3.Ознакомление с практическим применением методологии биотестирования

Среди возможностей применения подходов биотестирования следует отметить их пригодность в мониторинге районов с интенсивным развитием промышленности и сельского хозяйства. Кроме того, биотестирование позволяет провести беглое сканирова­ние больших пространств в целях ранней диагностики экологических нарушений. В данном случае достаточно ограничиться наиболее простыми, но эффективными методами, основанными, например, на морфологических или физиологических показателях.

Обобщить результаты, полученные методами биотестирования, допустимо по всем методам в пределах каждого подхода; по всем подходам для каждого вида или группы видов живых организмов; для экосистемы в целом, что дает надежную суммарную оценку состояния среды и исключает ошибочное заключение, вполне возможное при использовании единичных показателей в отношении отдельных видов. Итоговое заключение должно содержать характеристику качества среды в исследуемом районе (оценку степени отклонения от нормы и фонового состояния; оконтуривание зоны ощутимых последствий воздействия) и оценку благоприятности среды для человека.

Комплексная оценка качества среды обитания помимо использования разных подходов и тест-объектов биотестирования подразумевает организацию наблюдений за всеми природными сре­дами, в первую очередь за воздушной, водной и почвенной ком­понентами биосферы.

Организация наблюдений за загрязнением атмосферы. Такие наблюдения проводятся на стационарных, маршрутных и передвижных (подфакельных) постах. Стационарные и маршрутные посты служат для проведения систематических наблюдений, передвижные — для разовых наблюдений в зонах непосредственного влияния промышленных предприятий. Наблюдения под факелами дымовых труб предприятий проводятся с целью получения материалов по распределению вредных веществ от отдельных источников выбросов в зависимости от метеоусловий и для получе­ния оценки их влияния на загрязнение атмосферы.

4.Контрольные вопросы

1. Что такое биотестирование?

2. Какие есть требования к методам биотестирования?

3. Перечислите основные подходы биотестирования.

4. Расскажите о практических применениях методологии биотестирования.

5. Как происходит наблюдение за загрязнением атмосферы?

Лабораторная работа №6. Определение состояние окружающей среды с помощью общих признаков сосны

Цель работы: Определить состояние окружающей среды с помощью общих признаков сосны.

Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны

Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосно­вые леса. Это обусловливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за «эталон биодиагностики».

Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения, а также продолжительность жизни хвои. При хроничес­ком загрязнении лесов диоксидом серы наблюдаются повреждения и преждевременное опадение хвои со­сны. В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на 30 - 60% в сравнении с контрольными участками.

Ключевые участки для мониторинга загрязнения атмосферы могут иметь большую площадь (например, 1 га), и выбираются в однородном по видовому составу массиве леса.

Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы

В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пят­на и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загряз­ненной атмосфере появляются повреждения и снижа­ется продолжительность жизни хвои сосны. Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в следующем. С нескольких боковых побегов в средней части кроны 5-10 деревьев сосны в 15-20-летнем возрасте отбирают 200-300 пар хво­инок второго и третьего года жизни.

Анализ хвои проводят в лаборатории. Вся хвоя делится на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания) и подсчиты­вается количество хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в рабочую таблицу 1 с указанием даты отбора проб на каждом ключевом участке.

На рисунке показаны различные варианты состо­яния хвои сосны.

Рис. Повреждение и усыхание хвои сосны

Состояние хвои	Участок №1			Участок №2
	Количество хвоинок	% хвоинок от общего количества	Количество хвоинок		% хвоинок от общего количества
Обследовано хвоинок		100%			100%
Повреждения хвои
- 1 класса
- 2 класса
- 3 класса
Усыхание хвои
- 1 класса
- 2 класса
- 3 класса

Таблица 1

Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы (измеряемые показатели – количество хвоинок)

Повреждение и усыхание хвоинок	Номера ключевых участков
	1	2	…	9	…
Общее число обследованных хвоинок
Количество хвоинок с пятнами
Процент хвоинок с пятнами
Количество хвоинок с усыханием
Процент хвоинок с усыханием
Дата отбора проб

Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной (обследование шишек сосны)

Под действием загрязнителей происходит подавление репродуктивной деятельности сосны. Число шишек на дереве снижается, уменьшается число нор­мально развитых семян в шишках, заметно изменяют­ся размеры женских шишек (до 15-20%).

