiau matomi pažeidimai ne visada specifiški tam tikriems teršalams arba kitiems aplinkos stresoriams [10]. Dumbliai Smulkūs vandens dumbliai yra puikūs aplinkos sąlygų indikatoriai. Vienas didžiausių jų privalumų yra galimybė tyrinėti keletą organizmų generacijų per gana trumpą laiką. Dumbliai užima pradinę padėtį vandens ekosistemų mitybinėse grandinėse, todėl gali pateikti informaciją ne tik apie teršalus aplinkoje, bet ir apie jų perdavimą trofiniais tinklais [5]. Dumbliai jautrūs net labai mažoms teršalų koncentracijoms, tokioms, kurios dar nedaro matomo poveikio kitiems organizmams [18]. Biologiniai testai su dumbliais atliekami vandens kokybei, herbicidų likučiams nustatyti ir geriamojo vandens kontrolei [7]. Tirpios kenksmingos medžiagos geriamajame vandenyje nustatomos žaliadumbliais Haematococcus pluvialis. Chlorelės (Chlorella pyrenoidosa) naudojamos herbicidams, stabdantiems fotosintezę, vandens telkiniuose ir dirvoje nustatyti. Išvadas apie vandens kokybę galima darytu ir 21 dieną stebėjus valkčiadumblių rūšies (Chlamydomonas gelatinosa) arba žalsvojo smulkiadumblio (Microcystis aeroginosa) augimą [7]. Dumbliai, kaip akumuliaciniai indikatoriai, kaupia daugelį metalų (Cd, Zn, Pb ir kt.). Metalų koncentracijas aplinkoje galima įvertinti studijuojant dumblius morfologiniame, ląsteliniame ar biocheminiame lygmenyse. Tinkamiausi bioindikacijai yra raudondumbliai, melsvadumbliai ir diatominiai dumbliai [16]. Plevelo genties dumbliai Pleurococcus vulgaris ir Protococcus viridis - oro užterštumo azoto junginiais bioindikatoriai. Kuo daugiau azoto junginių krituliuose ir atmosferoje, tuo storesniu ir tankesniu sluoksniu šie dumbliai padengia eglės spyglius, tuo greičiau plinta jų kolonijos. Plevelo genties dumbliai, gyvenantys paprastųjų eglių lajose, ant spyglių, tiesiogiai ir betarpiškai reaguoja į oro užterštumą azoto junginiais [10]. Jautrūs užteršumui taip pat ir Senedesmus brasiliensis, Selenastrum capricornutum, Nitellopsis obtusa. Senesni dumblių audiniai gali būti palyginami su naujesniais toje pačioje populiacijoje, kad apibrėžti ir įvertinti užterštumo dinamiką toje teritorijoje (Phillips and Rainbow, 1993)1 [18]. Kerpės Kerpės, dėl jų jautrumo skirtingiems dujiniams teršalams, yra svarbios vertinant oro užterštumą. [13]. Kerpės yra nuo oro drėgmės ir kritulių priklausomi poikilohidriniai epifitai. Jų gniužulai neturi kutikulos, todėl į jas patenka kenksmingos medžiagos ir, negalėdamos išsiskirti, kaupiasi [7]. Kerpės auga labai lėtai, tačiau intensyviai kaupia sunkiuosius metalus ir, palyginti su aukštesniaisiais augalais yra daug jautresnės [7,10]. Kerpių bendrijos, augančios ant medžių žievės, dirvožemio ir akmenų, specifiniais pokyčiais reaguoja į oro taršą, ypač SO2, fluoro, azoto junginius, ozoną (O3) [10], sunkiųjų metalų ir dulkių imisijas [7], radioaktyvius elementus [6]. Epifitinės kerpės, kaip ir samanos, yra geri Al, Zn, Pb, Se indikatoriai [10]. Analizuojant oro