Қоршаған ортаны зерттеуде әртүрлі әдістер қолданылады. Олардың бірі биоиндикация болуы мүмкін. Бұл тәсіл белгілі бір тірі организмдердің тіршілік ету ортасы туралы ақпарат алу үшін олардың күйін зерттеуді қамтиды. Мұндай зерттеулерді жүргізудің ерекшеліктерін түсіну үшін биоиндикатордың не екенін қарастырған жөн. Бұл осындай зерттеу әдістемесі туралы қажетті ақпаратты береді.
Жалпы анықтама
Биоиндикатор дегеніміз – белгілі бір экологиялық жүйеде өмір сүретін және оның күйінің көрінісі бола алатын тірі ағза, мүмкін тұтас түр немесе қауымдастық. Сонымен қатар, зерттеу барысында популяциядағы даралар саны, олардың жағдайы мен мінез-құлқы бағаланады. Алынған ақпарат негізінде табиғи ортада ластаушы заттардың, токсиндердің, канцерогендердің және т.б. бар-жоғын анықтауға болады.
Биоиндикаторлар – жағдайы тікелей байланысты өсімдіктер немесе жануарларолардың ортасы. Зерттеу барысында мұндай әдістемені қолданудың көптеген артықшылықтары бар. Кейде тек биоиндикаторлар негізінде қоршаған ортаның жағдайы туралы қажетті ақпаратты алуға болады. Күрделі физикалық және химиялық талдауларға ақша мен уақытты үнемдеу - бұл сөзсіз артықшылық.
Биоиндикаторлар – ластаушы заттар, өзгеру жылдамдығы туралы маңызды деректерді жинақтайтын өсімдіктер мен жануарлар. Олар зиянды заттардың жиналу орны мен түсу жолдарын, токсиндердің тірі ағзаларға, оның ішінде адамға әсер ету дәрежесі мен ауырлығын анықтауға мүмкіндік береді.
Зерттеу барысында мұндай көрсеткіштердің биоценозы бағаланады. Бұл ретте фаунаның да, флораның да өкілдері зерттеушілерді қызықтырады. Бақылаулар барысында тіпті төмен концентрацияларда токсиндердің созылмалы әсер ету дәрежесін бағалауға болады. Олар жануарлардың ішкі мүшелерінің қызметі мен жалпы жағдайына, дененің симметриялық бөліктеріне және олардың арақатынастарына әсер етеді.
Типология
Биоиндикаторлар – суда, ауада, топырақта тіршілік ететін өсімдіктер мен жануарлар. Мұндай организмдер бактериялар немесе балдырлар, сонымен қатар омыртқасыздар, мысалы, шаян тәрізділер, кірпікшелілер, моллюскалар болуы мүмкін. Зерттеу барысында балықтар, жануарлар туралы деректерді пайдалануға болады.
Топырақтың биоиндикаторлары көбінесе табиғатта өсетін өсімдіктер. Олардың жағдайына қарай топырақтың қышқылдығын, ылғал сыйымдылығын, тығыздығын және температурасын анықтауға болады. Сондай-ақ белгілі бір өсімдіктердің пайда болуы арқылы топырақтағы оттегінің мөлшерін, мөлшерін анықтауға боладықоректік заттар, сондай-ақ тұздар мен ауыр металдар.
Қылқан жапырақты ағаштар жыл бойы топырақ туралы ақпарат бере алады. Бұл жағдайда морфологиялық көрсеткіштер ғана емес, сонымен қатар бірқатар биохимиялық өзгерістер де қолданылады. Бұл сенімді ақпарат алуға мүмкіндік береді. Морфологиялық белгілер кейде айнымалы болады.
Сонымен, мысалы, қарапайым қалақай топырақта қанша кальций бар екенін көрсете алады. Кейбір өсімдіктер галлофилдер болып табылады. Олар тұзды топырақты жақсы көреді. Егер олар белгілі бір аумақта өссе, аумақтарды белсенді түрде отарлайтын болса, онда жер біртіндеп тұзданады.
Судың күйін бағалау үшін кейбір жәндіктердің дернәсілдері, балдырлардың кейбір түрлері, жоғары сатыдағы шаян тәрізділер, жарық беретін бактериялар сияқты биоиндикаторларға зерттеулер жүргізіледі.
