Hvordan forurensning påvirker dyr. Effekter av utendørs luftforurensning på dyr

Hvorfor er skitten luft farlig?

En person inhalerer opptil 24 kg luft per dag, som er minst 16 ganger mer enn mengden vann som drikkes per dag. Men tenker vi på hva vi puster? Tross alt, med et stort antall biler, tobakksrøyk, elektriske apparater, partikler som fordamper fra vaske- og rengjøringsmidler, og mye, mye mer, er luften vi puster inn ikke ren. Hva er forurenset luft laget av og hvorfor er det farlig?

Som du vet har luftpartikler elektriske ladninger. Prosessen med dannelse av disse ladningene kalles ionisering, og et ladet molekyl kalles et ion eller et luftion. Hvis et ionisert molekyl legger seg på en væskepartikkel eller et støvkorn, kalles et slikt ion et tungt ion.

Luftioner har to ladninger - positive og negative.

Negativt ladede ioner har en gunstig effekt på menneskers helse. I ren luft er det absolutt ingen tunge ioner, og derfor er slik luft gunstig for mennesker. Det er derfor folk trenger å være oftere i frisk luft, i naturen, borte fra byrøyken og eksponering for skadelige miljøfaktorer.

De mest følsomme for de negative effektene av positive ioner (flere titalls metaller ble funnet i husstøv alene, inkludert slike giftige og farlige som kadmium, bly, arsen, etc.), de kategoriene mennesker som har vært innendørs lenge tid er barn (spesielt yngre), gravide og ammende kvinner, syke og eldre.

Hvordan påvirker skitten luft en person?

Det er kjent at alt elektronisk og elektrisk utstyr avgir positivt ladede ioner, og det er ingen reproduksjon av negativt ladede luftioner, som stadig konsumeres av mennesker og kjæledyr, i rommet.

Luftforurensning, sammen med brudd på den naturlige fysiske sammensetningen, gjør luftmiljøet rundt oss ekstremt ugunstig for livet, noe som ifølge de siste vitenskapelige dataene tvinger menneskekroppen til å bruke 80% av sine interne ressurser kun på å sikre muligheten eksistensen i den.

Hvis bare vi kunne lokalisere hjemmene våre i skogen og la naturen selv rense, friske opp luften!

Dette er imidlertid praktisk talt urealistisk, men du kan bruke Air Purification Systems som gjenskaper naturlig rensing ved hjelp av ionisering og lavkonsentrasjon av ozon. Disse systemene kan brukes i hjem, kontorer, hoteller, kjæledyr, landbruk og til og med biler.

På alle stadier av utviklingen var mennesket nært knyttet til omverdenen. Men siden fremveksten av et svært industrielt samfunn, har den farlige menneskelige inngripen i naturen økt dramatisk, omfanget av denne intervensjonen har utvidet seg, den har blitt mer mangfoldig, og truer nå med å bli en global fare for menneskeheten.

Mennesket må gripe mer og mer inn i økonomien i biosfæren - den delen av planeten vår hvor det eksisterer liv. Jordens biosfære gjennomgår for tiden økende menneskeskapt påvirkning. Samtidig kan flere av de mest betydningsfulle prosessene skilles ut, og ingen av dem forbedrer den økologiske situasjonen på planeten.

Den mest omfattende og betydningsfulle er den kjemiske forurensningen av miljøet med stoffer av kjemisk natur som er uvanlig for det. Blant dem er gassformige og aerosolforurensninger av industriell og husholdningsopprinnelse. Opphopningen av karbondioksid i atmosfæren går også fremover. Det er ingen tvil om viktigheten av kjemisk forurensning av jorda med plantevernmidler og dens økte surhet, som fører til kollaps av økosystemet. Generelt har alle de vurderte faktorene, som kan tilskrives den forurensende effekten, en betydelig innvirkning på prosessene som skjer i biosfæren.

Ordtaket "nødvendig som luft" er ikke tilfeldig. Folkelig visdom er ikke feil. En person kan leve uten mat i 5 uker, uten vann - 5 dager, uten luft - ikke mer enn 5 minutter. I det meste av verden er luften tung. Det den er tilstoppet med kan ikke kjennes i håndflaten din, kan ikke ses med øyet. Imidlertid faller opptil 100 kg forurensende stoffer på hodet til innbyggerne hvert år. Dette er faste partikler (støv, aske, sot), aerosoler, avgasser, damper, røyk osv. Mange stoffer reagerer med hverandre i atmosfæren og danner nye, ofte enda mer giftige forbindelser.

