Використання рослин в моніторингових дослідженнях

Фітомоніторинг забруднення атмосфери.

4. Фітомоніторинггрунтів і водних ресурсів.

5. Основніпринципипроведеннябіоіндикації за допомогоютварин.

 

Література:

1. Клименко М.О., Прищепа А.М., Вознюк Н.М. “Моніторинг довкілля”. – К.: “Академія”, 2006. – 360 с.

2. Боголюбов В.М., Клименко М.О., Мокін В.Б., Сафранов Т.А., та ін. “Моніторинг довкілля”. – Вінниця.: ВТНУ, 2010.

3. Ольхович О.П., Мусієнко М.М. Фітоіндикація та фітомоніторинг. – Київ: Фітосоціоцентр, 2005

4. Оцінка екологічного стану водойм методами біоіндикацї. Перші кроки до оцінки якості води. / Г. Карпова, Л. Зуб, В. Мельничук, Г. Проців – Бережани, 2010. – 32 с.

 

Останнім часом все більшого значення набуває наявність інформаціїпро стан і рівні забруднення не тільки складових довкілля, але й станбіоти, тобто всіх живих організмів біосфери. При цьому важливо знатихарактер та інтенсивність відповідних реакцій біологічних об'єктів наантропогенні впливи. Одним з найбільш оперативних методів отриманнятакої інформації є методи біотичного моніторингу, зокрема, за допомогоюпевних видів рослин, тобто методами біоіндикації та біотестування.

 

Біоіндикація

Системи моніторингу, побудовані на основі дослі­дження поведінки рослин і тварин, дають змогу оцінити біологічні ефекти від впливу забруднення повітря, їх просторовий розподіл, можливе нагромадження на значних територіях.

У деяких видів рослин і тварин змінюються особли­вості розвитку (швидкість росту, процес цвітіння, утво­рення плодів, інтенсивність забарвлення та ін.) у відпо­відь на різні подразнюючі фактори. Ці властивості людство помітило уже давно і використовувало для практичних потреб. У зв'язку з загальною екологізацією різних наукових напрямів, людського мислення за­галом методи біоіндикації усе частіше використовують сучасні науковці, зокрема і в моніторингу навко­лишнього середовища.

Моніторинг біологічних ефектів під впливом різних забруднювачів довкілля використовують у локальному, регіональному та національному масштабах.

Біоіндикація (грец. bіоs –життя лат. іпdісо – вказую) – оперативний моніторинг навколишнього середовища на основі спостережень за станом і поведінкою біологічних об'єктів (рослин, тва­рин та ін.).

Цей метод дедалі поширюється, оскільки має такі переваги:

– вимірювання сумарного ефекту зовнішнього впливу;

– вивчення впливу забруднення на рослини і тварин;

– визначення впливу у просторі й часі;

– можливість застосовувати профілактичні засоби.

Користуючись інструментальними методами дослі­дження, можна визначити характеристики повітря, води і ґрунту, але лише на момент відбору проб. Однак лишайники, наприклад, здатні накопичувати радіоактивні еле­менти, мікроелементи, вміст радіонуклідів у них може бути у 10 разів вищий, ніж у трав'янистих рослинах. Ли­шайники нагромаджують газоподібні й тверді речовини з атмосфери практично постійно і необмежено. Тому, відстежуючи процеси їх накопичення (відсутності), можна оцінити рівень забруднення середовища. Наприклад, біо­індикатором водного середовища може бути фітоплан­ктон. Його надмірний розвиток спричиняє евтрофікацію водоймищ – підвищення рівня первинної продукції, зу­мовлене збільшенням концентрації біогенних елементів, азоту та фосфору, що призводить до загибелі риби внаслі­док накопичення надмірної кількості азоту і фосфору, які різко прискорюють розвиток рослин.

У дніпровській воді виявлені черепашки, які раніше існували тільки у лиманних водоймах Чорноморського узбережжя, що свідчить про різке підвищення за остан­ні роки вмісту солей у Дніпрі. Локальними індикатора­ми прісних ґрунтових вод у західних лиманах та сухих руслах північного і західного Казахстану є угруповання мезофільних злаків (мезофіти – рослини, які пророста­ють при середньому зволоженні, помірно теплому ре­жимі і достатній забезпеченості мінеральним живленням); постійними індикаторами засолених ґрунтів в за­хідній Туркменії слугують галофіти (солестійкі).

Під впливом забруднень довкілля змінюються еколого-фізіологічні ознаки: пігментація, забарвлення рослин, їх спричиняє надлишок токсичних солей у ґрунті або нестача поживних речовин.

Біоіндикація має певні переваги як метод отриман­ня безпосередньої інформації про зміни стану біоти в конкретних умовах забруднення, але він повинен поєднуватись з хімічними й геофізичними дослідами для отримання не лише якісних, а й кількісних відомостей.

 

Використання рослин в моніторингових дослідженнях.