užterštumą, stebimos kerpių morfologinės, fiziologinės ir populiacijų charakteristikos: chlorofilo degradacija, fotosintezės, kvėpavimo procesų intensyvumas, toksinių elementų kaupimas, reproduktyvumas, dengiamas plotas ir kt. [13]. Pasyviajame monitoringe tiriamas individų, rūšių skaičius ir jų užimamas plotas natūraliose augavietėse. Šie trys komponentai artėjant prie emitentų (pramoninių rajonų, didmiesčių) mažėja, kol galiausiai visiškai išnyksta. Norint išskirti ir pažymėti kerpių paplitimo zonas, kartografuojant surenkami duomenys apie kerpių augimą ant vienos rūšies to paties amžiaus medžių, lyginama rūšių sudėtis ir dengiami plotai. Kerpių augimą galima panaudoti vertinant kenksmingą poveikį miškui [7]. 4 pav. Kerpių pasiskirstymas zonomis [7]. Kaip inikatoriai dažniausiai nauojamos šios kerpių rūšys: sodinė briedragė (Evernia prunastri), putlusis plynkežis (Hypogymnia physodes), uosinė ramalina (Ramalina fraxinea), sieninė geltonkerpė (Xanthoria parietina), Lecanora sp., Parmelia sp. [10]. Samanos Samanos, kaip ir kerpės, neturi kutikulos ir šaknų sistemos, todėl kaupia vandenį ir maisto medžiagas tiesiai iš atmosferos. Dėl šių priežasčių jos yra geri bioakumuliatoriai, ypač sunkiųjų metalų. Paprasčiausios miško samanos, atžalinė gūžtvė (Hylocomium splendens), kiparisinė patisa (Hypnum cupresiforme) ir paprastoji šilsamanė (Pleurozium schreberi), yra jautresnės užterštumui sunkiaisiais metalais net už kerpes. Esant didesniam ozono (O3) poveikiui, sumažėja smiltyninio gegužlinio (Polytrichum juniperinum) augimas. Purioji dvyndantė (Dicranum polysetum) ir Paprastoji šilsamanė (Pleurozium schreberi) jautriai reaguoja į sieros ir azoto junginius [10]. Aukštesnieji augalai Aukštesnieji augalai naudojami oro užterštumui vertinti net ir labai užterštose teritorijose, kur kerpių ar samanų dažniausiai nėra [10]. Lapuočiai ir spygliuočiai medžiai kenksmingas medžiagas kaupia lapuose, spygliuose, šakose ir metinėse rievėse. Pagal pakenkimo pobūdį negalima tiesiogiai daryti išvadų apie kenksmingą medžiagą. Žievė kaupia kenksmingų medžiagų jonus, kuriuos galima nustatyti pagal pH ir laidumo pakitimus. Spygliuočiai medžiai yra visžaliai ir skirtingai nuo lapuočių tiesiogiai veikiami užterštumo ištisus metus, todėl oro teršalai turi didesnę įtaką nei lapuočiams [7,10]. 3-7 metų spygliai imisijas sugeria intensyviau. Todėl pirma laiko nukrintantys spygliai gali būti patikimas pakenkimo laipsnio indikatorius [7]. Plačialapių medžių rūšys, jautrios metalų jonų imisijoms: karpotasis beržas (Betula pendula), paprastasis uosis (Fraxinus excelsior), paprastasis šermukšnis (Sorbus aucuparia), mažalapė liepa (Tilia cordata) ir paprastoji obelis (Malus domestica). Gausu bioakumuliacinių indikatorių: baltasis gluosnis (Salix alba), juoduogis šeivamdis (Sambucus nigra), paprastasis ąžuolas (Quercus robur), paprastasis bukas (Fagus sylvatica). Toksiški sunkieji metalai gali įtakoti vystymąsi, stiebo, šaknų augimą, lapų