Blant stoffene som forårsaker kjemisk forurensning av byluft, er de vanligste oksidene av nitrogen, svovel (svoveldioksid), karbonmonoksid (karbonmonoksid), hydrokarboner, tungmetaller.

Luftforurensning påvirker menneskers helse, dyr og planter negativt. For eksempel forårsaker mekaniske partikler, røyk og sot i luften lungesykdommer. Karbonmonoksid inneholdt i bilers eksosutslipp, i tobakksrøyk, fører til oksygenmangel i kroppen, siden det binder hemoglobin i blodet. Avgasser inneholder blyforbindelser som forårsaker generell forgiftning av kroppen.

Når det gjelder jorda, kan det bemerkes at de nordlige taigajordene er relativt unge og uutviklede; derfor påvirker ikke delvis mekanisk ødeleggelse deres fruktbarhet i nevneverdig grad i forhold til treaktig vegetasjon. Men å kutte av humushorisonten eller fylle jorda forårsaker døden til jordstenglene til bærbuskene av tyttebær og blåbær. Og siden disse artene reproduserer hovedsakelig av jordstengler, forsvinner de på rørledningsruter og veier. Deres plass er tatt av økonomisk mindre verdifulle korn og sedges, som forårsaker naturlig sodding av jorda og hindrer naturlig fornyelse av bartrær. Denne trenden er typisk for byen vår: sur jord i sin opprinnelige sammensetning er allerede ufruktbar (med tanke på den dårlige jordmikrofloraen og artssammensetningen til jorddyr), og er også forurenset med giftige stoffer som kommer fra luften og smeltevann. Jord i byen er i de fleste tilfeller blandet og bulk med høy grad av komprimering. Farlig og sekundær salinisering som oppstår ved bruk av saltblandinger mot veiising, og urbaniseringsprosesser, og bruk av mineralgjødsel.

Selvfølgelig, ved hjelp av kjemiske analysemetoder, er det mulig å fastslå tilstedeværelsen av skadelige stoffer i miljøet, selv i de minste mengder. Dette er imidlertid ikke nok til å fastslå den kvalitative påvirkningen av disse stoffene på mennesker og miljø, og enda mer langsiktige konsekvenser. I tillegg er det mulig å bare delvis vurdere trusselen fra forurensninger som finnes i atmosfæren, vann, jord, med tanke på effekten av kun individuelle stoffer uten deres mulige interaksjon med andre stoffer. Derfor bør kvalitetskontrollen av komponentene i naturen overvåkes på et tidligere tidspunkt for å forhindre fare. Planteverdenen rundt oss er mer følsom og informativ enn noen elektroniske enheter. Dette formålet kan betjenes av spesielt utvalgte plantearter inneholdt under passende forhold, de såkalte fytoindikatorene, som gir tidlig anerkjennelse av en mulig fare for atmosfæren og jorda i byen, som kommer fra skadelige stoffer.

Hovedforurensninger

Mennesket har forurenset atmosfæren i tusenvis av år, men konsekvensene av bruken av ild, som han brukte gjennom hele denne perioden, var ubetydelige. Jeg måtte tåle at røyken forstyrret pusten, og soten falt som et svart deksel på taket og veggene i boligen. Den resulterende varmen var viktigere for en person enn ren luft og ikke sotede hulevegger. Denne første luftforurensningen var ikke et problem, for folk bodde da i små grupper og okkuperte et stort, uberørt naturmiljø. Og selv en betydelig konsentrasjon av mennesker i et relativt lite område, slik tilfellet var i den klassiske antikken, var ennå ikke ledsaget av alvorlige konsekvenser.

Slik var det fram til begynnelsen av det nittende århundre. Først i det siste århundret har utviklingen av industrien "begavet" oss med slike produksjonsprosesser, hvis konsekvens først mennesket ennå ikke kunne forestille seg. Millionsterke byer oppsto, hvis vekst ikke kan stoppes. Alt dette er resultatet av store oppfinnelser og erobringer av mennesket.