Мүктер мен қыналар ауаның биоиндикаторы болуы мүмкін. Олардың физикалық қасиеттері өсу жағдайларына байланысты айтарлықтай өзгереді.
Таңдау мүмкіндіктері
Зерттеу үшін өсімдіктер мен жануарлардың биоиндикаторлары белгілі бір принцип бойынша таңдалады. Оны әйгілі американдық экологтардың бірі Ю. Одум тұжырымдаған. Ол биоиндикаторларды таңдау кезінде келесі мәлімдемелерді ескеруді ұсынады:
- Тірі ағзалардың стенотопты және эвритопиялық түрлері бар. Біріншілері белгілі бір жағдайларда ғана өмір сүре алады, сондықтан олардың қолданылу аясы шектеулі. Эвритоптық түрлер табиғатта кең таралған, экологиялық төзімділікке ие. Сондықтан олар стенотопиялық түрлерге қарағанда зерттеуге қолайлы емес.
- Кішіге қарағанда биоиндикаторлардың үлкен түрлері жиі зерттеледі. Бұл биоценоздағы айналым жылдамдығымен түсіндіріледі. Ол шағын түрлерде жоғарырақ, сондықтан зерттеу кезінде олар үлгіге түспеуі мүмкін, әсіресе ұзақ жиіліктегі талдау процесінде.
- Зерттеу үшін түрді немесе олардың тобын таңдау үшін белгілі бір фактордың шекті мәндері туралы тәжірибелік және далалық ақпарат қажет болады. Бұл ретте биоиндикатордың ықтимал компенсаторлық реакциялары, түрге төзімділік ескеріледі.
- Әртүрлі популяциялардың, түрлердің немесе қауымдастықтың үлесі анағұрлым индикативті және сондықтан сенімді көрсеткіш ретінде пайдаланылады. Тек бір түр ғана қоршаған орта өзгерістерінің ауқымын толық жеткізе алмайды. Мұндай өзгерістерді бір бағытта емес, тұтастай қарастыру керек.
Сонымен қатар ең жақсы биоиндикаторлар дереу жауап беретін түрлер, сондай-ақ берілген ақпараттың сенімділігі екенін атап өткен жөн. Қате 20% аспауы керек. Сондай-ақ, мұндай биоиндикаторлардың көмегімен қажетті ақпаратты алу оңай болуы керек. Зерттеуші оның жағдайын кез келген уақытта бағалай алуы үшін түр табиғатта үнемі болуы керек.
Сұрттар
Биоиндикаторлардың әртүрлі түрлері мен түрлері бар. Мұндай зерттеуге жарамды барлық тірі ағзаларды екі топқа бөлуге болады:
- Тіркелуде.
- Жинақтаушы.
Бірінші жағдайда тірі организмдер қоршаған ортаның өзгеруіне өзгеру арқылы әсер етедіпопуляция мөлшері. Олар сондай-ақ фенотипті, соматикалық бұзылуларды немесе тіндердің зақымдануын өзгерте алады. Түрлі деформациялар пайда болуы мүмкін, өсу қарқыны өзгереді. Басқа жоғары көрінетін белгілер де болуы мүмкін.
Мысалы, тіркелетін биоиндикаторлар қыналар, ағаш инелері. Оларда некроз, хлороз, құрғақтық пайда болады. Биоиндикаторларды тіркеу әрқашан болған өзгерістердің себептерін анықтауға мүмкіндік бермейді. Бұл жағдайда популяцияның, түпкілікті сыртқы түрі, табиғатта таралуы және т.б. неліктен өзгергенін анықтау үшін қосымша зерттеулер қажет болады. Мұндай өзгерістер әртүрлі процестердің нәтижесі болуы мүмкін.
Организмдер-биоидикаторлар жинақтаушы типті болуы мүмкін. Олар токсиндерді, ластануды өз денесінде, әртүрлі ұлпаларда, дене бөліктерінде немесе органдарда шоғырландырады. Зерттеу барысында қоршаған ортаның ластану дәрежесі химиялық талдаудан кейін анықталады. Мысалы, шаян тәрізділердің, жәндіктердің дернәсілдерінің, сондай-ақ сүтқоректілердің кейбір мүшелерінің (ми, бүйрек, көкбауыр, бауыр, т.б.), мүктердің қабықшалары жинақтаушы биоиндикатор бола алады.
