Почему лишайники используют как биоиндикаторы
Добавил пользователь Alex Обновлено: 19.09.2024
Выявить и оценить с помощью наблюдения за лишайниками на опытных территориях степень загрязнения окружающего нас воздуха.
Гипотеза
В городах встречаются только накипные лишайники.
Оборудование и материалы
- Фотоаппарат
- Палетка 10х10 см для измерения проективного покрытия лишайников
- Рулетка или портновский метр
- Определитель лишайников
- Бумага, ручка или карандаш
- Компьютер и выход в Интернет
Обоснование
Совместным усилиями участников платформы ГлобалЛаб мы проведём исследование и оценим качество воздуха по видовому составу лишайников, каждый на своей территории.
Протокол проведения исследования
Внимание! Наше исследование может быть выполнено в трёх вариантах.
Самый простой вариант, который подойдёт для начинающего исследователя, заключается в наблюдениях за лишайниками и определении присутствия лишайников разных типов: кустистых, листоватых или накипных. Этого уже достаточно для первичных выводов о чистоте воздуха.
Для усложнённого исследования, который может дать более точные результаты, необходимо оценить проективное покрытие лишайников на опытной площадке. Также можно определить видовую принадлежность своих лишайников. Известна чувствительность разных лишайников к чистоте воздуха, и таким образом мы получим более точную картину. Всё это – однократное наблюдение.
Самый сложный вариант исследования – это повторение выполненных наблюдений через установленные исследователем промежутки времени, чтобы видеть изменение состояния лишайников в динамике.
- Заложите пробную площадку, ориентировочно размером 10х10 м, на которой вы будете исследовать степень загрязнения воздуха.
- Выбирайте свою опытную площадку так, чтобы вы смогли её посещать в течение длительного времени (в случае выбора долгосрочного варианта исследования.
- Определите параметры окружающей среды в этом месте. Выясните, есть ли поблизости промышленные предприятия. Изучите интенсивность движения транспорта.
- Сделайте фотоснимки вашей опытной площадки с разных сторон.
- Исследуйте площадку и выявите, на каких субстратах произрастают лишайники.
- Определитесь, на каком из обнаруженных субстратов, заселённых лишайниками, вы будете проводить исследование.
- Если вы выбрали деревья, то определитесь, на деревьях какого вида вы будете исследовать состояние лишайников. (Обратите внимание, что для каждого взятого вами дерева заполняется отдельная анкета).
- Посчитайте и зафиксируйте количество стволов вида, выбранного вами для исследования.
- Определите, к каким формам относятся исследуемые вами лишайники.
- По возможности, пользуясь определителем, установите виды лишайников.
- С помощью рамки определите степень покрытия субстрата лишайниками, наложив рамку на ту часть, на которой вы обнаружили больше всего лишайников. Измерения на дереве проводить необходимо на высоте 130 см от комля дерева.
- Сделайте фотоснимки лишайников и загрузите их в анкету. Обратите внимание, что для каждого вида лишайника должен быть сделан отдельный фотоснимок.
- Определите состояние слоевища (таллома) лишайника.
- Определите степень загрязнения воздуха на исследуемой вами опытной площадке, используя таблицу в материалах курса.
- Заполните анкету.
- Спустя какое-то время вернитесь на свою опытную площадку и снова произведите измерения ранее исследованных вами лишайников и сделайте фотоснимки.
- Заполните для каждого исследуемого вами лишайника новую анкету.
- Сравните новые результаты с прежними измерениями и сделайте выводы. Какие произошли изменения с вашими лишайниками?
- Сделайте выводы о состоянии окружающего воздуха на исследуемой вами площадке, основываясь на проведённых измерениях.
- Следите за результатами проекта, участвуйте в обсуждении результатов, читайте статьи в Дневнике исследователя.
Техника безопасности
Будьте осторожны при проведении исследования, не забывайте об элементарных правилах безопасности на улице и в природе. Необходимо, чтобы в ваших выходах в парк и лес вас сопровождал кто-то из взрослых. Ваши родители и учителя всегда должны знать, где вы находитесь.
Специфический признак лишайников – симбиотическое сожительство двух разных организмов – гетеротрофного гриба (микобионт) и автотрофной водоросли (фикобионт).
