In der Umweltforschung werden verschiedene Methoden angewandt. Eine davon kann die Bioindikation sein. Bei diesem Ansatz wird der Zustand bestimmter lebender Organismen untersucht, um Informationen über ihren Lebensraum zu erh alten. Um die Merkmale der Durchführung solcher Studien zu verstehen, sollte man sich überlegen, was ein Bioindikator ist. Dies wird die notwendigen Informationen über eine solche Forschungsmethodik liefern.
Allgemeine Definition
Ein Bioindikator ist ein lebender Organismus und möglicherweise eine ganze Art oder Gemeinschaft, die in einem bestimmten Ökosystem lebt und als Widerspiegelung seines Zustands dienen kann. Darüber hinaus werden während der Studie die Anzahl der Individuen in der Bevölkerung, ihr Zustand und ihr Verh alten geschätzt. Anhand der erh altenen Informationen ist es möglich, das Vorhandensein von Schadstoffen, Toxinen, Karzinogenen usw. im natürlichen Lebensraum zu beurteilen.
Bioindikatoren sind Pflanzen oder Tiere, deren Zustand direkt davon abhängtihre Umwelt. Der Einsatz einer solchen Technik im Studienverlauf hat viele Vorteile. Manchmal ist es nur anhand von Bioindikatoren möglich, die notwendigen Informationen über den Zustand der Umwelt zu erh alten. Geld- und Zeitersparnis bei komplexen physikalischen und chemischen Analysen ist ein klarer Vorteil.
Bioindikatoren - Pflanzen und Tiere, die wichtige Daten über Schadstoffe und die Veränderungsrate zusammenfassen. Sie ermöglichen es Ihnen, den Ort der Ansammlung und die Eintrittswege von Schadstoffen sowie den Grad und die Schwere der Wirkung von Toxinen auf Lebewesen, einschließlich Menschen, zu bestimmen.
Im Zuge der Forschung wird die Biozönose solcher Indikatoren bewertet. Gleichzeitig sind beide Vertreter der Fauna und Flora für die Forschung interessant. Im Rahmen von Beobachtungen ist es möglich, den Grad der chronischen Exposition gegenüber Toxinen bereits bei geringen Konzentrationen zu beurteilen. Sie beeinflussen die Funktionen und den Allgemeinzustand der inneren Organe von Tieren, symmetrischer Körperteile und deren Verhältnisse.
Typologie
Bioindikatoren - Pflanzen und Tiere, die im Wasser, in der Luft und im Boden leben. Solche Organismen können Bakterien oder Algen sowie wirbellose Tiere wie Krebstiere, Ciliaten, Mollusken sein. Daten zu Fischen und Tieren können während der Studie verwendet werden.
Bioindikatoren des Bodens sind meist wildwachsende Pflanzen. Je nach Beschaffenheit lassen sich Säuregeh alt, Feuchtigkeitskapazität, Dichte und Temperatur des Bodens bestimmen. Auch durch das Aussehen bestimmter Pflanzen kann man die Sauerstoffmenge im Boden bestimmenNährstoffe sowie Salze und Schwermetalle.
Nadelbäume können das ganze Jahr über Bodeninformationen liefern. In diesem Fall werden nicht nur morphologische Indikatoren verwendet, sondern auch eine Reihe biochemischer Veränderungen. So erh alten Sie verlässliche Informationen. Morphologische Zeichen sind manchmal variabel.
So können zum Beispiel gewöhnliche Brennnesseln zeigen, wie viel Kalzium im Boden ist. Einige Pflanzen sind Gallophile. Sie lieben salzh altige Böden. Wenn sie in einem bestimmten Gebiet wachsen und Gebiete aktiv besiedeln, wird das Land allmählich versalzen.
Um den Zustand des Wassers zu beurteilen, werden Untersuchungen an Bioindikatoren wie Larven einiger Insekten, bestimmten Algenarten, höheren Krebstieren, Leuchtbakterien durchgeführt.
Moose und Flechten können Luft-Bioindikatoren sein. Ihre physikalischen Eigenschaften variieren stark je nach Wachstumsbedingungen.
