Министерство Образования Республики Беларусь УО «Барановичский государственный университет»
Факультет педагогики и психологии Кафедра естественнонаучных дисциплин
УСР№4 по дисциплине «Индикация окружающей среды»
ТЕМА: «Применение биоиндикации в современной системе мониторинга и охраны окружающей среды»
Барановичи, 2022
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
НОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В МЕТОДИКАХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ
ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ БИОИНДИКАЦИИ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Вторая половина XX века ознаменовалась осознанием человечеством того, что необходимо создание системы слежения за состоянием и изменением природной среды на планете Земля. Впервые вопрос о Международной программе глобальных наблюдений за изменением в биосфере был рассмотрен в 1971 г. научным комитетом по проблемам окружающей среды. При подготовке к конференции ООН по охране окружающей среды (Стокгольм, 1972 год) специалистами проводилось обсуждение вопросов, связанных с созданием глобальной системы мониторинга.
Под мониторингом было решено понимать систему непрерывного наблюдения, измерения и оценки состояния окружающей среды. В ходе работы конференции была выработана рекомендация по разработке и принято решение по созданию ГСМОС – глобальной системы мониторинга окружающей среды (Global Environmental Monitoring Systems – GEMS).
НОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В МЕТОДИКАХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ
В настоящее время состояние биоиндикации характеризуется следующими важнейшими особенностями:
•признание важности использования биоиндикаторов на всех уровнях организации живого,
•предпочтение интегрированных показателей состояния биологических систем,
•рост шкал исследования из-за понимания, что локальная угроза может стать региональной и биосферной,
•переход от точки зрения, что оптимальным является состояние природы до вмешательства человека, к распознаванию многих «приемлемых» состояний под влиянием человека,
•понимание необходимости распознавать ранние симптомы нарушения, пока расходы на восстановление не стали слишком велики.
С научной точки зрения, мониторинг, основанный на ручной сортировке образцов и морфологическом определении видового состава, может быть выполнен более быстрым, эффективным и надежным способом, а именно при помощи ДНК-баркодинга (ДНК-штрихкодирования). Его широкое применение было подтверждено на 13-й Конференции сторон Конвенции о биологическом разнообразии.
Новые ДНК-технологии могут выступать в качестве прорывных подходов для диагностики окружающей среды и биомониторинга путем предоставления оперативной информации о таксономической структуре сообщества и биологических процессах в строго стандартизированном виде.
Разработка новых диагностических методов была усовершенствована благодаря пополнению эталонных библиотек ДНК-баркодов (база данных BOLD), созданных международным проектом «Штрихкод жизни» (iBOL), и новой высокопроизводительной технологии секвенирования (HTS). Благодаря этим двум ресурсам многочисленные гидробиологические пробы можно обработать в течение нескольких дней, получая сотни миллионов последовательностей от организмов, ДНК которых находится в пробе.
В настоящее время 46 стран, включая Беларусь и НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам как официального представителя, работают над европейский проектом COST «Разработка новых генетических методов для биологической оценки водных экосистем в Европе». Он направлен на продвижение применения ДНК-технологий для биоиндикации и на разработку дорожной карты для их включения в стандартизированную экологическую оценку водных экосистем в Европе и за ее пределами.
ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ БИОИНДИКАЦИИ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Отдельные методы биотестирования появились еще в начале ХХ в. и стали использоваться для оценки токсичности промышленных сточных вод и степени загрязнения природных водоемов, однако интенсивно биотестирование стало развиваться только с 60-х гг.
Разработаны стандарты на биотесты, использующие рачков - дафний, рыб и ряд других гидробионтов. Созданы достаточно надежные научно-методические основы для применения биологических методов в практике контроля токсического загрязнения вод. В качестве вредных биотестов для контроля сточных вод в установленном режиме и для выявления потенциально опасных источников загрязнения водных объектов токсикантами рекомендованы методы, использующие ракообразные Daphnia magna. Основными сигнальными методами, предназначенными для оперативного непрерывного контроля сточных вод, были признаны методы, основанные на реакции ухода рыб из опасной зоны.