Тело лишайника, называемое слоевищем, или талломом, на органы не расчленено. Поэтому они чутко реагируют на нарушение тонкого баланса между обеими сторонами организма. Они не имеют сосудистых тканей и корней, а все питательные вещества поступают в них из водных растворов непосредственно в слоевище. Таким же образом эти организмы могут усваивать вещества из воздуха, а значит накапливать и загрязнения. Газообмен у лишайников происходит свободно через всю поверхность. Большинство токсичных веществ концентрируется из атмосферного воздуха в дождевой воде, которую и впитывают лишайники. Характеризующиеся сравнительно простым строением и обладающие малой способностью к авторегуляции, лишайники являются хорошими индикаторами действия загрязнителей.
По чувствительности к атмосферным загрязнителям лишайники делят на средне- и высокочувствительные. К среднечувствительным относят – виды пармелий (бороздчатая, скальная) и кладоний (порошистая и бахромчатая), к высокочувствительным – уснеи (хохлатая, пышная), цетрария сизая, ксантория настенная .
Лишайники считаются медленнорастущими организмами. Самые медленнорастущие лишайники – накипные (1 мм в год). Немного быстрее растут листовые и кустистые формы (2-7 мм в год). Скорость роста слоевища лишайников существенно зависит от общих экологических условий – температуры, осадков, влажности воздуха. То, что продолжительность жизни лишайников велика, а прирост постоянен, привело к идее использовать их для определения возраста населяемых ими субстратов. Соответствующий метод был назван лихенометрией .
По внешнему строению лишайники делятся на три основные группы: накипные, листоватые, кустистые . Кроме того, лихенологи разделяют все виды лишайников на четыре группы в зависимости от типа предпочитаемого ими субстрата: эпифитные (на коре деревьев и кустарников), эпиксильные (на обнажённой древесине без коры), эпигейные (на почве), эпилитные (на камнях). Из всех экологических групп лишайников наиболее чувствительны эпифитные, растущие на коре деревьев.
Таким образом, лишайники обладают весьма специфическими свойствами: реагируют на изменение состава атмосферы, обладают отличной от других организмов биохимией, широко распространены по разным субстратам.
Сосна как биоиндикатор
Сосна относится к древесным голосеменным вечнозеленым растениям. Растения отличаются по строению листьев: листья-иглы существуют до пяти лет и опадают ежегодно только частично, поэтому дерево кажется вечнозеленым. Древесина растений заполняет почти всю массу ствола, сердцевина у них развита слабо и кора очень тонкая.
Отрицательно воздействуют на растения практически все выбросы, но особенно: оксиды серы, частицы тяжёлых металлов, соединения фтора, фотохимическое загрязнение, углеводороды, оксид углерода, содержащийся в выхлопных газах автомобилей. Растения рано стареют, редеет и уродуется их крона, преждевременно желтеет и опадает хвоя. К примеру, в нормальных условиях хвоя сосны опадает через 3-4 года, а поблизости от источников загрязнения атмосферы – значительно раньше. Особенно чутко реагирует сосна на загрязнения сернистым газом. Под влиянием токсиканта хвоя сосны в зонах сильного загрязнения приобретает тёмно-красную окраску, затем отмирает и опадает, просуществовав всего год . Периодическое воздействие оксидов азота и серы вызывает у сосны обыкновенной опадание хвои, которая сохраняется лишь на побегах последнего года. В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на 30 - 60% в сравнении с контрольными участками.
Лишайники как биоиндикатор загрязнения окружающей среды
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Проблема сохранения окружающей среды в настоящее время концентрирует на себе внимание исследователей всего мира. В связи с усилением антропогенной нагрузки, испытываемой природными комплексами, становится необходимой разработка методик, позволяющих оценивать экологическое состояние природно-антропогенных сред. Поэтому проблема развития различных мониторинговых подходов в системе экологического контроля и управлении качеством окружающей среды сегодня наиболее актуальна.
Биологическая индикация позволяет оценивать степень загрязнения среды по существующим биологическим показателям. В последние десятилетия развилась отдельная отрасль биоиндикации - лихеноиндекация, разработаны методики проведения индикационных исследований (Б. Золотарева, И. Скрипниченко и Ю. Мартин). Лишайниковые организмы оказались перспективными для оценки степени загрязнения атмосферной среды по ряду причин: распространены по всему Земному шару; их реакция на внешнее воздействие очень сильна (они не выносят наличия в атмосфере серосодержащих газов); собственная изменчивость незначительна по сравнению с другими организмами.
