Come l'inquinamento colpisce gli animali Effetti dell'inquinamento dell'aria esterna sugli animali

Perché l'aria sporca è pericolosa?

Una persona inala fino a 24 kg di aria al giorno, che è almeno 16 volte superiore alla quantità di acqua bevuta al giorno. Ma pensiamo a ciò che respiriamo? Dopotutto, con un numero enorme di automobili, fumo di tabacco, elettrodomestici, particelle che evaporano da detersivi e prodotti per la pulizia e molto altro ancora, l'aria che respiriamo non è pulita. Di cosa è fatta l'aria inquinata e perché è pericolosa?

Come sai, le particelle d'aria hanno cariche elettriche. Il processo di formazione di queste cariche è chiamato ionizzazione e una molecola carica è chiamata ione o ione d'aria. Se una molecola ionizzata si deposita su una particella di liquido o un granello di polvere, tale ione viene chiamato ione pesante.

Gli ioni d'aria hanno due cariche: positiva e negativa.

Gli ioni caricati negativamente hanno un effetto benefico sulla salute umana. Nell'aria pulita non ci sono assolutamente ioni pesanti e, quindi, tale aria è favorevole per l'uomo. Ecco perché le persone hanno bisogno di essere più spesso all'aria aperta, nella natura, lontano dal fumo della città e dall'esposizione a fattori ambientali dannosi.

I più sensibili agli effetti negativi degli ioni positivi (solo nella polvere domestica sono state trovate diverse dozzine di metalli, compresi quelli tossici e pericolosi come cadmio, piombo, arsenico, ecc.), quelle categorie di persone che sono state in casa per lungo tempo tempo sono i bambini (soprattutto i più piccoli), le donne in gravidanza e in allattamento, i malati e gli anziani.

In che modo l'aria sporca influisce su una persona?

È noto che tutte le apparecchiature elettroniche ed elettriche emettono ioni caricati positivamente e non vi è alcuna riproduzione di ioni atmosferici caricati negativamente, che vengono costantemente consumati da persone e animali domestici, nella stanza.

L'inquinamento atmosferico, insieme alla violazione della composizione fisica naturale, rende l'ambiente aereo che ci circonda estremamente sfavorevole alla vita, il che, secondo gli ultimi dati scientifici, costringe il corpo umano a spendere l'80% delle sue risorse interne solo per garantire la possibilità di esistenza in esso.

Se solo potessimo localizzare le nostre case nella foresta e lasciare che la natura stessa purifichi, rinfreschi l'aria!

Tuttavia, questo è praticamente irrealistico, ma puoi utilizzare i sistemi di purificazione dell'aria che ricreano la pulizia naturale con l'aiuto della ionizzazione e dell'ozono a bassa concentrazione. Questi sistemi possono essere utilizzati in case, uffici, hotel, animali domestici, agricoltura e persino automobili.

In tutte le fasi del suo sviluppo, l'uomo era strettamente connesso con il mondo esterno. Ma dall'emergere di una società altamente industriale, il pericoloso intervento umano nella natura è aumentato notevolmente, la portata di questo intervento si è ampliata, è diventata più diversificata e ora minaccia di diventare un pericolo globale per l'umanità.

L'uomo deve intervenire sempre di più nell'economia della biosfera - quella parte del nostro pianeta in cui esiste la vita. La biosfera terrestre sta attualmente subendo un crescente impatto antropogenico. Allo stesso tempo, si possono distinguere molti dei processi più significativi, nessuno dei quali migliora la situazione ecologica del pianeta.

Il più ampio e significativo è l'inquinamento chimico dell'ambiente da parte di sostanze di natura chimica insolite per esso. Tra questi ci sono inquinanti gassosi e aerosol di origine industriale e domestica. Anche l'accumulo di anidride carbonica nell'atmosfera sta progredendo. Non ci sono dubbi sull'importanza della contaminazione chimica del suolo con pesticidi e della sua maggiore acidità, che porta al collasso dell'ecosistema. In generale, tutti i fattori considerati, riconducibili all'effetto inquinante, hanno un impatto significativo sui processi che avvengono nella biosfera.

Il detto “necessario come l'aria” non è casuale. La saggezza popolare non è sbagliata. Una persona può vivere senza cibo per 5 settimane, senza acqua - 5 giorni, senza aria - non più di 5 minuti. Nella maggior parte del mondo l'aria è pesante. Ciò di cui è intasato non può essere sentito nel palmo della tua mano, non può essere visto con l'occhio. Tuttavia, ogni anno cadono sulla testa dei cittadini fino a 100 kg di sostanze inquinanti. Si tratta di particelle solide (polvere, cenere, fuliggine), aerosol, gas di scarico, vapori, fumo, ecc. Molte sostanze reagiscono tra loro nell'atmosfera, formando nuovi composti, spesso anche più tossici.

Tra le sostanze che provocano l'inquinamento chimico dell'aria urbana, le più comuni sono gli ossidi di azoto, lo zolfo (anidride solforosa), il monossido di carbonio (monossido di carbonio), gli idrocarburi, i metalli pesanti.

L'inquinamento atmosferico influisce negativamente sulla salute umana, sugli animali e sulle piante. Ad esempio, particelle meccaniche, fumo e fuliggine nell'aria causano malattie polmonari. Il monossido di carbonio contenuto nelle emissioni di scarico delle automobili, nel fumo di tabacco, porta alla carenza di ossigeno nel corpo, poiché lega l'emoglobina del sangue. I gas di scarico contengono composti di piombo che causano intossicazione generale del corpo.

Per quanto riguarda il suolo, si può notare che i suoli della taiga settentrionale sono relativamente giovani e poco sviluppati, pertanto la parziale distruzione meccanica non influisce in modo significativo sulla loro fertilità rispetto alla vegetazione legnosa. Ma tagliare l'orizzonte dell'humus o riempire il terreno provoca la morte dei rizomi degli arbusti di bacche di mirtilli rossi e mirtilli. E poiché queste specie si riproducono principalmente per rizomi, scompaiono sui percorsi e sulle strade dei gasdotti. Il loro posto è preso da cereali e carici economicamente meno pregiati, che provocano un naturale inzuppamento del suolo e ostacolano il naturale rinnovamento delle conifere. Questa tendenza è tipica della nostra città: il suolo acido nella sua composizione originaria è già sterile (considerando la scarsa microflora del suolo e la composizione delle specie degli animali del suolo), ed è inoltre inquinato da sostanze tossiche provenienti dall'aria e dall'acqua di fusione. I terreni in città nella maggior parte dei casi sono misti e voluminosi con un alto grado di compattazione. Salinizzazione pericolosa e secondaria che si verifica quando si utilizzano miscele di sale contro il ghiaccio stradale, i processi di urbanizzazione e l'uso di fertilizzanti minerali.

Naturalmente, mediante metodi di analisi chimica, è possibile stabilire la presenza di sostanze nocive nell'ambiente, anche in quantità minime. Tuttavia, questo non è sufficiente per determinare l'impatto qualitativo di queste sostanze sull'uomo e sull'ambiente e, ancor di più, le conseguenze a lungo termine. Inoltre, è possibile valutare solo parzialmente la minaccia degli inquinanti contenuti nell'atmosfera, nelle acque, nel suolo, considerando l'effetto delle sole singole sostanze senza la loro eventuale interazione con altre sostanze. Pertanto, il controllo della qualità dei componenti della natura dovrebbe essere monitorato in una fase precedente al fine di prevenire il pericolo. Il mondo vegetale che ci circonda è più sensibile e informativo di qualsiasi dispositivo elettronico. A tale scopo possono servire specie vegetali appositamente selezionate e contenute in opportune condizioni, i cosiddetti fitoindicatori, che consentono di riconoscere tempestivamente un possibile pericolo per l'atmosfera e il suolo della città, proveniente da sostanze nocive.

Principali inquinanti

L'uomo ha inquinato l'atmosfera per migliaia di anni, ma le conseguenze dell'uso del fuoco, che ha utilizzato durante questo periodo, sono state insignificanti. Ho dovuto sopportare il fatto che il fumo interferisse con la respirazione e la fuliggine cadesse come una copertura nera sul soffitto e sulle pareti dell'abitazione. Il calore risultante era più importante per una persona dell'aria pulita e non delle pareti fuligginose delle caverne. Questo inquinamento atmosferico iniziale non era un problema, perché allora le persone vivevano in piccoli gruppi, occupando un vasto ambiente naturale incontaminato. E anche una significativa concentrazione di persone in un'area relativamente piccola, come avveniva nell'antichità classica, non era ancora accompagnata da gravi conseguenze.

Questo è stato il caso fino all'inizio del XIX secolo. Solo nel secolo scorso lo sviluppo dell'industria ci ha "dotato" di tali processi produttivi, le cui conseguenze all'inizio l'uomo non poteva ancora immaginare. Sorsero città con un milione di abitanti, la cui crescita non può essere fermata. Tutto questo è il risultato di grandi invenzioni e conquiste dell'uomo.

Fondamentalmente, le principali fonti di inquinamento atmosferico sono tre: l'industria, le caldaie domestiche, i trasporti. La quota di ciascuna di queste fonti nell'inquinamento atmosferico varia notevolmente da luogo a luogo. È ormai generalmente accettato che la produzione industriale inquini di più l'aria. Fonti di inquinamento - centrali termiche, caldaie domestiche che, insieme al fumo, emettono nell'aria anidride solforosa e anidride carbonica; imprese metallurgiche, in particolare metallurgia non ferrosa, che emettono nell'aria ossidi di azoto, idrogeno solforato, cloro, fluoro, ammoniaca, composti del fosforo, particelle e composti di mercurio e arsenico; impianti chimici e cementifici. I gas nocivi entrano nell'aria a seguito della combustione di combustibili per esigenze industriali, riscaldamento domestico, trasporto, combustione e trattamento di rifiuti domestici e industriali. Gli inquinanti atmosferici si dividono in primari, che entrano direttamente nell'atmosfera, e secondari, derivanti dalla trasformazione di quest'ultima. Quindi, l'anidride solforosa che entra nell'atmosfera viene ossidata in anidride solforica, che interagisce con il vapore acqueo e forma goccioline di acido solforico. Quando l'anidride solforica reagisce con l'ammoniaca, si formano cristalli di solfato di ammonio. Ecco alcuni degli inquinanti: a) Monossido di carbonio. Si ottiene per combustione incompleta di sostanze carboniose. Entra nell'aria durante la combustione di rifiuti solidi, con gas di scarico ed emissioni delle imprese industriali. Almeno 1250 milioni di tonnellate di questo gas entrano nell'atmosfera ogni anno. M. Il monossido di carbonio è un composto che reagisce attivamente con le parti costitutive dell'atmosfera e contribuisce all'aumento della temperatura sul pianeta e alla creazione di un effetto serra.

b) Anidride solforosa. Viene emesso durante la combustione di combustibili contenenti zolfo o la lavorazione di minerali solforosi (fino a 170 milioni di tonnellate all'anno). Parte dei composti solforati viene rilasciata durante la combustione dei residui organici nelle discariche minerarie. Solo negli Stati Uniti, la quantità totale di anidride solforosa immessa nell'atmosfera è pari al 65% delle emissioni globali.

c) Anidride solforica. Si forma durante l'ossidazione dell'anidride solforosa. Il prodotto finale della reazione è un aerosol o una soluzione di acido solforico nell'acqua piovana, che acidifica il suolo e aggrava le malattie respiratorie umane. La precipitazione dell'aerosol di acido solforico dai fumogeni delle imprese chimiche è osservata a bassa nuvolosità e alta umidità dell'aria. Lame fogliari di piante che crescono a una distanza inferiore a 11 km. da tali imprese, di solito è densamente punteggiato da piccole macchie necrotiche formate nei siti di sedimentazione di goccioline di acido solforico. Le imprese pirometallurgiche di metallurgia non ferrosa e ferrosa, nonché le centrali termoelettriche emettono ogni anno nell'atmosfera decine di milioni di tonnellate di anidride solforica.

