Liczne zmiany, które są obecnie generowane w ekosystemach, spowodowane między innymi zanieczyszczeniem powietrza, wylesianiem czy eutrofizacją wód, powodują różnice w różnych niszach ekologicznych planety. Dzięki organizmom bioindykatorowym można je określić ilościowo.
Zmiany te można analizować za pomocą metod fizykochemicznych, które zwykle dostarczają pewnych istotnych informacji. Tym, czego nie uzyskuje się tą techniką, jest informacja o tym, jak te zmiany wpływają na żywe istoty. W tym celu wykorzystuje się organizmy bioindykacyjne, o których tutaj opowiemy Ci wszystko.
Co to są organizmy bioindykacyjne?
Organizmy bioindykatorowe to wszystkie żywe istoty i ich społeczności zdolne do reagowania na różne zakłócenia środowiskowe. Reakcje te mogą zachodzić zarówno na poziomie fizjologicznym, jak i behawioralnym oraz w wyniku kumulacji zanieczyszczeń i dostarczają informacji o ekologicznej charakterystyce środowiska lub wpływie wywołanym przez określone procesy.
Charakterystyka gatunków bioindykatorowych
Przed badaniem bioindykatorami należy przeprowadzić wstępną ocenę, aby wybrać organizm, który najlepiej reaguje na rodzaj problemu środowiskowego, jego zasięg geograficzny i czasowy. W tym celu użyte żywe istoty muszą spełnić szereg wymagań, wśród których są następujące:
- Bądź szczególnie wrażliwy na zakłócenia różnych czynników środowiskowych i nie zgiń od nich.
- Bądź łatwy do nauki i dobrze znany z nauki.
- Występuje obficie we wszystkich możliwych siedliskach.
- Powinno być możliwe zmierzenie Twojej reakcji na stres.
- Powinna być jak najbardziej reprezentatywna dla całego ekosystemu.
Jeżeli jako bioindykatory wykorzystywane są osobniki z określonej populacji, należy wziąć pod uwagę ich wiek i genotyp. Ponadto konieczne jest zweryfikowanie, czy inne czynniki środowiskowe nie zakłócają badań i pomiarów. W tym celu można przeprowadzić badania fizykochemiczne środowiska.
Do czego służą gatunki bioindykacyjne?
Organizmy bioindykatorowe są szczególnie przydatne w tych trzech sytuacjach: gdy nie można zmierzyć czynnika środowiskowego - na przykład w celu zrekonstruowania przeszłych czynników środowiskowych, czyli paleo - w biomonitoringu - gdy wskazany czynnik jest trudny do zmierzenia - oraz gdy czynnik środowiskowy jest trudny do interpretacji.
Z tych wszystkich powodów bioindykatory są stosowane głównie w następujących przypadkach:
- Oceń skutki substancji toksycznych: Organizmy bioindykacyjne mogą być przydatne w przewidywaniu przyszłych szkód po wycieku substancji toksycznej, a często nawet reprezentują szkodliwe działanie substancji chemicznych z własną fizjologią.
- Oceń wpływ działalności człowieka: brak, obecność lub zmiany niektórych gatunków w przypadku antropogenicznego wpływu na ekosystem pozwala nam ocenić wpływ na dany obszar.
- Ostrzegaj przed zmianami środowiskowymi: wrażliwość organizmów bioindykatorowych dostarcza wczesnych informacji o zmianach środowiskowych, umożliwiając przewidywanie możliwych konsekwencji określonego zdarzenia.
- Oceń bogactwo gatunków: złożoność ekosystemów i zależności troficzne często utrudniają ocenę zmian w bogactwie gatunków, ale dzięki bioindykatorom uzyskane dane można ekstrapolować na różnorodność środowiskową.
Należy wziąć pod uwagę, że w wielu przypadkach pojedynczy gatunek, bez względu na to, jak bardzo jest reprezentatywny, nie może zostać ekstrapolowany na całą faunę danego miejsca. Należy to wziąć pod uwagę przy interpretacji danych.
Rodzaje organizmów bioindykatorowych
Możemy klasyfikować bioindykatory na wiele sposobów. Jednym z nich jest badane medium. Poniżej omawiamy wszystkie możliwe organizmy o tych cechach.