Методы лихеноиндикационных исследований подразделяются на две большие группы - активную и пассивную лихеноиндикацию. Основным методом пассивной лихеноиндикации является наблюдение за изменениями относительной численности лишайников. Для этого проводятся измерения проективного покрытия лишайников на постоянных или переменных пробных площадях и получают средние значения проективного покрытия для исследуемой территории. Для измерения собственно численности лишайников на деревьях используется, в основном, две методики - методика оценки проективного покрытия, и методика линейных пересечений (Боголюбов, 2000).
В Курганской области распространены все типы растительности, характерные для подзоны лесостепи. В северной части подзоны широко распространены лишайниковые и лишайниково-зеленомошные леса. Большие площади сильно оподзоленных почв занимают кустистые лишайники. Среди них преобладают кладонии лесная, оленья, альпийская и цетрария исландская.
Вместе с этим, лишайники остаются недостаточно изученными организмами. Это связано с относительной сложностью их определения: недоступность диагностических признаков, неоднозначность и сложность терминологии, так и отсутствие достаточного числа региональных определителей.
Автор: Пестерева Татьяна Николаевна
Должность: учитель биологии
Учебное заведение: МАОУ
Населённый пункт: Республика Бурятия г. Улан-Удэ
Наименование материала: Проектная работа учащихся на уроках биологии
Тема: Учебный экологический проект " Лишайники -биоиндикаторы окружающей среды
Раздел: среднее образование
Экологический учебный проект
Введение. Цели и задачи.
Ботаническое описание и биологические особенности лишайников.
Общие принципы использования биоиндикаторов
отдельных видов, составить список видов лишайников изучаемой территории.
4.2 Таксономический и
эколого-субстратных и биоморфологических групп лишайников.
4.3 Выявление закономерностей распределения лишайников на изучаемой I
Результаты исследований и выводы
Цель работы
Изучение биоразнообразия лишайников береговой линии озера Байкал и
апробация их использования в качестве индикаторов состояния воздушной среды с учётом
особенностей местных природно-климатических условий.
Для реализации цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести сбор гербарного материала, отметив экологическую приуроченность
отдельных видов, составить список видов лишайников изучаемой территории.
Провести таксономический и
охарактеризовать эколого-субстратные и биоморфологические группы лишайников.
3. Изучить закономерности распределения лишайников на изучаемой I территории.
Объект исследования :Лишайники –биоиндикаторы загрязнения окружающей среды.
Предмет исследования – Лишайники
Сроки проведения работы: исследования проводились лето - 2015 г.
Актуальность:
Индикаторные растения могут использоваться как для выявления
отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки качественного состояния природной
среды. Лишайники могут заменить дорогостоящую установку для газовых анализов.
Новизна: Исследование лишайников береговой линии озера Байкал от мыса Каткова до
Гипотеза: Оценка состояния окружающей среды по наличию, обилию и разнообразию
В последнее время весьма актуальными являются наблюдения за изменениями
состояния окружающей среды, вызванными антропогенными причинами. Система этих
наблюдений и прогнозов составляет суть экологического мониторинга. В этих целях все
чаще применяется и используется достаточно эффективный и недорогой способ
мониторинга среды – биоиндикация, т.е. использование живых организмов для оценки
состояния окружающей среды.
Последствия загрязнения окружающей среды отражаются на внешнем виде растений. У
растений под влиянием вредных веществ происходит увеличение числа устьиц, толщины
кутикулы, густоты опушения, развивается хлороз и некроз листьев, раннее опадание
листвы. Некоторые растения наиболее чутко реагируют на характер и степень загрязнения
атмосферы. Это означает, что они могут служить живыми индикаторами состояния среды.
В настоящее время разработана концепция комплексного экологического мониторинга
природной среды, составной частью которого является биологический мониторинг.
загрязнителей воздуха, так и для оценки качественного состояния природной среды.
Обнаружив по состоянию растений присутствие в воздухе специфических загрязнителей,
приступают к измерению количества этих веществ различными методами, например,
испытанием растений в лабораторных условиях.