formavimąsi, žydėjimą ir kt. [10]. Kaip poveikio indikatoriai daržinė pupelė (Phaseolus vulgaris) ir tabako augalai jautriai reaguoja į oro užterštumą, pvz. PAN (peroksiacetilnitratas) ir O3. Paprastasis tabakas (Nicotiana tabacum) yra geriausiai apibūdintas ir plačiausiai naudojamas kaip standartinis ozono indikatorius [15]. Patekęs į lapų vidų, ozonas ardo chloroplastų ir mitochondrijų apvalkalo vidines plėveles, dėl to chloroplastai žūva. Tose lapo vietose atsiranda bronzinės dėmės arba dryžiai (žr. 5 pav.)[4]. 5 pav. Ozono pakenktas tabako augalas [3] Įvairūs augalai nevienodai reaguoja į SO2. Iš spygliuočių medžių jautriausi SO2 yra eglė, pušis, iš lapuočių- liepa, klevas, alyvos, beržas, kaštonas, šermukšnis. Spygliuočių medžių spygliai nuo SO2 pasidaro rausvai rudi ir anksti nukrenta. Pocūgės (Pseudotsuga Douglasii) spygliai, SO2 paveikti, ima kristi po kelių dienų. Nuo mažos SO2 koncentracijos spygliai, kaip ir lapuočių lapai suserga chloroze [4]. Fluoro junginiai patenka į lapus pro žioteles ir ypač gausiai susitelkia lapų viršūnėse ir pakraščiuose. Tai sukelia lapų viršūnių nekrozę. Pušų spyglių viršūnės nuo fluoridų nekrozuoja [7]. Kardelis (Gladiolus) yra puikus indikatorius, aiškiai reaguojantis į fluoridų poveikį [10]. Chloro priemaišos ore sukelia lapų chlorozę, nekrozę arba lapai parausta. Jautrios chlorui augalų rūšys- ridikas, liucerna. Rūgčių (Polygonum) ir kiaulpienių lapai nuo chloro parausta, atsiranda netaisyklingos dėmės viršutinėje lapo pusėje [4]. Vandens užterštumo monitoringui tinka Lemnaceae šeimos augalai- mažoji plūdena (Lemna trisulca), kuprotoji plūdena (Lemna gibba); daugiašaknė maurė (Spirodella polyrrhiza), iš sausmos augalų dar naudojama sėjamoji pipirnė (Lepidium sativum), daugiametė svidrė (Lollium perenne), tradeskancija (Tradescantia). GYVŪNŲ INDIKATORINĖS RŪŠYS Gyvūnai, kaip ir augalai gali būti bioindikatoriais aplinkos būklei įvertinti. šiuo tikslu naudojami pirmuonys, bestuburiai, paukščiai, žuvys ir kiti stuburiniai. Smulkūs, plika akimi nepastebimi pirmuonys ar sudėtingesnių analizės mechanizmų reikalaujantys stuburiniai bioindikacijai naudojami daug rečiau, nei plačiai paplitę, tolerantiški užterštumui įvairūs bestuburiai. Plačiausiai naudojamos indikatorinės bestuburių rūšys: moliuskai, vabzdžių lervos, daugiašerės kirmėlės. Stuburiniai dažniausiai naudojami kaip akumuliaciniai indikatoriai, kaip atsakas į stresą tiriama jų elgsena, populiacijos reproduktyvumas, sėkmingas vystymasis. Parenkant sausumos monitoringo sistemai gyvūnų rūšis, reikia atkreipti dėmesį į visą eilę požymių. Rūšis turi būti lengvai apibūdinama. Požymiai, pagal kuriuos ji indentifikuojama, turi būti aiškūs ir gerai išskiriami. Rūšis turi turėti platų paplitimo arealą, kad būtų galima atlikti jos palyginamąją charakteristiką su kitame rajone gyvenančiomis populiacijomis. Antropogeninės veiklos įvertinimui rūšis turi būti sutinkama natūraliose ir antropogeninėse ekosistemose (netinka sinantropinės rūšys). Būtina pasirinkti sėslias, nemigruojančias rūšis, kad būtų galima išvengti genetinio nevienodumo. Atsižvelgiant į visa tai, bestuburiai gyvūnai yra vienas iš patogiausių monitoringo objektų [6]. Pirmuonys Infuzorijos (Ciliata ) naudojamos nutekamųjų vandenų kokybei nustatyti, biologiniuose nuotekų valymo procesuose. Nemažai infuzorijų, galinčių gyventi labai užterštame vandenyje. Tai klumpelė (Paramecium putrinum) ir kt. Jos minta bakterijomis ir organinėmis medžiagomis ir gali būti vandens užterštumo rodikliu [8]. Tyrimai rodo, kad euglenos (Euglenoidina) gali tarnauti kaip puikūs aplinkos pokyčių indikatoriai, ne tik rūšių buvimu ar nebuvimu tiriamoje aplinkoje, bet ir stebint ląstelės pokyčius, atsirandančius skirtingomis aplinkos sąlygomis [14]. Colpoda stenii ir C. inflata gali būti neigiami dirvožemio bioindikatoriai , kadangi prastame, neturtingame maisto medžiagomis dirvožemyje šie Colpodida yra vienintelė infuzorijų rūšis. Tai tikriausiai lemia jų sugebėjimas sudaryti cistas. Bestuburiai Apie trečdalis ar pusė bestuburių gali gyventi tik švariuose ar mažai užterštuose vandenyse. Jie yra švaraus vandens indikatoriai. Jeigu aptinkamos šios grupės gyvūnų (oligosaprobų), net be kruopščiausių hidrobiologinių- hidrocheminių tyrimų galima pasakyti, kad šie vandenys švarūs. Užterštose organinėmis medžiagomis upėse kitokia fauna- mezosaprobinė. Net labai užterštose upėse ir ežeruose yra bestuburių gyvūnų, kurie dalyvauja savaiminiame vandenų apsivalyme [8]. Šaltiniuose ir upeliuose vandens kokybei įvertinti tiriami bentoso bestuburiai. Tai vandens vabzdžiai, kirmėlės, vėžiagyviai ir kiti bestuburiai gyvūnai, gyvenantys vandens telkinio dugne ir pakankamai dideli, kad būtų matomi be mikroskopo [17]. Bentoso bestuburiai yra geri švaraus vandens indikatoriai, kadangi jie [2,18]: • gyvena vandenyje visą savo gyvenimą; • pasilieka teritorijose, kur jiems palankios sąlygos; • lengvai surenkami • skiriasi tolerantiškumu teršalams ir jų kiekiui; • lengvai identifikuojami; • gyvena daugiau nei vienus metus; • ribotai judrūs, todėl atspindi vietinę aplinką; • randami beveik visuose vandens telkiniuose; • kaupdami medžiagas organizme, jie leidžia aptikti kenksmingas medžiagas, kurių kiekiai dar neidentifikuojami vandens telkiniuose. Organizmai, filtruojantys vandenį, tokie kaip dvigeldžiai moliuskai, yra linkę kaupti metalus savo žiaunose ir kituose audiniuose. Plačiai paplitusi Mytilus edulis kaupia metalus savo audiniuose [18]. Organizmai, pasižymintys ypatingomis akumuliacinėmis savybėmis: Hidragyviai (Hydrozoa) Zn Dvigeldžiai moliuskai (Bivalvia) Cu, Fe, Mn Pilvakojai moliuskai (Gastropoda) Cu, Zn Lygiakojai vėžiagyviai (Isopoda), Šoniplaukos (Amphipoda) Cu, Fe, Pb, Zn Daugiašerės (Polychaeta) Cu Organizmai, pasižymintys vidutinio aktyvumo akumuliacija Midija Dauguma metalų Daugiašerės kirmėlės Cd, Pb Dešimtkojai vėžiai (Decapoda) Cd, Pb Pagal [18]. Dalis bentoso