Кафедра экологии и природопользования
Реферат
Методы экологического мониторинга.
Биоиндикационные методы.
Содержание.
1. Биоиндикационные методы..... ............... стр.4-6
1.1 Краткая история биоиндикационных методов ............................. стр.4
1.2.Виды и методы биоиндикации........................................................ стр.4-7
2.Методы мониторинга воздушной среды........................................... стр.7-20
2.2.Биоиндикционные методы мониторинга воздушной среды........ стр.8-9
2.2.1. Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны...... стр.9-12
2.2.1.1.Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы.....стр.9-10
2.2.1.2. Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной (обследование шишек сосны).... стр.10
2.2.1.3. Определение загрязненности атмосферы по состоянию прироста деревьев последних лет........... стр.10-12
2.2.1.4. Определение загрязненности атмосферы по продолжительности жизни хвои.................... стр.12
2.2.2. Определение чистоты воздуха по лишайникам............. стр.12-20
2.2.2.1. Внешнее строение лишайников......................... стр.12-13
2.2.2.2. Органы спороношения и размножения лишайников...... стр.13
2.2.2.3. Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников......... стр.13-15
2.2.2.4. Методика определения степени загрязнения воздуха по
лишайникам........... стр.14-17
2.2.2.5. Метод пересадки лишайников........ стр.17-20
2.2.3 . Дополнительные методы.................... стр.20-21
2.2.3.1. Методика определения лишайников...... стр.20-21
2.2.3.2. Основные реактивы........стр.21
2.2.3.3. Ключ для определения наиболее распространенных лишайников..... стр.21
3. Биоиндикация почв........ стр.21-43
3.1. Растения — индикаторы плодородия почв........... стр.21-22
3.2. Растения — индикаторы водного режима почв.............. стр.22
3.3. Растения — индикаторы глубины залегания грунтовых вод......... стр.22-24
3.4. Растении — индикаторы кислотности почв................... стр.24-26
3.5. Индикация состояния окружающей среды по частотам встречаемости фенов белого клевера............... стр.26-28
3.6. Биодиагностика почвенных микро- и макроэлементов................ стр.28-29
3.6.1. Признаки избыточного содержания химическихэлементов в почве .............. стр.28-29
3.7. Фаунистическая биоиндикация................. стр.29-33
3.8. Дополнительные методы............................ стр.33-40
3.8.1. Использование листьев липы в качестве биоиндикатора солевого загрязнения почвы........... стр.33-34
3.8.2. Использование почвенных водорослей для биоиндикации состояния почв
..................... стр.34-39
3.8.2.1.Методы изучения почвенных водорослей............ стр.34-39
3.8.3. Тератологический метод........................ стр.39-40
3.9. Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы и воздуха ................... стр.40-42
3.10. Учет беспозвоночных при помощи биоценометра..................... стр.42-43
4. Методы мониторинга водных объектов............ стр.43-57
4.1. Бноиндикацня качества воды с использованием водорослей (альгоиндикация)......... стр.44-47
4.1.1.Как изучать водоем........... стр.44-47
4.2. Биоиндикация качества воды по животному населении).............. стр.48-53
4.2.1. Отбор и обработка проб для анализа..................................... стр.48-49
4.2.2. Оценка качества воды малых рек и озер по биотическому индексу.............. стр.49-53
4.3. Определение степени загрязнения водоема по индексу Гуднайта и Уотлея ............... стр.53-54
4.4. Дополнительные методы.......... стр.54-55
4.4.1. Измерение параметров популяций моллюсков-фильтрантов для оценки способности малых рек к самоочищению...... стр.54-55
4.4.2.Индикация сапробности водоема............... стр.55
4.4.2.1.Методика работы................... стр.55
4.5. Биоиндикация токсичности природных вод с помощью дафний стр.56-57
5.Список литературы................... стр.58
Методы экологического мониторинга.
В экологическом мониторинге используют различные методы исследования. Среди них можно выделить дистанционные (аэрокосмические) и наземные методы. К наземным методам относятся биологические (биоиндикационные)и физико-химические методы. Простейшие варианты наземных методов экологических исследований доступны в школьной практике по изучению природной среды своей местности.
1. Биоиндикационные методы.
1.1 Краткая история биоиндикационных методов.