Тірі организмдер қоршаған ортаға түскен зиянды заттардың бүкіл кешеніне бірден әрекет етеді. Сондықтан мұндай әдіс бір токсиннің нақты концентрациясын анықтауға мүмкіндік бермейді. Бірақ сонымен бірге биоиндикацияны қолданудың артықшылығы ластанудың халыққа қалай, қаншалықты әсер ететінін дәл анықтауға мүмкіндік береді.
Сынақ ағзалары
Зерттелетін ағза қоршаған ортаның биоиндикаторы бола алады. Бұл зертханалық жағдайда қоршаған орта жағдайының сапасын бақылау барысында қолданылатын флора немесе фаунаның өкілдері. Олар тиісті эксперименттер жүргізеді. Бұл, мысалы, біржасушалы, қарапайымдылар, буынаяқтылар болуы мүмкін. Мүк немесе гүлді өсімдіктер сияқты өсімдіктер де сынақ ағзалары болуы мүмкін.
Мұндай организмдердің басты ерекшелігі – генетикалық біртекті өсімдіктерден немесе жануарлардан дақыл алу мүмкіндігі. Бұл жағдайда прототип басқару элементімен салыстырылады. Бұл сізді алаңдататын фактор туралы сенімді ақпарат алуға мүмкіндік береді. Әйтпесе, адамдар арасындағы қалыпты жеке айырмашылықтарға байланысты сенімді нәтиже алу мүмкін болмайды.
Талдау әдістері
Биоиндикаторлар және олардың қоршаған ортасының ластануы бақылау үлгісімен салыстырмалы талдау арқылы зерттеледі. Бұған әртүрлі тәсілдер болуы мүмкін.
Бірінші әдіс әсер ету аймағынан тыс сәйкес сипаттамаларды салыстыруды қамтиды. Мәселен, өнеркәсіптік ластану аймағында өсірілген өсімдіктер антропогендік әсер ету аймағынан тыс өскен дақылдармен салыстырылады.
Екінші әдіс үлгіні эксперимент нәтижелерімен салыстыруды қамтиды. Сынақ қондырғыларының бір бөлігі зертханалық жағдайда ластанған ауамен, топырақпен, сумен, ал екінші бөлігі таза ортамен жанасады.
Үшінші әдісті пайдаланған кезде салыстыру үшін тарихи стандарттар қолданылады. Бұл, мысалы, қашан пайдалы болар едіЕуропа даласын зерттеу. Бүгінде бұл экожүйе іс жүзінде өзінің бастапқы көрінісін жоғалтты. Бұрынғы даланың қазіргі көрінісімен салыстырылады.
Төртінші әдіс басқаруды пайдаланады. Бұл тәуелділіктің белгілі бір түрі, оның ауытқуы бұзушылық ретінде қарастырылады. Мысалы, бұзылмаған түрлер қауымдастығы үшін сәйкес график құрастырылады. Қандай да бір ауытқулар байқалса, бұл екі қисықты салыстыру кезінде бірден байқалады.
Биоиндикация әдістері
Табиғаттағы биоиндикаторлар тиісті экологиялық мониторинг көмегімен зерттеледі. Ол микро және макро деңгейде жүзеге асырылады. Биоиндикативті зерттеулер биоценоздық және түрлер болуы мүмкін. Екінші жағдайда қоршаған ортада организмнің болуы және оның пайда болу жиілігі зерттеледі. Биоиндикатордың физиологиялық, биохимиялық, анатомиялық және морфологиялық қасиеттерін де зерттеуге болады.
Биоценозды зерттеу барысында тиісті көрсеткіштер жүйесін қолдану арқылы түрлердің әртүрлілігі, сонымен қатар қауымдастық өнімділігі ескеріледі.
Әртүрлі факторлардың жүйеге әсеріне сәйкес биоиндикация мониторингі спецификалық және спецификалық емес болуы мүмкін. Олар тіршілік ету ортасындағы ластанудың, токсиндердің пайда болуына түрдің реакциясын зерттейді. Арнайы емес биоиндикация кезінде бірдей реакция әртүрлі факторлардың әсерінен туындауы мүмкін. Егер орын алған өзгерістер тек бір фактордың әсерінен болса, біз нақты көрсеткіш туралы айтып отырмыз.
