Kako onečišćenje utječe na životinje. Učinci onečišćenja vanjskog zraka na životinje

Zašto je prljav zrak opasan?

Čovjek dnevno udahne do 24 kg zraka, što je najmanje 16 puta više od količine popijene vode dnevno. Ali razmišljamo li o tome što udišemo? Uostalom, s ogromnim brojem automobila, duhanskim dimom, električnim uređajima, česticama koje isparavaju iz deterdženata i sredstava za čišćenje i još puno, puno toga, zrak koji udišemo nije čist. Od čega se sastoji zagađeni zrak i zašto je opasan?

Kao što znate, čestice zraka imaju električni naboj. Proces nastanka tih naboja naziva se ionizacija, a nabijena molekula ion ili zračni ion. Ako se ionizirana molekula smjesti na česticu tekućine ili zrnce prašine, tada se takav ion naziva teškim ionom.

Zračni ioni imaju dva naboja – pozitivan i negativan.

Negativno nabijeni ioni povoljno djeluju na ljudsko zdravlje. U čistom zraku nema apsolutno nikakvih teških iona, pa je takav zrak povoljan za ljude. Zato je potrebno češće boraviti na svježem zraku, u prirodi, daleko od gradskog dima i izloženosti štetnim čimbenicima okoliša.

Najosjetljivije na štetne učinke pozitivnih iona (samo u kućnoj prašini pronađeno je nekoliko desetaka metala, uključujući tako otrovne i opasne kao što su kadmij, olovo, arsen itd.), one kategorije ljudi koji su dugo boravili u zatvorenom prostoru. vrijeme su djeca (osobito mlađa), trudnice i dojilje, bolesni i starije osobe.

Kako prljavi zrak utječe na čovjeka?

Poznato je da sva elektronička i električna oprema emitira pozitivno nabijene ione, a u prostoriji nema reprodukcije negativno nabijenih zračnih iona koje ljudi i kućni ljubimci neprestano konzumiraju.

Onečišćenje zraka, zajedno s narušavanjem prirodnog fizičkog sastava, čini zračni okoliš oko nas izrazito nepovoljnim za život, što, prema najnovijim znanstvenim podacima, prisiljava ljudsko tijelo da troši 80% svojih unutarnjih resursa samo na osiguranje mogućnosti postojanja u njemu.

Kad bismo barem mogli svoje domove smjestiti u šumu i prepustiti prirodi da sama pročisti, osvježi zrak!

Međutim, to je praktički nerealno, ali možete koristiti sustave za pročišćavanje zraka koji ponovno stvaraju prirodno čišćenje uz pomoć ionizacije i niske koncentracije ozona. Ovi se sustavi mogu koristiti u domovima, uredima, hotelima, kućnim ljubimcima, poljoprivredi pa čak i automobilima.

Čovjek je u svim fazama svog razvoja bio usko povezan s vanjskim svijetom. Ali od nastanka visoko industrijskog društva, opasna ljudska intervencija u prirodi dramatično se povećala, opseg te intervencije se proširio, postala je raznovrsnija i sada prijeti postati globalna opasnost za čovječanstvo.

Čovjek mora sve više intervenirati u ekonomiju biosfere – onog dijela našeg planeta u kojem postoji život. Zemljina biosfera trenutno je pod sve većim antropogenim utjecajem. Pritom se može izdvojiti nekoliko najznačajnijih procesa od kojih niti jedan ne poboljšava ekološku situaciju na planetu.

Najmasovnije i najznačajnije je kemijsko onečišćenje okoliša tvarima neobične kemijske prirode. Među njima su plinoviti i aerosolni zagađivači industrijskog i kućnog podrijetla. Napreduje i nakupljanje ugljičnog dioksida u atmosferi. Nema dvojbe o važnosti kemijske kontaminacije tla pesticidima i njegove povećane kiselosti, što dovodi do kolapsa ekosustava. Općenito, svi razmatrani čimbenici, koji se mogu pripisati zagađujućem učinku, imaju značajan utjecaj na procese koji se odvijaju u biosferi.

Izreka "potreban kao zrak" nije slučajna. Narodna mudrost nije pogrešna. Osoba može živjeti bez hrane 5 tjedana, bez vode - 5 dana, bez zraka - ne više od 5 minuta. U većem dijelu svijeta zrak je težak. Ono čime je zakrčena ne može se osjetiti na dlanu, ne vidi se okom. Međutim, godišnje se na glave građana sruši i do 100 kg zagađivača. To su čvrste čestice (prašina, pepeo, čađa), aerosoli, ispušni plinovi, pare, dim itd. Mnoge tvari u atmosferi međusobno reagiraju, stvarajući nove, često još otrovnije spojeve.

Među tvarima koje uzrokuju kemijsko onečišćenje urbanog zraka najčešći su dušikovi oksidi, sumpor (sumporov dioksid), ugljikov monoksid (ugljični monoksid), ugljikovodici, teški metali.

Onečišćenje zraka negativno utječe na zdravlje ljudi, životinja i biljaka. Na primjer, mehaničke čestice, dim i čađa u zraku uzrokuju plućne bolesti. Ugljični monoksid sadržan u ispušnim plinovima automobila, u duhanskom dimu, dovodi do izgladnjivanja tijela kisikom, jer veže hemoglobin krvi. Ispušni plinovi sadrže spojeve olova koji uzrokuju opću intoksikaciju tijela.

Što se tiče tla, može se primijetiti da su tla sjeverne tajge relativno mlada i nerazvijena, stoga djelomično mehaničko uništavanje ne utječe značajno na njihovu plodnost u odnosu na drvenastu vegetaciju. Ali odsijecanje humusnog horizonta ili punjenje tla uzrokuje smrt rizoma bobičastog grmlja brusnice i borovnice. A budući da se ove vrste razmnožavaju uglavnom rizomima, nestaju na trasama cjevovoda i cestama. Njihovo mjesto zauzimaju gospodarski manje vrijedne žitarice i šaševi, koji uzrokuju prirodno natapanje tla i otežavaju prirodnu obnovu četinjača. Ovaj trend je tipičan za naš grad: kiselo tlo u svom izvornom sastavu već je neplodno (s obzirom na lošu mikrofloru tla i sastav vrsta životinja u tlu), a također je zagađeno otrovnim tvarima koje dolaze iz zraka i otopljene vode. Tla u gradu u većini su slučajeva mješovita i rasuta s visokim stupnjem zbijenosti. Opasno je i sekundarno zaslanjivanje koje nastaje korištenjem solnih smjesa protiv zaleđivanja prometnica, te procesima urbanizacije i uporabom mineralnih gnojiva.

Naravno, metodama kemijske analize moguće je utvrditi prisutnost štetnih tvari u okolišu, čak iu najmanjim količinama. Međutim, to nije dovoljno da se utvrdi kvalitativni utjecaj ovih tvari na čovjeka i okoliš, a još više, dugoročne posljedice. Osim toga, moguće je samo djelomično procijeniti opasnost od onečišćujućih tvari sadržanih u atmosferi, vodi, tlu, s obzirom na djelovanje samo pojedinačnih tvari bez njihove moguće interakcije s drugim tvarima. Stoga kontrolu kvalitete sastavnica prirode treba pratiti u ranijoj fazi kako bi se spriječila opasnost. Biljni svijet oko nas je osjetljiviji i informativniji od bilo kojeg elektroničkog uređaja. U tu svrhu mogu poslužiti posebno odabrane biljne vrste sadržane u odgovarajućim uvjetima, tzv. fitoindikatori, koji omogućavaju rano prepoznavanje moguće opasnosti za atmosferu i tlo grada od štetnih tvari.

Glavni zagađivači

Čovjek je tisućljećima zagađivao atmosferu, ali su posljedice korištenja vatre, kojom se sve to vrijeme služio, bile neznatne. Morao sam se pomiriti s činjenicom da je dim ometao disanje, a čađa je poput crnog pokrivača padala po stropu i zidovima nastambe. Dobivena toplina bila je važnija za čovjeka od čistog zraka, a ne čađavih zidova špilja. Ovo početno onečišćenje zraka nije predstavljalo problem, jer su ljudi tada živjeli u malim skupinama, okupirajući ogroman netaknuti prirodni okoliš. Čak ni značajna koncentracija ljudi na relativno malom području, kao što je to bio slučaj u klasičnoj antici, još nije bila popraćena ozbiljnim posljedicama.

Tako je bilo sve do početka devetnaestog stoljeća. Tek u prošlom stoljeću razvoj industrije nam je "darovao" takve proizvodne procese čije posljedice čovjek isprva nije mogao ni zamisliti. Nastali su milijunski gradovi čiji se rast ne može zaustaviti. Sve je to rezultat velikih izuma i osvajanja čovjeka.

U osnovi, postoje tri glavna izvora onečišćenja zraka: industrija, kotlovi za kućanstva, promet. Udio svakog od ovih izvora u onečišćenju zraka uvelike varira od mjesta do mjesta. Danas je općeprihvaćeno da zrak najviše zagađuje industrijska proizvodnja. Izvori onečišćenja - termoelektrane, kotlovi za kućanstva, koji zajedno s dimom ispuštaju u zrak sumporni dioksid i ugljični dioksid; metalurška poduzeća, posebno obojena metalurgija, koja u zrak ispuštaju dušikove okside, sumporovodik, klor, fluor, amonijak, spojeve fosfora, čestice i spojeve žive i arsena; kemijske i cementne tvornice. Štetni plinovi dospijevaju u zrak kao posljedica izgaranja goriva za potrebe industrije, grijanja domova, transporta, izgaranja i prerade kućnog i industrijskog otpada. Atmosferske onečišćujuće tvari dijele se na primarne, koje ulaze izravno u atmosferu, i sekundarne, koje nastaju transformacijom potonjih. Dakle, sumporni dioksid koji ulazi u atmosferu oksidira se do sumpornog anhidrida, koji u interakciji s vodenom parom stvara kapljice sumporne kiseline. Kada sumporni anhidrid reagira s amonijakom, nastaju kristali amonijevog sulfata. Evo nekih zagađivača: a) Ugljični monoksid. Dobiva se nepotpunim izgaranjem ugljičnih tvari. Ulazi u zrak tijekom izgaranja krutog otpada, s ispušnim plinovima i emisijama iz industrijskih poduzeća. Svake godine najmanje 1250 milijuna tona ovog plina uđe u atmosferu. m. Ugljični monoksid je spoj koji aktivno reagira sa sastavnim dijelovima atmosfere i pridonosi povećanju temperature na planetu i stvaranju efekta staklenika.

b) Sumporov dioksid. Emitira se izgaranjem goriva koje sadrži sumpor ili preradom sumpornih ruda (do 170 milijuna tona godišnje). Dio sumpornih spojeva oslobađa se izgaranjem organskih ostataka u rudarskim odlagalištima. Samo u Sjedinjenim Državama ukupna količina sumpornog dioksida ispuštenog u atmosferu iznosila je 65% globalne emisije.

c) Sumporni anhidrid. Nastaje tijekom oksidacije sumpornog dioksida. Krajnji proizvod reakcije je aerosol ili otopina sumporne kiseline u kišnici, koja zakiseljuje tlo i pogoršava respiratorne bolesti ljudi. Taloženje aerosola sumporne kiseline iz dimnih baklji kemijskih poduzeća uočeno je pri niskoj naoblaci i visokoj vlažnosti zraka. Listne plojke biljaka koje rastu na udaljenosti manjoj od 11 km. iz takvih poduzeća, obično je gusto prošaran malim nekrotičnim mrljama nastalim na mjestima taloženja kapljica sumporne kiseline. Pirometalurška poduzeća obojene i crne metalurgije, kao i termoelektrane godišnje ispuštaju desetke milijuna tona sumpornog anhidrida u atmosferu.