На уровне вида и сообщества о состоянии природной среды можно судить по
показателям продуктивности растений. Индикаторами присутствия сернистого газа
являются лишайники и хвойные породы, наиболее сильно страдающие от загрязнений. Во
многих промышленных городах вокруг заводов возникают зоны, где лишайники вообще
растениях показали, что тяжелые металлы могут накапливаться в растениях, и по их
содержанию можно оценить экологическую обстановку территории. Загрязнение медью
сказывается на росте растений, цинком – приводит к отмиранию листьев у растений,
кобальтом – к ненормальному развитию и т.д.
Очень информативными биоиндикаторами состояния воздушной среды и ее изменения
являются низшие растения: мхи и лишайники, которые накапливают в своем слоевище
(талломе) многие загрязнители (серу, фтор, радиоактивные вещества, тяжелые металлы).
Лишайники очень нетребовательны к факторам внешней среды, они поселяются на голых
скалах, бедной почве, стволах деревьев, мертвой древесине, однако для своего
нормального функционирования они нуждаются в чистом воздухе. Особенно они
чувствительны к сернистому газу. Малейшее загрязнение атмосферы, не влияющее на
большинство растений, вызывает массовую гибель чувствительных видов лишайников.
Они исчезают, как только концентрация сернистого газа достигнет 35 млрд
его содержание в атмосфере крупных городов свыше 100 млрд
удивительно поэтому, что большинство лишайников уже исчезло из центральных зон
Научное направление биомониторинга (т.е. слежения) за состоянием воздушной среды
прпомощи лишайников называется лихеноиндикацией.
Чувствительные растения могут заменить дорогостоящую установку для газовых
2.1 Общие принципы использования биоиндикаторов
Биоиндикаторы (от био и лат. indico — указываю, определяю) — организмы,
присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями
естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Их
индикаторная значимость определяется экологической толерантностью биологической
системы. В пределах зоны толерантности организм способен поддерживать свой
организма, является стрессовым. В этом случае организм реагирует ответной реакцией
различной интенсивности и длительности, проявление которой зависит от вида и является
показателем его индикаторной ценности. Именно ответную реакцию определяют методы
биоиндикации. Биологическая система реагирует на воздействие среды в целом, а не
толерантности модифицируется внутренним состоянием системы — условиями питания,
возрастом, генетически контролируемой устойчивостью.
Многолетний опыт ученых разных стран по контролю состояния окружающей среды
показал преимущества, которыми обладают живые индикаторы:
· в условиях хронических антропогенных нагрузок могут реагировать даже на
проявляются при накоплении не которых критических значений суммарных дозовых
· суммируют влияние всех без исключения биологически важных воздействий и
отражают состояние окружающей среды в целом, включая ее загрязнение и другие
· исключают необходимость регистрации химических и физических параметров,
характеризующих состояние окружающей среды;
· фиксируют скорость происходящих изменений;
· вскрывают тенденции развития природной среды;
· указывают пути и места скоплений в экологических системах различного рода
загрязнений и ядов, возможные пути их попадания в пищу человека;
· позволяют судить о степени вредности любых синтезируемых человеком веществ для
живой природы и для него самого, при чем дают возможность контролировать их
биоиндикации, — специфическую и неспецифическую. В первом случае происходящие
изменения связаны с действием одного какого-либо фактора. При неспецифической
биоиндикации различные антропогенные факторы вызывают одинаковые ре акции.
на чувствительные и кумулятивные.Ч
увствительные биоиндикаторы реагируют на
стресс значительным отклонением от жизненных норм, а кумулятивные накапливают
антропогенное воздействие, значительно превышающее нормальный уровень в природе,
без видимых изменений.
живой природы. Для биоиндикации не при годны организмы, поврежденные болезнями,
вредителями и паразитами. Идеальный биологический индикатор должен удовлетворять
· быть типичным для данных условий;
· иметь высокую численность в исследуемом экотопе;
· обитать в данном месте в течение ряда лет, что дает возможность проследить
· находиться в условиях, удобных для отбора проб;
· характеризоваться положительной корреляцией между концентрацией загрязняющих
веществ в организме-индикаторе и объекте исследования;
онтогенеза, чтобы была возможность отслеживания влияния фактора на последующие
Ответная реакция биоиндикатора на определенное физическое или химическое
воздействие должна быть четко выражена, т.е. специфична, легко регистрироваться
визуально или с помощью приборов.
