Файл: Туровцев. Биоиндикация.pdf

6 

7.1.4.

Массового появления грибных болезней растений...206 

7.2.

Состав,  биологические  особенности    и  биоиндикационное 

значение водорослей………………………………………………….209 

Глава 8. 

Биоиндикация  качества  воды  и  степени  загрязнения  водо-

ѐмов……………………………………………………………………...........217 

8.1.

Население пресных водоѐмов………………………………..217 

8.2.

Экологическая оценка степени загрязнѐнности водоѐмов...221 

8.3.  Инфузории как индикаторы сапробного состояния воды...…226 

8.4.

Оценка  степени  загрязнѐнности  вод  по  показателям  макро-

зообентоса……………………………………………………………..226 

Глава 9. 

Индикация  загрязнений  окружающей  среды  методами  биоло-

гического тестирования……………………………………………………..230 

9.1.

Биотестирование загрязнений воздуха……………………...232 

9.2.

Биотестирование загрязнений почв…………………………239 

9.3.

Биотестирование  загрязнений  пресных  водоѐмов  и  сточных 

вод……………………………………………………………………..241 

Глава 10. Биоиндикация степени нарушения экосистем………………….242 

10.1.Особенности биоиндикации устойчивости агроценозов……..266 

Глава 11. Биопатогенные полосы и биопатогенные зоны………………...270 

Библеографический список…………………………………………..284 

7 

ВВЕДЕНИЕ 

В настоящее время биологическая индикация (биоиндикация) суще-

ствует в рамках научной дисциплины геоэкология (Б.В. Виноградов, 1993). 

Геоэкология  (контроль  Земли или  всех  сред обитания живого: почвы,  во-

ды,  воздуха),  или  ландшафтная  экология,  возникла  в  недрах  географиче-

ских  и  биологических  дисциплин  как  результат  неудовлетворѐнности  их 

ограниченностью, а также требованием времени. В отличие от ландшафто-

ведения,  где  объектами  исследования являются  природные  территориаль-

ные комплексы разного рода, геоэкология рассматривает геотипы биоцен-

трически, т. е. как экотипы, где значение имеют лишь те факторы внешней 

среды, которые определяют условия местообитания растений и животных. 

Примером  элементарной  единицы  геоэкологии  служит  биогеоценоз  (по 

определению В.Н.Сукачѐва). В отличие от ауто- и тем более от синэколо-

гии,  объектом  исследований  геоэкологии  служат  локальные,  зональные  и 

глобальные экосистемы, аранжированные по структуре, рисунку, функции 

и  динамике,  т.е.  единицы  более  крупных,  надбиогеоценотических  поряд-

ков.  Создателем  термина  геоэкология  был  крупный  немецкий  учѐный  и 

одновременно  основатель  направления  геоэкологического  дешифрирова-

ния аэрофотоснимков К.Троль (1939), а затем концепцию геоэкологии раз-

вивали  в  Германии  Й.Шмитхюзен,  Э.Неф,  Г.Хаазе,  в  США  –  К.Зауер, 

Дж.Джексон,  в  Канаде  –  Дж.Хиллс,  в  Швейцарии  –  Х.Кароль,  в  СССР  - 

Б.В.Виноградов,  В.Б.Сочаев,  в  Нидерландах  –  И.Зоневельд,  в  Чехослова-

кии – М.Ружичка. 

Выделяют три раздела геоэкологии: 

1)

функциональный – описывает взаимосвязи между различными ха-

рактеристиками экосистем и завершается составлением балансовых 

моделей экосистем; 

2)

хорологический  -  описывает  пространственные  структуры  экоси-

стем разных морфологических классов и завершается составлением 

8 

морфологических  моделей  всей  пирамиды  экосистем  разного  ие-

рархического уровня; 

3)

прикладной  –  включает  различные  области  применения  геоэколо-

гической концепции, и в первую очередь биоиндикацию и биомо-

ниторинг. 

Биоиндикация 

- это использование хорошо заметных и доступных для 

наблюдения  биологических  объектов  с  целью  определения  компонентов 

менее легко наблюдаемых (например, различных  воздействий или загряз-

нителей).  Первые  (биологические  объекты  животного  или  растительного 

происхождения) называются 

индикаторами

, вторые (факторы воздействия 

или различные загрязнители) – 

индикатами

. Слово биоиндикация образо-

вано  от  греческого  bios  –  жизнь  и  латинского  indicare  –  указывать.  Под 

биологическими объектами понимаются любые биологические системы на 

различных  уровнях  организации  живой  материи  (молекулы  органических 

веществ, клетки, ткани, органы, организмы, популяции, виды, группиров-

ки,  сообщества  организмов),  с  включением  при  необходимости  костных 

компонентов  (биогеоценозы,  почвы,  ландшафты).  При  этом  в  целях  био-

индикации используются генетические, биохимические и физиологические 

нарушения  хромосом,  биомембран,  органелл,  обмена  веществ  (белков  и 

аминокислот,  углеводов,  включая  фотосинтез;  липидов,  минерального  и 

энергетического обменов); активности ферментов и гормонов; морфологи-

ческие,  анатомические,  биоритмические  и  поведенческие  отклонения; 

флористические, фаунистические, популяционно-динамические, биогеоце-

нотические и, наконец, ландшафтные изменения. 

Для выяснения тесноты связи биоиндикаторов с отдельными объекта-

ми  индикации  (индикатами)  используют  такие  показатели,  как  достовер-

ность, распространѐнность и значимость индикатора. 

Достоверность

 (Д) и 

распространѐнность

  (Р)  индикатора  представляет  собой  выраженные  в 

долях от единицы или в процентах отношения числа случаев нахождения 

9 

индикатора на объекте индикации (Т) к общему числу встреч индикатора 

(R) и индиката (S): Д = Т / R ; Р = Т / S. 

Значимость

 индикатора (Z) устанавливают путѐм сопоставления по-

казателей  его  достоверности  и  распространѐнности.  Количественно  она 

может быть оценена в долях от единицы путѐм произведения достоверно-

сти на распространѐнность в том же измерении и при необходимости вы-

ражена  в  процентах:  Z  =  Д·Р,  или  Z  =  T

2

/(R·S). 

Абсолютные 

индикаторы 

встречаются  почти  исключительно  совместно  с  объектом  индикации,  их 

достоверность  и  распространѐнность  превышают  90-95%,  а  значимость  – 

0,8. У 

хороших

 индикаторов эти показатели составляют соответственно 80-

95%, 75-90% и 0,6-0,8; у 

удовлетворительных - 

60-80%, 50-75% и 0,3-0,6%; 

у 

сомнительных

 - 50-60%, 20-50% и 0,1-0,3. В ряде случаев целесообразно 

обращать  внимание  и  на 

отрицательные

  индикаторы,  распространѐнные 

на объектах фона и не встречающиеся или очень редко встречающиеся на 

объектах индикации. 

Понятие  индикации  в  большинстве  случаев относительное.  Так, бо-

танические индикаторы, как правило, проявляют свои свойства в пределах 

определѐнных природно-территориальных комплексов. По степени устой-

чивости связи с индикатом они делятся на 

панареальные

 (сохраняют связь 

с индикатом на всей территории ареала), 

зональные

 (имеют индикационное 

значение  в  пределах  географических  зон  и  подзон), 

региональные

  (сохра-

няют своѐ значение в пределах одной или нескольких областей со сходны-

ми  физико-географическими  условиями), 

локальные

  (обнаруживают  связь 

с индикатом в одном физико-географическом районе). 

По  характеру  связи  с  индикатом  индикаторы  делятся  на 

прямые

  - 

имеющие непосредственную связь с индикатами, и 

косвенные

 - связанные 

с индикатом через промежуточное звено.  Например, косвенными индика-

торами дизъюнктивных  тектонических нарушений  земной коры являются 

приуроченные  к  ним  полосы  влаголюбивой  мезо-  и  гидрофитной  расти-

10 

тельности, связанные с восходящим движением грунтовых вод по разры-

вам. Хорошо и непосредственно видимые индикаторы получили название 

экзоиндикаторов

, а замаскированные и скрытые – 

эндоиндикаторов

. 

Индикационные  признаки  индикаторов  выявляют  методами 

пассив-

ного

 и 

активного 

мониторинга. При пассивном мониторинге в популяциях, 

группировках, сообществах свободно живущих организмов (вирусов, бак-

терий, грибов, лишайников, растений, животных) исследуют их состав, ко-

личественные показатели, структуру, видимые или незаметные отклонения 

от  нормы,  повреждения,  обнаруживающие  положительные  корреляцион-

ные связи с вполне определѐнными индикатами и являющиеся следствием 

их прямого или косвенного влияния. Широкое распространение получили 

картографический и дистанционный методы с использованием аэрофото- и 

космических снимков, перспективны биохимические и генетические мето-

ды биоиндикационных исследований. К пассивному мониторингу относят-

ся  также  и  экспериментальные  вегетационные  опыты,  где  оценивают  от-

ветные  реакции  культивируемых  организмов  на  действие  различных  по 

интенсивности  природных  и  антропогенных  факторов.  При  активном  мо-

ниторинге  пытаются  обнаружить  антропогенные  стрессовые  воздействия 

на 

тест-организмы

 или 

тест-объекты

, находящиеся в стандартизирован-

ных  условиях.  При  этом  рекомендуется  подвергать  действию  изучаемых 

факторов одновременно несколько видов растений или других организмов 

(видовой подход), различающихся по устойчивости к стрессорам, устанав-

ливать  особенности  воздействия  стрессоров  в  зависимости  от  их  дозы.  В 

качестве биотестов используются бактерии (особенно кишечная палочка), 

водоросли (в частности, хлорелла), низшие грибы, инфузории, низшие ра-

кообразные, беззубки, личинки хирономид, рыб, земноводных, семена ре-

диса, табака. 

Круг объектов индикации в последние годы расширяется. К ним от-

носится индикация климата, геологического строения, горных пород, тек-