Вищі та нижчі рослини можуть бути використані як біомонітори забруднення середовища в двох випадках:

- якщо вони накопичують в своїх тканинах забруднюючі речовини в значно більш високих концентраціях, ніж відповідні концентрації в середовищі;

- якщо їх чутливість до впливу певних забруднюючих речовин різко відрізняється від чутливості всіх останніх рослин.

За особливостями реакції на вплив забруднювачів рослини поділяють на рослини-індикатори та рослини монітори.

Рослина-індикатор - це така рослина, у якої ознаки пошкодження з’являються під час дії на неї фітотоксичної концентрації однієї забруднюючої речовини, або їх суміші.

Рослина індикатор є хімічним сенсором, який може виявити в повітрі присутність забруднюючої речовини, але спостереження за нею не дають змоги отримати дані про її кількість.

Індикаторами можуть бути такі рослини, які акумулюють у тканинах забруднюючу речовину або продукти метаболізму, утворені внаслідок взаємодії рослини із зовнішніми чинниками: важкими металами (свинець і кадмій), газоподібними речовинами (фтористий водень, сульфат). Внаслідок їх дії у рослин можуть змінюватися парараметри розвитку:швидкість і якість росту, дозрівання, цвітіння, утворення плодів і насіння, процесів розмноження; знижуватися продуктивність і врожайність. Кожний параметр окремо або їх комплекс можна використати, щоб визначити наявність забруднюючих речовин у повітрі і у контрольованих умовах для того, щоб зіставити ознаки ушкодження або зміни у стані рослини з наявністю певної забруднюючої речовини або їх суміші.

Отже поява у рослин типової ознаки ушкодження вказує на наявність у повітрі забруднюючої речовини або їх суміші.

Зважаючи на важливість кількісної оцінки, особливо інформативними є організми, які у певний спосіб реагують саме на кількість забруднювача у довкіллі, тобто рослини-монітори.

Рослина монітор – рослина, за ознаками ушкодження на якій можна отримати інформацію про кількість забруднюючих речовин або їх суміші у довкіллі.

Звичайно, з цією метою використовують різноманітні прилади. Однак прилади дорогі, тому рослини монітори мають ряд переваг над ними:

- дешеві;

- легко відновлюються;

- швидко розмножуються;

- мають типову відповідну реакцію на вплив.

Для кількісної оцінки забруднення за допомогою рослин-моніторів необхідно провести попереднє визначення деяких залежностей між реакцією рослини на забруднення і концентрацією цієї речовини в довкіллі. Для цього існує три основні способи:

1.Співставити ступінь пошкодження рослини, спричиненого забруднюючою речовиною з відомою концентрацією забруднюючої речовини в навколишньому середовищі;

2.Використати рослину як живий колектор (накопичувач забруднюючих речовин) з подальшим визначенням кількості токсиканта (наприклад мох Hyphumcupressiforme здатний поглинати цинк, свинець, кадмій, нікель, мідь і марганець та накопичувати їх у своїх тканинах в десятки разів більше, ніж в оточуючому середовищі).

3.Визначити кількість забруднюючої речовини (або метаболіту, що з’являється у відповідь на пошкодження в рослинній клітині) та порівняти отримане значення з концентрацією забруднюючої речовини в середовищі.

Через генетичну неоднорідність рослин різні види і сорти по-різному реагують на вплив забруднюючих речовин. Одні види можуть певним чином реагувати на вплив лише однієї забруднюючої речовини. Деякі – на вплив двох, або більше речовин. Інші не реагують взагалі, або реакція їх дуже слабка. Тому слід вибирати такі види або сорти, які мають конкретну типову відповідну реакцію.

Визначити за допомогою рослин ступінь забруднення повітря, грунту або води шкідливими речовинами – означає вирішити лише частину проблеми. Потрібно ще позбутися шкідливих домішок. Використання навіть дуже гарних дорогих фільтрів не може повністю припинити надходження шкідливих речовин до довкілля. На допомогу, знову ж таки, приходять рослини. Вони сприяють доочистці повітря, стічних вод, грунтів. Роль рослин в детоксикації шкідливих забруднювачів довкілля неоднакова і залежить як від екологічної групи, так і їх видових особливостей.

Суттєве підвищення концентрації певних хімічних елементів на окремих ділянках біосфери призвели до того, що під час еволюції деякі рослини стали рости за високого вмісту цих елементів. Такі рослини отримали назву рослин-індикаторів-моніторів. Серед них виділяють універсальні і локальні індикатори.

Універсальні ростуть виключно в районі з підвищеним вмістом конкретного елементу, а локальні – часто широко розповсюджені і лише в окремих районах за певних умов стають індикаторами забруднення.

Рослини за особливостями поглинання певних хімічних елементів поділяють на концентратори і деконцентратори. Потрапляння в звичайні рослини (не концентратори) підвищеної кількості певних елементів спричинює ряд фізіологічних і морфологічних змін. Вони настільки характерні, що можуть індикувати забруднення.