Для биоиндикации необходимо выбирать наиболее чувствительные сообщества,
характеризующиеся максимальными скоростью отклика и выраженностью параметров.
Например, в водных эко системах наиболее чувствительными являются планктонные со
общества, которые быстро реагируют на изменение среды благо даря короткому
жизненному циклу и высокой скорости воспроизводства. Бентосные сообщества, где
перестройки происходят в них при длительном хроническом загрязнении, приводящем к
К методам биоиндикации, которые можно применять при ис следовании экосистемы,
относится выявление в изучаемой зоне редких и исчезающих видов. Список таких
организмов, по сути, является набором индикаторных видов, наиболее чувствительных к
Лишайники являются симбиотическими организмами. Многими исследователями
показана их пригодность для целей биоиндикации. Они обладают весьма специфическими
свойствами, так как реагируют на изменение состава атмосферы, обладают отличной от
других организмов биохимией, широко распространены по разным типам субстратов,
начиная со скал и кончая корой и листьями деревьев, удобны для экспозиции в
Выделяют четыре основные экологические группы лишайников: эпифитные
— растущие на коре деревьев и кустарников; зпиксильные — растущие на обнаженной
чувствительны к загрязнению воздуха эпифитные виды. С помощью лишайников можно
получать вполне достоверные данные об уровне загрязнения воздуха. При этом можно
выделить группу химических соединений и элементов, к действию которых лишайники
обладают сверхповышенной чувствительностью: оксиды серы и азота, фторо- и
хлороводород, а также тяжелые металлы. Многие лишайники погибают при невысоких
уровнях загрязнения атмосферы эти ми веществами. Процедура определения качества
воздуха с помощью лишайников носит название лихеноиндикации.
Лишайники - это симбиоз водоросли и гриба. Они чувствительны к загрязнению среды
в силу следующих причин: 1) у лишайников отсутствует непроницаемая кутикула,
благодаря чему обмен газов происходит свободно через всю поверхность; 2) большинство
же токсических газов концентрируются в дождевой воде, а лишайники впитывают воду
всем слоевищем, в отличие от цветковых растений, которые поглощают воду
преимущественно корнями; 3) большинство цветковых растений в наших широтах
активны только летом, когда уровень загрязнения сернистым газом намного ниже (вслед-
ствие уменьшения сжигания угля в топках - основного источника сернистого газа), в то
время как лишайники обладают способностью к росту и при температурах ниже 0°С.
В отличие от цветковых растений лишайники способны избавиться от пораженных
токсическими веществами частей своего таллома каждый год. В городах с загрязненной
атмосферой они редки, главный враг лишайников в городах - сернистый газ. Установлено,
что чем выше уровень загрязнения природной среды сернистым газом, тем больше серы
накапливается в слоевище лишайников, причем живое слоевище аккумулирует серу из
среды интенсивнее, чем, мертвое. Особенно удобны лишайники в качестве индикаторов
небольшого загрязнения окружающей среды. Наиболее чувствительным симбионтом в
таллом лишайников является водоросль.
В мире насчитывается около 26 тысяч видов лишайников. Они различаются по зонам
произрастания (тундра, лесная зона и т.д.), видам субстрата (камни, скалы, стволы и ветви
деревьев, почва). У лишайников, растущих на деревьях, видовой состав различается в
зависимости от рН коры. Лишайники исчезают в первую очередь с деревьев, имеющих
кислую кору (береза, хвойные), затем с нейтральных (дуб, клен) и позже всего - с
деревьев, имеющих слабощелочную кору (вяз мелколистный, акация желтая). В
лишайниковых типах леса доминируют кустистые лишайники (кладония, цетрария),
длинными бородами с ветвей деревьев свисает уснея, которая является наиболее
чувствительным видом и растет в лесах только с чистой атмосферой.
Группы лишайников:
1) накипные (слоевище имеет вид корочек) - например, бацидиум фисция;
2) листоватые (слоевище имеет вид пластинок) - например, пармелия, степная золотянка,
длиной) - например, уснея, бриория, клафония, цетрария.
Практикуется и более дробное деление жизненных форм лишайников:
1) накипные - порошкообразные, слабо структурированные;
2) корковые - коркообразные, плотно прилегают к субстрату;
3) чешуйчатые - коркообразные, края таллома приподняты;
4) пластинчатые - коркообразные, края бороздчатые и образуют лопасти;
5) листоватые - таллом листообразный с четкой нижней коркой;
6) кустистые - прямые волосовидные или кустарниковой формы. Наиболее чувствительны
к загрязнению воздушной среды кустистые и листоватые лишайники (исчезают
полностью), наименее - накипные.