d) Sumporovodik i ugljikov disulfid. U atmosferu ulaze odvojeno ili zajedno s drugim spojevima sumpora. Glavni izvori emisija su poduzeća za proizvodnju umjetnih vlakana, šećera, koksa, rafinerije nafte i naftna polja. U atmosferi, u interakciji s drugim zagađivačima, prolaze kroz polaganu oksidaciju do sumpornog anhidrida.

e) Dušikovi oksidi. Glavni izvori emisija su poduzeća koja proizvode dušična gnojiva, dušičnu kiselinu i nitrate, anilinske boje, nitro spojeve, viskoznu svilu i celuloid. Količina dušikovih oksida koja ulazi u atmosferu je 20 milijuna tona godišnje.

f) Spojevi fluora. Izvori onečišćenja su poduzeća koja proizvode aluminij, emajle, staklo, keramiku, čelik i fosfatna gnojiva. Tvari koje sadrže fluor ulaze u atmosferu u obliku plinovitih spojeva - fluorovodika ili prašine natrijevog i kalcijevog fluorida. Spojevi su karakterizirani toksičnim učinkom. Derivati ​​fluora su jaki insekticidi.

g) Spojevi klora. U atmosferu ulaze iz kemijskih poduzeća koja proizvode klorovodičnu kiselinu, pesticide koji sadrže klor, organske boje, hidrolitički alkohol, izbjeljivač, sodu. U atmosferi se nalaze kao primjesa molekula klora i para klorovodične kiseline. Otrovnost klora određena je vrstom spojeva i njihovom koncentracijom. U metalurškoj industriji, tijekom taljenja sirovog željeza i njegove prerade u čelik, u atmosferu se ispuštaju različiti metali i otrovni plinovi.

h) Sumporni dioksid (SO2) i sumporni anhidrid (SO3). U kombinaciji s lebdećim česticama i vlagom najštetnije djeluju na ljude, žive organizme i materijalne vrijednosti. SO2 je bezbojan i nezapaljiv plin čiji se miris počinje osjećati pri koncentraciji u zraku od 0,3-1,0 milijuna, a pri koncentraciji većoj od 3 milijuna ima oštar iritantan miris. Jedan je od najčešćih zagađivača zraka. Rasprostranjen je kao proizvod metalurške i kemijske industrije, međuprodukt u proizvodnji sumporne kiseline i glavna komponenta emisija iz termoelektrana i brojnih kotlova koji rade na kisela goriva, posebice ugljen. Sumporni dioksid jedna je od glavnih komponenti uključenih u stvaranje kisele kiše. Bezbojan je, otrovan, kancerogen, ima oštar miris. Sumporni dioksid u smjesi s krutim česticama i sumpornom kiselinom već pri prosječnom godišnjem sadržaju od 0,04-0,09 milijuna i koncentraciji dima od 150-200 µg/m3 dovodi do pojačavanja simptoma otežanog disanja i plućnih bolesti. Dakle, pri prosječnom dnevnom sadržaju SO2 od 0,2-0,5 milijuna i koncentraciji dima od 500-750 µg/m3, dolazi do naglog porasta broja oboljelih i umrlih.

Niske koncentracije SO2 u kontaktu s tijelom iritiraju sluznicu, dok veće koncentracije uzrokuju upalu sluznice nosa, nazofarinksa, dušnika, bronha, a ponekad dovode i do krvarenja iz nosa. Dugotrajni kontakt uzrokuje povraćanje. Moguća su akutna trovanja sa smrtnim ishodom. Upravo je sumporni dioksid bio glavna aktivna komponenta poznatog londonskog smoga 1952. godine, kada je stradao velik broj ljudi.

Najveća dopuštena koncentracija SO2 je 10 mg/m3. prag mirisa - 3-6 mg / m3. Prva pomoć kod trovanja sumpornim dioksidom - svježi zrak, slobodno disanje, udisanje kisika, ispiranje očiju, nosa, ispiranje nazofarinksa 2% otopinom sode.

Unutar granica našeg grada emisije u atmosferu vrše kotlovnica i vozila. To je uglavnom ugljični dioksid, spojevi olova, dušikovi oksidi, sumporni oksidi (sumporov dioksid), ugljikov monoksid (ugljični monoksid), ugljikovodici, teški metali. Naslage praktički ne zagađuju atmosferu. To potvrđuju i podaci.

Ali prisutnost daleko od svih zagađivača može se odrediti pomoću fitoindikacije. Međutim, ova metoda omogućuje ranije, u usporedbi s instrumentalnom, prepoznavanje mogućnosti opasnosti od štetnih tvari. Specifičnost ove metode je odabir biljaka – indikatora koji imaju karakteristična osjetljiva svojstva u kontaktu sa štetnim tvarima. Bioindikacijske metode, uzimajući u obzir klimatske i geografske značajke regije, mogu se uspješno primijeniti kao sastavni dio industrijskog industrijskog motrenja okoliša.

Problem kontrole emisije onečišćujućih tvari u atmosferu od strane industrijskih poduzeća (MPC)

Prioritet u razvoju maksimalno dopuštenih koncentracija u zraku pripada SSSR-u. MPC - takve koncentracije koje izravno ili neizravno utječu na osobu i njezino potomstvo, ne pogoršavaju njihovu učinkovitost, dobrobit, kao ni sanitarne i životne uvjete ljudi.

Generalizacija svih informacija o MPC-u, primljenih od strane svih odjela, provodi se u MGO - Glavnom geofizičkom opservatoriju. Kako bi se na temelju rezultata motrenja utvrdile vrijednosti u zraku, izmjerene vrijednosti koncentracija uspoređuju se s maksimalnom jednokratnom maksimalno dopuštenom koncentracijom i brojem slučajeva prekoračenja MDK, kao i koliko puta najveća vrijednost bila viša od MPC, utvrđuje se. Prosječna vrijednost koncentracije za mjesec ili godinu uspoređuje se s dugoročnom MDK - srednje stabilnom MDK. Stanje onečišćenja zraka nekoliko tvari promatranih u atmosferi grada procjenjuje se složenim pokazateljem - indeksom onečišćenja zraka (API). Da bi se to postiglo, MPC se normalizira na odgovarajuću vrijednost, a prosječne koncentracije različitih tvari uz pomoć jednostavnih izračuna dovode do vrijednosti koncentracije sumpornog dioksida, a zatim se zbrajaju.

Stupanj onečišćenja zraka glavnim zagađivačima izravno ovisi o industrijskom razvoju grada. Najviše maksimalne koncentracije tipične su za gradove s populacijom većom od 500 tisuća ljudi. stanovnici. Onečišćenje zraka određenim tvarima ovisi o vrsti industrije razvijenoj u gradu. Ako se poduzeća nekoliko industrija nalaze u velikom gradu, tada se stvara vrlo visoka razina onečišćenja zraka, ali problem smanjenja emisija još uvijek nije riješen.

MDK (maksimalna dopuštena koncentracija) određenih štetnih tvari. MPC, razvijen i odobren od strane zakonodavstva naše zemlje, maksimalna je razina određene tvari koju osoba može tolerirati bez štete po zdravlje.

Unutar granica našeg grada i šire (na poljima), emisije sumpornog dioksida iz proizvodnje (0,002-0,006) ne prelaze MDK (0,5), emisije ukupnih ugljikovodika (manje od 1) ne prelaze MDK (1) . Prema UNIR-u, koncentracija masenih emisija CO, NO, NO2 iz kotlova (parnih i vrelovodnih) ne prelazi NDG.

2. 3. Onečišćenje atmosfere emisijama iz mobilnih izvora (vozila)

Najveći doprinos onečišćenju zraka su vozila na benzinski pogon (oko 75% u SAD-u), zatim zrakoplovi (oko 5%), automobili na dizelski pogon (oko 4%), traktori i poljoprivredna vozila (oko 4%), željeznica i vodeni promet (oko 2%). Glavni zagađivači atmosfere koje emitiraju mobilni izvori (ukupan broj takvih tvari prelazi 40%) uključuju ugljikov monoksid, ugljikovodike (oko 19%) i dušikove okside (oko 9%). Ugljični monoksid (CO) i dušikovi oksidi (NOx) ulaze u atmosferu samo s ispušnim plinovima, dok nepotpuno izgorjeli ugljikovodici (HnCm) ulaze i s ispušnim plinovima (to je otprilike 60% ukupne mase emitiranih ugljikovodika) i iz kartera (oko 20%), spremnik goriva (oko 10%) i karburator (oko 10%); čvrste nečistoće dolaze uglavnom s ispušnim plinovima (90%) i iz kartera (10%).

Najveća količina onečišćujućih tvari emitira se tijekom ubrzavanja vozila, posebno pri velikim brzinama, kao i pri vožnji malim brzinama (iz najekonomičnijeg raspona). Relativni udio (u ukupnoj masi emisije) ugljikovodika i ugljičnog monoksida najveći je tijekom kočenja i praznog hoda, udio dušikovih oksida najveći je tijekom ubrzavanja. Iz ovih podataka proizlazi da automobili posebno snažno zagađuju zrak tijekom čestih zaustavljanja i vožnje malom brzinom.

Prometni sustavi zelenog vala koji se stvaraju u gradovima, a koji značajno smanjuju broj zaustavljanja na raskrižjima, osmišljeni su za smanjenje zagađenja zraka u gradovima. Način rada motora, posebice omjer između masa goriva i zraka, trenutak paljenja, kvaliteta goriva, omjer površine komore za izgaranje prema njezinom volumenu itd., ima veliki utjecaj na kvaliteta i količina emisije nečistoća.Povećanjem omjera mase zraka i goriva koji ulaze u komoru za izgaranje smanjuju se emisije ugljičnog monoksida i ugljikovodika, ali se povećava emisija dušikovih oksida.

Unatoč činjenici da su dizelski motori štedljiviji, ne emitiraju više tvari kao što su CO, HnCm, NOx od benzinskih motora, emitiraju znatno više dima (uglavnom neizgorenog ugljika), koji ima i neugodan miris koji stvaraju neki neizgoreni ugljikovodici. U kombinaciji s generiranom bukom, dizelski motori ne samo da više zagađuju okoliš, već u mnogo većoj mjeri utječu na ljudsko zdravlje nego benzinski motori.

Glavni izvori onečišćenja zraka u gradovima su vozila i industrijska poduzeća. Dok industrijska postrojenja u gradu postupno smanjuju količinu štetnih emisija, parkiralište je prava katastrofa. Rješenje ovog problema pomoći će prijenosu prijevoza na visokokvalitetni benzin, kompetentnu organizaciju prometa.

Ioni olova nakupljaju se u biljkama, ali se ne pojavljuju izvana, jer se ioni vežu na oksalnu kiselinu, tvoreći oksalate. U radu smo koristili fitoindikaciju vanjskim promjenama (makroskopskim značajkama) biljaka.

2. 4. Utjecaj onečišćenja zraka na čovjeka, biljni i životinjski svijet

Svi zagađivači zraka, u većoj ili manjoj mjeri, negativno utječu na zdravlje ljudi. Ove tvari ulaze u ljudsko tijelo uglavnom kroz dišni sustav. Dišni organi izravno pate od onečišćenja, jer se u njima taloži oko 50% čestica nečistoća radijusa 0,01-0,1 mikrona koje prodiru u pluća.

Čestice koje prodiru u tijelo uzrokuju toksični učinak, jer su: a) toksične (otrovne) po svojoj kemijskoj ili fizičkoj prirodi; b) ometaju jedan ili više mehanizama kojima se normalno čisti respiratorni (respiratorni) trakt; c) služe kao prijenosnik otrovne tvari koju tijelo apsorbira.