Funktionsauswahl
Pflanzen und tierische Bioindikatoren werden nach einem bestimmten Prinzip für die Forschung ausgewählt. Es wurde von einem der berühmtesten amerikanischen Ökologen Yu Odum formuliert. Er schlägt vor, bei der Auswahl von Bioindikatoren folgende Aussagen zu berücksichtigen:
- Es gibt stenotope und eurytope Arten lebender Organismen. Erstere sind nur unter bestimmten Bedingungen lebensfähig, daher ist ihre Reichweite begrenzt. Eurytopische Arten sind in der Natur weit verbreitet und haben eine ökologische Beständigkeit. Daher sind sie für die Forschung weniger geeignet als stenotope Arten.
- Größere Arten von Bioindikatoren werden häufiger untersucht als kleine. Dies erklärt sich aus der Fluktuationsrate in der Biozönose. Es ist bei kleinen Arten höher, sodass sie zum Zeitpunkt der Studie möglicherweise nicht in die Probe gelangen, insbesondere bei Analysen mit langer Frequenz.
- Um eine Art oder ihre Gruppe für die Forschung auszuwählen, werden experimentelle und Feldinformationen über die Grenzwerte eines bestimmten Faktors benötigt. Gleichzeitig werden mögliche kompensatorische Reaktionen des Bioindikators, Speziestoleranz berücksichtigt.
- Der Anteil verschiedener Populationen, Arten oder Gemeinschaften ist eher indikativ und wird daher als zuverlässiger Indikator verwendet. Nur eine Art kann das Ausmaß der Umweltveränderungen nicht vollständig wiedergeben. Solche Veränderungen müssen ganzheitlich betrachtet werden und nicht nur in eine Richtung.
Es ist auch erwähnenswert, dass die besten Bioindikatoren Arten sind, die eine sofortige Reaktion liefern, sowie die Zuverlässigkeit der bereitgestellten Informationen. Der Fehler sollte 20 % nicht überschreiten. Auch mit Hilfe solcher Bioindikatoren soll es einfach sein, die notwendigen Informationen zu erh alten. Die Art muss ständig in der Natur vorkommen, damit der Forscher ihren Zustand jederzeit beurteilen kann.
Sorten
Es gibt verschiedene Arten und Arten von Bioindikatoren. Alle lebenden Organismen, die für eine solche Forschung geeignet sind, können in zwei Gruppen eingeteilt werden:
- Registrieren.
- Akkumulativ.
Im ersten Fall reagieren lebende Organismen auf Veränderungen in der Umwelt, indem sie sich verändernEinwohnerzahl. Sie können auch den Phänotyp, somatische Störungen oder Gewebeschäden verändern. Es können verschiedene Deformitäten auftreten, die Wachstumsrate ändert sich. Andere gut sichtbare Anzeichen können ebenfalls vorhanden sein.
Registrierende Bioindikatoren sind zum Beispiel Flechten, Baumnadeln. Nekrose, Chlorose, Trockenheit treten auf ihnen auf. Die Erfassung von Bioindikatoren erlaubt es nicht immer, die Ursachen der eingetretenen Veränderungen festzustellen. In diesem Fall sind weitere Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, warum sich die Population, das endgültige Erscheinungsbild, die Verbreitung in der Natur usw. geändert haben. Solche Änderungen können das Ergebnis verschiedener Prozesse sein.
Organismen-Bioindikatoren können kumulativ sein. Sie konzentrieren Giftstoffe, Schadstoffe in ihrem Körper, in verschiedenen Geweben, Körperteilen oder Organen. Während der Studie wird nach chemischer Analyse der Grad der Umweltbelastung bestimmt. Beispielsweise können Schalen von Krebstieren, Insektenlarven sowie einige Organe von Säugetieren (Gehirn, Nieren, Milz, Leber usw.) Moose ein kumulativer Bioindikator sein.
Lebende Organismen reagieren sofort auf den gesamten Schadstoffkomplex, der in die Umwelt gelangt. Daher erlaubt eine solche Technik nicht die Ermittlung der genauen Konzentration eines einzelnen Toxins. Gleichzeitig ermöglicht Ihnen der Vorteil der Bioindikation, genau zu bestimmen, wie und wie stark die Verschmutzung die Bevölkerung beeinflusst.