Ход работы. Биоиндикация территории с помощью лишайников может быть
организована по-разному, в зависимости от цели.
В одном случае трансекту длиной в 2-3 км удобно разместить перпендикулярно
насыщенной автотранспортом загородной дороге, примыкающей к лесному массиву,
состоящему из небольшого разнообразия древесных видов (например, сосна с примесью
березы или дубовое насаждение с примесью клена).
В другом случае трансекта располагается в зависимости от расстояния до центра города
(центральные улицы, на некотором расстоянии от центра, окраинные улицы, загородные
территории). Такая трансекта может продолжаться на 20-50 км и переходить в зеленую
зону города. Вполне очевидно, что в такой многокилометровой трансекте должны
изучаться только виды древесных растений, имеющиеся на всей территории.
Первая трансекта разбивается на ряд участков: 1) возле дороги, 2) в 100 м, 3) в 300 м, 4) в
500 м, 5) в 1000 м, 6) в 2000-3000 м от дороги. На каждом участке закладываются пробные
площади размером 20х20 м, 50х50 м, 100х100 м (в зависимости от цели исследования и
Виды-индикаторы – это живые организмы, которые говорят нам, что что-то изменилось или собирается измениться в их среде обитания. Их легко наблюдать, и их изучение считается экономически эффективным способом прогнозирования изменений в экосистеме. Эти виды также известны как биоиндикаторы. (1)
Ученые отслеживают такие факторы, как размер, возрастная структура, плотность, рост и скорость воспроизводства популяций видов-индикаторов, чтобы выявить закономерности с течением времени. Эти закономерности могут показывать стресс у видов от таких воздействий, как загрязнение, потеря среды обитания или изменение климата. Возможно, что еще более важно, они могут помочь предсказать будущие изменения в своей среде.
Что такое виды-индикаторы (биоиндикаторы)
Наиболее часто используемые виды-индикаторы – животные; 70% из них – беспозвоночные. Однако видами-индикаторами также могут быть растения и микроорганизмы. Часто эти организмы взаимодействуют с окружающей средой таким образом, что они очень чувствительны к любым изменениям. Например, они могут находиться на вершине трофического уровня, где они получат наибольшее количество токсинов, обнаруженных в их окружающей среде. Или они могут быть не в состоянии легко переместиться на новое место, если условия станут неблагоприятными. (1)
Ученые выбирают виды-индикаторы по разным причинам. Экологическая важность вида – одна из основных причин использования определенных организмов в качестве индикаторов. Если вид является ключевым видом, а это означает, что функция экосистемы зависит от него, то любые изменения в здоровье или популяции этого вида будут хорошим индикатором факторов экологического стресса.
Хорошие виды-индикаторы также должны относительно быстро реагировать на изменения и быть легко заметными. Их реакция должна быть репрезентативной для всей популяции или экосистемы. Они должны быть относительно обычными и иметь достаточно большую популяцию, чтобы их можно было легко изучать. Широко изученные виды являются хорошими кандидатами на роль биоиндикаторов. Виды, которые размножаются быстро и в большом количестве и имеют особую среду обитания или диету, могут стать идеальным индикатором. Ученые также ищут организмы, которые имеют коммерческое или экономическое значение. (2)
Ученые используют виды-индикаторы для определения изменений в экосистеме на основе того, что они наблюдают у индикаторных видов. Виды-индикаторы используются, чтобы выявить как хорошие, так и плохие изменения окружающей среды. Эти изменения могут включать присутствие загрязнителей, изменения в биоразнообразии и биотических взаимодействиях, а также изменения в физической среде. (3)
Биоиндикатор и биомониторинг
Биоиндикатор – это организм, который используется для качественной оценки изменения окружающей среды. Наличие или отсутствие организма может использоваться для обозначения здоровья окружающей среды. Например, если в определенной области обнаружен лишайник Leconora conizaeoides, ученые знают, что качество воздуха оставляет желать лучшего. Биоиндикаторы используются для мониторинга окружающей среды, экологических процессов и биоразнообразия внутри экосистемы. (4)
С другой стороны, биомониторинг используется для количественного измерения реакции и изменений в окружающей среде, указывающих на загрязнение. Например, если количество хлорофилла в лишайнике уменьшается, ученые знают, что присутствует загрязнение воздуха.