Bioindykatory glebowe
Różne działania człowieka związane z planowaniem urbanistycznym i eksploatacją zasobów spowodowały wiele odmian i wpływów na glebę. W rezultacie utracono siedliska, zmieniono hydrografię i erozję, a wiele substratów zostało skażonych. Do oceny tych wpływów wyróżniają się trzy organizmy bioindykacyjne:
- Grzyby: Organizmy te są wykorzystywane głównie do badania radioaktywności gleby.Grzyby gromadzą radionuklidy w swoich tkankach, które następnie mogą być przenoszone do innych łańcuchów pokarmowych, takich jak gryzonie czy ludzie. Z tego powodu przeprowadza się badania jakościowe ich tkanek, aby sprawdzić, czy nie mają nagromadzonej radioaktywności.
- Roztocza: roztocza są liczne, reprezentatywne i łatwe do zebrania. Są wrażliwe na wiele zanieczyszczeń, a dzięki szerokiemu rozmieszczeniu geograficznemu umożliwiają łatwe porównanie ich reakcji w różnych ekosystemach. Zwykle są bardzo wrażliwe na insektycydy, które powodują spadek populacji.
- Colémbolos: są jedną z najważniejszych grup fauny na ziemi. Ich duża liczebność, różnorodność, obfitość gatunkowa oraz aktywność czynią z nich doskonałe organizmy bioindykatorowe. Narażenie tych organizmów na kwasy, metale ciężkie, związki azotu i pestycydy powoduje ich spadek zarówno pod względem liczebności, jak i bogactwa gatunkowego.
Bioindykatory wody
Zanieczyszczenia antropiczne wpływają na rozmieszczenie i wzrost gatunków wodnych, oprócz czynników klimatycznych, geograficznych i symbiotycznych. Na tym froncie wyróżniają się następujące organizmy bioindykacyjne:
- Ryby: Kiedy zmienia się środowisko, w którym żyją, ryby mogą wykazywać zmiany etologiczne, morfologiczne, fizjologiczne, biochemiczne i molekularne spowodowane stresem generowanym przez warunki środowiskowe. Są bardzo wrażliwe na te zmiany, więc w końcu umierają lub znikają. Obecność pstrąga i łososia w rzece wskazuje na zdrowie ekosystemu.
- Płazy: te zwierzęta są bardzo wrażliwe zarówno na susze, jak i na wszelkie zanieczyszczenia. Ponieważ mają przepuszczalną skórę, zanieczyszczenia, kwaśne deszcze, nawozy i środki owadobójcze są łatwo wchłaniane i gromadzone w organizmie.Dlatego są jednymi z pierwszych gatunków, które znikają, gdy zmienia się ich ekosystem.
- Owady: wśród makrobezkręgowców zamieszkujących wodę owady są jedną z najbardziej odpowiednich grup biologicznych do określenia jakości systemu. Cechy takie jak wrażliwość na zanieczyszczenia, szybka reakcja na zmiany oraz fakt, że wykorzystują praktycznie wszystkie dostępne siedliska czynią z nich świetną grupę badawczą.
Bioindykatory powietrza
Zanieczyszczenie powietrza jest obecnie jednym z największych problemów środowiskowych. Możliwość sprawdzenia jakości powietrza jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania ekosystemów i zdrowia ludzi. Niektóre organizmy bioindykacyjne, które są wykorzystywane, to:
- Pszczoły: pszczoły to kluczowe gatunki w ekosystemach. Różne badania wykazały, że pokazują one skutki zmiany klimatu i fragmentacji siedlisk.Ponadto służą do monitorowania obecności zanieczyszczeń środowiska, metali ciężkich, radioaktywności, odpadów i zanieczyszczeń przemysłowych, pestycydów i herbicydów.
- Porosty: Porosty to symbiotyczne związki między algami i grzybami. Ponieważ pobierają większość składników odżywczych z atmosfery, są bardzo wrażliwe na zmiany w powietrzu. Jedną z głównych przyczyn jego zanikania jest dwutlenek siarki, który powoduje zakwaszenie środowiska.
