 |
Природные индикаторы благоприятности среды (экодиагностика)
|
|
|
|
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ
I. Геоэкология
Методическое пособие по проведению практических занятий по курсу "Геоэкология" для студентов географических специальностей
Издательство Алтайского государственного университета
Барнаул - 2006
ГОУ ВПО «Алтайский государственный университет»
Географический факультет
Кафедра природопользования и геоэкологии
Б.Н. Лузгин
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ
I. Геоэкология
Методическое пособие по проведению практических занятий по курсу "Геоэкология" для студентов географических специальностей
Издательство Алтайского государственного университета
Барнаул – 2006
Предисловие
Предлагаемый «Практикум…» по геоэкологии основан на опыте проведения практических занятий по данному предмету, которые автор вел около 10 лет. Объем практических занятий, изложенных здесь, соответствует утвержденной программе. Очевидно, он может быть увеличен, прежде всего, за счет более основательной проработки подготовительных работ, которые должны предшествовать интерпретации материалов дистанционных и геохимических, включая биогеохимические, методов исследований состояния окружающих сред. Методика подобных работ широко освещена в пособиях по дешифрированию космических и высотных аэрофотоматериалов, а также в различных геохимических руководствах, с использованием соответствующих методов статистической обработки получаемых количественных характеристик.
В представленном «Практикуме…» рассмотрены следующие основные темы: экодиагностика - биоиндикация и биотестирование, дистанционные методы качественной оценки природных сред, геохимические количественные методы оценки их жизнепригодности, а также принципы экологического картографирования.
|
|
|
Непременным приложением к «Практикуму…» являются таблицы, на которых приведены схемы предлагаемых заданий.
Тема первая
ПРИРОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ БЛАГОПРИЯТНОСТИ СРЕДЫ (ЭКОДИАГНОСТИКА)
На 1-ом занятии дается характеристика темы, и выдаются индивидуальные задания с их частной формулировкой. 2-ое занятие отводится на выполнение задания. Третье задание – семинарское, c обсуждением выполненных работ.
В связи с разнообразием загрязнительных процессов в окружающей среде и, следовательно, необходимостью каким-то образом оценивать ее интегральное состояние для биоты, появилась потребность в поиске и развитии биологических тест-методов. В основу этих экспрессивных и мало затратных методов положена методология скрининга (просеивания): она допускает неправильные положительные результаты, но совершенно исключает неправильные отрицательные. Среди биологических тест-методов можно выделить собственно биотестирование и биоиндикацию.
Биотестирование подразумевает определение качества среды по состоянию, поведению и выживаемости в ней определенных, чувствительных к отклоняющимся от нормальных условий, организмов. Предполагается все увеличивающееся использование для этих целей чувствительных биосенсоров.
Биоиндикация – прием определения качества среды по присутствующим в ней бионтам, как объектам-индикаторам, так и их сообществам.
Биотестирование и биоиндикацию можно проводить на различных уровнях организации живого вещества – молекулярном, клеточном, органном, организменном, популяционном и биоценозном.
На молекулярном уровне индикация компонентов биологических сред основана на использовании химических и биохимических (ферментных) реакций. Так, в присутствии загрязнителей наблюдается уменьшение содержания хлорофилла в мембранах хлоропластов растений и понижается способность к продуцированию кислорода при фотосинтезе. Используются в качестве индикаторов цветообразующие (хромогенные) реагенты, индикаторные трубки, физические приборы.
|
|
|
Хлорорганические пестициды типа ДДТ, альдрина, хлордана, эндосульфана можно устанавливать в овощах по окраске индикаторной бумаги, пропитанной раствором 0-толидина в ацетоне, при наложении ее на свежий срез растений. Подобным же образом определяется содержание нитратов.
На клеточном уровне индексация производится по морфологическим изменениям растительных тканей. У высших растений это изменение окраски листьев, увядание их, пожелтение, хлороз и некроз.