Примеры видов-индикаторов
Поскольку виды-индикаторы часто являются наиболее уязвимыми членами своих экосистем, они используются в научных исследованиях в качестве способа простого и эффективного изучения долгосрочных изменений в состоянии окружающей среды. Изучение одних и тех же видов в каждой экосистеме помогает исследователям легче сравнивать данные, чтобы выявить небольшие сдвиги в таких факторах, как температура, разрушение среды обитания и осадки.
Лишайник
Лишайник можно использовать для изучения загрязнения воздуха. Christian Ender / Getty Images
Лишайники представляют собой сочетание двух отдельных организмов. Грибок и водоросль растут вместе в симбиотических отношениях, когда грибок обеспечивает минеральные питательные вещества и место для роста водорослей, а водоросли производят сахар для грибка посредством фотосинтеза. Лишайники используются в качестве биоиндикаторов в связи с их чувствительностью к загрязнению воздуха. У лишайников нет корней, поэтому они могут получать питательные вещества только непосредственно из атмосферы. Они особенно чувствительны к избыточному загрязнению воздуха азотом. Если ученые начнут видеть сокращение количества видов лишайников, которые особенно чувствительны к азоту, наряду с увеличением видов, которые могут хорошо переносить азот, они узнают, что качество воздуха ухудшилось. (5)
Пятнистая неясыть
Популяции пятнистых сов сокращаются из-за потери среды обитания. Carlos Camarena / Getty Images
Северная пятнистая неясыть была впервые внесена в список исчезающих видов в 1990 году из-за потери среды обитания. Поскольку эти совы не строят свои собственные гнезда, они полагаются на зрелые старовозрастные леса, где есть дупла деревьев, сломанные верхушки деревьев и другой мусор, чтобы в них гнездиться. Из-за вырубки леса, развития, рекреации и болезней они остались без безопасных мест для гнездования. Уменьшение численности северной пятнистой неясыти указывает на дальнейшее снижение качества лиственных лесов Тихоокеанского Северо-Запада. В 1999 году сеть районов залива Сан-Франциско, США, начала мониторинг сов в качестве способа оценки экологического здоровья их мест обитания. (6, 7)
Подёнки
Подёнки используются для обозначения качества пресной воды. Sandra Standbridge / Getty Images
Подёнки – это вид крылатых насекомых, которые особенно чувствительны к загрязнению воды. В начальном периоде жизни они живут исключительно в воде. Взрослые особи живут на суше или в воздухе, но возвращаются в воду, чтобы отложить яйца. Они используются исследователями в качестве индикаторов здоровья водных экосистем из-за их зависимости от воды и их нетерпимости к загрязнению. Например, большинство видов подёнок зависят от местообитаний с более твердым дном. Избыточное загрязнение отложениями, которые оседают на дне водного пути, может быть одной из причин сокращения их численности. Обнаружение подёнок в водной экосистеме означает, что вода практически не загрязнена. (8)
Лосось
Миграционные привычки лосося делают его уязвимым к изменениям окружающей среды. DaveAlan / Getty Images
Лосось – проходной вид рыб. Это означает, что они вылупляются в пресной воде, затем уходят в океан, чтобы вернуться в пресную воду для нереста. Если они не могут свободно перемещаться между пресной водой и океаном, они не смогут выжить. Разрушение среды обитания, перелов и перекрытие рек привели к значительному сокращению популяций лосося во всем мире. Исследователи на Тихоокеанском Северо-Западе связывают гибель популяции кижуча с загрязненными ливневыми стоками из городских районов, окружающих места нереста. Изменения в популяциях лосося могут указывать на ухудшение среды обитания и качества воды, а также на наличие болезней. (9, 10)
Littoraria irrorata
Littoraria irrorata часто изучают, чтобы выявить изменения в прибрежной среде обитания. LAByrne / Getty Images
Littoraria irrorata – это разновидность улиток, которые пасутся на водорослях, растущих на травах солончаков. Они движутся вместе с приливом, спускаются, чтобы поесть во время отлива, и поднимаются по стеблям травы, когда вода поднимается. Littoraria irrorata особенно чувствительны к загрязнению и часто используются для изучения состояния экосистем болот. (11)