3. ISTRAŽIVANJE ATMOSFERE POMOĆU

BILJKE INDIKATORI

(FITOINDIKACIJA SASTAVA ZRAKA)

3. 1. O metodama fitoindikacije onečišćenja kopnenih ekosustava

Jedno od najvažnijih područja motrenja okoliša danas je fitoindikacija. Fitoindikacija je jedna od metoda bioindikacije, odnosno procjene stanja okoliša reakcijom biljaka. Kvalitativni i kvantitativni sastav atmosfere utječe na život i razvoj svih živih organizama. Prisutnost štetnih plinovitih tvari u zraku različito djeluje na biljke.

Metoda bioindikacije kao alat za praćenje stanja okoliša posljednjih je godina postala raširena u Njemačkoj, Nizozemskoj, Austriji i srednjoj Europi. Potreba za bioindikacijom je jasna u smislu praćenja ekosustava u cjelini. Fitoindikacijske metode su od posebne važnosti u gradu i okolici. Biljke se koriste kao fitoindikatori, a proučava se cijeli kompleks njihovih makroskopskih svojstava.

Na temelju teorijske analize i vlastite, pokušali smo na primjeru promjena vanjskih karakteristika biljaka opisati neke od izvornih metoda fitoindikacije onečišćenja kopnenih ekosustava dostupnih u školskim uvjetima.

Bez obzira na vrstu, kod biljaka se u procesu indikacije mogu otkriti sljedeće morfološke promjene

Kloroza je blijeda boja lišća između žila, uočena kod biljaka na odlagalištima koja su ostala nakon ekstrakcije teških metala ili borovih iglica s malom izloženošću emisijama plinova;

Crvenilo - mrlje na lišću (nakupljanje antocijana);

Žutilo rubova i područja lišća (kod listopadnog drveća pod utjecajem klorida);

Posmeđivanje ili bronziranje (kod listopadnog drveća to je često pokazatelj početne faze teških nekrotičnih oštećenja, kod četinjača služi za daljnje izviđanje zona oštećenja od dima);

Nekroza - odumiranje područja tkiva - važan simptom u indikaciji (uključujući: točkasto, interveinalno, marginalno itd.);

Opadanje lišća - deformacija - obično se javlja nakon nekroze (npr. smanjenje životnog vijeka iglica, opadanje, opadanje lišća kod lipe i kestena pod utjecajem soli za ubrzavanje otapanja leda ili kod grmlja pod utjecajem sumpornog oksida) ;

Promjene u veličini biljnih organa, plodnost.

Kako bismo utvrdili o čemu svjedoče te morfološke promjene u biljkama-fitoindikatorima, upotrijebili smo neke metode.

Pri ispitivanju oštećenja borovih iglica važnim parametrima smatraju se rast izboja, nekroza vrha i životni vijek iglica. Jedan od pozitivnih aspekata u korist ove metode je mogućnost provođenja istraživanja tijekom cijele godine, uključujući iu gradu.

Na području istraživanja odabrana su ili mlada stabla na udaljenosti 10-20 m jedna od druge ili bočni izbojci u četvrtom kolutu od vrha vrlo visokih borova. Istraživanjem su utvrđena dva važna bioindikativna pokazatelja: klasa oštećenja i sušenja iglica te životni vijek iglica. Kao rezultat ekspresne procjene utvrđen je stupanj onečišćenja zraka.

Opisana tehnika temelji se na studijama S. V. Alekseeva, A. M. Beckera.

Za određivanje klase oštećenosti i sušenja iglica razmatran je vršni dio debla bora. Prema stanju iglica središnjeg dijela izboja (drugog od vrha) prethodne godine, na ljestvici je određena klasa oštećenja iglica.

Klasa oštećenja igle:

I - iglice bez mrlja;

II - iglice s malim brojem malih točkica;

III - iglice s velikim brojem crnih i žutih mrlja, neke od njih su velike, cijelom širinom iglica.

Klasa sušenja igala:

I - nema suhih područja;

II - skupljeni vrh, 2 - 5 mm;

III - 1/3 iglica se osušilo;

IV - sve iglice su žute ili napola suhe.

Životni vijek iglica procijenili smo na temelju stanja vršnog dijela debla. Prirast je uzet u posljednjih nekoliko godina, a vjeruje se da se za svaku godinu života formira jedan kolut. Za dobivanje rezultata bilo je potrebno utvrditi ukupnu starost iglica - broj dijelova debla s potpuno očuvanim iglicama plus udio očuvanih iglica u sljedećem presjeku. Na primjer, ako su apikalni dio i dva dijela između vijuga potpuno zadržali svoje iglice, a sljedeći dio je zadržao polovicu iglica, tada bi rezultat bio 3,5 (3 + 0, 5 = 3,5).

Određivanjem klase oštećenja i životnog vijeka iglica, moguće je procijeniti klasu onečišćenja zraka prema tablici

Kao rezultat naših istraživanja borovih iglica na klasu oštećenosti i sušenja iglica, pokazalo se da u gradu postoji mali broj stabala kod kojih se suše vrhovi iglica. Uglavnom radilo se o iglicama starim 3-4 godine, iglice su bile bez točkica, ali kod nekih se vidjelo sušenje vrha. Zaključeno je da je zrak u gradu čist.

Koristeći ovu tehniku ​​bioindikacije već niz godina moguće je dobiti pouzdane podatke o zagađenosti plinovima i dimom kako u samom gradu tako i u njegovoj okolici.

Ostali biljni objekti za bioindikaciju onečišćenja u kopnenim ekosustavima mogu biti:

➢ potočarka kao testni objekt za procjenu onečišćenja tla i zraka;

➢ lišajeva vegetacija - kod kartiranja područja prema njihovoj raznolikosti vrsta;

Lišajevi su vrlo osjetljivi na onečišćenje zraka i umiru pri visokim razinama ugljičnog monoksida, sumpornih spojeva, dušika i fluora. Stupanj osjetljivosti kod različitih vrsta nije isti. Stoga se mogu koristiti kao živi indikatori čistoće okoliša. Ova metoda istraživanja naziva se indikacija lišaja.

Postoje dva načina primjene metode indikacije lihena: aktivna i pasivna. Kod aktivne metode lisnati lišajevi tipa Hypohymnia izlažu se na posebnim panoima prema mreži promatranja, a kasnije se utvrđuje oštećenje tijela lišajeva štetnim tvarima (primjer je preuzet iz podataka o utvrđivanju stupnja ozljede). onečišćenje zraka u blizini metalurške tvornice aluminija metodom bioindikacije. To nam omogućuje izvlačenje izravnih zaključaka o postojećem. U gradu Kogalymu pronađeni su Parmelia swollen i Xanthoria walla, ali u malim količinama. Izvan grada ove su vrste lišajeva bile pronađeni u velikim količinama i s netaknutim tijelima.

U slučaju pasivne metode koristi se kartiranje lišajeva. Već sredinom 19. stoljeća uočena je takva pojava da je, zbog onečišćenja zraka štetnim tvarima, lišajevi nestali iz gradova. Lišajevi se mogu koristiti za razlikovanje područja onečišćenja zraka u velikim područjima i izvora onečišćenja koji djeluju na malim područjima. Izvršili smo procjenu onečišćenja zraka pomoću indikatorskih lišajeva. Stupanj onečišćenja zraka u gradu procijenili smo po obilju raznih lišajeva.

U našem slučaju, različite vrste lišajeva prikupljene su kako na području grada, tako i na području grada. Rezultati su uneseni u posebnu tablicu.

Zabilježili smo slabo zagađenje u gradu i nismo označili zonu zagađenja izvan grada. O tome svjedoče pronađene vrste lišajeva. Uzeti su u obzir i spori rast lišajeva, prorijeđenost krošnji urbanog drveća, za razliku od šume, te utjecaj izravne sunčeve svjetlosti na debla.

Pa ipak, fitoindikatorske biljke govorile su nam o slabom zagađenju zraka u gradu. Ali što? Kako bismo utvrdili koji je plin zagadio atmosferu, poslužili smo se tablicom broj 4. Pokazalo se da krajevi iglica dobivaju smeđu nijansu kada je atmosfera zagađena sumpornim dioksidom (iz kotlovnice), a pri većim koncentracijama dolazi do smrti lišajeva.

Usporedbe radi, proveli smo eksperimentalni rad koji nam je pokazao sljedeće rezultate: doista, bilo je obojenih latica vrtnog cvijeća (petunija), ali ih je mali broj primijećen, jer su vegetativni procesi i procesi cvjetanja na našim prostorima kratki, a koncentracija sumpornog dioksida nije kritična .

Što se tiče pokusa br. 2 “Kisele kiše i biljke”, sudeći po uzorcima herbarija koje smo prikupili, bilo je lišća s nekrotičnim pjegama, ali su pjege prolazile uz rub lista (kloroza), a pod djelovanjem kiselih kiša, po cijeloj plojki lista pojavljuju se smeđe nekrotične pjege .

3. 2. Proučavanje tla pomoću biljaka indikatora - acidofila i kalcefoba

(fitoindikacija sastava tla)

U procesu povijesnog razvoja razvile su se biljne vrste ili zajednice koje su tako snažno povezane s određenim stanišnim uvjetima da se ekološki uvjeti mogu prepoznati po prisutnosti tih biljnih vrsta ili njihovih zajednica. U tom smislu identificirane su skupine biljaka koje su povezane s prisutnošću kemijskih elemenata u sastavu tla:

➢ nitrofili (bijela gaza, kopriva, uskolisna ognjica i dr.);

➢ kalcefili (sibirski ariš, njuškica, papučica i dr.);

➢ kalcefobi (vrijesak, sphagnum mahovine, pamučna trava, trska trska, pljosnata klupka, pljosnata mahovina, preslica, paprat).

Tijekom istraživanja utvrdili smo da su na području grada nastala tla siromašna dušikom. Ovaj zaključak je donesen zahvaljujući vrstama sljedećih biljaka koje smo zabilježili: uskolisna ognjica, livadska djetelina, trstika, grivasti ječam. A u šumskim područjima u blizini grada ima puno biljaka kalcefoba. To su vrste preslice, paprati, mahovine, pamučne trave. Predstavljene biljne vrste prezentirane su u herbarskoj mapi.

Kiselost tla određena je prisutnošću sljedećih skupina biljaka:

Acidofilna - kiselost tla od 3,8 do 6,7 (sjetva zobi, sjetva raži, europska trava, strši bijeli, grivasti ječam itd.);

Neutrofilna - kiselost tla od 6,7 do 7,0 (kombinirani jež, stepska timothy trava, obični origano, livada sa šest latica, itd.);

Bazofilni - od 7,0 do 7,5 (livadna djetelina, rogata ptica, livadna timothy trava, krijes bez osi itd.).

O prisutnosti kiselih tala acidofilne razine svjedoče biljne vrste poput crvene djeteline, ječma koje smo pronašli u gradu. Na maloj udaljenosti od grada o takvim tlima svjedoče vrste šaša, močvarne brusnice, podbel. To su vrste koje su se kroz povijest razvijale u vlažnim i močvarnim područjima, isključujući prisutnost kalcija u tlu, preferirajući samo kisela, tresetna tla.

Druga metoda koju smo testirali je proučavanje stanja breza kao pokazatelja saliniteta tla u urbanim uvjetima. Takva fitoindikacija provodi se od početka srpnja do kolovoza. Puhasta breza nalazi se na ulicama iu šumovitom području grada. Oštećenje lišća breze pod djelovanjem soli koja se koristi za topljenje leda očituje se na sljedeći način: pojavljuju se svijetlo žute, neravnomjerno smještene rubne zone, zatim rub lista odumire, a žuta zona se pomiče od ruba do sredine i baze lista. .

Vršili smo istraživanja na lišću peronjaste breze, kao i planinskog jasena. Kao rezultat studije, pronađena je rubna kloroza lišća, točkaste inkluzije. Ovo označava 2 stupanj oštećenja (manje). Rezultat ove manifestacije je uvođenje soli za topljenje leda.