bestuburių, tokių kaip ankstyvės (Plecoptera), apsiuvos (Trichoptera), lašalai (Ephemeroptera) ir vėžiagyviai (Crustacea) reaguoja į aplinkos stresorių poveikį (temperatūros svyravimai, pesticidai, sunkieji metalai ir kt. teršalai) fermentinių organizmo reakcijų, RNR, DNR, amino rūgščių, baltymų produkcijos, deguonies sunaudojimo, metalų jonų koncentracijų pakitimais. Fiziologinė užterštumo indikacija apima išsigimimus, žaizdas, organų pažeidimus [18]. Įvairios bestuburių rūšys skirtingai reaguoja į užterštumą (žr. 4 pav.). Jei ankstyvės, lašalai, apsiuvos jautrios užterštumui, tai daugiašerės (Polychaeta) ir uodai trūkliai (Chrinomidae) yra tolerantiški užterštai aplinkai [18]. Užterštumui jautrus bentosas B. Ankstyvės (Plecoptera) B.Vabalai (Coleoptera) Š. Psephemidae B. Lašalai (Ephemeroptera) B. Megaloptera Š. Corydalidae lervos B. Megaloptera Š. Sialidae lervos B. Diptera Š.Athericidae lervos B.Pelecypoda B.Coleoptera Š. Elmidae Vidutiniškai jautrus bentosas B.Žirgeliai (Odonata) Š. Zygoptera B.Žirgeliai (Odonata) Š. Anisoptera nimfa B. Dešimtkojai vėžiai (Decapoda) B. Šoniplaukos (Amphipoda) B. Diptera Mašalo (Simuliidae) lerva B. Apsiuvos (Tricoptera) lerva B. Lygiakojai vėžiagyviai (Isopoda) B. Diptera Š. Tipulidae lervos Užterštumui tolerantiški bestuburiai B. Diptera Š.Chrinomidae lervos Kl.Oligochaeta Š. Tubificidae Kl. Dėlės (Hirudinea) Kl. Gastropoda Š. Physidae 4 pav. Bestuburių indikatorinės rūšys [2] Lašalų (Ephemeroptera) nimfos, apsiuvų (Tricoptera) ir ankstyvių (Plecoptera) lervos, vabalai (Coleoptera) gali išgyventi tik srauniame, vėsiame, gerai įsotintame deguonimi vandenyje. Jų radimas tiriamame telkinyje paprastai rodo gerą vandens kokybę. Mašalų (Simuliidae) lervos, dėlės (Hiruidinea) ir daugiašerės (Oligochaeta), atvirkščiai- gana tolerantiškos užterštumui [17]. Dirvožemio ir oro užterštumo įtaka buvo tirta tik kelioms dirvožemio organizmų grupėms: pirmuonims, nematodams, sliekams, erkėms [12]. Pasyviajam monitoringui kaip akumuliaciniai indikatoriai tinka sliekai ir pilvakojai moliuskai [8]. Šliužų ir sraigių organizme kepeninė liauka yra pagrindinė sunkiųjų metalų kaupimo vieta ir dėl histocheminių ir histologinių pakitimų gali būti panaudojama kaip biologinės reakcijos biomarkeris užterštumui metalų jonais [9]. Kai kurie sausumos ir vandens moliuskai gali kaupti radį ir cezį, todėl gali būti panaudoti užterštumui radioaktyviomis medžiagomis įvertinti. Stuburiniai Stuburiniai savo sandara, reakcija į stresą, padėtimi mitybinėse grandinėse yra artimi žmogui, todėl jų bioindikacinės savybės ne mažiau svarbios nei plačiai naudojamų bestuburių. Aukštesniųjų stuburinių panaudojimas bioindikacijai gana sudėtingas dėl jų mobilumo, dydžio, dažnos migracijos, įvairių mitybos šaltinių, be to jie rečiau sutinkami nei smulkesnieji organizmai. Štai kodėl nėra išskirta daug indikatorinių stuburinių rūšių ir labiau domimasi organizmų sugebėjimu kaupti toksines medžiagas, nagrinėjama visos