d) Idrogeno solforato e disolfuro di carbonio. Entrano nell'atmosfera separatamente o insieme ad altri composti solforati. Le principali fonti di emissioni sono le imprese per la produzione di fibre artificiali, zucchero, coke, raffinerie di petrolio e giacimenti petroliferi. Nell'atmosfera, quando interagiscono con altri inquinanti, subiscono una lenta ossidazione ad anidride solforica.

e) Ossidi di azoto. Le principali fonti di emissioni sono le imprese che producono fertilizzanti azotati, acido nitrico e nitrati, coloranti all'anilina, composti nitro, seta viscosa e celluloide. La quantità di ossidi di azoto che entrano nell'atmosfera è di 20 milioni di tonnellate all'anno.

f) Composti del fluoro. Le fonti di inquinamento sono le imprese che producono alluminio, smalti, vetro, ceramica, acciaio e fertilizzanti fosfatici. Le sostanze contenenti fluoro entrano nell'atmosfera sotto forma di composti gassosi: acido fluoridrico o polvere di sodio e fluoruro di calcio. I composti sono caratterizzati da un effetto tossico. I derivati ​​del fluoro sono potenti insetticidi.

g) Composti del cloro. Entrano nell'atmosfera da imprese chimiche che producono acido cloridrico, pesticidi contenenti cloro, coloranti organici, alcool idrolitico, candeggina, soda. Nell'atmosfera si trovano come una miscela di molecole di cloro e vapori di acido cloridrico. La tossicità del cloro è determinata dal tipo di composti e dalla loro concentrazione. Nell'industria metallurgica, durante la fusione della ghisa e durante la sua trasformazione in acciaio, vengono rilasciati nell'atmosfera vari metalli e gas tossici.

h) Anidride solforosa (SO2) e anidride solforica (SO3). In combinazione con particelle sospese e umidità, hanno l'effetto più dannoso su esseri umani, organismi viventi e valori materiali. L'SO2 è un gas incolore e non combustibile, il cui odore inizia a farsi sentire alla sua concentrazione nell'aria di 0,3-1,0 milioni, e ad una concentrazione di oltre 3 milioni ha un forte odore irritante. È uno degli inquinanti atmosferici più comuni. È ampiamente diffuso come prodotto delle industrie metallurgiche e chimiche, intermedio nella produzione di acido solforico e componente principale delle emissioni delle centrali termoelettriche e di numerose caldaie funzionanti con combustibili acidi, in particolare carbone. L'anidride solforosa è uno dei principali componenti coinvolti nella formazione delle piogge acide. È incolore, velenoso, cancerogeno, ha un odore pungente. L'anidride solforosa in miscela con particelle solide e acido solforico già con un contenuto medio annuo di 0,04-0,09 milioni e una concentrazione di fumo di 150-200 µg/m3 porta ad un aumento dei sintomi di dispnea e malattie polmonari. Quindi, con un contenuto medio giornaliero di SO2 di 0,2-0,5 milioni e una concentrazione di fumo di 500-750 µg/m3, si registra un forte aumento del numero dei malati e dei decessi.

Basse concentrazioni di SO2 irritano le mucose se esposte al corpo, mentre concentrazioni più elevate causano infiammazione delle mucose del naso, rinofaringe, trachea, bronchi e talvolta portano a sangue dal naso. Il contatto prolungato provoca il vomito. L'avvelenamento acuto con esito fatale è possibile. Era l'anidride solforosa il principale componente attivo del famoso smog londinese del 1952, quando morirono un gran numero di persone.

La concentrazione massima consentita di SO2 è di 10 mg/m3. soglia dell'odore - 3-6 mg/m3. Primo soccorso per avvelenamento da anidride solforosa: aria fresca, libertà di respirazione, inalazioni di ossigeno, lavaggio degli occhi, naso, risciacquo del rinofaringe con una soluzione di soda al 2%.

All'interno dei confini della nostra città, le emissioni in atmosfera vengono effettuate dal locale caldaie e dai veicoli. Si tratta principalmente di anidride carbonica, composti di piombo, ossidi di azoto, ossidi di zolfo (anidride solforosa), monossido di carbonio (monossido di carbonio), idrocarburi, metalli pesanti. I depositi praticamente non inquinano l'atmosfera. Ciò è confermato dai dati.

Ma la presenza di tutt'altro che tutti gli inquinanti può essere determinata utilizzando la fitoindicazione. Tuttavia, questo metodo fornisce un riconoscimento anticipato, rispetto a quello strumentale, delle possibilità di pericolo poste dalle sostanze nocive. La specificità di questo metodo è la selezione di piante - indicatori che hanno proprietà sensibili caratteristiche a contatto con sostanze nocive. I metodi di bioindicazione, tenendo conto delle caratteristiche climatiche e geografiche della regione, possono essere applicati con successo come parte integrante del monitoraggio ambientale industriale industriale.

Il problema del controllo dell'emissione di inquinanti nell'atmosfera da parte delle imprese industriali (MPC)

La priorità nello sviluppo delle concentrazioni massime consentite nell'aria appartiene all'URSS. MPC - tali concentrazioni che colpiscono una persona e la sua prole per esposizione diretta o indiretta, non peggiorano le loro prestazioni, il benessere, nonché le condizioni sanitarie e di vita delle persone.

La generalizzazione di tutte le informazioni su MPC, ricevute da tutti i dipartimenti, viene effettuata nel MGO - Osservatorio geofisico principale. Al fine di determinare i valori dell'aria in base ai risultati delle osservazioni, i valori misurati delle concentrazioni vengono confrontati con la concentrazione massima consentita una tantum e il numero di casi in cui è stato superato l'MPC, nonché quante volte il valore più grande era superiore all'MPC, è determinato. Il valore medio della concentrazione per un mese o un anno viene confrontato con l'MPC a lungo termine, un MPC medio-stabile. Lo stato dell'inquinamento atmosferico da diverse sostanze osservate nell'atmosfera della città viene valutato utilizzando un indicatore complesso: l'indice di inquinamento atmosferico (API). Per fare ciò, l'MPC ha normalizzato il valore corrispondente e le concentrazioni medie di varie sostanze con l'aiuto di semplici calcoli portano al valore delle concentrazioni di anidride solforosa, e quindi riassunte.

Il grado di inquinamento atmosferico da parte dei principali inquinanti dipende direttamente dallo sviluppo industriale della città. Le concentrazioni massime più elevate sono tipiche delle città con una popolazione superiore a 500mila persone. residenti. L'inquinamento atmosferico con sostanze specifiche dipende dal tipo di industria sviluppata in città. Se in una grande città si trovano imprese di più industrie, si crea un livello molto elevato di inquinamento atmosferico, ma il problema della riduzione delle emissioni è ancora irrisolto.

MPC (concentrazione massima ammissibile) di alcune sostanze nocive. MPC, sviluppato e approvato dalla legislazione del nostro paese, è il livello massimo di una determinata sostanza che una persona può tollerare senza danni alla salute.

Entro i confini della nostra città e oltre (nei campi), le emissioni di anidride solforosa da produzione (0,002-0,006) non superano l'MPC (0,5), le emissioni di idrocarburi totali (inferiori a 1) non superano l'MPC (1) . Secondo UNIR, la concentrazione delle emissioni massiche di CO, NO, NO2 delle caldaie (caldaie a vapore e ad acqua calda) non supera l'MPE.

2. 3. Inquinamento atmosferico da emissioni da fonti mobili (autoveicoli)

I principali responsabili dell'inquinamento atmosferico sono i veicoli a benzina (circa il 75% negli Stati Uniti), seguiti da aeroplani (circa il 5%), auto diesel (circa il 4%), trattori e veicoli agricoli (circa il 4%), ferrovie e trasporto su acqua (circa il 2%). I principali inquinanti atmosferici emessi da fonti mobili (il numero totale di tali sostanze supera il 40%) sono il monossido di carbonio, gli idrocarburi (circa il 19%) e gli ossidi di azoto (circa il 9%). Il monossido di carbonio (CO) e gli ossidi di azoto (NOx) entrano nell'atmosfera solo con i gas di scarico, mentre gli idrocarburi non completamente combusti (HnCm) entrano sia con i gas di scarico (si tratta di circa il 60% della massa totale di idrocarburi emessi) sia dal basamento (circa 20%), serbatoio carburante (circa 10%) e carburatore (circa 10%); le impurità solide provengono principalmente dai gas di scarico (90%) e dal carter (10%).

La maggior quantità di sostanze inquinanti viene emessa durante l'accelerazione del veicolo, soprattutto a velocità elevate, nonché durante la guida a bassa velocità (dalla gamma più economica). La quota relativa (rispetto alla massa totale delle emissioni) di idrocarburi e monossido di carbonio è massima durante la frenata e il minimo, la quota di ossidi di azoto è massima durante l'accelerazione. Da questi dati ne consegue che le auto inquinano l'aria in modo particolarmente forte durante le soste frequenti e quando si guida a bassa velocità.

I sistemi di traffico a onda verde in fase di creazione nelle città, che riducono significativamente il numero di fermate agli incroci, sono progettati per ridurre l'inquinamento atmosferico nelle città. La modalità di funzionamento del motore, in particolare il rapporto tra le masse di carburante e aria, il momento di accensione, la qualità del carburante, il rapporto tra la superficie della camera di combustione e il suo volume, ecc., Ha una grande influenza su la qualità e la quantità delle emissioni di impurità Con un aumento del rapporto tra la massa di aria e di combustibile che entra nella camera di combustione, si riducono le emissioni di monossido di carbonio e idrocarburi, ma aumentano le emissioni di ossidi di azoto.

Nonostante i motori diesel siano più economici, non emettono più sostanze come CO, HnCm, NOx rispetto ai motori a benzina, emettono molto più fumo (principalmente carbonio incombusto), che ha anche un odore sgradevole creato da alcuni idrocarburi incombusti. In combinazione con il rumore generato, i motori diesel non solo inquinano maggiormente l'ambiente, ma incidono anche sulla salute umana in misura molto maggiore rispetto ai motori a benzina.

Le principali fonti di inquinamento atmosferico nelle città sono i veicoli e le imprese industriali. Mentre gli impianti industriali della città riducono costantemente la quantità di emissioni nocive, il parcheggio è un vero disastro. La soluzione di questo problema aiuterà il trasferimento del trasporto a benzina di alta qualità, un'organizzazione competente del traffico.

Gli ioni di piombo si accumulano nelle piante, ma non appaiono esternamente, perché gli ioni si legano all'acido ossalico, formando ossalati. Nel nostro lavoro, abbiamo utilizzato la fitoindicazione da cambiamenti esterni (caratteristiche macroscopiche) delle piante.

2. 4. L'impatto dell'inquinamento atmosferico sull'uomo, sulla flora e sulla fauna

Tutti gli inquinanti atmosferici, in misura maggiore o minore, hanno un impatto negativo sulla salute umana. Queste sostanze entrano nel corpo umano principalmente attraverso il sistema respiratorio. Gli organi respiratori risentono direttamente dell'inquinamento, poiché in essi si deposita circa il 50% delle particelle di impurità con un raggio di 0,01-0,1 micron che penetrano nei polmoni.

Le particelle che penetrano nell'organismo provocano un effetto tossico, in quanto sono: a) tossiche (velenose) per loro natura chimica o fisica; b) interferire con uno o più dei meccanismi mediante i quali il tratto respiratorio (respiratorio) viene normalmente liberato; c) servire come vettore di una sostanza velenosa assorbita dal corpo.