Analiza vrstnog sastava flore u kontekstu određivanja kemijskih elemenata i kiselosti tla u uvjetima ekološkog monitoringa predstavlja pristupačnu i najjednostavniju metodu fitoindikacije.

Zaključno napominjemo da su biljke važni objekti za bioindikaciju onečišćenja ekosustava, a proučavanje njihovih morfoloških značajki u prepoznavanju ekološke situacije posebno je učinkovito i dostupno unutar grada i okolice.

4. Zaključci i prognoze:

1. Na području grada metodom fitoindikacije i lihenoindikacije utvrđena je neznatna onečišćenost zraka.

2. Na području grada fitoindikacijskom metodom otkrivena su kisela tla. U prisutnosti kiselih tla, za poboljšanje plodnosti, koristite kalciranje po težini (izračunata metoda), dodajte dolomitno brašno.

3. Na području grada otkriveno je blago onečišćenje (salinizacija) tla mješavinama soli protiv poledice.

4. Jedan od složenih problema industrije je procjena kompleksnog utjecaja različitih onečišćujućih tvari i njihovih spojeva na okoliš. S tim u vezi iznimno je važno procijeniti zdravlje ekosustava i pojedinih vrsta pomoću bioindikatora. Kao bioindikatore za praćenje onečišćenja zraka u industrijskim pogonima i urbanim područjima možemo preporučiti sljedeće:

➢ Lisnati lišaj Hypohymnia swollen, koji je najosjetljiviji na kisele zagađivače, sumporni dioksid, teške metale.

➢ Stanje borovih iglica za bioindikaciju onečišćenja plinom i dimom.

5. Kao bioindikatore koji omogućuju procjenu kiselosti tla i praćenje onečišćenja tla u industrijskim objektima iu urbanim područjima možemo preporučiti:

➢ Urbane biljne vrste: crvena djetelina, grivasti ječam za određivanje kiselih tala acidofilnog stupnja. Na maloj udaljenosti od grada o takvim tlima svjedoče vrste šaša, močvarne brusnice, podbel.

➢ Puhasta breza kao bioindikator antropogene zaslanjenosti tla.

5. Široka uporaba metode bioindikacije u poduzećima omogućit će bržu i pouzdaniju procjenu kvalitete prirodnog okoliša i, u kombinaciji s instrumentalnim metodama, postati bitna karika u sustavu industrijskog motrenja okoliša (EM) industrijski objekti.

Prilikom implementacije industrijskih sustava praćenja okoliša važno je uzeti u obzir ekonomske čimbenike. Trošak instrumenata i aparata za TEM za samo jednu linearnu kompresorsku stanicu iznosi 560 tisuća rubalja

Zaštita životinja

Nikome nije tajna da je cijeli svijet sada užasno okruženje. Šteti svemu - ljudima, životinjama i općenito cijelom životinjskom svijetu. Ni amazonske šume ni tajga Sibira ne mogu se nositi sa štetnim emisijama.

Zbog loše ekologije počinje mutacija životinja. Uz obalu Japana pronašli su lignju od 50 kilograma. Mutacija klokana dogodila se u Meksiku. Počeli su imati glavu psa i velike očnjake. A na sjevernom Uralu stoka je počela umirati. Sve ove mutacije imaju negativan utjecaj ne samo na životinje, već i na ljude.

Zagađenje zraka uzrokuje fluorozu kod životinja. Riječ je o kroničnom trovanju uzrokovanom onečišćenjem zraka spojevima fluorida. Spojevi fluora također su identificirani u vodi i životinjskoj hrani. Među životinjama, fluoroza pogađa ovce i goveda.

Kontaminacija pašnjaka takvim spojevima je nekoliko čimbenika. Ovo je prirodna prašina tla koja se može vidjeti u nekim područjima. To su plinoviti i prašnjavi otpad poduzeća, kao i izgaranje ugljena. Moderna poduzeća koja proizvode caklinu, cement, aluminij i fosfornu kiselinu sadrže fluoridne spojeve, uključujući fluorovodik.

Životinje općenito doživljavaju stres kada se parametri prirodnog okoliša dramatično promijene. Čak i pri niskoj razini onečišćenja uvijek se javlja negativna reakcija na onečišćenje. Reakcija utječe na molekularno-genetičke temelje u tijelu, pokazuje značajke etologije i ontogeneze u životinja, a također mijenja karakteristike interakcija između vrsta.

Zračenje negativno utječe i na životinjski svijet. Tijekom testiranja nuklearnog oružja, radioaktivne padavine ispuštaju se u atmosferski zrak. Zračenje utječe na životinje na isti način kao i na ljude. Radioaktivne padavine završavaju u hrani. Najprije padaline iz tla ulaze u biljke, a tamo se nakupljaju i konzumiraju životinje. Trenutno je takva kontaminacija zanemariva, ali nema dovoljno podataka o posljedicama konzumiranja hrane s radioaktivnim elementima. Suvremena daljnja istraživanja su vitalna.

Otpadne industrijske i kućne vode podvrgavaju se mehaničkoj, biološkoj i fizikalnoj obradi. Tvari koje se nalaze u otpadnim vodama također negativno utječu na životinjski svijet.

Suvremena ekologija sve više štetno utječe na čovjeka, na životinjski i biljni svijet. Zato je potrebno čuvati prirodu. Organizacija rezervata doprinosi očuvanju životinjskog svijeta. Rijetke i ugrožene vrste su pouzdano zaštićene. Osim toga, rezervati pitome divlje životinje s vrijednim svojstvima. Rezerve se također bave preseljenjem izumrlih životinja, čime se obogaćuje lokalna fauna.

Državna obrazovna ustanova

Visoko stručno obrazovanje

Državno sveučilište Vyatka

Zavod za biologiju

Zavod za mikrobiologiju

Sažetak na temu:

Biljke i životinje pokazatelji su onečišćenja okoliša

Kirov, 2010

Uvod

U posljednje vrijeme vrlo su aktualna promatranja promjena u stanju okoliša uzrokovanih antropogenim uzrocima. Sustav tih opažanja i predviđanja bit je monitoringa okoliša. U te svrhe sve se više koristi i koristi prilično učinkovita i jeftina metoda praćenja okoliša - bioindikacija, tj. korištenje živih organizama za procjenu stanja okoliša.

Posljedice onečišćenja okoliša odražavaju se na izgled biljaka. Kod biljaka pod utjecajem štetnih tvari povećava se broj stomata, debljina kutikule, gustoća dlakavosti, dolazi do razvoja kloroze i nekroze lišća te ranog opadanja lišća. Neke su biljke najosjetljivije na prirodu i stupanj onečišćenja atmosfere. To znači da mogu poslužiti kao živi pokazatelji stanja okoliša. Trenutno je razvijen koncept cjelovitog ekološkog motrenja prirodnog okoliša, čiji je sastavni dio biološki monitoring. Indikatorske biljke mogu se koristiti kako za prepoznavanje pojedinačnih onečišćivača zraka tako i za procjenu kakvoće prirodnog okoliša. Nakon što su stanjem biljaka otkrili prisutnost određenih onečišćujućih tvari u zraku, počinju mjeriti količinu tih tvari različitim metodama, primjerice ispitivanjem biljaka u laboratorijskim uvjetima.

Na razini vrste i zajednice, stanje prirodnog okoliša može se prosuđivati ​​pokazateljima produktivnosti biljaka. Indikatori prisutnosti sumpornog dioksida su lišajevi i četinjače, koji su najviše pogođeni onečišćenjem. U mnogim industrijskim gradovima oko tvornica postoje zone u kojima lišajevi uopće nisu prisutni - "pustinje lišaja". Iglice bora stvaraju deblji sloj voska na svojoj površini, što je veća koncentracija ili dulje djelovanje sumporovog dioksida na njega. Na temelju toga razvijena je metoda za indikaciju u atmosferi kiselog plina - "Hertelov test zamućenja". Drugi znak utjecaja sumpornog dioksida na biljke je smanjenje pH sadržaja stanica.

Cijeli kompleks okolišnih čimbenika (temperatura zraka i tla, dostupnost vlage, pH okoliša, onečišćenje tla i zraka metalima) utječe na biosintezu pigmenata, mijenjajući boju raznih dijelova biljke. Ovaj bioindikator može biti najinformativniji.

Studije provedene na drvenastim biljkama pokazale su da se teški metali mogu akumulirati u biljkama, a njihov se sadržaj može koristiti za procjenu ekološke situacije teritorija. Onečišćenje bakrom utječe na rast biljaka, cink dovodi do odumiranja lišća kod biljaka, kobalt dovodi do nenormalnog razvoja itd. Indikatori prisutnosti fluora su osjetljive biljke koje ga nakupljaju i reagiraju na ovaj fitotoksikant nekrozom lista (gladiole, frezije).

Ovi primjeri pokazuju da uzgajivači mogu puno učiniti u stvaranju bioindikatora raznih vrsta onečišćenja. Osjetljive biljke mogu zamijeniti skupu opremu za analizu plina. Takav "analizator plina" bit će dostupan svima.

1. Biološki indikatori

(B.i.) - organizmi koji na promjene okoliša odgovaraju svojom prisutnošću ili odsutnošću, promjenama izgleda, kemijskog sastava, ponašanja.

U praćenju onečišćenja okoliša korištenje B.i. često pruža vrijednije informacije od izravne procjene onečišćenja uređajima, budući da B.i. odmah reagirati na cijeli kompleks onečišćenja. Osim toga, imajući<памятью>, B.i. njihove reakcije odražavaju zagađenje tijekom dugog razdoblja. Na lišću drveća, kada je atmosfera onečišćena, pojavljuju se nekroze (odumiranja). Prisutnost nekih vrsta otpornih na onečišćenje i odsutnost vrsta koje nisu otporne (npr. lišajevi) određuju razinu gradskog onečišćenja zraka.

Pri korištenju B. i. sposobnost nekih vrsta da nakupljaju zagađivače igra važnu ulogu. U Švedskoj su tijekom analize lišajeva zabilježene posljedice nesreće u černobilskoj nuklearnoj elektrani. Breza i jasika mogu signalizirati povećani sadržaj barija i stroncija u okolišu neprirodno zelenim lišćem. Slično, u području raspršivanja urana oko naslaga, latice vrbe postaju bijele (obično ružičaste), borovnice postaju bijele tamnoplave voćke, itd.

Za identifikaciju različitih zagađivača koriste se različite vrste bioloških sredstava: za opće onečišćenje - lišajevi i mahovine, za onečišćenje teškim metalima - šljive i grah, sumpornim dioksidom - smreka i lucerna, amonijakom - suncokret, sumporovodikom - špinat i grašak, policiklički aromatski ugljikovodici (PAH) - osjetljivi itd.

Takozvani<живые приборы>- biljke indikatori posađene u krevete, smještene u posude za uzgoj ili u posebne kutije (u potonjem slučaju koriste se mahovine, kutije s kojima se nazivaju briometri).<Живые приборы>postavljeni u najzagađenijim dijelovima grada.

Pri ocjeni onečišćenja vodenih ekosustava kao B.i. mogu se koristiti više biljke ili mikroskopske alge, zooplanktonski organizmi (infuzorije) i zoobentos (mekušci i dr.). U središnjoj Rusiji, u vodenim tijelima, kada je voda zagađena, raste rogac, plutajući ribnjak, patka, au čistoj vodi - žaba potočarka i salvinija.