Существуют специальные шкалы некрозов, позволяющие оценивать интегральную степень загрязненности и интенсивность воздействия определенных категорий загрязняющих веществ.
Широко распространены лихноиндикационные методы исследования лишайников. Хорошим примером является использование обыкновенного кресс-салата и табака BEL W3 для определения содержаний озона. О3, содержащаяся в воздушной среде, приводит к появлению на листьях табака некротических пятен. Кресс-салат хорош для выявления загрязнений почвы и воды.
В водных бассейнах у рыб происходит вырождение срединных линий, изменение морфологии плавников, образование опухолей.
На уровне органов (систем органов) биоиндексация осуществляется путем измерения длин проростков и корешков, сравнения ширины годичных колец, прироста в длину горизонтальных ветвей деревьев. Сюда же следует отнести состояние устьиц листьев.
В водной среде у рыб наблюдается определенный рост или уменьшение отдельных органов.
На уровне организмов исследуются такие показатели как рост особей, продуктивность, выживаемость.
Основное внимание обращается на фитопатологические изменения. Происходит отмирание мелких корешков. Идет осветление и изреживание кроны в результате потери хвои и листьев, частично в зеленом состоянии.
Для ели характерен «синдром плакучести» – вяло обвисшие вниз ветви, потерявшие большую часть прошлогодней хвои; выступы смолы на ветвях и стволах в охвоенной области кроны.
|
|
|
Для пихты характерны образования «гнезд аиста» – похожая на гнездо форма кроны (разветвления без центрального побега); замедление роста в высоту; боковые ветви образуют болезненные побеги; наблюдается образование водяных побегов, пучкообразно торчащих от ствола новых побегов.
Для лиственных пород, в особенности бука, становятся обычными неестественно длинные хлыстовидные боковые побеги; происходит измельчение листьев.
При мониторинге вод удобен для индикации состояния сред фитопланктон. Широко используются дафнии, способные существовать только в достаточно чистых водоемах. Для биоиндикации используются также «рыбные пруды», с применением в качестве тест-объектов аквариумных рыбок гуппи и карасей.
Для определения состояния рудничного воздуха некогда использовались канарейки, по состоянию которых определялась возможность работы в горных выработках.
Используется для целей последовательной раздельной (биохимической) индексации избирательная способность организмов накапливать определенные вещества (аккумулятивная биоиндексация). К ним относятся виды с высоким коэффициентом биологического накопления (КН) токсикантов. Это позволяет следить за их миграцией.
Так, для оценки накопления Cd следует использовать водоросли, Cd и Pb – подорожник, Ni – устрицы, Hg – капусту, галогенидов – лишайники и сосновые иглы, полихлорбифенила – жировые ткани.
Как видно, биотические критерии загрязнения сред включают в себя ботанические, биологические и почвенные. Последние определяют показатели снижения плодородия, ее скорости.
Ботанические критерии имеют наибольшее значение, поскольку не только чувствительны, но и более физиономичны. Они весьма специфичны: разные виды растений и разные растительные ассоциации в разных географических условиях имеют неодинаковую чувствительность к нарушающим воздействиям.
Существует метод определения загрязнений путем экспозиции растений-индикаторов. Экспонируются тест-растения из незагрязненных областей или выращенные под контролем на испытательном участке. В то время через одно отделение проходит неотфильтрованный наружный воздух, в другом отделении воздух очищается от загрязняющих веществ.
|
|
|
На популяционном уровне изменения касаются пространственной структуры, численности и плотности, поведения, демографической и генетической структуры.
На основе определения числа видов и степени покровного перекрытия (фитоценологического картирования) при возникновении характерных изменений по сравнению с другими местообитаниями можно сделать заключение о существовавших здесь прежде воздействиях загрязнений.
На ценотическом уровне изучению подлежат: видовое разнообразие, пространственная структура, трофическая структура, биомасса и продуктивность, энергетика.
|
|
|