3. INDAGINE DELL'UTILIZZO DELL'ATMOSFERA

PIANTE INDICATRICI

(FITODINDICAZIONE DELLA COMPOSIZIONE DELL'ARIA)

3. 1. Sulle modalità di fitoindicazione dell'inquinamento degli ecosistemi terrestri

Uno degli ambiti più importanti del monitoraggio ambientale oggi è la fitoindicazione. La fitoindicazione è uno dei metodi di bioindicazione, ad es. valutazione dello stato dell'ambiente mediante la reazione delle piante. La composizione qualitativa e quantitativa dell'atmosfera influenza la vita e lo sviluppo di tutti gli organismi viventi. La presenza di sostanze gassose nocive nell'aria ha un effetto diverso sulle piante.

Il metodo della bioindicazione come strumento di monitoraggio dello stato dell'ambiente si è diffuso negli ultimi anni in Germania, Paesi Bassi, Austria ed Europa centrale. La necessità di bioindicazione è chiara in termini di monitoraggio dell'ecosistema nel suo complesso. I metodi di fitoindicazione rivestono particolare importanza all'interno della città e dei suoi dintorni. Le piante sono utilizzate come fitoindicatori e viene studiato un intero complesso delle loro caratteristiche macroscopiche.

Sulla base di analisi teoriche e nostre, abbiamo tentato di descrivere alcuni dei metodi originali di fitoindicazione dell'inquinamento degli ecosistemi terrestri disponibili in condizioni scolastiche utilizzando l'esempio dei cambiamenti nelle caratteristiche esterne delle piante.

Indipendentemente dalla specie, nelle piante si possono rilevare i seguenti cambiamenti morfologici nel processo di indicazione

La clorosi è una colorazione pallida delle foglie tra le nervature, osservata nelle piante su discariche lasciate dopo l'estrazione di metalli pesanti, o aghi di pino con scarsa esposizione alle emissioni di gas;

Rossore - macchie sulle foglie (accumulo di antociani);

Ingiallimento dei bordi e delle aree delle foglie (negli alberi decidui sotto l'influenza dei cloruri);

Imbrunimento o abbronzatura (nelle latifoglie, questo è spesso un indicatore della fase iniziale di grave danno necrotico, nelle conifere serve per un'ulteriore ricognizione delle zone danneggiate dal fumo);

Necrosi - la morte delle aree tissutali - un sintomo importante nell'indicazione (incluso: puntato, internervale, marginale, ecc.);

Caduta delle foglie - deformazione - di solito si verifica dopo la necrosi (ad esempio, una diminuzione della durata della vita degli aghi, spargimento, caduta delle foglie nei tigli e nelle castagne sotto l'influenza del sale per accelerare lo scioglimento del ghiaccio o negli arbusti sotto l'influenza dell'ossido di zolfo) ;

Cambiamenti nelle dimensioni degli organi vegetali, fertilità.

Per determinare cosa testimoniano questi cambiamenti morfologici nei fitoindicatori vegetali, abbiamo utilizzato alcuni metodi.

Quando si esaminano i danni agli aghi di pino, la crescita dei germogli, la necrosi apicale e la durata della vita dell'ago sono considerati parametri importanti. Uno degli aspetti positivi a favore di questo metodo è la possibilità di effettuare rilievi tutto l'anno, anche in città.

Nell'area di studio, sono stati selezionati alberi giovani a una distanza di 10-20 m l'uno dall'altro o germogli laterali nella quarta spirale dalla cima di pini molto alti. Dall'indagine sono emersi due importanti indicatori bioindicativi: la classe di danneggiamento e disidratazione degli aghi e la durata di vita degli aghi. A seguito della valutazione espressa, è stato determinato il grado di inquinamento atmosferico.

La tecnica descritta era basata sugli studi di S. V. Alekseev, A. M. Becker.

Per determinare la classe di danneggiamento e disidratazione degli aghi, è stata presa in considerazione la parte apicale del tronco di pino. In base alle condizioni degli aghi della sezione centrale del germoglio (secondo dall'alto) dell'anno precedente, la classe di danno dell'ago è stata determinata su una scala.

Classe di danno dell'ago:

I - aghi senza macchie;

II - aghi con un piccolo numero di piccoli punti;

III - aghi con un gran numero di punti neri e gialli, alcuni dei quali sono grandi, l'intera larghezza degli aghi.

Classe di asciugatura dell'ago:

I - nessuna zona asciutta;

II - punta rimpicciolita, 2 - 5 mm;

III - 1/3 degli aghi si sono seccati;

IV - tutti gli aghi sono gialli o semiasciutti.

Abbiamo valutato la durata degli aghi in base alle condizioni della parte apicale del tronco. L'aumento è stato registrato negli ultimi anni e si ritiene che si formi un vortice per ogni anno di vita. Per ottenere i risultati è stato necessario determinare l'età totale degli aghi - il numero di sezioni del tronco con aghi completamente conservati, più la proporzione di aghi conservati nella sezione successiva. Ad esempio, se la parte apicale e due sezioni tra i vortici conservassero completamente i loro aghi e la parte successiva conservasse metà degli aghi, il risultato sarebbe 3,5 (3 + 0, 5 = 3,5).

Determinata la classe di danno e la durata degli aghi, è stato possibile stimare la classe di inquinamento atmosferico secondo la tabella

Come risultato dei nostri studi sugli aghi di pino per la classe di danno e secchezza degli aghi, si è scoperto che c'è un piccolo numero di alberi in città che hanno secchezza dalle punte degli aghi. Fondamentalmente si trattava di aghi di 3-4 anni, gli aghi erano senza macchie, ma alcuni mostravano secchezza della punta. Si conclude che l'aria in città è pulita.

Utilizzando questa tecnica di bioindicazione da diversi anni, è possibile ottenere informazioni attendibili sull'inquinamento da gas e fumi sia nella città stessa che nei suoi dintorni.

Altri oggetti vegetali per la bioindicazione dell'inquinamento negli ecosistemi terrestri possono essere:

➢ il crescione come oggetto di prova per la valutazione dell'inquinamento del suolo e dell'aria;

➢ vegetazione lichenica - nella mappatura dell'area in base alla loro diversità di specie;

I licheni sono molto sensibili all'inquinamento atmosferico e muoiono a livelli elevati di monossido di carbonio, composti di zolfo, azoto e fluoro. Il grado di sensibilità nelle diverse specie non è lo stesso. Pertanto, possono essere utilizzati come indicatori viventi di pulizia ambientale. Questo metodo di ricerca è chiamato indicazione del lichene.

Esistono due modi per applicare il metodo di indicazione del lichene: attivo e passivo. Nel caso del metodo attivo, i licheni fogliari del tipo Hypohymnia vengono esposti su apposite tavole secondo la griglia di osservazione, e successivamente viene determinato il danno al corpo dei licheni da parte di sostanze nocive (l'esempio è stato tratto dai dati sulla determinazione del grado di inquinamento atmosferico vicino a un impianto metallurgico di alluminio con il metodo della bioindicazione.Questo ci consente di trarre conclusioni dirette sull'esistente Nella città di Kogalym sono stati trovati Parmelia gonfio e Xanthoria walla, ma in piccole quantità.Fuori città, questi tipi di licheni sono stati trovato in grandi quantità e con corpi intatti.

Nel caso del metodo passivo, viene utilizzata la mappatura dei licheni. Già a metà del XIX secolo si osservò un tale fenomeno che, a causa dell'inquinamento atmosferico con sostanze nocive, i licheni scomparvero dalle città. I licheni possono essere utilizzati per distinguere tra aree di inquinamento atmosferico in grandi aree e fonti di inquinamento che operano in piccole aree. Abbiamo effettuato una valutazione dell'inquinamento atmosferico utilizzando licheni indicatori. Abbiamo stimato il grado di inquinamento atmosferico della città dall'abbondanza di vari licheni.

Nel nostro caso sono stati raccolti vari tipi di licheni sia sul territorio della città che sul territorio adiacente alla città. I risultati sono stati inseriti in una tabella separata.

Abbiamo notato un debole inquinamento in città e non abbiamo contrassegnato la zona di inquinamento fuori città. Ciò è evidenziato dalle specie trovate di licheni. Sono stati presi in considerazione anche la lenta crescita dei licheni, la scarsità delle chiome degli alberi urbani, in contrasto con la foresta, e l'effetto della luce solare diretta sui tronchi degli alberi.

Eppure, le piante fitoindicatrici ci hanno parlato del debole inquinamento atmosferico della città. Ma cosa? Per determinare quale gas ha inquinato l'atmosfera, abbiamo utilizzato la tabella numero 4. Si è scoperto che le estremità degli aghi acquisiscono una tinta marrone quando l'atmosfera è inquinata da anidride solforosa (dal locale caldaia) ea concentrazioni più elevate si verifica la morte dei licheni.

Per confronto, abbiamo condotto un lavoro sperimentale, che ci ha mostrato i seguenti risultati: in effetti, c'erano petali scoloriti di fiori da giardino (petunia), ma ne è stato notato un piccolo numero, perché i processi vegetativi e i processi di fioritura nella nostra zona sono brevi, e la concentrazione di anidride solforosa non è critica.

Per quanto riguarda l'esperimento n. 2 "Piogge acide e piante", a giudicare dai campioni di erbario che abbiamo raccolto, c'erano foglie con macchie necrotiche, ma le macchie sono passate lungo il bordo della foglia (clorosi), e sotto l'azione delle piogge acide, macchie necrotiche marroni compaiono su tutto il lembo fogliare.

3. 2. Studio del suolo utilizzando piante indicatrici - acidofile e calcefobe

(fitoindicazione della composizione del suolo)

Nel processo di sviluppo storico si sono sviluppate specie o comunità vegetali, associate a determinate condizioni di habitat così fortemente che le condizioni ecologiche possono essere riconosciute dalla presenza di queste specie vegetali o delle loro comunità. A questo proposito sono stati individuati gruppi di piante associate alla presenza di elementi chimici nella composizione del suolo:

➢ nitrofili (garza bianca, ortica, epilobio, ecc.);

➢ calcephiles (larice siberiano, muso, scarpetta da donna, ecc.);

➢ calcefobi (erica, sfagno, erioforo, canna di palude, muschio appiattito, muschio, equiseti, felci).

Nel corso dello studio, abbiamo scoperto che sul territorio della città si sono formati suoli poveri di azoto. Questa conclusione è stata fatta grazie alle specie delle seguenti piante da noi notate: fireweed a foglia stretta, trifoglio di prato, erba di canna, orzo dalla criniera. E nelle aree forestali adiacenti alla città ci sono molte piante di calcefobe. Queste sono specie di equiseti, felci, muschi, eriofori. Le specie vegetali presentate sono presentate in una cartella erbario.

L'acidità del suolo è determinata dalla presenza dei seguenti gruppi di piante:

Acidofilo - acidità del suolo da 3,8 a 6,7 ​​(semina di avena, semina di segale, erba settimana europea, orzo bianco sporgente, criniera, ecc.);

Neutrofilico - acidità del suolo da 6,7 ​​a 7,0 (riccio combinato, timoteo delle steppe, origano comune, olmaria a sei petali, ecc.);

Basofilo - da 7,0 a 7,5 (trifoglio di prato, uccello cornuto, erba di timoteo di prato, falò senza chiocciola, ecc.).

La presenza di suoli acidi di livello acidofilo è testimoniata da specie vegetali come il trifoglio rosso, l'orzo, che abbiamo trovato in città. A breve distanza dalla città, tali suoli sono evidenziati da specie di carici, mirtilli di palude, podbel. Si tratta di specie che storicamente si sono sviluppate in zone umide e paludose, escludendo la presenza di calcio nel terreno, prediligendo solo suoli acidi e torbosi.

Un altro metodo da noi testato è lo studio dello stato delle betulle come indicatori della salinità del suolo in condizioni urbane. Tale fitoindicazione viene effettuata dall'inizio di luglio ad agosto. La betulla lanuginosa si trova per le strade e nell'area boschiva della città. Il danno al fogliame di betulla sotto l'azione del sale utilizzato per sciogliere il ghiaccio si manifesta come segue: compaiono zone marginali di colore giallo brillante, localizzate in modo irregolare, quindi il bordo fogliare si spegne e la zona gialla si sposta dal bordo al centro e alla base della foglia .