Uz pomoć B. i. moguće je procijeniti zaslanjenost tla, intenzitet ispaše, promjenu režima vlage itd. U ovom slučaju, kao B.i. najčešće se koristi cjelokupni sastav fitocenoze. Svaka biljna vrsta ima određene granice rasprostranjenosti (tolerancije) za svaki čimbenik okoliša, pa stoga sama činjenica njihovog zajedničkog rasta omogućuje cjelovitu procjenu čimbenika okoliša.

Mogućnosti procjene okoliša vegetacijom proučava posebna grana botanike – indikatorska geobotanika. Njegova glavna metoda je uporaba ekoloških ljestvica, tj. posebnih tablica, u kojima su za svaku vrstu granice njezine rasprostranjenosti naznačene čimbenicima vlage, bogatstva tla, slanosti, ispaše itd. U Rusiji je ekološke ljestvice sastavio L. G. Ramensky. .

Korištenje drveća kao B.i.-a postalo je široko rasprostranjeno. klimatske promjene i stupanj onečišćenja okoliša. Uzima se u obzir debljina godišnjih prstenova: u godinama kada je bilo malo oborina ili povećana koncentracija onečišćujućih tvari u atmosferi, nastali su uski prstenovi. Tako se na rezu debla može vidjeti odraz dinamike uvjeta okoline.

1.2 Biološka kontrola okoliša

Biološka kontrola okoliša uključuje dvije glavne skupine metoda: bioindikaciju i biotestiranje. Korištenje biljaka, životinja, pa čak i mikroorganizama kao bioindikatora omogućuje biomonitoring zraka, vode i tla.

Bioindikacija ( bioindikacija ) – otkrivanje i određivanje ekološki značajnih prirodnih i antropogenih opterećenja na temelju reakcija živih organizama na njih neposredno u njihovom staništu. Biološki indikatori imaju obilježja karakteristična za neki sustav ili proces, na temelju kojih se provodi kvalitativna ili kvantitativna procjena trendova promjena, utvrđivanje ili vrednovanje klasifikacije stanja ekoloških sustava, procesa i pojava. Trenutno se može smatrati općeprihvaćenim da je glavni pokazatelj održivog razvoja u konačnici kvaliteta okoliša.

Biotestiranje ( biološki test ) – postupak utvrđivanja otrovnosti okoliša pomoću ispitnih objekata koji signaliziraju opasnost, neovisno o tome koje tvari i u kojoj kombinaciji uzrokuju promjene vitalnih funkcija u ispitnim objektima. Za procjenu parametara okoliša koriste se standardizirane reakcije živih organizama (pojedini organi, tkiva, stanice ili molekule).U organizmu koji boravi u uvjetima onečišćenja kontrolno vrijeme dolazi do promjena u fiziološkim, biokemijskim, genetskim, morfološkim ili imunološkim sustavima. Predmet se uklanja iz staništa, a potrebne analize provode se u laboratoriju.

Iako su pristupi vrlo bliski u smislu krajnjeg cilja istraživanja, treba imati na umu da se biotestiranje provodi na razini molekule, stanice ili organizma i karakterizira moguće posljedice onečišćenja okoliša na biotu, dok se bioindikacija provodi na razini molekule, stanice ili organizma. na razini organizma, populacije i zajednice i karakterizira, u pravilu, rezultat onečišćenja. Živi objekti su otvoreni sustavi kroz koje postoji protok energije i kruženje tvari. Sve su one više ili manje prikladne za potrebe biomonitoringa.

Posljednjih desetljeća kontrola kvalitete okoliša pomoću bioloških objekata oblikovala se kao stvarni znanstveni i primijenjeni smjer. Pritom valja istaknuti nedostatak edukativne literature o ovoj problematici, a veliku potrebu za njom.

1.3 Načela organizacije biološkog monitoringa

Ekološka kakvoća čovjekova okoliša shvaća se kao sastavno svojstvo prirodnog okoliša koje osigurava očuvanje zdravlja i ugodan život čovjeka.

Budući da je osoba prilagođena i može udobno postojati samo u suvremenom biološkom okruženju, u prirodnim ekosustavima, koncept "ekološke kvalitete okoliša" podrazumijeva očuvanje ekološke ravnoteže u prirodi (relativna stabilnost sastava vrsta ekosustava i sastav životnih sredina), čime se osigurava zdravlje ljudi.

Potrebno je razlikovati ciljeve i metode normalizacije i procjene kakvoće čovjekova okoliša u smislu glavnih fizikalno-kemijskih parametara, s jedne strane, i ekološku prognozu budućih promjena stanja ekosustava i čovjeka. zdravlje u uvjetima antropogenog pritiska, s druge strane.

Za opću ocjenu stanja okoliša i utvrđivanje udjela sudjelovanja pojedinih izvora u njegovom onečišćenju koriste se sanitarno-higijenski i toksikološki standardi (najviše dopuštene koncentracije - MDK - onečišćujuće tvari, maksimalno dopuštene razine izloženosti - MPS). Međutim, da bi se predvidjeli rezultati utjecaja antropogenih čimbenika na ekosustave i zdravlje ljudi, također je potrebno uzeti u obzir mnoge pokazatelje koji karakteriziraju odgovor pojedinačnih organizama i ekosustava u cjelini na tehnogeni utjecaj.

Antropogeno onečišćenje utječe na žive organizme, uključujući i čovjeka, u različitim kombinacijama, na kompleksan način. Njihov cjelovit utjecaj može se ocijeniti samo reakcijom živih organizama ili cijelih zajednica. Predviđanje utjecaja onečišćene vode, kemijskih dodataka u hrani ili onečišćenog zraka na čovjeka vrijedi ako procjena toksičnosti uključuje ne samo analitičke metode, već i biološku dijagnostiku utjecaja okoliša na životinje. Osim toga, mnogi ksenobiotici (tvari koje su strane biosfere) nakupljaju se u tijelu, a kao rezultat toga, produljena izloženost čak niskim koncentracijama tih tvari uzrokuje patološke promjene u tijelu. Naposljetku, poznat je paradoksalan učinak malih doza mnogih biološki aktivnih spojeva, kada superniske doze (ispod MPC) imaju snažniji učinak na tijelo od njihovih prosječnih doza i koncentracija.

Univerzalni pokazatelj promjene homeostaze testnog organizma je stanje stresa kada iz “čiste” sredine uđe u “kontaminiranu”.

U biologiji se pod stresom podrazumijeva reakcija biološkog sustava na ekstremne okolišne čimbenike (stresore), koji, ovisno o snazi, intenzitetu, trenutku i trajanju izloženosti, mogu manje ili više snažno utjecati na sustav.

Stresni utjecaj okoline dovodi do odstupanja glavnih parametara tijela od optimalne razine.

Trenutno se procjena stupnja opasnosti za okoliš tradicionalno provodi utvrđivanjem pojedinačnih potencijalno štetnih tvari ili učinaka u okolišu i usporedbom dobivenih rezultata sa zakonom utvrđenim najvećim dopuštenim vrijednostima za njih.

Primjena temeljnih načela održivog razvoja civilizacije u suvremenim uvjetima moguća je samo ako postoje odgovarajuće informacije o stanju staništa kao odgovor na antropogeni utjecaj, prikupljene tijekom biološkog praćenja. Procjena kakvoće okoliša ključna je zadaća svake djelatnosti u području ekologije i racionalnog gospodarenja prirodom. Sam pojam "monitoring" (od engl. praćenje - kontrola) podrazumijeva provođenje aktivnosti kontinuiranog praćenja, mjerenja i procjene stanja okoliša.

Objekti praćenja su biološki sustavi i čimbenici koji na njih utječu. Pritom je poželjno istovremeno bilježenje antropogenog utjecaja na ekosustav i biološkog odgovora na utjecaj na cjelokupni skup pokazatelja živih sustava.

Temeljno načelo biološkog monitoringa je uspostavljanje optimalne – kontrolne – razine od koje svako odstupanje ukazuje na izloženost stresu. Obično se, kada se procjenjuje optimum za bilo koji parametar, postavlja pitanje hoće li ti uvjeti biti optimalni i za druge karakteristike organizma. Međutim, ako proučavani parametri karakteriziraju glavna svojstva organizma kao cjeline, tada je njihova optimalna razina slična. Na primjer, tako različiti i naizgled potpuno neovisni parametri kao što su asimetrija morfoloških značajki, krvni parametri, intenzitet potrošnje kisika, ritam rasta i učestalost kromosomskih aberacija mogu se mijenjati sinkrono, kada se pod određenim utjecajem stresa najčešće osnovne karakteristike organizam se zapravo mijenja – razvojna homeostaza.

2. Bioindikacija okoliša

2.1 Opća načela za korištenje bioindikatora

Bioindikatori(od bio i lat. indico - naznačiti, odrediti) - organizmi čija prisutnost, brojnost ili značajke razvoja služe kao pokazatelji prirodnih procesa, stanja ili antropogenih promjena u staništu. Njihovo indikatorsko značenje određeno je ekološkom tolerancijom biološkog sustava. Unutar zone tolerancije tijelo je sposobno održavati svoju homeostazu. Svaki čimbenik, ako izlazi iz "zone udobnosti" za određeni organizam, je stresan. U tom slučaju organizam reagira odgovorom različitog intenziteta i trajanja, čije očitovanje ovisi o vrsti i pokazatelj je njegove indikatorske vrijednosti. To je odgovor koji se utvrđuje bioindikacijskim metodama. Biološki sustav reagira na utjecaj okoline u cjelini, a ne samo na pojedinačne čimbenike, a amplituda fluktuacija fiziološke tolerancije modificirana je unutarnjim stanjem sustava - prehrambenim uvjetima, dobi, genetski kontroliranom otpornošću.

Dugogodišnje iskustvo znanstvenika iz različitih zemalja u praćenju stanja okoliša pokazalo je prednosti koje imaju živi indikatori:

· u uvjetima kroničnog antropogenog opterećenja mogu odgovoriti i na relativno slabe utjecaje zbog kumulativnog učinka; reakcije se manifestiraju tijekom akumulacije određenih kritičnih vrijednosti ukupnih doznih opterećenja;

· sažeti utjecaj svih biološki važnih utjecaja bez iznimke i odražavati stanje okoliša u cjelini, uključujući njegovo onečišćenje i druge antropogene promjene;

eliminirati potrebu registracije kemijskih i fizikalnih parametara koji karakteriziraju stanje okoliša;

popraviti brzinu promjena koje se odvijaju;

otkriti trendove u razvoju prirodnog okoliša;

ukazati na načine i mjesta nakupljanja u ekološkim sustavima raznih vrsta onečišćenja i otrova, moguće načine njihova ulaska u ljudsku hranu;

omogućuju procjenu stupnja štetnosti bilo koje tvari koju je čovjek sintetizirao za divlje životinje i za sebe, a istodobno omogućuju kontrolu njihovog djelovanja.

Postoje dva oblika odgovora živih organizama koji se koriste u svrhu bioindikacije - specifično I nespecifičan. U prvom slučaju, promjene koje su u tijeku povezane su s djelovanjem jednog od čimbenika. Kod nespecifične bioindikacije različiti antropogeni čimbenici uzrokuju iste reakcije.

Ovisno o vrsti odgovora, bioindikatori se dijele na osjetljiv I kumulativno. Osjetljivi bioindikatori reagiraju na stres značajnim odstupanjem od životnih normi, dok kumulativni bioindikatori akumuliraju antropogeni utjecaj, značajno premašujući normalnu razinu u prirodi, bez vidljivih promjena.

Biti tipičan za date uvjete;

· imaju visoku zastupljenost u proučavanom ekotopu;

· živjeti na ovom mjestu niz godina, što omogućuje praćenje dinamike onečišćenja;

biti u uvjetima prikladnim za uzorkovanje;

· omogućiti izravnu analizu bez predkoncentriranja uzoraka;

karakterizirana pozitivnom korelacijom između koncentracije onečišćujućih tvari u organizmu-indikatoru i predmetu istraživanja;

koristiti u prirodnim uvjetima svog postojanja; »imaju kratko razdoblje ontogeneze tako da je moguće pratiti utjecaj faktora na sljedeće generacije.