I utgangspunktet er det tre hovedkilder til luftforurensning: industri, husholdningskjeler, transport. Andelen av hver av disse kildene i luftforurensning varierer mye fra sted til sted. Det er nå allment akseptert at industriproduksjon forurenser luften mest. Kilder til forurensning - termiske kraftverk, husholdningskjeler, som sammen med røyk avgir svoveldioksid og karbondioksid til luften; metallurgiske virksomheter, spesielt ikke-jernholdig metallurgi, som slipper ut nitrogenoksider, hydrogensulfid, klor, fluor, ammoniakk, fosforforbindelser, partikler og forbindelser av kvikksølv og arsen til luften; kjemiske og sementanlegg. Skadelige gasser kommer inn i luften som følge av brenselforbrenning til industrielle behov, boligoppvarming, transport, forbrenning og behandling av husholdnings- og industriavfall. Atmosfæriske forurensninger er delt inn i primære, kommer direkte inn i atmosfæren, og sekundære, som følge av transformasjonen av sistnevnte. Så svoveldioksid som kommer inn i atmosfæren oksideres til svovelsyreanhydrid, som interagerer med vanndamp og danner dråper av svovelsyre. Når svovelsyreanhydrid reagerer med ammoniakk, dannes ammoniumsulfatkrystaller. Her er noen av forurensningene: a) Karbonmonoksid. Det oppnås ved ufullstendig forbrenning av karbonholdige stoffer. Det kommer ut i luften under forbrenning av fast avfall, med avgasser og utslipp fra industribedrifter. Minst 1250 millioner tonn av denne gassen kommer inn i atmosfæren hvert år. m. Karbonmonoksid er en forbindelse som aktivt reagerer med de bestanddelene i atmosfæren og bidrar til en økning i temperaturen på planeten, og skapelsen av en drivhuseffekt.

b) Svoveldioksid. Det slippes ut under forbrenning av svovelholdig drivstoff eller bearbeiding av svovelholdige malmer (opptil 170 millioner tonn per år). En del av svovelforbindelsene frigjøres ved forbrenning av organiske rester i gruvefyllinger. Bare i USA utgjorde den totale mengden svoveldioksid som ble sluppet ut til atmosfæren 65 % av det globale utslippet.

c) Svovelsyreanhydrid. Det dannes under oksidasjon av svoveldioksid. Sluttproduktet av reaksjonen er en aerosol eller løsning av svovelsyre i regnvann, som forsurer jorda og forverrer luftveissykdommer hos mennesker. Utfellingen av svovelsyreaerosol fra røykflammer fra kjemiske virksomheter observeres ved lav overskyethet og høy luftfuktighet. Bladblader av planter som vokser i en avstand på mindre enn 11 km. fra slike virksomheter, er vanligvis tett oversådd med små nekrotiske flekker dannet på sedimenteringsstedene av dråper av svovelsyre. Pyrometallurgiske virksomheter innen ikke-jernholdig og jernholdig metallurgi, samt termiske kraftverk slipper årlig ut titalls millioner tonn svovelsyreanhydrid til atmosfæren.

d) Hydrogensulfid og karbondisulfid. De kommer inn i atmosfæren separat eller sammen med andre svovelforbindelser. De viktigste utslippskildene er bedrifter for produksjon av kunstfiber, sukker, koks, oljeraffinerier og oljefelt. I atmosfæren, når de interagerer med andre forurensninger, gjennomgår de langsom oksidasjon til svovelsyreanhydrid.

e) Nitrogenoksider. De viktigste utslippskildene er bedrifter som produserer nitrogengjødsel, salpetersyre og nitrater, anilinfargestoffer, nitroforbindelser, viskosesilke og celluloid. Mengden nitrogenoksider som kommer inn i atmosfæren er 20 millioner tonn per år.

f) Fluorforbindelser. Kilder til forurensning er bedrifter som produserer aluminium, emaljer, glass, keramikk, stål og fosfatgjødsel. Fluorholdige stoffer kommer inn i atmosfæren i form av gassformige forbindelser - hydrogenfluorid eller støv av natrium- og kalsiumfluorid. Forbindelsene er preget av en toksisk effekt. Fluorderivater er sterke insektmidler.

g) Klorforbindelser. De kommer inn i atmosfæren fra kjemiske virksomheter som produserer saltsyre, klorholdige plantevernmidler, organiske fargestoffer, hydrolytisk alkohol, blekemiddel, brus. I atmosfæren finnes de som en blanding av klormolekyler og saltsyredamper. Toksisiteten til klor bestemmes av typen forbindelser og deres konsentrasjon. I metallurgisk industri, under smelting av råjern og under bearbeiding av det til stål, slippes ulike metaller og giftige gasser ut i atmosfæren.