Testorganismen
Der Testorganismus kann ein Bioindikator für die Umwelt sein. Dies sind Vertreter von Flora oder Fauna, die im Zuge der Qualitätskontrolle der Umgebungsbedingungen im Labor eingesetzt werden. Sie führen entsprechende Experimente durch. Dies können beispielsweise Einzeller, Protozoen, Arthropoden sein. Auch Pflanzen wie Moose oder Blütenpflanzen können Testorganismen sein.
Das Hauptmerkmal solcher Organismen ist die Möglichkeit, Kulturen aus genetisch homogenen Pflanzen oder Tieren zu gewinnen. Dabei wird der Prototyp mit der Kontrolle verglichen. So erh alten Sie verlässliche Informationen über den Störfaktor. Andernfalls ist es aufgrund normaler individueller Unterschiede zwischen Individuen nicht möglich, ein zuverlässiges Ergebnis zu erh alten.
Analysemethoden
Bioindikatoren und Kontamination ihrer Umgebung werden durch vergleichende Analyse mit einem Kontrollmuster untersucht. Hierfür kann es verschiedene Ansätze geben.
Bei der ersten Methode werden die entsprechenden Merkmale außerhalb des Einflussbereichs verglichen. So werden beispielsweise Pflanzen, die in der Zone industrieller Verschmutzung angebaut wurden, mit Kulturen verglichen, die außerhalb des Bereichs des anthropogenen Einflusses gewachsen sind.
Die zweite Technik besteht darin, die Probe mit den Ergebnissen des Experiments zu vergleichen. Ein Teil der Versuchspflanzen kommt unter Laborbedingungen mit verunreinigter Luft, Erde, Wasser und der zweite Teil mit sauberen Medien in Kontakt.
Bei der dritten Methode werden historische Standards zum Vergleich herangezogen. Dies wäre zum Beispiel sinnvoll, wennErkundung der europäischen Steppe. Heute hat dieses Ökosystem praktisch sein ursprüngliches Aussehen verloren. Mit dem Aussehen der Steppe in der Vergangenheit wird sie heute verglichen.
Die vierte Technik verwendet Kontrolle. Dies ist eine bestimmte Art von Abhängigkeit, deren Abweichung als Verstoß angesehen wird. Beispielsweise wird für ungestörte Artengemeinschaften ein entsprechender Graph konstruiert. Werden Abweichungen festgestellt, fällt dies beim Vergleich der beiden Kurven sofort auf.
Bioindikationsverfahren
Bioindikatoren in der Natur werden mit Hilfe eines geeigneten Umweltmonitorings untersucht. Es wird sowohl auf der Mikro- als auch auf der Makroebene durchgeführt. Bioindikative Studien können biozönotisch und artenspezifisch sein. Im zweiten Fall werden das Vorhandensein eines Organismus in der Umwelt und die Häufigkeit seines Auftretens untersucht. Physiologische, biochemische, anatomische und morphologische Eigenschaften des Bioindikators können ebenfalls untersucht werden.
Im Rahmen einer biozönotischen Studie wird die Artenvielf alt durch ein System geeigneter Indikatoren sowie die Gemeinschaftsproduktivität berücksichtigt.
Je nach Einfluss verschiedener Faktoren auf das System kann die Bioindikationsüberwachung spezifisch und unspezifisch sein. Sie untersuchen die Reaktionen einer Art auf das Auftreten von Verschmutzungen, Toxinen in ihrem Lebensraum. Bei unspezifischer Bioindikation kann dieselbe Reaktion durch unterschiedliche Faktoren verursacht werden. Wenn die auftretenden Veränderungen auf den Einfluss nur eines Faktors zurückzuführen sind, sprechen wir von einer konkreten Indikation.
Also zum Beispiel Koniferen und Flechtenkönnen Informationen über die Reinheit der Luft in der Region und das Vorhandensein industrieller Verschmutzung in ihren Lebensräumen liefern. Die Liste der Pflanzen- und Tierarten, die in Böden leben, ist spezifisch für verschiedene Bodenarten. Treten in diesen Gruppierungen Veränderungen auf, kann man von einer Kontamination des Bodens mit Chemikalien oder einer Veränderung seiner Struktur durch menschliche Aktivitäten sprechen.
Heute wird davon ausgegangen, dass instrumentelle Studien am effektivsten in Kombination mit Bioindikatoren eingesetzt werden. Eine solche Symbiose liefert die vollständigsten und zuverlässigsten Informationen über den Zustand der Bevölkerung und die Auswirkungen nachteiliger Faktoren auf sie.
Bioindikation Boden
Durch die Verwendung von Bioindikatoren bei der Untersuchung der Bodenbelastung ist es möglich, zuverlässige Ergebnisse zu erh alten. Pflanzen geben Aufschluss über die Bodenfruchtbarkeit. Eine vollständige Analyse der Zusammensetzung des Bodens erfordert viel Zeit und Mühe. Als fruchtbar gilt der Boden, wenn Brennnesseln, Himbeeren, Schöllkraut, Baldrian etc. darauf wachsen, diese Pflanzen überleben auf mageren Böden nicht.
Engelwurz, Lungenkraut, Wiesenschwingel usw. geben mäßig fruchtbaren Boden ab, Torfmoose, Flechten, Preiselbeeren, Preiselbeeren wachsen auf wenig fruchtbaren Böden.
Neben dem Indikator der Fruchtbarkeit lässt sich auch die Zusammensetzung des Bodens anhand von Pflanzen bestimmen. Das Vorhandensein einer großen Menge Stickstoff wird durch Pflanzen wie Weizengras, Himbeeren, Gänsefingerkraut, Knöterich usw. belegt. Die Farbe solcher Pflanzen ist hellgrün. Wenn es blass ist, ist wenig Stickstoff im Boden. Pflanzen haben eine reduzierte Verzweigung und die Anzahl der Blätter.
Eine Reihe andererMineralien, Säuregeh alt und andere Eigenschaften des Bodens können im Boden mit Hilfe von Bioindikatoren bestimmt werden.
Luftbioindikation
Ein Bioindikator ist ein lebender Organismus, der seine Eigenschaften signifikant verändert, wenn Abweichungen in der Umgebung auftreten. Mit ihrer Hilfe können Sie feststellen, ob die Luft verschmutzt ist. Die Phytozönose wird stark von Schadstoffen wie Stickoxiden, Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoffen etc. beeinflusst.
Pflanzenresistenzen gegen solche Toxine sind unterschiedlich. Selbst eine geringe Menge Schwefeldioxid in der Luft lässt sich mit Hilfe von Flechten leicht bestimmen. Unter den Pflanzen lässt sich der erhöhte Geh alt dieser Art von Schadstoffen an Nadelbäumen feststellen.
Weizen, Tanne, Mais, Fichte, Gartenerdbeeren etc. sind empfindlich gegenüber dem Geh alt an Fluorwasserstoff in der Luft, Chlorwasserstoff etc.
Bioindikation Wasser
Für die Kontrolle der Wasserqualität ist die Bioindikation eine der besten Methoden. Im Gegensatz zu chemischen und physikalischen Überwachungsmethoden ist dieser Ansatz der objektivste. Spezielle Geräte sind in der Lage, nur bestimmte Verschmutzungsarten aufzuspüren. Die Bioindikation liefert vollständige Informationen über den Zustand der umgebenden aquatischen Umwelt.
Über das Monitoring können Sie einschätzen, für welche Einsatzgebiete ein Reservoir geeignet ist. Eine der einfachsten Methoden zur Bioindikation von Wasser ist die Verwendung von Hefekulturen. Es erfolgt eine nephelometrische Beurteilung der Trübung der Flüssigkeit. Dies hängt von der Hefemenge in der Probe ab. Wenn Wasser ihre Entwicklung hemmt, ist die Probe heller als die Kontrollprobe.
Fische können das auchals Bioindikator verwendet werden. Sie reichern Giftstoffe in ihrem Körper an. So lässt sich anhand der visuellen Zustandsbeurteilung der Fische feststellen, welche Qualitäten das Wasser in einem Fluss oder See charakterisieren.