Odgovor bioindikatora na određeni fizikalni ili kemijski učinak mora biti jasno izražen, tj. specifičan, jednostavan za registraciju vizualno ili uz pomoć instrumenata.

Za bioindikaciju je potrebno odabrati najosjetljivije zajednice, karakterizirane maksimalnom stopom odgovora i težinom parametara. Primjerice, u vodenim ekosustavima najosjetljivije su planktonske zajednice koje zbog kratkog životnog ciklusa i visoke stope razmnožavanja brzo reagiraju na promjene u okolišu. Bentoske zajednice, u kojima organizmi imaju prilično dug životni ciklus, su konzervativnije: u njima se tijekom dugotrajnog kroničnog onečišćenja događaju preuređenja, što dovodi do nepovratnih procesa.

Metode bioindikacije koje se mogu koristiti u proučavanju ekosustava uključuju identifikaciju rijetkih i ugroženih vrsta na području koje se proučava. Popis takvih organizama zapravo je skup indikatorskih vrsta koje su najosjetljivije na antropogeni utjecaj.

2.2 Značajke korištenja biljaka kao bioindikatora

Uz pomoć biljaka moguće je provesti bioindikaciju svih prirodnih sredina. Indikatorske biljke koriste se za ocjenu mehaničkog i kiselog sastava tala, njihove plodnosti, vlažnosti i saliniteta, stupnja mineralizacije podzemnih voda i stupnja onečišćenja atmosferskog zraka plinovitim spojevima, kao i za utvrđivanje trofičkih svojstava vodnih tijela i stupanj njihove zagađenosti onečišćujućim tvarima. Na primjer, sadržaj olova u tlu označen je vrstama vlasulje (Festuca ovina itd.), savijen (Agrostis tenuis i tako dalje.); cink - vrste ljubičica ( Viola trobojni itd.), yarutki (Tlaspi alpestra i tako dalje.); bakar i kobalt – smole (Silene vulgaris itd.), mnoge žitarice i mahovine.

Osjetljivi fitoindikatori upućuju na prisutnost onečišćujuće tvari u zraku ili tlu ranim morfološkim reakcijama - promjenom boje lišća (pojava kloroze; žuta, smeđa ili brončana boja), različitim oblicima nekroze, preranim venućem i opadanjem lišća. Kod višegodišnjih biljaka kontaminanti uzrokuju promjene u veličini, obliku, broju organa, smjeru rasta izdanaka ili promjene u plodnosti. Takve reakcije su obično nespecifične.

B. V. Vinogradov klasificirao je indikatorske znakove biljaka kao florističke, fiziološke, morfološke i fitocenotske. Florističke značajke su razlike u sastavu vegetacije proučavanih područja, nastale kao rezultat određenih ekoloških uvjeta. Indikativne su i prisutnost i odsutnost vrste. Fiziološke značajke uključuju značajke metabolizma biljaka, anatomske i morfološke značajke - značajke unutarnje i vanjske građe, različite razvojne anomalije i neoplazme, fitocenotske značajke - značajke strukture vegetacijskog pokrova: brojnost i rasprostranjenost biljnih vrsta, slojevitost, mozaičnost, stupanj blizine .

Vrlo često se za potrebe bioindikacije koriste razne anomalije rasta i razvoja biljaka – odstupanja od općih obrazaca. Znanstvenici su ih sistematizirali u tri glavne skupine, povezane s: (1) inhibicijom ili stimulacijom normalnog rasta (patuljasti rast i gigantizam); (2) s deformacijama stabljike, lišća, korijena, plodova, cvjetova i cvatova; (3) s pojavom neoplazmi (u ovu skupinu anomalija rasta spadaju i tumori).

Gigantizam i patuljasti rast mnogi istraživači smatraju deformitetima. Na primjer, višak bakra u tlu prepolovljuje veličinu kalifornijskog maka, a višak olova dovodi do patuljastog rasta katrana.

Za potrebe bioindikacije od interesa su sljedeće deformacije biljaka:

· fascinacija - vrpčasto spljoštenje i spajanje stabljika, korijena i peteljki;

· frotir cvjetovi u kojima se prašnici pretvaraju u latice;

· proliferacija - klijanje cvjetova i cvatova;

· morski mlaz- ljevkasti, šalasti i cjevasti listovi kod biljaka s lamelarnim lišćem;

· smanjenje- obrnuti razvoj biljnih organa, degeneracija;

· filiformnost- nitasti oblik lisne ploče;

· filodij prašnici - njihova transformacija u ravnu formaciju u obliku lista.

Biomonitoring se može provoditi promatranjem pojedinih biljaka indikatora, populacije određene vrste, te stanja fitocenoze u cjelini. Na razini vrste obično se proizvodi specifična indikacija pojedinog zagađivača, a na razini populacije ili fitocenoze opće stanje prirodnog okoliša.

2.3 Značajke korištenja životinja kao bioindikatora

Kralježnjaci također služe kao dobri pokazatelji stanja okoliša zbog sljedećih karakteristika:

· kao konzumenti, nalaze se na različitim trofičkim razinama ekosustava i akumuliraju zagađivače kroz prehrambene lance;

imaju aktivan metabolizam, što pridonosi brzoj manifestaciji utjecaja negativnih čimbenika okoliša na tijelo;

· imaju dobro diferencirana tkiva i organe koji imaju različitu sposobnost nakupljanja toksičnih tvari i dvosmislen fiziološki odgovor, što istraživaču omogućuje širok raspon testova na razini tkiva, organa i funkcija;

· složene prilagodbe životinja na uvjete okoliša i jasne reakcije ponašanja najosjetljivije su na antropogene promjene, što omogućuje neposredno promatranje i analizu brzih odgovora na utjecaj;

Životinje s kratkim razvojnim ciklusom i brojnim potomcima mogu se koristiti za provođenje niza dugoročnih promatranja i praćenje utjecaja faktora na sljedeće generacije; za dugovječne životinje mogu se odabrati posebno osjetljivi testovi u skladu s posebno ranjivim fazama ontogeneze.

Glavna prednost korištenja kralješnjaka kao bioindikatora leži u njihovoj fiziološkoj blizini čovjeku. Glavni nedostaci povezani su sa složenošću njihove detekcije u prirodi, hvatanja, identifikacije vrste, kao i trajanja morfo-anatomskih promatranja. Osim toga, pokusi na životinjama često su skupi i zahtijevaju višestruka ponavljanja kako bi se dobili statistički pouzdani zaključci.

Procjena i prognoza stanja prirodnog okoliša s uključenošću kralješnjaka provodi se na svim razinama njihove organizacije. Na razini organizma uz pomoć komparativne analize procjenjuju se morfo-anatomski, bihevioralni i fiziološko-biokemijski parametri.

Morfo-anatomski pokazatelji opisuju značajke vanjske i unutarnje strukture životinja i njihovu promjenu pod utjecajem određenih čimbenika (depigmentacija, promjene integumenta, strukture tkiva i položaja organa, pojava deformacija, tumora i drugih patoloških manifestacija).

Na promjene u vanjskom okruženju posebno su osjetljivi bihevioralni i fiziološko-biokemijski parametri. Toksikanti, prodirući u kosti ili krv kralješnjaka, odmah utječu na funkcije koje osiguravaju vitalnu aktivnost. Čak i uz usko specifičan učinak toksikanta na određenu funkciju, njegovi se pomaci odražavaju na stanje cijelog organizma zbog međusobne povezanosti vitalnih procesa. Prisutnost toksikanata prilično se jasno očituje u kršenju ritma disanja, srčanih kontrakcija, brzine probave, ritma izlučivanja i trajanja ciklusa reprodukcije.

Kako bi se mogla usporediti građa koju su prikupili različiti istraživači na različitim područjima, skup indikatorskih vrsta trebao bi biti ujednačen i mali. Evo nekih kriterija za prikladnost različitih vrsta sisavaca za bioindikativne studije:

· pripadnost različitim dijelovima trofičkog lanca - biljojedi, kukcojedi, grabežljivi sisavci;

Naseljavanje ili nedostatak velikih migracija;

· široko područje rasprostranjenosti (relativno visoka euritopičnost), tj. ovaj kriterij isključuje korištenje endema kao testnih pokazatelja;

· pripadnost prirodnim zajednicama: kriterij isključuje sinantropske vrste koje se hrane u blizini ljudskih nastambi i neadekvatno karakteriziraju mikroelementni sastav onečišćenja u određenoj regiji;

· brojnost vrsta treba pružiti dovoljno materijala za analizu;

· Jednostavnost i pristupačnost metoda za dobivanje vrsta.

Analizirajući, prema ovim kriterijima, predstavnike svih redova sisavaca koji se nalaze na području zemalja ZND-a, može se zaustaviti na sedam vrsta: obična rovka (Čirevi areneus), Europska krtica (Talpa europaea), Altajska krtica (Talpa altaica), smeđi medvjed (Ursus arctos), los (Alces alces), obalna voluharica (Clethrionomys glareolus), crvenoleđa voluharica (Clethrionomys rubilus).

2.4 Simbiotske metode u bioindikaciji

2.5 Primjena bioindikatora

2.5.1 Procjena kvalitete zraka

Onečišćenje zraka utječe na sve žive organizme, a posebno na biljke. Zbog toga su biljke, uključujući niže, najpogodnije za otkrivanje početne promjene u sastavu zraka. Odgovarajući indeksi daju kvantitativnu ideju o toksičnom učinku onečišćivača zraka.

Lišajevi su simbiotski organizmi. Mnogi su istraživači pokazali njihovu prikladnost za bioindikacijske svrhe. Imaju vrlo specifična svojstva, jer reagiraju na promjene u sastavu atmosfere, imaju drugačiju biokemiju od drugih organizama, široko su rasprostranjeni na raznim vrstama podloga, počevši od stijena pa sve do kore i lišća drveća, te su pogodan za izlaganje u zagađenim područjima.

Postoje četiri glavne ekološke skupine lišajeva: epifitski - raste na kori drveća i grmlja; piksel - raste na golom drvu; epigejski- na tlu; epilitski- na stijenama. Od njih su epifitske vrste najosjetljivije na onečišćenje zraka. Uz pomoć lišajeva moguće je dobiti prilično pouzdane podatke o razini onečišćenja zraka. Istodobno se može razlikovati skupina kemijskih spojeva i elemenata na čije djelovanje lišajevi imaju super-povećanu osjetljivost: oksidi sumpora i dušika, fluorovodik i klorid, kao i teški metali. Mnogi lišajevi umiru pri niskim razinama atmosferskog onečišćenja ovim tvarima. Postupak određivanja kakvoće zraka pomoću lišajeva naziva se lihen indikacija.

Čistoća zraka može se procijeniti pomoću viših biljaka. Na primjer, golosjemenjače su izvrsni pokazatelji čistoće atmosfere. Također je moguće proučavati mutacije u dlakama filamenata tradescantia. Francuski znanstvenici primijetili su da se s povećanjem ugljičnog monoksida i dušikovih oksida koje ispuštaju motori s unutarnjim izgaranjem u zrak, boja njegovih niti mijenja iz plave u ružičastu. Posljedice poremećaja u individualnom razvoju biljaka mogu se otkriti i učestalošću pojavljivanja morfoloških odstupanja (fenodevijanti), vrijednosti fluktuirajućih pokazatelja asimetrije (odstupanje od savršene bilateralne i radijalne simetrije), te metodom složene analize složenih struktura. organizirani (fraktalna analiza). Razine bilo kakvih odstupanja od norme su minimalne samo u optimalnim uvjetima i povećavaju se pod bilo kojim stresnim utjecajima.

bioindikator onečišćenja okoliša

2.5.2 Procjena kvalitete vode

Za biološku indikaciju kvalitete vode mogu se koristiti gotovo sve skupine organizama koji nastanjuju vodena tijela: planktonski i bentoski beskralješnjaci, protozoe, alge, makrofiti, bakterije i ribe. Svaki od njih, djelujući kao biološki indikator, ima svoje prednosti i nedostatke, koji određuju granice njegove upotrebe u rješavanju problema bioindikacije, budući da sve ove skupine igraju vodeću ulogu u općoj cirkulaciji tvari u rezervoaru. Organizmi, koji se obično koriste kao bioindikatori, odgovorni su za samopročišćavanje akumulacije, sudjeluju u stvaranju primarne produkcije te provode pretvorbu tvari i energije u vodenim ekosustavima. Svaki zaključak temeljen na rezultatima biološke studije temelji se na ukupnosti svih dobivenih podataka, a ne na temelju pojedinačnih nalaza indikatorskih organizama. Kako kod izvođenja studije tako i kod evaluacije dobivenih rezultata, potrebno je imati na umu mogućnost slučajne, lokalne kontaminacije na mjestu promatranja. Na primjer, raspadajući biljni ostaci, lešina žabe ili ribe mogu uzrokovati lokalne promjene u prirodi populacije akumulacije.

2.5.3 Dijagnostika tla

Teorijski preduvjet za primjenu metode zoologije tla u svrhu dijagnostike tla je ideja koju je formulirao M. S. Gilyarov 1949. godine o "ekološkom standardu" vrste - potrebi vrste za određenim skupom okolišnih uvjeta. Svaka vrsta unutar svog područja nalazi se samo u onim staništima koja pružaju cijeli niz uvjeta potrebnih za manifestaciju vitalne aktivnosti. Amplituda varijacije pojedinih čimbenika okoliša karakterizira ekološku plastičnost vrste. Euribionti nisu baš prikladni za indikatorske svrhe, dok stenobionti služe kao dobri indikatori određenih okolišnih uvjeta i svojstava supstrata. Ova odredba je opći teorijski princip u biološkoj dijagnostici. Međutim, korištenje jedne vrste za indikaciju ne daje potpuno povjerenje u ispravnost zaključaka (ovdje postoji "pravilo promjene staništa" i, kao rezultat toga, promjena ekoloških karakteristika vrste). Bolje je proučavati cijeli kompleks organizama od kojih neki mogu biti pokazatelji vlažnosti, drugi temperature, a treći kemijskog ili mehaničkog sastava. Što se češće vrste životinja u tlu nalaze u uspoređenim područjima, to je vjerojatnije moguće prosuditi sličnost njihovih režima, a time i jedinstvo procesa formiranja tla. Mikroskopski oblici manje su korisni od ostalih - protozoa i mikročlankonožaca (krpelji, proljetni repovi). Njihovi predstavnici su kozmopoliti zbog činjenice da tlo za njih ne djeluje kao jedinstveno stanište: oni žive u sustavu pora, kapilara, šupljina koje se mogu naći u bilo kojem tlu. Od mikroartropoda najbolje su proučena indikatorska svojstva oklopnih grinja. Sastav njihovih kompleksa zajednica ne ovisi samo o uvjetima tla, već io prirodi i florističkom sastavu vegetacije; stoga je obećavajuće koristiti ovaj objekt za ukazivanje na štetne učinke na tlo.

Posebno su vrijedne i pogodne za indikatorski rad zajednice velikih beskralješnjaka (gliste, stonoge, ličinke kukaca). Dakle, stafilinidi roda Bledius i mračnjaci roda Belopus indikativni su za solonchak-alkalna tla, stonoge-kivsyaki, neke mušice i plućne mekušce služe kao pokazatelji sadržaja vapna u tlu. gliste Oktolazij lakteum a neke vrste žičnjaka pokazatelji su visokog sadržaja kalcija u podzemnim vodama.

Od interesa je zemljišno-algološka dijagnostika koja se temelji na pretpostavci da zonalnost tala i vegetacije odgovara zonalnosti skupina algi. Očituje se u općem sastavu vrsta i kompleksu dominantnih vrsta algi, prisutnosti pojedinih vrsta, prirodi rasprostranjenosti duž profila tla i prevlasti pojedinih životnih oblika.

3. Biotestiranje okoliša

3.1 Zadaci i metode biotestiranja kakvoće okoliša

U otkrivanju antropogenog onečišćenja okoliša, uz kemijsko-analitičke metode, koriste se i metode koje se temelje na procjeni stanja pojedinačnih jedinki izloženih onečišćenom okolišu, kao i njihovih organa, tkiva i stanica. Njihova uporaba je zbog tehničke složenosti i ograničenih informacija koje kemijske metode mogu pružiti. Osim toga, hidrokemijske i kemijsko-analitičke metode mogu biti neučinkovite zbog svoje nedovoljno visoke osjetljivosti. Živi organizmi mogu percipirati veće koncentracije tvari od bilo kojeg analitičkog senzora, pa stoga biota može biti podložna toksičnim učincima koji se ne bilježe tehničkim sredstvima.

Bioindikacija uključuje identifikaciju već postojećeg ili akumuliranog onečišćenja prema indikatorskim vrstama živih organizama i ekološkim karakteristikama zajednica organizama. Trenutno se velika pažnja posvećuje tehnikama biotestiranja, tj. korištenje bioloških objekata u kontroliranim uvjetima kao sredstvo identifikacije ukupne toksičnosti okoliša. Biotestiranje je metodološka tehnika koja se temelji na procjeni učinka okolišnog čimbenika, uključujući i toksični, na tijelo, njegovu zasebnu funkciju ili sustav organa i tkiva. Osim izbora biotesta, važnu ulogu ima i izbor reakcije testa, onog parametra organizma koji se mjeri tijekom testiranja.

3.2 Osnovni pristupi biološkim testovima

"Pristupi" se mogu uvjetno nazvati skupinama metoda koje karakteriziraju slične procese koji se odvijaju s ispitnim objektima pod utjecajem antropogenih čimbenika. Glavni pristupi:

Biokemijski pristup

· Genetski pristup

Morfološki pristup

Fiziološki pristup

Biofizički pristup

Imunološki pristup

Biokemijski pristup

Utjecaj stresa okoline može se procijeniti prema učinkovitosti biokemijskih reakcija, razini enzimske aktivnosti i nakupljanju određenih metaboličkih produkata. Promjene u sadržaju pojedinih biokemijskih spojeva u organizmu, pokazatelji osnovnih biokemijskih procesa i struktura DNK kao posljedica biokemijskih reakcija mogu pružiti potrebne informacije o reakciji organizma kao odgovoru na stres.

genetski pristup

Prisutnost i stupanj izraženosti genetskih promjena karakterizira mutageno djelovanje okoliša, a mogućnost održavanja genetskih promjena u populacijama odražava učinkovitost funkcioniranja imunološkog sustava organizama.

Normalno, većinu genetskih poremećaja stanica prepoznaje i eliminira, na primjer, apoptozom unutarstaničnih sustava ili imunološkog sustava. Značajno prekoračenje spontane razine takvih poremećaja pokazatelj je stresa. Genetske promjene mogu se otkriti na genskoj, kromosomskoj i genomskoj razini. Uobičajeno je razlikovati sljedeće vrste mutacija. genetski, ili točka, - dijele se u dvije skupine: supstitucije baza u DNA i umetanja ili brisanja nukleotida, što dovodi do pomaka u okviru čitanja genetskog koda. Genske mutacije također se dijele na izravne i reverzne (reverzije). Mutacije pomaka okvira mnogo su manje sklone spontanim reverzijama od mutacija supstitucije baze. Kromosomski preuređivanja (aberacije) sastoje se u različitim kršenjima strukture kromosoma. Genomski mutacije – promjena broja kromosoma u jezgri.

Za dijagnosticiranje utjecaja kontaminanata na morfološke karakteristike primjenjuju se metode za procjenu fluktuirajuće asimetrije.

Kao testne funkcije koriste se fiziološki parametri hidrobionti slatkovodnih beskralješnjaka različitih razina filogeneze.

Imunološki pristup u procjeni stanja okoliša je proučavanje promjena urođene i stečene imunosti u beskralježnjaka i kralježnjaka.

Bibliografija

1. Biološka kontrola okoliša: bioindikacija i biotestiranje: udžbenik za studente. viši udžbenik Institucije / O.P. Melekhova, E.I. Sarapulceva, T.I. Evseeva i drugi; izd. O.P. elekhova i E.I. Sarapulceva. – 2. izdanje, rev. - M.: Izdavački centar "Akademija", 2008

2. Biološke metode za procjenu prirodnog okoliša / Uredio N.N. Smirnova - M .: izdavačka kuća "Nauka", 1978

3. Biološka uloga elemenata u tragovima. – M.: Nauka, 1983, 238s.

Državna obrazovna ustanova Visoko stručno obrazovanje Državno sveučilište Vyatka Biološki fakultet Odsjek za mikrobiologiju Esej na temu: Biljke i Zh

Trenutačno je očigledan negativan utjecaj onečišćenja atmosferskog zraka na vegetaciju. Zrak nikada nije čist. Atmosferski zrak je nevjerojatna mješavina plinova i para, kao i mikroskopskih čestica različitog porijekla. Naravno, nije svaka komponenta atmosferskog zraka onečišćivač. Tu spadaju one komponente atmosfere koje imaju nepovoljan učinak na biljke. Djelovanje pojedinih tvari na biljke može biti osjetno, ali dovodi do fizioloških poremećaja, au nekim slučajevima i do potpunog odumiranja i uginuća biljke. Gotovo sve atmosferske emisije imaju negativan utjecaj na biljke, no posebnu pozornost zaslužuju tzv. prioritetne onečišćujuće tvari:

Sumporni oksidi od izgaranja fosilnih goriva i taljenja metala;

Male čestice teških metala;

Ugljikovodici i ugljikov monoksid sadržani u ispušnim plinovima vozila;

Spojevi fluora nastali tijekom proizvodnje aluminija i fosfata;

fotokemijsko onečišćenje.

Upravo ti spojevi uzrokuju najveću štetu vegetaciji, no popis zagađivača nije ograničen na njih. Kloridi, amonijak, dušikovi oksidi, pesticidi, prašina, etilen i kombinacije svih ovih tvari mogu oštetiti vegetaciju.

Među navedenim zagađivačima najveću opasnost za biljke koje rastu u gradu predstavljaju emisije u atmosferu, te ugljikovodici i ugljikov monoksid.

Učinak svakog polutanta na biljke ovisi o njegovoj koncentraciji i trajanju izloženosti; pak svaka vrsta vegetacije drugačije reagira na djelovanje raznih tvari. Štoviše, svaki odgovor biljke na onečišćenje zraka može biti oslabljen ili pojačan utjecajem mnogih geofizičkih čimbenika. Dakle, broj mogućih kombinacija onečišćujućih tvari, promjena vremena njihove izloženosti, pri kojima se pojavljuju negativni učinci, su beskonačni.

Poznato je da se značajna količina onečišćujućih tvari, ispadanjem iz atmosfere, taloži na vegetaciju. Nadalje, te tvari prodiru u biljke i njihov intracelularni prostor, gdje neke apsorbiraju biljne stanice i može doći do interakcije sa staničnim komponentama. Očito je da je tek nakon završetka svih ovih procesa moguće otkriti toksičnost onečišćujuće tvari.

