Лекція 14. Біологічні методи оцінки стану навколишнього середовища (2 год)

На основі екологічної характеристики організмів, тобто їх реакцій на вплив факторів середовища, виокремлюють еврибіонти – види з широкою адаптаційною здатністю, які можуть жити при різних значеннях фактора, і стенобіонти – види з низькою адаптаційною здатністю, життєдіяльність яких обмежена вузьким діапазоном змін певного фактора. Саме стенобіонти (організми або їх угрупування), життєві функції яких тісно корелюють з певними чинниками середовища, використовують для біоіндикації ґрунту і водних ресурсів. Ними можуть бути рослини, тварини, мікроорганізми, гриби. На основі дослідження рослинного покриву можна визначити основні складові грунтів (рухомі сполуки основних елементів живлення рослин Са, N2, Р, S, К, Мg), оскільки певні види рослин домінують у місцевостях з відповідним складом ґрунту. Наприклад, нітрофіти (нітрогенолюби) можна вважати надійними індикаторами ґрунту, збагаченого нітрогеном, до них відносять берест, черемху, бузину. Найбільше їх росте на землях з підвищеним вмістом нітратів, дуже рідко вони трапляються на бідних нітрогеном землях.

Домінування різних рослин - галофітів (солестійких) пов'язано з засоленістю ґрунтів різними йонами. Певні види рослин відображають якісний склад катіонів у поглинаючому комплексі ґрунту. Фітоіндикацію широко застосовують при визначенні кислотності ґрунтів. Так, на дуже кислих ґрунтах (рН = 3-4,5) ростуть крайні ацидофіли (надають перевагу кислим ґрунтам), до яких належать сфагнум, плавун булавовидний; на кислих ґрунтах (рН – 4,5-6,0) – помірні ацидофіли (калюжниця болотна, їдкий і повзучий жовтець); на слабокислих ґрунтах (рН = 5,0-6,7) – слабкі ацидофіли (медунка, купина багатоквіткова, анемона жовтецева). Біоіндикація дає змогу оцінити не тільки хімічний склад ґрунту, а й наявність і склад ґрунтових вод.

Рослини, які дають змогу визначити глибину залягання ґрунтових вод, називають гідроіндикаторами. Ця здатність зумовлена максимальною глибиною проникнення їх кореневих систем. Отримати точні гідроекологічні характеристики дають змогу дослідження сукупності гідроіндикаторів. Наприклад, формація Таmаrіх rаmаsіssіnо росте на землях, де глибина залягання ґрунтових вод становить 0,5-0,7 м, а їх мінералізація – 3-15 г/л. Про глибину залягання ґрунтових вод свідчать також діаметри кущів гідроіндикаторів, наприклад, рослин Таmаrіх rаmаsіssіnо.

Дослідження рослинних індикаторів одночасно з аналізом ландшафту дає змогу детально визначити рівень грунтових вод. Рослинність точніше відображає глибину близьких до поверхні ґрунтових вод. Водопостачання постійних гідроіндикаторів в аридних зонах відбувається за рахунок ґрунтових вод, тому вони помітно реагують на зміни мінералізації води.

Індикаторами прісних вод служать глікофільні фреотофіти і мезофіти (види Рорulus, Salіх, Тоms аlbа та ін.). Глікофільні види з ознаками ксерофітизму (рослини, що живуть у засушливих місцевостях, кактуси, агави, заяча капуста) ростуть на солонуватих водах. Фреотофіти з ознаками галофітизму поширеніші там, де вода помірно солона, фреотофіти з вираженим галофітизмом – у місцевостях, де вода солона.

Оцінити мінералізацію ґрунтових вод дає змогу вивчення показників гідроіндикаторів та індикаторів засолених ґрунтів у комплексі. Рослинність відображає вміст кисню, органічних речовин, закисного феруму, твердість та інші властивості, що визначають питну якість ґрунтових вод. Наприклад, ґрунтові води, що живлять вільхово-вербові рослини, насичені гідрогенсульфуром, містять сполуки феруму, збагачені органічними речовинами і зовсім не придатні для вживання.

Біоіндикація забрудненої води Склад і стан рослинності може вказати на наявність забруднювачів води в межах різноманітних промислових комплексів. Наявність і розподіл водоростей є надійним показником забруднення і санітарного стану вод у морях, ріках та озерах. Деякі види водоростей зникають при наближенні до джерел забруднення, а інші (наприклад, Ulvа lасtuса) поширені за підвищеного забруднення вод.

У місцях витоку стічних вод залишається лише бідна флора полісапробіонтних водоростей, що витримують велику концентрацію органічних речовин у воді і тому є індикаторами дуже забруднених вод. Водорості бентосу є ще точнішими індикаторами санітарного стану морських вод. У бухтах Чорного моря в чистих водах живуть десятки видів діатомей, що зникають в міру забруднення води. При слабкому забрудненні з'являються полісапробіонтні діатомеї (мелозірі та ін.) На максимальне забруднення води вказує масовий розвиток Меlоsіrа mоnіlіfооnnіs. Виявити присутність небезпечної забруднюючої речовини у водоймі можна за допомогою проявів її токсичного ефекту на рибах.

Встановлено, що найбільша чутливість дефіциту кисню збігається з чутливістю до органічного забруднення. Щодо стійкості до органічних забруднень і дефіциту кисню розрізняють такі індикаторні групи організмів: полісапроби – організми, які витримують сильний ступінь дефіциту кисню (личинки комара Сhаоbоrus, мухи-бджоловидки Frіstаlіs tеnах); мезосапроби – організми, що витримують лише середній ступінь забруднення (інфузорія парамеція, карась, короп, лин); олігосапроби – організми, які витримують лише слабкий ступінь забруднення, вимогливі до кисню (форель, багато личинок мошок).

Потреба у кисні в різних груп риб неоднакова: у форелі – висока, яка становить 7-11 см3 /л; у піскаря, коблика – середня (5-7 см3 /л); у плотви, йоржа – низька (4 см3 /л); у коропа, лина – наднизька (0,5 см3 /л).

Отже, рослини, тварини та їх угрупування представляють перспективну галузь біоіндикації через високу чутливість до змін довкілля, що відбуваються під впливом антропогенних чинників. За допомогою рослин і їх угрупувань оцінюють дію та наслідки антропогенних впливів: порушення природних ландшафтів, забруднення повітря, водного середовища та ґрунтів; обґрунтовують заходи з організації екологічного моніторингу.