Сонымен, мысалы, қылқан жапырақты және қыналарөлкенің ауасының тазалығы, мекендеу орындарында өндірістік ластанулардың болуы туралы мәліметтер бере алады. Топырақта тіршілік ететін өсімдіктер мен жануарлар түрлерінің тізімі әр түрлі топырақ түрлеріне тән. Бұл топтарда өзгерістер орын алса, топырақтың химиялық заттармен ластануы немесе адам әрекетінен оның құрылымының өзгеруі туралы айтуға болады.
Бүгінгі таңда аспаптық зерттеулер биоиндикаторлармен бірге ең тиімді қолданылады деп саналады. Мұндай симбиоз халықтың жағдайы, оған қолайсыз факторлардың әсері туралы ең толық, сенімді ақпаратты береді.
Топырақ биоиндикациясы
Топырақтың ластануын зерттеуде биоиндикаторларды қолдану арқылы сенімді нәтиже алуға болады. Өсімдіктер топырақ құнарлығы туралы мәлімет береді. Топырақтың құрамын толық талдау көп уақыт пен күш жұмсауды талап етеді. Топырақта қалақай, таңқурай, чистотела, валериана т.б өссе құнарлы болып саналады. Бұл өсімдіктер нашар топырақта өмір сүрмейді.
Анжелика, желкек, шалғынды бетеге және т.б. орташа құнарлы топырақты береді. Шымтезек мүктері, қыналар, мүкжидек, мүкжидек құнарлылығы төмен топырақта өседі.
Құнарлылық көрсеткішімен қатар топырақтың құрамын өсімдіктерден де анықтауға болады. Азоттың көп мөлшерінің болуын бидай, таңқурай, қаздың қытырлақ, түйнектер және т.б. өсімдіктер дәлелдейді. Мұндай өсімдіктердің түсі ашық жасыл болады. Егер ол бозғылт болса, онда топырақта азот аз болады. Өсімдіктердің бұтақтары мен жапырақтары азаяды.
Басқалар санытопырақтағы минералдарды, қышқылдықты және басқа да ерекшеліктерін биоиндикаторлар арқылы анықтауға болады.
Ауа биоиндикациясы
Биоиндикатор – қоршаған ортада ауытқулар болған кезде оның қасиеттерін айтарлықтай өзгертетін тірі организм. Олардың көмегімен ауаның ластанғанын анықтауға болады. Фитоценозға азот оксиді, күкірт диоксиді, көмірсутектер және т.б. сияқты ластаушы заттар қатты әсер етеді.
Өсімдіктердің мұндай токсиндерге төзімділігі әртүрлі. Ауадағы күкірт диоксидінің аздаған мөлшерін де қыналар көмегімен анықтау оңай. Өсімдіктер арасында ластаушы заттардың бұл түрінің жоғарылауын қылқан жапырақты ағаштар анықтауға болады.
Бидай, шырша, жүгері, шырша, бақша құлпынай және т.б. ауадағы фторид, хлорсутек және т.б. мөлшеріне сезімтал.
Су биоиндикациясы
Су сапасын бақылау үшін биоиндикация ең жақсы әдістердің бірі болып табылады. Мониторингтің химиялық және физикалық әдістерінен айырмашылығы, бұл тәсіл ең объективті болып табылады. Арнайы техника ластанудың белгілі бір түрлерін ғана бақылай алады. Биоиндикация қоршаған су ортасының жай-күйі туралы толық ақпаратты көрсетеді.
Мониторинг резервуардың қандай пайдалану аймақтары үшін қолайлы екенін бағалауға мүмкіндік береді. Суды биоиндикациялаудың қарапайым тәсілдерінің бірі ашытқы дақылдарын пайдалану болып табылады. Сұйықтықтың лайлылығын нефелометриялық бағалау жүргізіледі. Бұл үлгідегі ашытқы мөлшеріне байланысты. Егер су олардың дамуын тежесе, үлгі бақылау үлгісінен жеңілірек болады.
Балықтар да мүмкінбиоиндикатор ретінде пайдаланылады. Олар ағзада токсиндерді жинайды. Нәтижесінде балықтың жағдайын визуалды түрде бағалау арқылы өзендегі немесе көлдегі судың қандай қасиеттерін сипаттайтынын анықтауға болады.