Toksični učinak raznih vrsta onečišćenja na vegetaciju može se manifestirati na više načina, ali najčešće dovodi do metaboličkih poremećaja. Svaka tvar na svoj način utječe na biokemijske i fiziološke procese u biljkama. Njihova reakcija na te utjecaje očituje se u kršenju strukture i funkcija cijelog sustava ili njegovih pojedinačnih komponenti. Ta se kršenja mogu vidjeti po nizu znakova koji su vidljivi kada se izbliza promatra prirodni objekt. Na temelju analize niza literaturnih izvora i proučavanja biljnih zajednica, među najčešćim znakovima poremećaja drvenaste vegetacije u uvjetima antropogenog i tehnogenog onečišćenja mogu se izdvojiti:

Pojava mrtvog drva i oslabljenih stabala među dominantnim vrstama (smreka u smrekovoj šumi, hrast u hrastovoj šumi, breza u brezovoj šumi);

Smanjenje (primjetno) veličine iglica i lišća ove godine u usporedbi s prethodnim godinama;

Prerano (mnogo prije jeseni) žutilo i opadanje lišća;

Usporenje rasta stabla u visinu i promjer;

Pojava kloroze (tj. ranog starenja lišća ili iglica pod utjecajem zagađivača) i nekroze (tj. nekroze dijelova biljnog tkiva također pod utjecajem zagađivača) iglica i lišća. Štoviše, položaj na biljci i boja nekroze ponekad omogućuju zaključivanje o stupnju i vrsti utjecaja. Uobičajeno je razlikovati: a) rubnu nekrozu - smrt tkiva duž rubova lista; b) medijalna nekroza - odumiranje lisnog tkiva između žila; c) točkasta nekroza - nekroza lisnog tkiva u obliku točkica i sitnih pjega razasutih po cijeloj površini lista;

Skraćivanje vijeka trajanja igala;

Zamjetan porast stabala oštećenih bolestima i štetočinama (gljive i kukci);

Dotok cjevastih gljiva (makromiceta) iz šumske zajednice i smanjenje vrstnog sastava i brojnosti gljiva agarika;

Smanjenje sastava vrsta i pojava glavnih vrsta epifitskih lišajeva (koji žive na deblima) i smanjenje stupnja pokrivenosti područja debla lišajevima.

Poznato je nekoliko vrsta (tipova) učinaka onečišćenja zraka na biljke, koji se uvjetno mogu podijeliti na učinke akutne izloženosti visokim koncentracijama onečišćujućih tvari u kratkom vremenskom razdoblju i učinke kronične izloženosti niskim koncentracijama tijekom dugog razdoblja. razdoblje. Primjeri učinaka akutne izloženosti su jasno uočena kloroza ili nekroza lisnog tkiva, otpadanje lišća, plodova, cvjetnih latica; uvijanje lišća; zakrivljenost stabljike. Učinci kronične izloženosti uključuju usporavanje ili zaustavljanje normalnog rasta ili razvoja biljke (uzrokujući, posebice, smanjenje volumena biomase); kloroza ili nekroza vrhova lišća; polagano venuće biljke ili njenih organa. Često su manifestacije kroničnih ili akutnih učinaka specifične za pojedinačne onečišćivače ili njihove kombinacije.

Trenutno je općenito poznat štetan učinak onečišćenja atmosfere na različite komponente vegetacije, kao što su vrste šumskog drveća. Prioritetne onečišćujuće tvari uključuju: sumporni dioksid, ozon, peroksacetil nitrat (PAN), fluoride.

Te tvari remete različite biokemijske i fiziološke procese te strukturnu organizaciju biljnih stanica. Pogrešno je pretpostaviti da biljke nisu oštećene dok se ne pojave vidljivi simptomi fitotoksičnosti. Oštećenja se primarno očituju na biokemijskoj razini (zahvaćaju fotosintezu, disanje, biosintezu masti i bjelančevina itd.), zatim se šire na ultrastrukturnu (razaranje staničnih membrana) i staničnu (razaranje jezgre, staničnih membrana) razinu. Tek tada se razvijaju vidljivi simptomi oštećenja.

U slučaju akutnog oštećenja nasada drveća sumpornim dioksidom tipična je pojava nekrotičnih područja, uglavnom između žila lista, ali ponekad - kod biljaka s uskim listovima - na vrhovima listova i uz rubove. Nekrotične lezije vidljive su s obje strane lista. Uništena područja lisnog tkiva prvo izgledaju sivkasto-zelena, kao da su navlažena vodom, ali zatim postaju suha i mijenjaju boju u crvenkasto-smeđu. Osim toga, mogu se pojaviti blijede točkice boje slonovače. Velike nekrotične mrlje i mrlje često se spajaju, stvarajući trake između vena. Kako lezija nekroze lisnog tkiva postaje krta, trga se i ispada iz okolnog tkiva, listovi poprimaju perforirani oblik, što je karakteristična reakcija akutne ozljede sumpornim dioksidom. Uloga zelenih površina u sprječavanju onečišćenja zraka prašinom i industrijskim emisijama ne može se precijeniti; zadržavajući čvrste i plinovite nečistoće, služe kao svojevrsni filteri koji pročišćavaju atmosferu. 1 m3 zraka u industrijskim centrima sadrži od 100 do 500 tisuća čestica prašine, čađe, au šumi ih je gotovo tisuću puta manje. Plantaže mogu zadržati na krošnjama od 6 do 78 kg/ha čvrste oborine, što je 40 ... 80% suspendiranih nečistoća u zraku. Znanstvenici su izračunali da krošnje sastojina smreke godišnje filtriraju 32 t/ha prašine, bora - 36, hrasta - 56, bukve - 63 t/ha.

Ispod drveća prašine je manje u prosjeku za 42,2% tijekom vegetacije i za 37,5% u nedostatku lišća. Šumske plantaže zadržavaju sposobnost otpornosti na prašinu čak iu stanju bez lišća. Uz prašinu, drveće apsorbira i štetne nečistoće: do 72% prašine i 60% sumpornog dioksida taloži se na drveću i grmlju.

Filtarska uloga zelenih površina objašnjava se činjenicom da se jedan dio plinova apsorbira tijekom fotosinteze, a drugi rasipa u gornje slojeve atmosfere zbog vertikalnih i horizontalnih strujanja zraka koja nastaju zbog razlike u temperaturama zraka u otvorenim površinama i pod krošnjama šume.

Sposobnost zaštite zelenih površina od prašine sastoji se u mehaničkom zadržavanju prašine i plinova te njihovom kasnijem ispiranju kišom. Jedan hektar šume godišnje pročisti 18 milijuna m3 zraka.

Istraživanja sposobnosti zadržavanja prašine kod drveća u blizini tvornica cementa pokazala su da tijekom vegetacije crna topola taloži do 44 kg/ha prašine, bijela topola - 53, bijela vrba - 34, jasenov javor - 30 kg/ha. od prašine. Pod utjecajem zelenih površina koncentracija sumporovog dioksida na udaljenosti od 1000 m od termoelektrane, metalurške tvornice i kemijske tvornice smanjuje se za 20 ... 29%, a na udaljenosti od 2000 m za 38 . .. 42%. U moskovskoj regiji sastojine breze najučinkovitije apsorbiraju sumporni dioksid.

Aktivno apsorbiraju spojeve sumpora iz atmosferskog zraka plantaže lipe malog lišća (sadržaj sumpora u lišću bio je 3,3% suhog lišća), javora (3%), divljeg kestena (2,8%), hrasta (2,6%), bijele topole (2,5%).

Tijekom vegetacijske sezone, 1 ha plantaža balzamske topole u Cis-Uralu apsorbira 100 kg sumpornog dioksida; u manje zagađenom području, 1 hektar nasada lipe s malim lišćem nakuplja do 40 ... 50 kg sumpora u lišću. Znanstvenici su otkrili da u zoni jake konstantne kontaminacije plinom sumporne spojeve najviše apsorbira topola, a manje brijest, trešnja i javor. U zoni umjerenog onečišćenja plinom najbolje pokazatelje imaju sitnolisna lipa, jasen, jorgovan i orlovi nokti. Sastav vrsta prve dvije skupine očuvan je u zoni slabe periodične kontaminacije plinom. Mnoge vrste drveća vrlo otporne na sumporni anhidrid imaju niska svojstva apsorpcije plina. Osim sumpornog dioksida, zasadi apsorbiraju dušikove okside. Osim ovih glavnih zagađivača zraka, zelene površine apsorbiraju i druge. Topola, vrba, jasen, koji imaju do 5 kg ili više lišća, apsorbiraju do 200 ... 250 g klora tijekom vegetacije, grmlje - do 100 ... 150 g klora.

Jedno stablo tijekom vegetacije neutralizira spojeve olova sadržane u 130 kg benzina. U biljkama uz autocestu sadržaj olova je 35 ... 50 mg po 1 kg suhe tvari, au zoni čiste atmosfere - 3 ... 5 mg. Biljke aktivno apsorbiraju alkaine, aromatske ugljikovodike, kiseline, estere, alkohole itd.

Utvrđeno je smanjenje opasnosti od kontaminacije zelenih zasada kancerogenim tvarima.

Plantaže na iscrpljenim urbanim tlima osjetljivije su na plinske opojne tvari. Uvođenje mineralnih i organskih gnojiva u takva tla povećava otpornost vrsta drveća na plin.

Plantaže s kapacitetom filtriranja (upijaju u prosjeku do 60 t/ha štetnih onečišćujućih tvari) mogu se nositi s uklanjanjem onečišćenja zraka industrijskim aglomeracijama, čija maksimalna vrijednost doseže 200 t/ha.

Navedeni primjeri uvjerljivo dokazuju da zelene površine, uz korištenje tehničkih sredstava pročišćavanja i unapređenje tehnologije proizvodnje, imaju značajnu ulogu u uklanjanju i lokalizaciji štetnih nečistoća u atmosferskom zraku. Noseći veliku sanitarnu i higijensku uslugu, šumske plantaže same pate od onečišćenja zraka prašinom i plinom.

Zaključak

Biljni organizmi igraju ključnu ulogu u biosferi, godišnje akumuliraju ogromne mase organske tvari i proizvode kisik. Čovječanstvo koristi biljke kao glavni izvor prehrane, tehničkih sirovina, goriva, građevinskog materijala. Zadatak fiziologije biljaka je otkriti bit procesa koji se odvijaju u biljnom organizmu, utvrditi njihovu međusobnu povezanost, promjene pod utjecajem okoliša, mehanizme njihove regulacije kako bi se kontrolirali ti procesi kako bi se dobio veći volumen. proizvodnje.

Nedavno je napredak u molekularnoj biologiji, oplemenjivanju, genetici, staničnom i genetičkom inženjeringu imao veliki utjecaj na fiziologiju biljaka. Upravo zahvaljujući dostignućima molekularne biologije dosad poznate činjenice o ulozi fitohormona u procesima rasta i razvoja biljaka dobile su novo tumačenje. Sada fitohormoni igraju važnu ulogu u regulaciji najvažnijih fizioloških procesa. U tom smislu, jedan od najvažnijih zadataka fiziologije biljaka je otkrivanje mehanizma hormonalne regulacije.

Proučavanje na molekularnoj razini puno je pridonijelo objašnjenju procesa ulaska hranjivih tvari u biljku. Međutim. Mora se reći da pitanja unosa, a posebno kretanja hranjivih tvari kroz biljku ostaju uvelike nejasna.

Posljednjih godina postignut je velik napredak u razumijevanju primarnih procesa fotosinteze, iako mnoga pitanja zahtijevaju daljnje proučavanje. Kada se mehanizam procesa fotosinteze u potpunosti otkrije, tada će se ostvariti san čovječanstva da se taj proces reproducira u umjetnoj instalaciji.

Dakle, sve šira primjena principa otkrivenih molekularno biološkim istraživanjima u proučavanju procesa na razini cijele biljke i biljnih zajednica omogućit će pristup kontroli rasta, razvoja, a posljedično i produktivnosti biljaka. organizmi.