Роль организмов в оценке степени загрязнения природной среды

Целью курсовой работы является обзор биоиндикаторов, чаще всего использующихся при определении экологического состояния объектов окружающей среды (воздуха, воды и почвы).

Условные обозначения: ЛК50 – летальная концентрация для 50% тест организмов; ЕК50 –эффективная концентрация для 50% тест-организмов; МНК – максимальная недействующая концентрация; ПДК – предельно допустимая концентрация; ОБУВ – ориентировочно безопасный уровень воздействия; ОТД – острое токсическое действие; ХТД – хроническое токсическое действие; ЛД50 – время гибели 50% тест- организмов.

Ни один из гидробионтов, который может использоваться в качестве тест-объекта в биоиндикации, не обладает универсальностью по отношению к токсикантам. Поэтому используют в токсикологических исследованиях представителей разных трофических уровней, что позволяет дать комплексную и объективную оценку качеству водной среды. В 77%-ах случаев рыбы и дафнии являются лимитирующими объектами и реагируют на значительную часть ксенобиотиков. Возрастание токсикорезистентности гидробионтов в пищевой цепи соответствует следующему ряду: рыбы – зоопланктон – сапрофитная микрофлора – зообентос – фитопланктон, таким образом главными тест-объектами в водных источниках являются рыбы и зоопланктон, а микрофлора, зообентос и фитопланктон выполняют вспомогательную роль. Токсиканты, воздействующие на молодь рыб, формируют следующий ряд: дизельное топливо - медь – фенол, цинк. Для ракообразных мизид ряд поллютантов по токсичности уже имеет другой вид: медь - дизельное топливо – фенол – цинк [27].
При определении степени очистки сточных вод при сбросе ее в водный объект используют кратковременный биотест на Daphnia magna или Ceriodaphnia affinis, а при контроле хронического токсического действия воды в изучаемом водном объекте – долговременные биотесты на состояние популяций Daphnia magna или Ceriodaphnia affinie, Scenedesmus quadricauda или Chlorella vulgaris, Poecilia reticulata или Brachydanio rerio [18].
Водные источники могут загрязняться не только поллютантами, но и патогенной микрофлорой, поэтому для биоиндикации этой характеристики используют кишечную палочку Escherichia coli, как показатель загрязнения воды канализационными стоками. Кроме того, в воде обитают фаунистические компоненты - рачки дафния и артемия, которые также активно реагируют на наличие ксенобиотиков. В токсической среде плодовитость самок дафнии резко снижается, поскольку поражается их репродуктивный аппарат. Распространенными биоиндикаторами в водных экосистемах выступают различные водоросли (красные, бурые и зеленые) и цветковые высшие растения, такие, как ряска. Ряска используется для определения тяжелых металлов в воде. Загрязнение водоемов органическими веществами приводит к их эвтрофикации. Если водоем относится по трофическому типу к олиготрофному или мезотрофному, то фитопланктон в толще воды не образуется, но хорошо развиваются бентосные растения. В эвтрофных водоемах, напротив, фитопланктон массово развивается, вода мутнеет, бентосная растительность из-за недостатка света обедняется, количество кислорода резко уменьшается, вследствие чего могут погибать фаунистические компоненты водной экосистемы: рыба и беспозвоночные обитатели [16, 18, 21].
В качестве биоиндикаторов в водоемах применяют обычно зеленые водоросли, в частности Ankistrodesmus falcatus, Rhizoclonium hieroglyphicum. Эти водоросли позволяют определять наличие активных токсикантов, которые вызывают отмирание клеток и нарушение их размножения [33].
Определение токсичности в морской среде базируется на использовании такого тест-объекта, как личинки рода атерин (Atherina hepsetus, Atherina mochon pontica), для чего в изучаемую среду помещают эти тестовые организмы и проводят микрокалориметрические измерения их теплопродукции, если этот показатель снижается, это свидетельствует о наличии токсина в воде. Также широко используют культуры морских одноклеточных водорослей Dunaliella salina Teod. и Platymonas viridis Rouch., определяя токсичность воды в долгосрочном (пятнадцатисуточном) эксперименте [16].
Простейшие, в частности инфузории, также широко применяются в качестве тест-объектов при определении токсических веществ в водоеме. Например, коэффициент выживаемости инфузорий напрямую коррелирует с содержанием экотоксикантов, при этом разные виды инфузорий могут проявлять различную чувствительность к отдельным металлам. Высокую чувствительность к меди, никелю, кадмию проявляет Paramecium caudatum, а к свинцу и цинку - Tetrahymena pyriformis [15].
В таблицах 6 и 7 приведены характеристики гидробионтов, рекомендуемых в качестве тест-объектов при проведении биоиндикации водных источников.
Таблица 6. Экологические особенности видов гидробионтов, применяемых в качестве тест-объектов при проведении биоиндикации водоемов [1]
Наименование гидробионта Экологические характеристики

Таким образом, можно отметить, что биоиндикация, как метод определения уровня загрязнения окружающей среды является одним из наименее затратных, поскольку не требует специальной аппаратной базы, как физический; не нуждается в реактивах, как химический; не требует специальных приборов как радиационный. Выявлено значительное количество растительных и животных организмов, которые могут быть использованы в качестве биоиндикаторов. По состоянию листвы растений можно обнаружить большое количество загрязнений в атмосфере, по их габитусу (карликовости, асимметричности листьев) можно определить загрязнения в почве и в воздухе. Наличие определенных видов беспозвоночных животных в водных источниках также активно используется при оценке экологического состояния воды в реках, озерах и прудах. Динамика видового состава живых организмов позволяет отслеживать изменение экологической ситуации во всех биосферных средах. Наиболее эффективно проведение биоиндикации с применением наблюдений за микрофлорой, мелкими беспозвоночными животными и за растениями, поскольку именно эти группы живых организмов наиболее стабильны в биоценозах.