Для проведения исследования в осеннее или зим­нее время на ключевом участке отбирают 100-200 шишек (по 10 шишек с 10- 20 деревьев 30 - 40-летнего возраста) и определяют их линейные размеры штан­генциркулем, мерной лентой или полоской миллимет­ровой бумаги.

Полученные данные вносят в рабочую тетрадь, подсчитывают средние для ключевого участка длину и диаметр шишек и заносят данные в табл. 2.

Полученные результаты сравниваются с результатами прошлых лет. Делается вывод об изменении загрязнения атмосферы.

Таблица 2.

Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной

(измеряемые показатели – размеры шишек сосны)

Средние значения по 10-20 деревьям (все показатели - средние)	Номера ключевых участков
	1	2	...	9	10
Средняя длина шишки, мм
Средний диаметр шишки, мм

Определение загрязненности атмосферы по продолжительности жизни хвои

Информативным по техногенному загрязнению является продолжительность жизни хвои сосны (от 1 до 4-5 и более лет).

С целью определения продолжительности жизни хвои на каждом участке необходимо осмотреть не ме­нее 100-200 деревьев. для удобства про ведения ис­следования методом визуального осмотра выбираются невысокие деревья (в возрасте 10-15 лет). Результаты осмотра заносят в таблицу 3.

Таблица 3.

Определение по продолжительности жизни хвои как оценка загрязненности атмосферы (измеряемый показатель - количество деревьев)

Количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни хвои, Т		Номера ключевых участков
		1	2	.. .	9	10
Возраст хвои 4 года и более	В1
Возраст хвои 3 года	В2
Возраст хвои 2 года	В3
Хвоя только текущего года	В4

Определение загрязненности атмосферы по со­стоянию прироста деревьев последних лет

Биоиндикатором загрязненности атмосферы может служить ежегодный прирост деревьев по высоте, ко­торый на загрязненных участках может быть на 20­-60% ниже, чем на контрольных.

Для индикации состояния атмосферы этим методом в сентябре следует визуально осмотреть на ключевых участках сосновый древостой возраста 10-15 лет. На исследуемом участке выбрать направление (например, с севера на юг), вдоль которого подсчитать все деревья подряд, кроме тех, у которых поврежден главный побег. Чтобы измерения были более точными, необходимо об­следовать не менее 100 деревьев, находящихся по воз­можности в разных местах исследуемого участка для исключения случайных факторов, например, вредите­лей (хрущ, пилильщик, сосновая совка). На каждом де­реве измерить длину центрального побега между двумя верхними мутовками (т. е. прирост последнего года) и определить среднюю величину прироста.

По данным таблицы рассчитывают индекс продол­жительности жизни хвои Q сосны по формуле:

3В₁+2В₂+1В₃

Q = –––––––––––––––

B₁+B₂+B₃

где B₁, В₂, В₃ - количество осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни хвои. Чем выше индекс Q, тем больше продолжительность жизни хвои сосны, а значит - и чище воздух.

Затем проводят расчет средней продолжительнос­ти жизни хвои Q сосны для каждого ключевого учас­тка.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ ХВОИ СОСНЫ

Состояние хвои	Участок №1			Участок №2
	Количество деревьев	% от общего числа деревьев	Количество деревьев		% от общего числа деревьев
Обследовано деревьев, в том числе:		100%			100%
- с возрастом хвои 3-4 года
- с возрастом хвои 2-3 года
- хвоя только текущего года