- Gekony lub salamanki: te gady są dobrymi organizmami bioindykacyjnymi, ponieważ mają tendencję do gromadzenia toksycznych substancji z powietrza pochodzącego głównie z ich diety. Niektóre z tych pierwiastków to między innymi Cd, Se, As, Pb. Ponadto na obszarach zanieczyszczonych zwykle występuje mniejsza liczebność osobników z powodu zmniejszonej płodności.
Przykłady bioindykatorów
Ze względu na różne zastosowania bioindykatorów możemy wyróżnić trzy kategorie:
- Bioindykatory ekologiczne: Gatunki, o których wiadomo, że są wrażliwe na zanieczyszczenia, fragmentację siedlisk lub inne stresy. Odpowiedź wskaźnika jest reprezentatywna dla społeczności.
- Bioindykatory środowiskowe: gatunki lub grupy gatunków reagujące w przewidywalny sposób na zakłócenia lub zmiany środowiskowe.
- Bioindykatory różnorodności biologicznej: bogactwo gatunkowe taksonu wskaźnikowego służy jako wskaźnik bogactwa gatunkowego zbiorowiska. Może to również odbywać się za pomocą mierzalnych parametrów różnorodności, takich jak endemizm, parametry genetyczne lub parametry specyficzne dla populacji.
Wiele organizmów bioindykatorowych może być jednocześnie wskaźnikami ekologicznymi, środowiskowymi i różnorodności biologicznej, więc nie są to kategorie wykluczające. Zobaczmy kilka konkretnych przykładów, aby zamknąć temat.
Wydry
Te mięsożerne ssaki z rodziny łasicowatych zamieszkują praktycznie cały świat. Żywią się głównie rybami i skorupiakami, dlatego są jednymi z głównych pierwotnych drapieżników w ekosystemach wodnych.
Udowodniono, że przy znacznej zmianie ekosystemu wydry opuszczają swoje terytorium. Może to być również związane z obniżeniem lub utratą jakości Twojego jedzenia.
Ponadto przeprowadzono badania na Twoim kale, aby sprawdzić ilość metali ciężkich i innych substancji, które mogą trafić do Twojego organizmu w wyniku bioakumulacji w łańcuchu pokarmowym. Odchody te są w stanie w dość precyzyjny, prosty i szybki sposób oddać jakość wody, w której żyją wydry.
Żuki
Te owady mogą być świetnymi organizmami bioindykatorowymi. W zależności od rodziny i gatunku mogą dostarczyć nam różnych istotnych informacji o ekosystemach.
Chrząszcze gnojowe - które żywią się odchodami - są bardzo wrażliwe na fragmentację i transformację lasów. Z kolei mogą też pomóc w ocenie procesów odbudowy ekosystemów.
Chrząszcze skolitynowe (Scolytinae) są ważnym szkodnikiem – żywią się drzewami iglastymi – które pojawiają się, gdy w ekosystemie występują długotrwałe okresy suszy. Owady te mogą przewidywać zmiany w środowisku spowodowane zmianami klimatycznymi i możliwym pustynnieniem. Oprócz tego istnieje wiele gatunków, które pojawiają się wraz z suszą.
Innym dobrym przykładem są chrząszcze alpejskie, bardzo wrażliwe na zmiany temperatury i często endemiczne. Te chrząszcze rosną wraz ze wzrostem temperatury lub w przypadku chrząszczy wodnych może to oznaczać ich zniknięcie.
Ptaki
Zgodnie z SEO birdlife ptaki są doskonałym narzędziem do oceny różnorodności i integralności ekosystemów na całym świecie. Dzieje się tak, ponieważ szybko reagują na zmiany w łańcuchu pokarmowym lub zmiany w ich środowisku fizycznym.
Dobrze zbadanym przykładem - związanym z łańcuchem pokarmowym - są ptaki związane z terenami podmokłymi. Wraz z pożywieniem, które jedzą, jeśli znajduje się na skażonych terenach, gromadzą metale ciężkie i inne toksyny w organizmie.
Zwiększenie zrozumienia i badania bioindykatorów jest niezbędne, aby móc chronić i korygować zmiany, które mogą wystąpić w ekosystemach. Te żywe istoty pozwalają nam mniej lub bardziej szybko i skutecznie obserwować degradację środowiska, ale także wdrażać ulepszenia w ekosystemach, które pozwalają nam chronić planetę.