Abbiamo condotto ricerche sulle foglie di betulla lanuginosa e sulla cenere di montagna. Come risultato dello studio, sono state trovate clorosi marginale delle foglie, inclusioni di punti. Questo indica un grado di danno di 2 (minore). Il risultato di questa manifestazione è l'introduzione del sale per sciogliere il ghiaccio.

Un'analisi della composizione delle specie della flora nel contesto della determinazione degli elementi chimici e dell'acidità del suolo in condizioni di monitoraggio ambientale funge da metodo accessibile e più semplice di fitoindicazione.

In conclusione, notiamo che le piante sono oggetti importanti per la bioindicazione dell'inquinamento dell'ecosistema, e lo studio delle loro caratteristiche morfologiche nel riconoscere la situazione ecologica è particolarmente efficace e accessibile all'interno della città e dei suoi dintorni.

4. Conclusioni e previsioni:

1. Sul territorio della città, il metodo di fitoindicazione e lichenoindicazione ha rivelato un leggero inquinamento atmosferico.

2. Sul territorio della città sono stati rilevati suoli acidi con il metodo della fitoindicazione. In presenza di terreni acidi, per migliorare la fertilità, utilizzare calcinaio a peso (metodo calcolato), aggiungere farina di dolomite.

3. Sul territorio della città è stato rilevato un lieve inquinamento (salinizzazione) del suolo con miscele saline contro la glassa stradale.

4. Uno dei problemi complessi dell'industria è la valutazione dell'impatto complesso di vari inquinanti e dei loro composti sull'ambiente. A questo proposito, è estremamente importante valutare la salute degli ecosistemi e delle singole specie utilizzando bioindicatori. Possiamo raccomandare quanto segue come bioindicatori per monitorare l'inquinamento atmosferico negli impianti industriali e nelle aree urbane:

➢ Lichene frondoso Ipohymnia rigonfio, che è più sensibile agli inquinanti acidi, anidride solforosa, metalli pesanti.

➢ Condizione degli aghi di pino per la bioindicazione dell'inquinamento da gas e fumi.

5. Come bioindicatori che consentono di valutare l'acidità del suolo e monitorare l'inquinamento del suolo negli impianti industriali e nelle aree urbane, possiamo raccomandare:

➢ Specie vegetali urbane: trifoglio rosso, orzo dalla criniera per determinare suoli acidi a livello acidofilo. A breve distanza dalla città, tali suoli sono evidenziati da specie di carici, mirtilli di palude, podbel.

➢ Betulla lanuginosa come bioindicatore della salinità antropica del suolo.

5. L'uso diffuso del metodo di bioindicazione da parte delle imprese consentirà di valutare in modo più rapido e affidabile la qualità dell'ambiente naturale e, in combinazione con metodi strumentali, diventerà un anello essenziale nel sistema di monitoraggio ambientale industriale (ME) di impianti industriali.

Quando si implementano sistemi di monitoraggio ambientale industriale, è importante tenere conto dei fattori economici. Il costo degli strumenti e degli apparecchi per TEM per una sola stazione di compressione lineare è di 560 mila rubli

Protezione degli animali

Non è un segreto per nessuno che il mondo intero ora sia un ambiente terribile. Danneggia tutto: persone, animali e in generale l'intero mondo animale. Né le foreste amazzoniche né la taiga della Siberia possono far fronte alle emissioni nocive.

A causa della scarsa ecologia, inizia la mutazione degli animali. Al largo delle coste del Giappone, hanno trovato un calamaro di 50 chilogrammi. La mutazione del canguro si è verificata in Messico. Cominciarono ad avere la testa di un cane e grandi zanne. E negli Urali settentrionali, il bestiame iniziò a morire. Tutte queste mutazioni hanno un impatto negativo non solo sugli animali, ma anche sugli esseri umani.

L'inquinamento atmosferico provoca la fluorosi negli animali. Questo è un avvelenamento cronico causato dall'inquinamento atmosferico con composti di fluoruro. I composti del fluoruro sono stati identificati anche nell'acqua e negli alimenti per animali. Tra gli animali, la fluorosi colpisce ovini e bovini.

La contaminazione dei pascoli da tali composti sono diversi fattori. Questa è una polvere naturale del suolo che si osserva in alcune aree. Questi sono rifiuti gassosi e polverosi delle imprese, così come la combustione del carbone. Le moderne imprese che producono smalto, cemento, alluminio e acido fosforico contengono composti di fluoruro, compreso il fluoruro di idrogeno.

Gli animali generalmente sperimentano stress quando i parametri dell'ambiente naturale cambiano drasticamente. Anche a un basso livello di inquinamento, si verifica sempre una reazione negativa all'inquinamento. La reazione colpisce le basi genetico-molecolari nel corpo, mostra le caratteristiche dell'etologia e dell'ontogenesi negli animali e cambia anche le caratteristiche delle interazioni interspecie.

Le radiazioni influiscono negativamente anche sul mondo animale. Durante i test delle armi nucleari, il fallout radioattivo viene rilasciato nell'aria atmosferica. Le radiazioni colpiscono gli animali allo stesso modo degli esseri umani. Il fallout radioattivo finisce nel cibo. In primo luogo, la pioggia dal suolo entra nelle piante, e lì si accumula e viene consumata dagli animali. Al momento, tale contaminazione è trascurabile, ma non ci sono informazioni sufficienti sul risultato del consumo di alimenti con elementi radioattivi. Ulteriori ricerche moderne sono vitali.

Le acque reflue industriali e domestiche sono sottoposte a trattamento meccanico, biologico e fisico. Anche le sostanze contenute nelle acque reflue influiscono negativamente sul mondo animale.

L'ecologia moderna sta avendo sempre più un effetto dannoso sull'uomo, sul mondo animale e vegetale. Ecco perché è necessario preservare la natura. L'organizzazione delle riserve contribuisce alla conservazione della fauna selvatica. Le specie rare e in via di estinzione sono protette in modo affidabile. Inoltre, riserva animali selvatici addomesticati con proprietà preziose. Le riserve sono anche impegnate nel reinsediamento di animali estinti, arricchendo così la fauna locale.

Istituto Scolastico Statale

Istruzione professionale superiore

Università statale di Vyatka

Dipartimento di Biologia

Dipartimento di Microbiologia

Riassunto sull'argomento:

Piante e animali sono indicatori di inquinamento ambientale

Kirov, 2010

introduzione

Recentemente, le osservazioni sui cambiamenti nello stato dell'ambiente causati da cause antropiche sono diventate molto rilevanti. Il sistema di queste osservazioni e previsioni è l'essenza del monitoraggio ambientale. A tal fine, viene sempre più utilizzato e utilizzato un metodo piuttosto efficace ed economico per monitorare l'ambiente: la bioindicazione, ad es. l'uso di organismi viventi per valutare lo stato dell'ambiente.

Le conseguenze dell'inquinamento ambientale si riflettono nell'aspetto delle piante. Nelle piante sotto l'influenza di sostanze nocive, si sviluppano il numero di stomi, lo spessore della cuticola, la densità della pubescenza, la clorosi e la necrosi delle foglie e la caduta precoce delle foglie. Alcune piante sono più sensibili alla natura e al grado di inquinamento atmosferico. Ciò significa che possono fungere da indicatori viventi dello stato dell'ambiente. Allo stato attuale è stato sviluppato il concetto di monitoraggio ambientale integrato dell'ambiente naturale, di cui parte integrante è il monitoraggio biologico. Gli impianti indicatori possono essere utilizzati sia per identificare i singoli inquinanti atmosferici sia per valutare la qualità dell'ambiente naturale. Dopo aver rilevato la presenza di specifici inquinanti nell'aria dallo stato delle piante, iniziano a misurare la quantità di queste sostanze con vari metodi, ad esempio testando le piante in condizioni di laboratorio.

A livello di specie e comunità, lo stato dell'ambiente naturale può essere giudicato da indicatori di produttività delle piante. Indicatori della presenza di anidride solforosa sono i licheni e le conifere, i più colpiti dall'inquinamento. In molte città industriali intorno alle fabbriche ci sono zone in cui i licheni sono del tutto assenti - "deserti di licheni". Gli aghi di pino formano uno strato di cera più spesso sulla loro superficie, maggiore è la concentrazione o più lungo è l'effetto dell'anidride solforosa su di esso. Su questa base è stato sviluppato un metodo per indicare in un'atmosfera di gas acido: il "test di annebbiamento dell'Hertel". Un altro segno dell'effetto dell'anidride solforosa sulle piante è una diminuzione del pH del contenuto delle cellule.

L'intero complesso di fattori ambientali (temperatura dell'aria e del suolo, disponibilità di umidità, pH dell'ambiente, inquinamento del suolo e dell'aria con i metalli) influisce sulla biosintesi dei pigmenti, modificando il colore delle varie parti della pianta. Questo bioindicatore può essere il più informativo.

Studi condotti su piante legnose hanno dimostrato che i metalli pesanti possono accumularsi nelle piante e il loro contenuto può essere utilizzato per valutare la situazione ecologica del territorio. L'inquinamento da rame influisce sulla crescita delle piante, lo zinco porta alla morte delle foglie nelle piante, il cobalto porta a uno sviluppo anormale, ecc. Indicatori della presenza di fluoro sono piante sensibili che lo accumulano e reagiscono a questo fitotossico con necrosi fogliare (gladiolo, fresia).

Questi esempi mostrano che gli allevatori possono fare molto per creare bioindicatori di vari tipi di inquinamento. Gli impianti sensibili possono sostituire costose apparecchiature di analisi dei gas. Un tale "analizzatore di gas" sarà disponibile per tutti.

1. Indicatori biologici

(B.i.) - organismi che rispondono ai cambiamenti ambientali con la loro presenza o assenza, cambiamenti nell'aspetto, composizione chimica, comportamento.

Nel monitoraggio ambientale dell'inquinamento, l'utilizzo di B.i. spesso fornisce informazioni più preziose di una valutazione diretta dell'inquinamento da dispositivi, poiché B.i. reagire immediatamente all'intero complesso di inquinamento. Inoltre, avere<памятью>, B.i. le loro reazioni riflettono l'inquinamento per un lungo periodo. Sulle foglie degli alberi, quando l'atmosfera è inquinata, compaiono necrosi (aree morenti). La presenza di alcune specie resistenti all'inquinamento e l'assenza di specie non resistenti (es. licheni) determinano il livello di inquinamento atmosferico urbano.

Quando si utilizza B. e. la capacità di alcune specie di accumulare inquinanti gioca un ruolo importante. Le conseguenze dell'incidente alla centrale nucleare di Chernobyl sono state registrate in Svezia durante l'analisi dei licheni. Betulla e pioppo tremulo possono segnalare un aumento del contenuto di bario e stronzio nell'ambiente a causa di foglie verdi innaturali. Allo stesso modo, nell'area di diffusione dell'uranio attorno ai depositi, i petali di erba di salice diventano bianchi (normalmente rosa), i mirtilli diventano bianchi i frutti blu scuro, ecc.

Per identificare diversi inquinanti, vengono utilizzati diversi tipi di agenti biologici: per l'inquinamento generale - licheni e muschi, per l'inquinamento con metalli pesanti - prugne e fagioli, anidride solforosa - abete rosso e erba medica, ammoniaca - girasole, idrogeno solforato - spinaci e piselli, policiclici idrocarburi aromatici (IPA) - permaloso, ecc.

Il cosidetto<живые приборы>- piante indicatrici piantate in aiuole, poste in vasi di coltivazione o in apposite cassette (in quest'ultimo caso si utilizzano muschi, cassette con le quali si chiamano briometri).<Живые приборы>installati nelle zone più inquinate della città.

Nel valutare l'inquinamento degli ecosistemi acquatici come B.i. si possono utilizzare piante superiori o alghe microscopiche, organismi zooplanctonici (infusori-scarpe) e zoobenthos (molluschi, ecc.). Nella Russia centrale, nei corpi idrici, quando l'acqua è inquinata, crescono hornwort, lenticchia d'acqua galleggiante, lenticchie d'acqua e in acque pulite - crescione e salvinia.