Исследователи побережья Мексиканского залива в США использовали Littoraria irrorata, чтобы показать, как нефть из разлива нефти Deepwater Horizon повлияла на береговые линии прибрежных водно-болотных угодий, и предсказали, что их сокращение, вероятно, повлияет на другие важные функции экосистемы в болоте. Они также потребляют спартину очередноцветковую, которая жизненно важна для экосистемы болот. Если популяции хищников Littoraria irrorata уменьшатся, они могут негативно повлиять на здоровье спартины очередноцветковой, поскольку их выпас увеличивается. (12)
Речные выдры
Положение сверххищника делает речную выдру уязвимой для токсинов. Stan Tekiela Author / Naturalist / Wildlife Photographer / Getty Images
Речные выдры считаются сверххищниками в водных экосистемах, поэтому любые токсины в их среде быстро попадают к выдрам через рыбу и беспозвоночных, которых они едят. Поскольку токсины накапливаются по мере продвижения по пищевой цепочке, речные выдры получают гораздо больше, чем другие животные в той же экосистеме. Скорее всего, они проявят признаки воздействия токсина раньше, чем любое другое растение или животное. Канадские ученые использовали волосы речных выдр для проверки уровня ртути в озере рядом с бездействующей ртутной шахтой на его берегу. Это исследование показало, что речные выдры могут быть ценными индикаторами для проверки состояния морской и пресноводной среды обитания. (13)
Саламандры
У саламандр проницаемая кожа, которая должна оставаться влажной, что делает их хорошими индикаторами загрязнения воздуха и воды. Jasius / Getty Images
У саламандр очень проницаемая кожа, которую необходимо поддерживать во влажном состоянии, чтобы они выжили. Это делает их особенно уязвимыми к загрязнению и засухе. Ухудшение здоровья саламандр или численности популяции может указывать на негативные изменения в их среде обитания. (14)
Исследователи USDA Forest Service изучили два разных типа саламандр, чтобы показать восстановление лесной экосистемы, которая была вырублена в коммерческих целях. Популяции саламандр росли с возрастом и здоровьем леса.
Кишечная палочка
Кишечная палочка – один из многих типов бактерий, используемых для определения наличия загрязнения. Manjurul / Getty Images
Кишечная палочка (Escherichia coli) – это тип бактерий, обычно обнаруживаемых в фекалиях теплокровных животных. Бактерии – идеальные организмы для демонстрации наличия загрязнения, потому что они быстро размножаются, могут быть найдены повсюду и быстро изменяются при воздействии факторов окружающей среды. (15, 16)
Кишечная палочка используется Агентством по охране окружающей среды США для определения наличия фекалий в пресной воде. Другие бактерии обычно используются в солоноватой и соленой воде, а также в воздухе и почве в качестве индикаторов загрязнения. (17, 18)
Летучие мыши
Большая популяция летучих мышей делает их идеальным видом-индикатором для изучения. Mary Ann McDonald / Getty Images
Летучие мыши чувствительны к изменениям качества окружающей среды из-за своей роли разносчиков семян, опылителей и насекомоядных. Они особенно страдают от утраты и фрагментации среды обитания. Летучие мыши использовались исследователями для изучения светового загрязнения, тяжелых металлов, урбанизации, засухи и сельскохозяйственных изменений. Они были изучены неинвазивно и с минимальными затратами с помощью фотоловушек, акустических исследований и сбора волос. Исследователи из Йеллоустонского национального парка используют летучих мышей для изучения изменения климата и инфекционных заболеваний в популяциях летучих мышей. (19, 20)
Данаида монарх
Миграционные привычки данаиды монарха могут помочь ученым узнать об изменениях окружающей среды на большой территории. Jessica R. Bunger / Getty Images
Численность бабочек вида данаида монарх за последние 25 лет резко сократилась, вероятно, из-за сочетания утраты среды обитания, использования пестицидов и изменения климата. Поскольку они мигрируют из Канады в Мексику, они являются идеальным видом-индикатором для изучения здоровья всего континента Северной Америки. Исследователь из Корнельского университета считает, что сокращение популяции бабочек-монархов не может быть объяснено каким-то одним фактором, а является неотложным индикатором более крупных системных экологических проблем. (21, 22)
Читайте также: