Файл: Туровцев. Биоиндикация.pdf

11 

тонических  движений,  форм  рельефа,  геоморфологических  процессов, 

четвертичных отложений, полезных ископаемых, грунтовых вод, типа, бо-

гатства,  кислотности,  засоления,  увлажнения,  механического  состава,  ди-

намики почв,  состояния  и динамики  растительности,  пастбищной дигрес-

сии,  местообитаний  животных,  загрязнения  воды,  воздуха,  почвы  газооб-

разными  неорганическими  соединениями,  тяжѐлыми  металлами,  радио-

нуклидами, пестицидами, нефтепродуктами, мутагенных факторов, эрози-

онных  процессов,  состояния  экосистем,  ландшафтов,  сельскохозяйствен-

ных земель, появления вредителей, болезней, ибопатогенных полос и зон и 

т.д. 

Наибольшую  ценность  представляют  биоиндикаторы,  присутствую-

щие на объекте индикации в большом количестве и с высокой достоверно-

стью,  отличающиеся  однородными  свойствами,  не  требующие  больших 

затрат для их выявления и получения достаточно точных и воспроизводи-

мых результатов, имеющие диапазоны погрешности  по сравнению с дру-

гими методами не более 20%. 

Биоиндикация прошла немалый путь развития. Первые наблюдения в 

этой области сделали ещѐ античные учѐные: именно они обратили внима-

ние  на  связь  облика  растений  с  условиями  их  произрастания.  Живший  в 

327-287 гг. до н.э. Теофраст написал известную работу "Природа растений" 

в которой содержится немало советов о том, как по характеру раститель-

ности судить о свойствах земель. Аналогичные сведения можно встретить 

в трудах римлян Катона и Плиния Старшего. 

Идею биоиндикации по растениям сформулировал ещѐ в первом веке 

до  н.  э.  Колумелла:  "Рачительному  хозяину  подобает  по  листве  деревьев, 

по травам или уже поспевшим плодам иметь возможность здраво судить о 

свойствах почвы и знать, что может хорошо на ней расти". Это направле-

ние,  получившее  название  ландшафтной  биоиндикации,  успешно  исполь-

зуется  в  практических  целях.  В  нашей  стране  основоположником  биоин-

12 

дикационного  использования  растений,  оценки  свойств  почв  и  подсти-

лающих горных пород по особенностям развития растений и составу рас-

тительного покрова бесспорно считают А.П.Карпинского. Его работу, по-

свящѐнную  приуроченности  растений  к  различным  горным  породам  и 

опубликованную в 1841 г., до сих пор нередко используют. 

Основой  биоиндикации  является  теснейшая  взаимосвязь  и  взаимо-

обусловленность всех явлений природы. Она представляет собой частный 

случай  приложения  идей  В.В.Докучаева  о  связи  всех  элементов  условий 

среды с решением практических задач. В.В.Докучаевым (1883, 1893 г.) бы-

ло  развито  представление  о  почве  как  об  особом  естественно-

историческом  образовании.  По  его  определению,  "почвой  следует  назы-

вать  дневные  или  наружные  горизонты  горных  пород,  естественно  изме-

нѐнные  совместным  влиянием  воды,  воздуха  и  различного  рода  организ-

мов". Особенно чѐтко проявляются взаимообусловленные связи почвенно-

го  и  растительного  покрова.  В.В.Докучаевым  (1898)  был  сформулирован 

"закон постоянства взаимоотношений между почвой и обитающими на ней 

растительными организмами как во времени, так и в пространстве". Глубо-

кие  связи  между  почвой,  породой  и  растительностью  изложены  в  трудах 

П.А.Костычева (1890). Отсюда и возникла возможность устанавливать по 

растительности  компоненты,  особенности  почвы  и  ландшафта  в  целом. 

Примеры  практического  использования  индикаторов  почв  приведены 

Ф.И.Рупрехтом  (1866).  В  связи  с  этим  одним  из  первых  направлений  в 

биоиндикации была 

индикационная геоботаника

. Из теоретических, обоб-

щающих работ по биоиндикации первой наиболее фундаментальной и вы-

дающейся была сводка Ф.Клементса (Clement, 1920). Эта работа положена 

в основу учения о растительных индикаторах. 

Значительный интерес представляют работы по использованию рас-

тительности как показателя климата (Koppen,1901; Берг, 1939; Ильинский, 

1939);  типов  леса  (Погребняк,  1929,  1955;  Сукачѐв  1930;  Каяндер,  1933; 

13 

Воробьѐв, 1953; Сибирякова, Вернандер, 1957); уровня залегания грунто-

вых вод (Отоцкий, 1899;  Meinzer, 1927; Востокова, 1953; Викторов, 1955, 

1959;  S`ykora,  1959).  Идеи  В.И.Вернадского  (1926,1934),  Б.Б.Полынова 

(1952),  А.П.Виноградова  (1952,  1954)  дали  обоснование  возможности  ис-

пользования  растений  и  растительных  сообществ  в  целях  индикации  по-

лезных ископаемых, направленности геохимических процессов. 

Широко используются растительные индикаторы при изучении сель-

скохозяйственных угодий, оценке богатства, засоления, увлажнения, меха-

нического  состава  почв,  стадий  пастбищной  дигрессии  (Чаянов,  1909; 

Shаntz, 1911, 1924; Келлер, 1927; Ларин, 1926, 1953; Фѐдоров, 1930; Рамен-

ский  1938,  1950, 1956).  Последовательный  анализ  экологических  условий 

земель  и  их  оценка  по  растительному  покрову  содержатся  в  трудах 

Л.Г.Раменского (1938, 1941), В.И. Ларина (1953). 

Современные сведения о растительных индикаторах обобщены в об-

зорной  статье  А.Сэмпсона  (Sampson,  1939)  "Растительные  индикаторы”; 

сводках  С.В.Викторова,  Е.А.Востоковой,  Д.В.Вышивкина  (1962)  "Введе-

ние  в  индикационную  геоботанику";  Б.В.Виноградова  (1964)  "Раститель-

ные  индикаторы…";  С.В.Викторова,  Г.Л.Ремезовой  (1988)  "Индикацион-

ная геоботаника".  В последней работе особое внимание уделяется приме-

нению в биоиндикации дистанционных методов с использованием аэрофо-

то- и космических снимков, послуживших основой для интенсивного раз-

вития  нового  направления  – 

ландшафтной  индикации

  (Викторов,  Чики-

шев, 1990). 

Почти  одновременно  с  геоботаникой  индикационное  направление 

появилось и в гидробиологии (

гидробиологическая индикация

), где в каче-

стве индикатора состояния и происхождения вод Атлантики использовался 

планктон (Cleve, 1900; Grane, 1902; Вислоух, 1915, Абрамова, 1956). 

Практическим направлением в оформившейся с середины XX в. нау-

ки  –  почвенной  зоологии  стал  зоологический  метод  диагностики  почв 

14 

(

почвенная  индикация

).  Он  основан  на  взаимосвязи  и  взаимообусловлен-

ности организмов и среды их обитания, особенно  чѐтко проявляющихся в 

почве, представляющей не только среду обитания организмов, но и резуль-

тат их совокупной деятельности. Основоположником этого направления в 

России является академик М.С.Гиляров. Принципы зоологического метода 

диагностики  почв  были  им  представлены  VI  Международному  конгрессу 

по почвоведению в Париже в 1956 г. и в том же году доложены на Х Меж-

дународном  энтомологическом  конгрессе  в  Монреале.  Исследования  и 

идеи в этом направлении были обобщены М.С.Гиляровым (1965) в моно-

графии "Зоологический метод диагностики почв" и в дальнейшем развиты 

В.Г.Мордковичем (1985). 

На первом этапе развития биоиндикации преобладало использование 

живых объектов как индикаторов естественных компонентов биогеоцено-

зов.  Однако  с  ухудшением  экологических  условий  окружающей  среды  и 

возникновением  проблем  еѐ  охраны  всѐ  большее  значение  приобретают 

биоиндикационные исследования как природных, так и галавным образом 

антропогенных загрязнений воды, воздуха, почвы, растительного покрова, 

животного  населения  (т.е.  нарушенных  биоценозов).  Примерно  с  1970  г. 

количество  работ  по  биологическому  контролю  состояния  окружающей 

среды  и  экосистем  резко  и  неуклонно  увеличивается.  Возрастающее  вни-

мание к проблеме охраны природы обусловило необходимость проведения 

взаимосогласованных  мероприятий  по  вопросам  биоиндикации.  В  боль-

шинстве  стран  она  осуществляется  преимущественно  по  линии  нацио-

нальных  академий  наук  и  программ  ООН  (ЮНЕП,  ФАО  и  др.).  Плодо-

творным было сотрудничество экологов стран СЭВ в рамках "Экологиче-

ской  кооперации",  в  особенности  по  вопросам  биотестирования  качества 

вод. Большую работу по биоиндикации проводит Союз немецких инжене-

ров.  В  настоящее  время  успешно  развивается  сотрудничество  по  линии 

международных союзов: экологов, охраны природы и особенно биологиче-

15 

ских наук (МБСН). На ХХI Общей ассамблее МБСН в Оттаве (1982) была 

выработана  программа  "Биоиндикаторы".  Основные  принципы  програм-

мы:  стандартизация  методов  исследований;  решение  региональных  и  на-

циональных  проблем;  создание  школ  специалистов  по  биоиндикации; 

расширение биоиндикационных исследований в мониторинге окружающей 

среды.  Программа  МБСН  "Биоиндикаторы"  подразделяет  биологические 

системы, применение которых возможно для выявления вредных антропо-

генных веществ, на 6 подгрупп в соответствии с 6-ю дисциплинами. 

1. 

Микробиология

.  Микроорганизмы  быстро  обнаруживают  загряз-

нения как воды, так и почвы. Существуют микроорганизмы, особо чувст-

вительные  к  некоторым  веществам,  другие  принимают  участие  в  распаде 

загрязнителей. 

2. 

Ботаника

.  Для  обнаружения  специфических  загрязнителей  воз-

душного  бассейна  и  слежения  за  динамикой  этого  загрязнения  возможно 

применение чувствительных видов растений. К их числу относятся низшие 

растения,  лишайники,  грибы,  многие  высшие  растения.  Толерантные  или 

устойчивые индикаторные виды, а также их сообщества используются для 

характеристики  почвенных  условий,  определения  концентрации  тяжѐлых 

металлов. 

3. 

Зоология.

  Изучение  отдельных  видов  (а  также  целых  сообществ) 

животных может стать источником сведений, касающихся накопления хи-

мических веществ в их теле. Индикаторные виды могут быть использова-

ны для определения токсичности продуктов питания людей. 

4. 

Клеточная  биология  и  генетика

.  Превосходными  индикаторами 

являются  клеточные  и  субклеточные  (включая  хромосомы)  компоненты 

организма,  адаптированные  к  определѐнным  условиям.  Уже  имеются  и 

ещѐ будут выявлены многочисленные тест-системы in vivo (в жизни) и in 

vitro  (в пробирке) для  кратковременного  и  долгосрочного слежения  за из-

менениями природной среды.