Con l'aiuto di B. e. è possibile valutare la salinità del suolo, l'intensità del pascolo, la variazione del regime di umidità, ecc. In questo caso, come B.i. molto spesso viene utilizzata l'intera composizione della fitocenosi. Ogni specie vegetale ha determinati limiti di distribuzione (tolleranza) per ogni fattore ambientale, e quindi il fatto stesso della loro crescita congiunta ci consente di valutare appieno i fattori ambientali.

Le possibilità di valutare l'ambiente in base alla vegetazione sono studiate da un ramo speciale della botanica - la geobotanica degli indicatori. Il suo metodo principale è l'uso di scale ecologiche, ad es. tabelle speciali, in cui per ogni specie i limiti della sua distribuzione sono indicati da fattori di umidità, ricchezza del suolo, salinità, pascolo, ecc. In Russia, le scale ecologiche sono state compilate da L. G. Ramensky .

L'uso degli alberi come B.i. è diventato molto diffuso. cambiamenti climatici e il livello di inquinamento ambientale. Viene preso in considerazione lo spessore degli anelli annuali: negli anni in cui c'erano poche precipitazioni o la concentrazione di inquinanti nell'atmosfera aumentava, si formavano anelli stretti. Pertanto, si può vedere un riflesso della dinamica delle condizioni ambientali sul taglio della sega del tronco.

1.2 Controllo biologico dell'ambiente

Il controllo biologico dell'ambiente comprende due gruppi principali di metodi: bioindicazione e biotest. L'uso di piante, animali e persino microrganismi come bioindicatori consente il biomonitoraggio di aria, acqua e suolo.

Bioindicazione ( bioindicazione ) – individuazione e determinazione di carichi naturali e antropogenici significativi dal punto di vista ambientale sulla base delle reazioni degli organismi viventi ad essi direttamente nel loro habitat. Gli indicatori biologici hanno caratteristiche che sono caratteristiche di un sistema o processo, sulla base delle quali viene effettuata una valutazione qualitativa o quantitativa delle tendenze nei cambiamenti, determinazione o classificazione di valutazione dello stato di sistemi, processi e fenomeni ecologici. Allo stato attuale, si può ritenere generalmente accettato che il principale indicatore dello sviluppo sostenibile sia in definitiva la qualità dell'ambiente.

Biotest ( saggio biologico ) - la procedura per stabilire la tossicità dell'ambiente utilizzando oggetti di prova che segnalano il pericolo, indipendentemente da quali sostanze e in quale combinazione provocano cambiamenti nelle funzioni vitali negli oggetti di prova. Per valutare i parametri ambientali vengono utilizzate reazioni standardizzate di organismi viventi (singoli organi, tessuti, cellule o molecole) In un organismo che rimane in condizioni di inquinamento per un tempo di controllo, si verificano cambiamenti nel sistema fisiologico, biochimico, genetico, morfologico o immunitario. L'oggetto viene rimosso dall'habitat e le analisi necessarie vengono eseguite in laboratorio.

Sebbene gli approcci siano molto vicini in termini di fine ultimo della ricerca, va ricordato che il biotest viene effettuato a livello di molecola, cellula o organismo e caratterizza le possibili conseguenze dell'inquinamento ambientale per il biota, mentre la bioindicazione viene effettuata a livello di organismo, popolazione e comunità e caratterizza, di regola, il risultato dell'inquinamento. Gli oggetti viventi sono sistemi aperti attraverso i quali vi è un flusso di energia e circolazione di sostanze. Tutti loro sono più o meno adatti a scopi di biomonitoraggio.

Negli ultimi decenni, il controllo della qualità ambientale mediante oggetti biologici ha preso forma come una vera e propria direzione scientifica e applicata. Allo stesso tempo, va notato che c'è una carenza di letteratura educativa su questi temi e un grande bisogno di essa.

1.3 Principi di organizzazione del monitoraggio biologico

La qualità ecologica dell'ambiente umano è intesa come una caratteristica integrale dell'ambiente naturale che garantisce la conservazione della salute e la vita confortevole di una persona.

Poiché una persona è adattata e può esistere comodamente solo in un ambiente biologico moderno, negli ecosistemi naturali, il concetto di "qualità ecologica dell'ambiente" implica la conservazione dell'equilibrio ecologico in natura (la relativa stabilità della composizione delle specie degli ecosistemi e la composizione degli ambienti di vita), che garantisce la salute umana.

È necessario distinguere tra gli obiettivi e i metodi di normalizzazione e valutazione della qualità dell'ambiente umano in termini di principali parametri fisici e chimici, da un lato, e la previsione ecologica dei futuri cambiamenti nello stato dell'ecosistema e dell'uomo salute in condizioni di pressione antropica, dall'altro.

Per una valutazione generale dello stato dell'ambiente e per determinare la quota di partecipazione delle singole fonti al suo inquinamento, vengono utilizzati standard igienico-sanitari e tossicologici (concentrazioni massime ammissibili - MPC - inquinanti, livelli massimi ammissibili di esposizione - MPS). Tuttavia, per prevedere i risultati dell'impatto dei fattori antropici sia sugli ecosistemi che sulla salute umana, è necessario tenere conto anche di molti indicatori che caratterizzano la risposta dei singoli organismi e dell'ecosistema nel suo insieme all'impatto tecnogenico.

L'inquinamento antropogenico colpisce gli organismi viventi, compresi gli esseri umani, in varie combinazioni, in modo complesso. La loro influenza integrale può essere valutata solo dalla reazione di organismi viventi o di intere comunità. La previsione dell'impatto dell'acqua inquinata, degli additivi chimici negli alimenti o dell'aria inquinata sull'uomo è valida se la valutazione della tossicità include non solo metodi analitici, ma anche diagnostica biologica dell'effetto dell'ambiente sugli animali. Inoltre, molti xenobiotici (sostanze estranee alla biosfera) si accumulano nel corpo e, di conseguenza, l'esposizione prolungata a concentrazioni anche basse di queste sostanze provoca cambiamenti patologici nel corpo. Infine, è noto l'effetto paradossale di piccole dosi di molti composti biologicamente attivi, quando dosi super basse (sotto MPC) hanno un effetto più forte sul corpo rispetto alle loro dosi e concentrazioni medie.

Un indicatore universale di un cambiamento nell'omeostasi di un organismo di prova è lo stato di stress quando entra da un ambiente "pulito" in uno "contaminato".

In biologia, lo stress è inteso come la reazione di un sistema biologico a fattori ambientali estremi (stressori) che, a seconda della forza, dell'intensità, del momento e della durata dell'esposizione, possono influenzare più o meno fortemente il sistema.

L'impatto stressante dell'ambiente porta a una deviazione dei principali parametri del corpo dal livello ottimale.

Attualmente, la valutazione del grado di pericolosità ambientale viene tradizionalmente effettuata individuando singole sostanze o effetti potenzialmente dannosi nell'ambiente e confrontando i risultati ottenuti con i valori massimi consentiti dalla legge per le stesse.

L'attuazione dei principi di base dello sviluppo sostenibile della civiltà in condizioni moderne è possibile solo se esistono informazioni adeguate sullo stato dell'habitat in risposta all'impatto antropico, raccolte nel corso del monitoraggio biologico. La valutazione della qualità dell'ambiente è un compito chiave di qualsiasi attività nel campo dell'ecologia e della gestione razionale della natura. Il termine stesso "monitoraggio" (dall'inglese. monitoraggio - controllo) significa svolgere attività di monitoraggio, misurazione e valutazione continua dello stato dell'ambiente.

Gli oggetti del monitoraggio sono i sistemi biologici ei fattori che li influenzano. Allo stesso tempo, è auspicabile la registrazione simultanea dell'impatto antropico sull'ecosistema e della risposta biologica all'impatto sull'intero set di indicatori dei sistemi viventi.

Il principio fondamentale del monitoraggio biologico è l'istituzione di un livello di controllo ottimale, qualsiasi deviazione dal quale indica l'esposizione allo stress. Di solito, quando si valuta l'optimum per un qualsiasi parametro, si pone la questione se queste condizioni saranno ottimali anche per altre caratteristiche dell'organismo. Tuttavia, se i parametri studiati caratterizzano le principali proprietà dell'organismo nel suo insieme, il loro livello ottimale è simile. Ad esempio, parametri così diversi e apparentemente completamente indipendenti come l'asimmetria delle caratteristiche morfologiche, i parametri del sangue, l'intensità del consumo di ossigeno, il ritmo di crescita e la frequenza delle aberrazioni cromosomiche possono cambiare in modo sincrono, quando, sotto un certo effetto di stress, la caratteristica di base più comune di l'organismo in realtà cambia: l'omeostasi dello sviluppo.

2. Bioindicazione dell'ambiente

2.1 Principi generali per l'uso dei bioindicatori

Bioindicatori(da bio e lat. indico - indicare, determinare) - organismi la cui presenza, numero o caratteristiche di sviluppo fungono da indicatori di processi naturali, condizioni o cambiamenti antropogenici nell'habitat. Il loro significato indicatore è determinato dalla tolleranza ecologica del sistema biologico. All'interno della zona di tolleranza, il corpo è in grado di mantenere la sua omeostasi. Qualsiasi fattore, se va oltre la "zona di comfort" per un dato organismo, è stressante. In questo caso l'organismo reagisce con una risposta di varia intensità e durata, la cui manifestazione dipende dalla specie ed è indice del suo valore indicatore. È la risposta che è determinata dai metodi di bioindicazione. Il sistema biologico risponde all'influenza dell'ambiente nel suo insieme, e non solo a fattori individuali, e l'ampiezza delle fluttuazioni nella tolleranza fisiologica è modificata dallo stato interno del sistema: condizioni nutrizionali, età, resistenza geneticamente controllata.

L'esperienza pluriennale di scienziati di diversi paesi nel monitoraggio dello stato dell'ambiente ha dimostrato i vantaggi degli indicatori viventi:

· in condizioni di carichi antropici cronici, possono rispondere anche ad impatti relativamente deboli per effetto cumulativo; le reazioni si manifestano durante l'accumulo di determinati valori critici dei carichi di dose totali;

· riassumere l'impatto di tutti gli impatti biologicamente importanti senza eccezioni e riflettere lo stato dell'ambiente nel suo insieme, compreso il suo inquinamento e altri cambiamenti antropogenici;

eliminare la necessità di registrare i parametri chimico-fisici che caratterizzano lo stato dell'ambiente;

fissare la velocità dei cambiamenti in atto;

rivelare le tendenze nello sviluppo dell'ambiente naturale;

indicare le modalità ei luoghi di accumulo nei sistemi ecologici di vari tipi di inquinamento e veleni, le possibili modalità del loro ingresso nel cibo umano;

consentono di giudicare il grado di nocività di eventuali sostanze sintetizzate dall'uomo per la fauna e per se stesso, e nel contempo consentono di controllarne l'azione.

Esistono due forme di risposta degli organismi viventi utilizzate ai fini della bioindicazione: specifica E non specifico. Nel primo caso, i cambiamenti in corso sono associati all'azione di uno dei fattori. Con bioindicazione non specifica, vari fattori antropogenici causano le stesse reazioni.

A seconda del tipo di risposta, i bioindicatori sono suddivisi in sensibile E cumulativo. I bioindicatori sensibili reagiscono allo stress con una deviazione significativa dalle norme di vita, mentre i bioindicatori cumulativi accumulano l'impatto antropogenico, superando significativamente il livello normale in natura, senza cambiamenti visibili.

Essere tipico per determinate condizioni;

· hanno un'elevata abbondanza nell'ecotopo studiato;

· vivere in questo luogo da diversi anni, il che consente di tracciare la dinamica dell'inquinamento;

essere in condizioni idonee al campionamento;

· consentire l'analisi diretta senza pre-concentrazione dei campioni;

essere caratterizzato da una correlazione positiva tra la concentrazione di inquinanti nell'organismo-indicatore e l'oggetto di studio;

essere utilizzato nelle condizioni naturali della sua esistenza; »avere un breve periodo di ontogenesi in modo che sia possibile tracciare l'influenza del fattore sulle generazioni successive.

La risposta di un bioindicatore a un determinato effetto fisico o chimico deve essere chiaramente espressa, ad es. specifico, facile da registrare visivamente o con l'ausilio di strumenti.

Per la bioindicazione è necessario scegliere le comunità più sensibili, caratterizzate dal massimo tasso di risposta e severità dei parametri. Ad esempio, negli ecosistemi acquatici, le più sensibili sono le comunità planctoniche, che rispondono rapidamente ai cambiamenti ambientali a causa del breve ciclo di vita e dell'elevato tasso di riproduzione. Le comunità bentoniche, dove gli organismi hanno un ciclo di vita abbastanza lungo, sono più conservatrici: in esse si verificano riarrangiamenti durante l'inquinamento cronico a lungo termine, che portano a processi irreversibili.

I metodi di bioindicazione che possono essere utilizzati nello studio di un ecosistema includono l'identificazione di specie rare e minacciate nell'area oggetto di studio. L'elenco di tali organismi, infatti, è un insieme di specie indicatrici più sensibili all'impatto antropico.

2.2 Caratteristiche dell'uso delle piante come bioindicatori

Con l'ausilio delle piante è possibile effettuare la bioindicazione di tutti gli ambienti naturali. Le piante indicatrici sono utilizzate per valutare la composizione meccanica e acida dei suoli, la loro fertilità, umidità e salinità, il grado di mineralizzazione delle acque sotterranee e il grado di inquinamento dell'aria atmosferica con composti gassosi, nonché per identificare le proprietà trofiche dei corpi idrici e la grado del loro inquinamento con sostanze inquinanti. Ad esempio, il contenuto di piombo nel terreno è indicato da specie di festuca (Festuca ovina ecc.), piegato (Agrosti tenuis e così via.); zinco - tipi di violette ( Viola tricolore ecc.), Yarutki (Tlaspi alpestre e così via.); rame e cobalto - resine (Silene volgare ecc.), molti cereali e muschi.

I fitoindicatori sensibili indicano la presenza di un inquinante nell'aria o nel suolo mediante reazioni morfologiche precoci: un cambiamento nel colore delle foglie (comparsa di clorosi; colore giallo, marrone o bronzo), varie forme di necrosi, avvizzimento precoce e caduta delle foglie. Nelle piante perenni, i contaminanti causano cambiamenti di dimensioni, forma, numero di organi, direzione della crescita dei germogli o cambiamenti nella fecondità. Tali reazioni sono solitamente non specifiche.

B. V. Vinogradov ha classificato i segni indicatori delle piante come floristici, fisiologici, morfologici e fitocenotici. Le caratteristiche floristiche sono differenze nella composizione della vegetazione delle aree studiate, formate a seguito di determinate condizioni ambientali. Sia la presenza che l'assenza di una specie sono indicative. Le caratteristiche fisiologiche includono caratteristiche del metabolismo vegetale, caratteristiche anatomiche e morfologiche - caratteristiche della struttura interna ed esterna, varie anomalie e neoplasie dello sviluppo, caratteristiche fitocenotiche - caratteristiche della struttura della copertura vegetale: abbondanza e dispersione delle specie vegetali, stratificazione, mosaico, grado di vicinanza.

Molto spesso, ai fini della bioindicazione, vengono utilizzate varie anomalie della crescita e dello sviluppo delle piante - deviazioni dai modelli generali. Gli scienziati li hanno sistematizzati in tre gruppi principali, associati a: (1) inibizione o stimolazione della crescita normale (nanismo e gigantismo); (2) con deformazioni di steli, foglie, radici, frutti, fiori e infiorescenze; (3) con la comparsa di neoplasie (questo gruppo di anomalie della crescita comprende anche i tumori).

Il gigantismo e il nanismo sono considerati deformità da molti ricercatori. Ad esempio, un eccesso di rame nel terreno dimezza le dimensioni del papavero della California e un eccesso di piombo porta al nanismo del catrame.

Ai fini della bioindicazione sono di interesse le seguenti deformazioni vegetali:

· fasciatura - appiattimento nastriforme e fusione di fusti, radici e peduncoli;

· spugna fiori in cui gli stami si trasformano in petali;

· proliferazione - germinazione di fiori e infiorescenze;

· schizzi di mare- foglie imbutiformi, a coppa e tubolari nelle piante a foglie lamellari;

· riduzione- sviluppo inverso degli organi vegetali, degenerazione;

· filiformità- forma filamentosa della lamina fogliare;

· fillodio stami: la loro trasformazione in una formazione piatta a forma di foglia.

Il biomonitoraggio può essere effettuato osservando le singole piante indicatrici, una popolazione di una determinata specie e lo stato della fitocenosi nel suo complesso. A livello di specie si produce solitamente un'indicazione specifica di un singolo inquinante ea livello di popolazione o di fitocenosi lo stato generale dell'ambiente naturale.

2.3 Caratteristiche dell'utilizzo degli animali come bioindicatori

I vertebrati fungono anche da buoni indicatori dello stato dell'ambiente grazie alle seguenti caratteristiche:

· essendo consumatori, si trovano a diversi livelli trofici degli ecosistemi e accumulano sostanze inquinanti attraverso le catene alimentari;

avere un metabolismo attivo, che contribuisce alla rapida manifestazione dell'impatto di fattori ambientali negativi sul corpo;

· avere tessuti e organi ben differenziati che hanno diversa capacità di accumulo di sostanze tossiche e risposta fisiologica ambigua, che consente al ricercatore di avere un'ampia gamma di test a livello di tessuti, organi e funzioni;

· i complessi adattamenti degli animali alle condizioni ambientali e le chiare reazioni comportamentali sono i più sensibili ai cambiamenti antropogenici, il che consente di osservare e analizzare direttamente le risposte rapide all'impatto;

Gli animali con un ciclo di sviluppo breve e una prole numerosa possono essere utilizzati per condurre una serie di osservazioni a lungo termine e tracciare l'impatto del fattore sulle generazioni successive; per gli animali longevi si possono selezionare test particolarmente sensibili in funzione di stadi ontogenetici particolarmente vulnerabili.

Il vantaggio principale dell'utilizzo dei vertebrati come bioindicatori risiede nella loro vicinanza fisiologica all'uomo. I principali svantaggi sono associati alla complessità del loro rilevamento in natura, cattura, identificazione delle specie, nonché alla durata delle osservazioni morfo-anatomiche. Inoltre, gli esperimenti sugli animali sono spesso costosi e richiedono più ripetizioni per ottenere conclusioni statisticamente affidabili.

La valutazione e la previsione dello stato dell'ambiente naturale con il coinvolgimento dei vertebrati vengono effettuate a tutti i livelli della loro organizzazione. A livello organismico, con l'ausilio di un'analisi comparativa, vengono valutati i parametri morfo-anatomici, comportamentali e fisiologico-biochimici.

Gli indicatori morfo-anatomici descrivono le caratteristiche delle strutture esterne e interne degli animali e il loro cambiamento sotto l'influenza di determinati fattori (depigmentazione, cambiamenti nel tegumento, struttura dei tessuti e posizione degli organi, comparsa di deformità, tumori e altre manifestazioni patologiche).

I parametri comportamentali e fisiologici-biochimici sono particolarmente sensibili ai cambiamenti nell'ambiente esterno. I tossici, penetrando nelle ossa o nel sangue dei vertebrati, influenzano immediatamente le funzioni che assicurano l'attività vitale. Anche con un effetto strettamente specifico di una sostanza tossica su una determinata funzione, i suoi cambiamenti si riflettono nello stato dell'intero organismo a causa dell'interconnessione dei processi vitali. La presenza di sostanze tossiche si manifesta abbastanza chiaramente nella violazione del ritmo della respirazione, delle contrazioni cardiache, della velocità della digestione, del ritmo delle secrezioni e della durata dei cicli di riproduzione.

Per poter confrontare il materiale raccolto da diversi ricercatori in diverse aree, l'insieme delle specie indicatrici dovrebbe essere uniforme e piccolo. Ecco alcuni criteri per l'idoneità di diverse specie di mammiferi per studi bioindicativi:

· appartenenti a diverse parti della catena trofica - mammiferi erbivori, insettivori, predatori;

Insediamento o mancanza di grandi migrazioni;

· ampia area di distribuzione (euritopicità relativamente alta), cioè questo criterio preclude l'uso di endemismi come indicatori di test;

· appartenenza a comunità naturali: il criterio esclude le specie sinantropiche che si nutrono in prossimità delle abitazioni umane e caratterizzano in modo inadeguato la composizione dei microelementi dell'inquinamento in una data regione;

· l'abbondanza della specie dovrebbe fornire materiale sufficiente per l'analisi;

· Semplicità e accessibilità dei metodi per ottenere le specie.

Analizzando, secondo questi criteri, i rappresentanti di tutti gli ordini di mammiferi presenti sul territorio dei paesi della CSI, ci si può soffermare su sette specie: il toporagno comune (Piaghe areneus), talpa europea (Talpa europaea), Talpa Altai (Talpa altaica), orso bruno (Urso arctos), alce (Alces alces), arvicola di banca (Clethrionomia glareolo), arvicola dal dorso rosso (Clethrionomia rubilus).

2.4 Metodi simbiotici nella bioindicazione

2.5 Applicazioni dei bioindicatori

2.5.1 Valutazione della qualità dell'aria

L'inquinamento atmosferico colpisce tutti gli organismi viventi, ma soprattutto le piante. Per questo motivo le piante, comprese quelle inferiori, sono le più adatte a rilevare il cambiamento iniziale nella composizione dell'aria. Gli indici corrispondenti danno un'idea quantitativa dell'effetto tossico degli inquinanti atmosferici.

I licheni sono organismi simbiotici. Molti ricercatori hanno dimostrato la loro idoneità ai fini della bioindicazione. Hanno proprietà molto specifiche, in quanto reagiscono ai cambiamenti nella composizione dell'atmosfera, hanno una biochimica diversa da altri organismi, sono ampiamente distribuiti su vari tipi di substrati, a partire dalle rocce per finire con la corteccia e le foglie degli alberi, e sono conveniente per l'esposizione in aree inquinate.

Esistono quattro principali gruppi ecologici di licheni: epifita - cresce sulla corteccia di alberi e arbusti; pixel - crescendo su legno nudo; epigeo- per terra; epilitico- con ghiaccio. Di queste, le specie epifite sono le più sensibili all'inquinamento atmosferico. Con l'aiuto dei licheni è possibile ottenere dati abbastanza affidabili sul livello di inquinamento atmosferico. Allo stesso tempo, si può distinguere un gruppo di composti ed elementi chimici, all'azione di cui i licheni hanno una sensibilità super aumentata: ossidi di zolfo e azoto, acido fluoridrico e cloruro, nonché metalli pesanti. Molti licheni muoiono a bassi livelli di inquinamento atmosferico con queste sostanze. La procedura per determinare la qualità dell'aria utilizzando i licheni è chiamata indicazione dei licheni.

La purezza dell'aria può essere valutata utilizzando piante superiori. Ad esempio, le gimnosperme sono ottimi indicatori della purezza dell'atmosfera. È anche possibile studiare mutazioni nei peli dei filamenti di tradescantia. Gli scienziati francesi hanno notato che con un aumento del monossido di carbonio e degli ossidi di azoto emessi dai motori a combustione interna nell'aria, il colore dei suoi filamenti cambia da blu a rosa. Le conseguenze dei disturbi nello sviluppo individuale delle piante possono anche essere rivelate dalla frequenza del verificarsi di deviazioni morfologiche (fenodevianti), dal valore degli indicatori di asimmetria fluttuante (deviazione dalla perfetta simmetria bilaterale e radiale) e dal metodo di analisi di strutture complesse in modo complesso organizzato (analisi frattale). I livelli di eventuali deviazioni dalla norma sono minimi solo in condizioni ottimali e aumentano sotto qualsiasi influenza stressante.

bioindicatore di inquinamento ambientale

2.5.2 Valutazione della qualità dell'acqua

Quasi tutti i gruppi di organismi che abitano i corpi idrici possono essere utilizzati per l'indicazione biologica della qualità dell'acqua: invertebrati planctonici e bentonici, protozoi, alghe, macrofite, batteri e pesci. Ciascuno di essi, fungendo da indicatore biologico, presenta i propri vantaggi e svantaggi, che determinano i limiti del suo utilizzo nella risoluzione dei problemi di bioindicazione, poiché tutti questi gruppi svolgono un ruolo di primo piano nella circolazione generale delle sostanze in un serbatoio. Gli organismi, solitamente utilizzati come bioindicatori, sono responsabili dell'autodepurazione del serbatoio, partecipano alla creazione della produzione primaria e svolgono la trasformazione di sostanze ed energia negli ecosistemi acquatici. Qualsiasi conclusione basata sui risultati di uno studio biologico si basa sulla totalità di tutti i dati ottenuti e non sulla base di singoli risultati di organismi indicatori. Sia nell'effettuazione dello studio che nella valutazione dei risultati ottenuti, è necessario tenere presente la possibilità di contaminazione locale accidentale nel punto di osservazione. Ad esempio, i resti di piante in decomposizione, la carcassa di una rana o di un pesce possono causare cambiamenti locali nella natura della popolazione del bacino idrico.

2.5.3 Diagnostica del suolo

Il prerequisito teorico per l'applicazione del metodo suolo-zoologico ai fini della diagnostica del suolo è l'idea formulata da M.S. Gilyarov nel 1949 dello "standard ecologico" di una specie - la necessità di una specie per un certo insieme di condizioni ambientali. Ogni specie all'interno del suo areale si trova solo in quegli habitat che forniscono una gamma completa di condizioni necessarie per la manifestazione dell'attività vitale. L'ampiezza della variazione dei singoli fattori ambientali caratterizza la plasticità ecologica della specie. Gli euribionti non sono molto adatti a scopi indicatori, mentre gli stenobionti servono come buoni indicatori di determinate condizioni ambientali e proprietà del substrato. Questa disposizione è un principio teorico generale nella diagnostica biologica. Tuttavia, l'uso di una specie come indicazione non dà piena fiducia nella correttezza delle conclusioni (qui c'è una "regola del cambiamento dell'habitat" e, di conseguenza, un cambiamento nelle caratteristiche ecologiche della specie). È meglio studiare l'intero complesso degli organismi, alcuni dei quali possono essere indicatori di umidità, altri di temperatura, altri ancora di composizione chimica o meccanica. Più specie comuni di animali del suolo si trovano nelle aree confrontate, più è probabile che sia possibile giudicare la somiglianza dei loro regimi e, di conseguenza, l'unità del processo di formazione del suolo. Le forme microscopiche sono meno utili di altre: protozoi e microartropodi (zecche, collemboli). I loro rappresentanti sono cosmopoliti per il fatto che il suolo per loro non funge da unico habitat: vivono in un sistema di pori, capillari, cavità che si possono trovare in qualsiasi terreno. Dei microartropodi, i più studiati sono le proprietà dell'indicatore degli acari corazzati. La composizione dei loro complessi comunitari dipende non solo dalle condizioni del suolo, ma anche dalla natura e dalla composizione floristica della vegetazione, pertanto è promettente utilizzare questo oggetto per indicare gli effetti dannosi sul suolo.

Le comunità di grandi invertebrati (lombrichi, millepiedi, larve di insetti) sono particolarmente preziose e convenienti per il lavoro degli indicatori. Quindi, stafilinidi del genere Bledio e gli oscuri del genere Belopo sono indicativi per suoli solonchak-alcalini, millepiedi-kivsyaki, alcuni moscerini pungenti e molluschi polmonari servono come indicatori del contenuto di calce nel terreno. lombrichi Octolasio latteo e alcuni tipi di wireworms sono indicatori di un alto contenuto di calcio nelle acque sotterranee.

Di interesse è la diagnostica suolo-algologica, che si basa sul presupposto che la zonalità dei suoli e della vegetazione corrisponda alla zonalità dei gruppi algali. Si manifesta nella composizione generale delle specie e nel complesso delle specie di alghe dominanti, nella presenza di specie specifiche, nella natura della distribuzione lungo il profilo del suolo e nella predominanza di alcune forme di vita.

3. Biotest ambientali

3.1 Compiti e metodi di biotest sulla qualità dell'ambiente

Nella rilevazione dell'inquinamento antropogenico dell'ambiente, insieme a metodi chimico-analitici, vengono utilizzati metodi basati sulla valutazione dello stato dei singoli individui esposti a un ambiente inquinato, nonché dei loro organi, tessuti e cellule. Il loro uso è dovuto alla complessità tecnica e alle informazioni limitate che i metodi chimici possono fornire. Inoltre, i metodi idrochimici e chimico-analitici possono essere inefficaci a causa della loro sensibilità insufficientemente elevata. Gli organismi viventi sono in grado di percepire concentrazioni di sostanze più elevate rispetto a qualsiasi sensore analitico, e quindi il biota può essere soggetto a effetti tossici che non vengono registrati con mezzi tecnici.

La bioindicazione comporta l'identificazione dell'inquinamento già esistente o in via di accumulo mediante specie indicatrici di organismi viventi e caratteristiche ecologiche di comunità di organismi. Grande attenzione è attualmente rivolta alle tecniche di biotest, ad es. uso di oggetti biologici in condizioni controllate come mezzo per identificare la tossicità totale dell'ambiente. Il biotest è una tecnica metodologica basata sulla valutazione dell'effetto di un fattore ambientale, incluso uno tossico, sul corpo, sulla sua funzione separata o sul sistema di organi e tessuti. Oltre alla scelta di un saggio biologico, gioca un ruolo importante anche la scelta di una reazione di prova, quel parametro dell'organismo che viene misurato durante il test.

3.2 Approcci biologici di base

Gli "approcci" possono essere chiamati condizionatamente gruppi di metodi che caratterizzano processi simili che si verificano con oggetti di prova sotto l'influenza di fattori antropogenici. Approcci principali:

Approccio biochimico

· Approccio genetico

Approccio morfologico

Approccio fisiologico

Approccio biofisico

Approccio immunologico

Approccio biochimico

L'impatto dello stress dell'ambiente può essere valutato dall'efficacia delle reazioni biochimiche, dal livello di attività enzimatica e dall'accumulo di alcuni prodotti metabolici. I cambiamenti nel contenuto di alcuni composti biochimici nel corpo, gli indicatori dei processi biochimici di base e la struttura del DNA a seguito di reazioni biochimiche possono fornire le informazioni necessarie sulla reazione del corpo in risposta allo stress.

approccio genetico

La presenza e il grado di manifestazione dei cambiamenti genetici caratterizzano l'attività mutagena dell'ambiente e la possibilità di mantenere i cambiamenti genetici nelle popolazioni riflette l'efficienza del funzionamento del sistema immunitario degli organismi.

Normalmente, la maggior parte delle malattie genetiche sono riconosciute ed eliminate dalla cellula, ad esempio per apoptosi da parte dei sistemi intracellulari o del sistema immunitario. Un significativo eccesso del livello spontaneo di tali disturbi è un indicatore di stress. I cambiamenti genetici possono essere rilevati a livello genico, cromosomico e genomico. È consuetudine distinguere i seguenti tipi di mutazioni. genetico, O punto, - sono divisi in due gruppi: sostituzioni di basi nel DNA e inserzioni o delezioni di nucleotidi, che portano a uno spostamento nella cornice di lettura del codice genetico. Le mutazioni geniche sono anche divise in dirette e inverse (reversione). Le mutazioni Frameshift sono molto meno soggette a reversioni spontanee rispetto alle mutazioni di sostituzione di base. cromosomico i riarrangiamenti (aberrazioni) consistono in varie violazioni della struttura dei cromosomi. Genomico mutazioni - un cambiamento nel numero di cromosomi nel nucleo.

Per diagnosticare l'impatto dei contaminanti su caratteristiche morfologiche vengono applicati metodi per stimare l'asimmetria fluttuante.

Come vengono utilizzate le funzioni di test parametri fisiologici idrobionti invertebrati d'acqua dolce di diversi livelli di filogenesi.

Approccio immunologico nel valutare lo stato dell'ambiente è quello di studiare i cambiamenti nell'immunità innata e acquisita in invertebrati e vertebrati.

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Istituto di istruzione statale Istruzione professionale superiore Università statale di Vyatka Facoltà di biologia Dipartimento di microbiologia Saggio sul tema: Piante e Zh

Allo stato attuale, l'impatto negativo dell'inquinamento atmosferico sulla vegetazione è evidente. L'aria non è mai pulita. L'aria atmosferica è una straordinaria miscela di gas e vapori, oltre a particelle microscopiche di varia origine. Naturalmente, non tutti i componenti dell'aria atmosferica sono inquinanti. Questi includono quei componenti dell'atmosfera che hanno un effetto negativo sulle piante. Gli effetti di certe sostanze sulle piante possono essere percepibili, ma portano a disturbi fisiologici, e in alcuni casi al completo avvizzimento e alla morte della pianta. Quasi tutte le emissioni in atmosfera hanno un impatto negativo sugli impianti, tuttavia meritano particolare attenzione i cosiddetti inquinanti prioritari:

Ossidi di zolfo da combustione di combustibili fossili e fusione di metalli;

Piccole particelle di metalli pesanti;

Idrocarburi e monossido di carbonio contenuti nei gas di scarico dei veicoli;

Composti del fluoro formati durante la produzione di alluminio e fosfati;

inquinamento fotochimico.

Sono questi composti che causano il maggior danno alla vegetazione, tuttavia l'elenco degli inquinanti non si limita a loro. Cloruri, ammoniaca, ossidi di azoto, pesticidi, polvere, etilene e combinazioni di tutte queste sostanze possono causare danni alla vegetazione.

Tra gli inquinanti sopra citati, il maggior pericolo per le piante che crescono all'interno della città sono le emissioni in atmosfera, oltre agli idrocarburi e al monossido di carbonio.

L'effetto di ciascun inquinante sulle piante dipende dalla sua concentrazione e dalla durata dell'esposizione; a sua volta, ogni tipo di vegetazione reagisce in modo diverso all'azione delle varie sostanze. Inoltre, ogni risposta delle piante all'inquinamento atmosferico può essere indebolita o potenziata dall'influenza di molti fattori geofisici. Pertanto, il numero di possibili combinazioni di inquinanti, il cambiamento nel tempo della loro esposizione, in cui compaiono effetti negativi, sono infiniti.

È noto che una notevole quantità di inquinanti, man mano che cadono dall'atmosfera, si deposita sulla vegetazione. Inoltre, queste sostanze penetrano nelle piante e nel loro spazio intracellulare, dove alcune vengono assorbite dalle cellule vegetali e possono verificarsi interazioni con i componenti cellulari. È ovvio che solo dopo il completamento di tutti questi processi è possibile rivelare la tossicità dell'inquinante.