В настоящее время разработано большое количество биотестов, использующих в качестве тест-организмов разнообразных гидробионтов, таких, как простейшие (инфузории, жгутиковые), кишечнополостные (гидры), черви (планарии, пиявки), моллюски (пластинчатожаберные, брюхоногие), ракообразные (дафнии, гаммарусы) и рыбы
В ряде европейских стран принят стандарт на биотестирование сточных вод и определение токсичности отдельных химических веществ c помощью Daphnia magna. Методы с
использованием дафний позволяют сравнивать токсичность вод, содержащих разнообразные загрязнители, однако в связи с разведением в лабораториях культур дафний разного происхождения они дают значительный разброс в результатах, достигающий 35 % и более.
Большая часть разработанных в нашей стране и за рубежом биотестов не обладает достаточно высокими надежностью и чувствительностью и не может использоваться на водах с широким
диапазоном токсичности.
С целью решения данной проблемы в ряде случаев используют методы биотестирования с несколькими тест-организмами или разрабатываются специальные системы - «блоки» из
нескольких самостоятельных биотестов. Такие методы могут быть использованы как сигнальные для постоянного проточного биотестирования стоков и экологического мониторинга как в лабораторных, так и в полевых условиях
Индикация ненарушенности экосистем
Критерии ненарушенности водных экосистем. |
|
|
Гидроландшафтные критерии ненарушенности экосистем |
|
|
естественных водотоков (рек и ручьев): |
|
|
естественное состояние русла реки, меандрирование русла; |
|
|
лесистость водосбора не менее 50%. - естественное состояние поймы |
|
|
отсутствие обустроенных мест рекреации и необустроенных мест массового |
|
|
отдыха; |
|
|
отсутствие прямого сброса вод мелиоративных каналов в пределах участка; |
|
|
отсутствие водорегулирующих сооружений и искусственных водоемов в русле |
Velia saulii |
|
реки. |
||
|
||
Естественных выходов подземных вод(родников): |
|
отсутствие обустройства родника и прилегающей территории (на удаленности до 10 метров);
отсутствие распашки и гидротехнической мелиорации территории, примыкающей к роднику и вытекающего из него ручья (ручьев), и поймы на расстоянии не менее 1 км в радиусе от родника;
отсутствие водозаборных сооружений в зоне питания родника.
Критерии ненарушенности экосистем болот:
отсутствие мероприятий гидротехнической мелиорации в пределах хорошо дренируемых эвтрофных (низинных)
болот (как правило, мелкозалежных) либо незначительное осушение (не более 10% от занимаемой площади) олиготрофных (верховых) болот;
сохранность уровня почвенно-грунтовых вод в олиготрофном болоте в меженные периоды не ниже 25 см от донной поверхности и не ниже 50 см в эвтрофных (соответствует таковым уровням в аналогичных типах болот в нетронутом состоянии);
отсутствие лесомелиоративных мероприятий и вырубок,
прилегающих к болоту переувлажненных лесов.
Критерии ненарушенности водоемов и водотоков:
хорошее или удовлетворительное экологическое состояние водного объекта; экологическое состояние хорошее —1 класс качества воды и степень загрязнения «очень чистые»; экологическое состояние удовлетворительное — II класс качества воды и степень загрязнения «чистые»;
присутствие видов-индикаторов ненарушенности водных экосистем.
Nebrioporus assimilis
Критерии ненарушенности лесных и луговых экосистем
Ландшафтные критерии ненарушенности пойменных лугов:
ненарушенность речной экосистемы согласно гидроландшафтным и гидробиологическим критериям;
отсутствие мероприятий гидротехнической мелиорации;
отсутствие в пойме промышленных и сельскохозяйственных предприятий, сельхозугодий (поля, сады и т.д.), жилых и других долговременных построек;
отсутствие выпаса скота;
отсутствие сенокоса;
отсутствие вырубки кустарника;
отсутствие обустроенных мест рекреации и необустроенных мест массового отдыха;
отсутствие асфальтированных дорог других транспортных коммуникаций (за исключением грунтовых дорог без насыпи);
наличие видов-индикаторов ненарушенных пойменных лугов.
Уснея цветущая
Ятрышник