О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В России в рукописях XV и XVI вв. уже упоминались такие понятия как «лес пашенный» и «лес непашенный», т. е. участки леса, пригодные для его сведении под пашню и непригодные.В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях — указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод. В XIX в. с развитием экологии растений была показана связь растений с факторами окружающей среды. О возможности растительной биоиндикации писал геолог A.M. Карпинский. Другой геолог — П.А. Ососков — использовал характер распределения растительных сообществ для составления геологических карт, а почвовед С.К. Чаянов — почвенных карт. Большой вклад в развитие биоиндикации внес русский ученый почвовед В.В. Докучаев. В начале XX в., в период, когда началось освоение окраин нашей страны, биоиндикационные исследования стали развиваться особенно интенсивно. Под биоиндикацией в эти годы в основном понимали регистрацию наличия или отсутствия того или иного явления (природного или антропогенного фактора среды), отмечая в терминах «есть» — «нет». К концу XX в. биоиндикационные закономерности претерпели качественный скачок. В настоящее время для целого класса индикаторных видов растений и животных целесообразно говорить не только о наличии или отсутствии фактора, но и о степени его влияния на природный комплекс. Разные степени влияния на окружающую природную среду, регистрируемые с помощью этих видов, позволяют ввести шкалу воздействий (например, нет воздействия — слабое —среднее — сильное). Наличие шкалы экологического фактора позволяет намного более верно оценивать исследуемую территорию. В таком случае следует говорить не о биоиндикации, а о биодиагностике территорий— методе количественной оценки степени воздействия экологического фактора на окружающую природную среду.
1.2.Виды и методы биоиндикации.
По современным представлениям биоиндикаторы— организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии окружакщей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития
организмов — биоиндикаторов. Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, вода, воздух), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.) и определенные процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, дефляция, заболачивание и т. п.), в том числе происходящие под влиянием человека.
При выборе биоиндикаторов один из крупнейших американских экологов Ю. Одум предлагает учитывать следующие соображения.
1. Стенотопные виды (то есть виды, приспособленные к существованию в строго определенных условиях), более редкие в сообществах, как правило, являются лучшими индикаторами, нежели эвритопные (широко распространенные, обладающие широким диапазоном экологической выносливости).
2. Более крупные виды являются обычно лучшими индикаторами, чем мелкие, так как скорость оборота последних в биоценозах выше и они могут не попасть в пробу в момент исследований (при наблюдениях с длительной периодичностью).
3. При выделении вида (или группы видов), используемого в качестве индикатора воздействия того или иного фактора, необходимо иметь полевые и экспериментальные сведения о лимитирующих значениях данного фактора с учетом возможных компенсаторных реакций организма и толерантности вида (группы видов).
4. Численное соотношение разных видов (популяций или сообществ) более показательно и является более надежным индикатором, нежели численность одного вида («...целое лучше, чем часть, отражает общую сумму условий»). Биоиндикационные исследования подразделяются на два уровня: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических, физиолого-биохимических свойств. При биоценотическом мониторинге учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.
Существуют различные виды биоиндикации: неспецифической, специфической.Если одна и та же реакция вызываются различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изменении структуры почв под влиянием хозяйственной деятельности.Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пищевой цепочки, может достигать 100 — 300 ПДК). В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы.
Регистрирующие биоиндикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью), изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками. В качестве примера регистрирующих биоиндикаторов можно назвать лишайники, хвою деревьев (хлороз, некроз) и их суховершинность. Однако с помощью регистрирующих биоиндикаторов не всегда возможно установить причины изменений, то есть факторы, определившие численность, распространение, конечный облик или форму биоиндикатора. Это один из основных недостатков биоиндикации, поскольку наблюдаемый эффект может порождаться разными причинами или их комплексом.
Накапливающие индикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа. Примером подобных индикаторов могут служить хитиновые панцири ракообразных и личинок насекомых, обитающих в воде, мозг, почки, селезенка, печень млекопитающих, раковины моллюсков, мхи. Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Правда, у живых приборов есть серьезный недостаток — они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ. В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии. С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора. Мониторинг с применением накапливающих биоиндикаторов зачастую требует применения сложных и дорогостоящих приборов, оборудования, трудоемких методик, что под силу только специальным лабораториям. Но в основном методы биоиндикации не требуют значительных затрат труда, сложного и дорогостоящего оборудования, а поэтому могут широко использоваться в школьном экомониторинге. Наиболее конструктивно использовать биоиндикаторы одновременно с инструментальным контролем за состоянием окружающей природной среды, применяемым при локальном мониторинге источников или объектов загрязнения.