L'effetto tossico di vari tipi di inquinamento sulla vegetazione può manifestarsi in diversi modi, ma molto spesso porta a disturbi metabolici. Ogni sostanza a modo suo influenza i processi biochimici e fisiologici nelle piante. La loro reazione a queste influenze si manifesta in violazioni della struttura e delle funzioni dell'intero sistema o dei suoi singoli componenti. Queste violazioni possono essere viste da una serie di segni che sono visibili osservando da vicino un oggetto naturale. Sulla base dell'analisi di alcune fonti letterarie e dello studio delle comunità vegetali, tra i segni più comuni di disturbo della vegetazione legnosa in condizioni di inquinamento antropico e tecnogenico, si possono distinguere:

La comparsa di legno morto e alberi indeboliti tra le specie dominanti (abete rosso in un bosco di abeti rossi, quercia in un bosco di querce, betulla in un bosco di betulle);

Una diminuzione (notevole) delle dimensioni degli aghi e del fogliame quest'anno rispetto agli anni precedenti;

Ingiallimento precoce (molto prima dell'autunno) e caduta del fogliame;

Decelerazione della crescita degli alberi in altezza e diametro;

La comparsa di clorosi (cioè invecchiamento precoce di foglie o aghi sotto l'influenza di inquinanti) e necrosi (cioè necrosi di sezioni di tessuto vegetale anche sotto l'influenza di inquinanti) di aghi e fogliame. Inoltre, la posizione sulla pianta e il colore della necrosi a volte consentono di trarre conclusioni sul grado e sul tipo di impatto. È consuetudine distinguere tra: a) necrosi marginale - la morte del tessuto lungo i bordi del lenzuolo; b) necrosi mediana - la morte del tessuto fogliare tra le vene; c) necrosi puntata - necrosi del tessuto fogliare sotto forma di punti e piccole macchie sparse su tutta la superficie della foglia;

Accorciare la vita degli aghi;

Un notevole aumento degli alberi danneggiati da malattie e insetti nocivi (funghi e insetti);

Afflusso di funghi tubolari (macromiceti) dalla comunità forestale e diminuzione della composizione delle specie e dell'abbondanza di funghi agarici;

Diminuzione della composizione delle specie e presenza dei principali tipi di licheni epifiti (che vivono sui tronchi degli alberi) e diminuzione del grado di copertura dell'area dei tronchi degli alberi da parte dei licheni.

Sono noti diversi tipi (tipi) degli effetti dell'inquinamento atmosferico sulle piante, che possono essere suddivisi condizionatamente negli effetti dell'esposizione acuta ad alte concentrazioni di inquinanti in un breve periodo di tempo e negli effetti dell'esposizione cronica a basse concentrazioni per un lungo periodo periodo. Esempi di effetti dell'esposizione acuta sono chiaramente osservabili clorosi o necrosi del tessuto fogliare, abscissione di foglie, frutti, petali di fiori; arricciatura delle foglie; curvatura del fusto. Gli effetti dell'esposizione cronica comprendono il rallentamento o l'arresto della normale crescita o sviluppo della pianta (provocando, in particolare, una diminuzione del volume della biomassa); clorosi o necrosi delle punte delle foglie; lento appassimento della pianta o dei suoi organi. Spesso le manifestazioni di effetti cronici o acuti sono specifiche di singoli inquinanti o delle loro combinazioni.

Attualmente è generalmente riconosciuto l'effetto dannoso dell'inquinamento atmosferico su varie componenti della vegetazione, come le specie arboree forestali. Gli inquinanti prioritari includono: anidride solforosa, ozono, nitrato di perossicetile (PAN), fluoruri.

Queste sostanze interrompono vari processi biochimici e fisiologici e l'organizzazione strutturale delle cellule vegetali. È un errore presumere che le piante non vengano danneggiate finché non compaiono sintomi visibili di fitotossicità. Il danno si manifesta principalmente a livello biochimico (colpisce la fotosintesi, la respirazione, la biosintesi di grassi e proteine, ecc.), quindi si diffonde a livello ultrastrutturale (distruzione delle membrane cellulari) e cellulare (distruzione del nucleo, delle membrane cellulari). Solo allora si sviluppano sintomi visibili di danno.

In caso di danno acuto alle piantagioni arboree da anidride solforosa, è tipica la comparsa di aree necrotiche, principalmente tra le nervature della foglia, ma talvolta - nelle piante con foglie strette - all'estremità delle foglie e lungo i bordi. Le lesioni necrotiche sono visibili su entrambi i lati della foglia. Le aree distrutte dei tessuti fogliari sembrano dapprima verde-grigiastre, come se fossero inumidite con acqua, ma poi si seccano e cambiano colore in bruno-rossastro. Inoltre, possono apparire puntini avorio pallido. Grandi macchie e chiazze necrotiche spesso si uniscono, formando bande tra le vene. Quando la lesione di necrosi del tessuto fogliare diventa fragile, si strappa e cade dal tessuto circostante, le foglie assumono una forma perforata, che è una reazione caratteristica della lesione acuta da anidride solforosa. Il ruolo degli spazi verdi nella prevenzione dell'inquinamento atmosferico da polveri ed emissioni industriali non può essere sopravvalutato; trattenendo le impurità solide e gassose, fungono da sorta di filtro che purifica l'atmosfera. 1 m3 di aria nei centri industriali contiene da 100 a 500mila particelle di polvere, fuliggine e nella foresta sono quasi mille volte di meno. Le piantagioni sono in grado di trattenere sulle chiome da 6 a 78 kg/ha di precipitazione solida, pari al 40...80% di impurità sospese nell'aria. Gli scienziati hanno calcolato che le chiome di abete rosso filtrano annualmente 32 t/ha di polvere, pino - 36, quercia - 56, faggio - 63 t/ha.

Sotto gli alberi la polvere è mediamente inferiore del 42,2% durante la stagione vegetativa e del 37,5% in assenza di fogliame. Le piantagioni forestali mantengono la capacità di resistere alla polvere anche in uno stato senza foglie. Insieme alla polvere, gli alberi assorbono anche impurità dannose: fino al 72% di polvere e il 60% di anidride solforosa si depositano su alberi e arbusti.

Il ruolo filtrante degli spazi verdi è spiegato dal fatto che una parte dei gas viene assorbita durante la fotosintesi, l'altra viene dissipata negli strati superiori dell'atmosfera a causa delle correnti d'aria verticali e orizzontali che si verificano a causa della differenza di temperatura dell'aria in aree aperte e sotto la chioma forestale.

La capacità antipolvere degli spazi verdi consiste nella ritenzione meccanica di polveri e gas e nel loro successivo dilavamento da parte della pioggia. Un ettaro di foresta purifica 18 milioni di m3 di aria all'anno.

Gli studi sulla capacità di ritenzione della polvere degli alberi vicini ai cementifici hanno dimostrato che durante la stagione vegetativa il pioppo nero deposita fino a 44 kg/ha di polvere, il pioppo bianco - 53, il salice bianco - 34, l'acero frassino - 30 kg/ha di polvere. Sotto l'influenza degli spazi verdi, la concentrazione di anidride solforosa a una distanza di 1000 m da una centrale termica, un impianto metallurgico e un impianto chimico diminuisce del 20 ... 29%, e ad una distanza di 2000 m del 38 . .. 42%. Nella regione di Mosca, i supporti di betulla assorbono in modo più efficace l'anidride solforosa.

Assorbe attivamente i composti solforati dall'aria atmosferica piantagioni di tiglio a foglia piccola (il contenuto di zolfo nelle sue foglie era del 3,3% delle foglie secche), acero (3%), ippocastano (2,8%), quercia (2,6%), pioppo bianco (2,5%).

Durante la stagione vegetativa, 1 ettaro di piantagioni di pioppo balsamico nella Cis-Urali assorbe 100 kg di anidride solforosa; in una zona meno inquinata, 1 ettaro di piantagioni di tiglio a foglia piccola accumula fino a 40 ... 50 kg di zolfo nelle foglie. Gli scienziati hanno scoperto che nella zona di forte contaminazione costante del gas, il pioppo balsamico assorbe soprattutto composti di zolfo e meno - olmo liscio, ciliegia di uccello e acero dalle foglie di frassino. Nella zona di moderato inquinamento da gas, i migliori indicatori sono tipici di tiglio, frassino, lillà e caprifoglio a foglia piccola. La composizione delle specie dei primi due gruppi è conservata nella zona di debole contaminazione periodica del gas. Molte specie arboree altamente resistenti all'anidride solforosa hanno proprietà di basso assorbimento di gas. Oltre all'anidride solforosa, le piantagioni assorbono gli ossidi di azoto. Oltre a questi principali inquinanti atmosferici, gli spazi verdi ne assorbono anche altri. Pioppo, salice, frassino, con foglie fino a 5 kg o più, assorbono fino a 200 ... 250 g di cloro durante la stagione di crescita, arbusti - fino a 100 ... 150 g di cloro.

Un albero durante la stagione di crescita neutralizza i composti di piombo contenuti in 130 kg di benzina. Nelle piante lungo l'autostrada, il contenuto di piombo è di 35 ... 50 mg per 1 kg di sostanza secca e nella zona di un'atmosfera pulita - 3 ... 5 mg. Alkain, idrocarburi aromatici, acidi, esteri, alcoli, ecc. vengono assorbiti attivamente dalle piante.

È stata stabilita una diminuzione del pericolo di contaminazione con sostanze cancerogene da parte delle piantagioni verdi.

Le piantagioni su suoli urbani impoveriti sono più suscettibili agli intossicanti da gas. L'introduzione di fertilizzanti minerali e organici in tali terreni aumenta la resistenza ai gas delle specie arboree.

Le piantagioni con una capacità filtrante (che assorbe in media fino a 60 t/ha di inquinanti nocivi) sono in grado di far fronte all'abbattimento dell'inquinamento atmosferico da parte degli agglomerati industriali, il cui valore massimo raggiunge le 200 t/ha.

Gli esempi precedenti dimostrano in modo convincente che gli spazi verdi, insieme all'uso di mezzi tecnici di purificazione e al miglioramento della tecnologia di produzione, svolgono un ruolo significativo nell'eliminazione e nella localizzazione delle impurità dannose nell'aria atmosferica. Portando un enorme servizio igienico-sanitario, le stesse piantagioni forestali soffrono della contaminazione dell'aria da polvere e gas.

Conclusione

Gli organismi vegetali svolgono un ruolo chiave nella biosfera, accumulando ogni anno enormi masse di materia organica e producendo ossigeno. L'umanità utilizza le piante come principale fonte di nutrimento, materie prime tecniche, combustibili, materiali da costruzione. Il compito della fisiologia vegetale è rivelare l'essenza dei processi che si verificano nell'organismo vegetale, stabilire la loro interconnessione, i cambiamenti sotto l'influenza dell'ambiente, i meccanismi della loro regolazione al fine di controllare questi processi al fine di ottenere un volume maggiore di produzione.

Recentemente, i progressi della biologia molecolare, dell'allevamento, della genetica, dell'ingegneria cellulare e genetica hanno avuto una grande influenza sulla fisiologia delle piante. È grazie ai risultati della biologia molecolare che fatti precedentemente noti sul ruolo dei fitormoni nei processi di crescita e sviluppo delle piante hanno ricevuto una nuova interpretazione. Ora i fitormoni svolgono un ruolo importante nella regolazione dei più importanti processi fisiologici. A questo proposito, uno dei compiti più importanti che la fisiologia delle piante deve affrontare è scoprire il meccanismo della regolazione ormonale.

Lo studio a livello molecolare ha contribuito molto alla spiegazione dei processi di ingresso dei nutrienti nella pianta. Tuttavia. Va detto che le questioni dell'assunzione e, soprattutto, del movimento dei nutrienti attraverso la pianta rimangono in gran parte poco chiare.

Negli ultimi anni sono stati compiuti grandi progressi nella comprensione dei processi primari della fotosintesi, anche se molte questioni richiedono ulteriori approfondimenti. Quando il meccanismo del processo di fotosintesi sarà completamente rivelato, allora il sogno dell'umanità di riprodurre questo processo in un'installazione artificiale diventerà realtà.

Pertanto, l'applicazione sempre più ampia dei principi scoperti attraverso la ricerca biologica molecolare nello studio dei processi a livello dell'intera pianta e delle comunità vegetali consentirà di avvicinarsi al controllo della crescita, dello sviluppo e, di conseguenza, della produttività delle piante organismi.