populiacijos, bendrijos vystymosi reakcija į stresorių poveikį. Lyginama bioindikacija ląstelės, audinio lygmenyje su bioindikacija aukštesniuosiuose biologinės organizacijos lygmenyse. Paprastai aplinkos pokyčiams ir jų dinamikai įvertinti yra pasirenkami bioindikatoriai, kurie geriausiai atspindi tiriamų ekosistemos grandžių būklę. Aplinkos užteršimui įvairiais teršalais, teršalų migracijos keliams ir jų akumuliacijos lygiams įvertinti geriausiai tinka pirmos eilės konsumentai ir ypač tie, kurių populiacijos yra gausios ir gana sėslios. Pastaraisiais dešimtmečiais šiam tikslui vis dažniau naudojamos gausiausios tiriamojoje vietovėje smulkiųjų žinduolių rūšys [11]: Žuvys yra puikūs vandens taršos indikatoriai, kadangi jos: • gyvena vandenyje visą savo gyvenimą; • gyvena kelis metus; • lengvai pagaunamos su tinkama įranga; • žuvų bendrijos atstovauja įvairius trofinius lygmenis; • mažiau įtakojamos natūralios mikroaplinkos negu maži organizmai [2]. Tam tikros žuvų rūšys, tokios kaip lašiša, upėtakis, ešerys yra jautresnės užterštumui negu kitos. Dugno gyventojos tolerantiškesnės užterštumui organinėmis medžiagomis, nes jos prisitaikę prie mažesnio ištirpusio deguonies kiekio. Masiškos žuvų žūtys leidžia nuspėti apie deguonies išeikvojimą, įtakotą taršos organinėmis medžiagomis, naftos dėmių, ar smarkaus užteršimo toksinėmis medžiagomis. Permainingas elgesys, toks kaip lėtas judėjimas, plaukiojimas ratais arti paviršiaus gali indikuoti vandens užterštumą ar itin žemą deguonies kiekį vandenyje [18]. Vietinės, nemigruojančios žuvų rūšys gali būti panaudojamos kaip akumuliaciniai indikatoriai. Lydekų, ešerių organizmuose kaupiasi metalai, ypač gyvsidabris, švinas, kadmis, organochlorinai [18]. Paukščių (šarka, naminė pelėda, ir vištvanagis) organizme sunkieji metalai kaupiasi kauluose, plunksnose, kepenyse ir inkstuose, o chlorinti angliavandeniliai- riebaliniame audinyje [7]. IŠVADOS Bioindikacija- patikimas ir informatyvus aplinkos būklės diagnostikos metodas, kuriam naudojamos tam tikros augalų, gyvūnų rūšys, vadinamos biologiniais indikatoriais. Bioindikacija stebima keliuose biologinės organizacijos lygmenyse. Iš augalų, kaip bioindiaktoriai dažniausiai tiriamos kerpės, samanos, dumbliai, aukštesniųjų augalų audinių pažeidimai, įtakoti dujinių teršalų, sunkiųjų metalų poveikio. Kaip bioindikatoriai svarbūs bestuburiai, kurie lengvai surenkami ir analizuojami. Iš stuburinių dažniau naudojamos žuvys, smulkūs žinduoliai. Stuburiniai savo sandara, padėtimi mitybos grandinėse, reakcija į stresą yra artimi žmogui, todėl jų bioindikacinės savybės ne mažiau svarbios už plačiai taikomus bestuburius. Panaudojant bioindikatorius įvertinama aplinkos būklė, taršos poveikis, ekologinė rizika, siekiant išlaikyti sveikas, produktyvias ekosistemas, tuo užtikrinant ir žmogaus sveikatą ir gerovę. LITERATŪROS SĄRAŠAS 1. Bioindicators of Aquatic Ecosystem //

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!