h) Svoveldioksid (SO2) og svovelsyreanhydrid (SO3). I kombinasjon med suspenderte partikler og fuktighet har de den mest skadelige effekten på mennesker, levende organismer og materielle verdier. SO2 er en fargeløs og ikke-brennbar gass, hvis lukt begynner å merkes ved en konsentrasjon i luften på 0,3-1,0 millioner, og ved en konsentrasjon på mer enn 3 millioner har den en skarp irriterende lukt. Det er en av de vanligste luftforurensningene. Det er mye funnet som et produkt fra metallurgisk og kjemisk industri, et mellomprodukt i produksjonen av svovelsyre, og hovedkomponenten i utslipp fra termiske kraftverk og mange kjeler som opererer på surt brensel, spesielt kull. Svoveldioksid er en av hovedkomponentene som er involvert i dannelsen av sur nedbør. Det er fargeløst, giftig, kreftfremkallende, har en skarp lukt. Svoveldioksid i blanding med faste partikler og svovelsyre allerede ved et gjennomsnittlig årlig innhold på 0,04-0,09 millioner og en røykkonsentrasjon på 150-200 µg/m3 fører til en økning i symptomene på kortpustethet og lungesykdommer. Så med et gjennomsnittlig daglig SO2-innhold på 0,2-0,5 millioner og en røykkonsentrasjon på 500-750 µg/m3, er det en kraftig økning i antall pasienter og dødsfall.

Lave konsentrasjoner av SO2 irriterer slimhinnene når de utsettes for kroppen, mens høyere konsentrasjoner forårsaker betennelse i slimhinnene i nesen, nesesvelget, luftrøret, bronkiene, og noen ganger fører til neseblod. Langvarig kontakt forårsaker oppkast. Akutt forgiftning med dødelig utfall er mulig. Det var svoveldioksid som var den viktigste aktive komponenten i den berømte London-smoggen i 1952, da et stort antall mennesker døde.

Maksimal tillatt konsentrasjon av SO2 er 10 mg/m3. luktterskel - 3-6 mg/m3. Førstehjelp for svoveldioksidforgiftning - frisk luft, pustefrihet, oksygeninnånding, vask av øyne, nese, skylling av nasopharynx med en 2% brusløsning.

Innenfor grensene til byen vår utføres utslipp til atmosfæren av kjelehuset og kjøretøyene. Dette er hovedsakelig karbondioksid, blyforbindelser, nitrogenoksider, svoveloksider (svoveldioksid), karbonmonoksid (karbonmonoksid), hydrokarboner, tungmetaller. Forekomstene forurenser praktisk talt ikke atmosfæren. Dette bekreftes av dataene.

Men tilstedeværelsen av langt fra alle forurensninger kan bestemmes ved hjelp av fytoindikasjon. Imidlertid gir denne metoden en tidligere, sammenlignet med den instrumentelle, erkjennelse av mulighetene for fare som utgjøres av skadelige stoffer. Spesifisiteten til denne metoden er utvalget av planter - indikatorer som har karakteristiske sensitive egenskaper når de er i kontakt med skadelige stoffer. Bioindikasjonsmetoder, som tar hensyn til de klimatiske og geografiske egenskapene til regionen, kan med hell brukes som en integrert del av industriell industriell miljøovervåking.

Problemet med å kontrollere utslipp av forurensninger til atmosfæren fra industribedrifter (MPC)

Prioriteten i utviklingen av maksimalt tillatte konsentrasjoner i luften tilhører USSR. MPC - slike konsentrasjoner som påvirker en person og hans avkom ved direkte eller indirekte eksponering, forverrer ikke deres ytelse, velvære, samt sanitære og levekår for mennesker.

Generaliseringen av all informasjon om MPC, mottatt av alle avdelinger, utføres i MGO - Main Geophysical Observatory. For å bestemme luftverdier basert på resultatene av observasjoner, sammenlignes de målte verdiene av konsentrasjoner med maksimal engangs maksimal tillatt konsentrasjon og antall tilfeller når MPC ble overskredet, samt hvor mange ganger den største verdien var høyere enn MPC, er bestemt. Gjennomsnittsverdien av konsentrasjonen for en måned eller et år sammenlignes med den langsiktige MPC - en middels stabil MPC. Tilstanden til luftforurensning av flere stoffer observert i atmosfæren i byen vurderes ved hjelp av en kompleks indikator - luftforurensningsindeksen (API). For å gjøre dette normaliserte MPC til den tilsvarende verdien og gjennomsnittskonsentrasjonene av forskjellige stoffer ved hjelp av enkle beregninger førte til verdien av konsentrasjonene av svoveldioksid, og oppsummerte deretter.

Graden av luftforurensning fra hovedforurensningene er direkte avhengig av den industrielle utviklingen i byen. De høyeste maksimale konsentrasjonene er typiske for byer med en befolkning på mer enn 500 tusen mennesker. innbyggere. Luftforurensning med spesifikke stoffer avhenger av hvilken type industri som er utviklet i byen. Hvis bedrifter fra flere bransjer er lokalisert i en stor by, skapes et veldig høyt nivå av luftforurensning, men problemet med å redusere utslipp er fortsatt uløst.

MPC (maksimal tillatt konsentrasjon) av visse skadelige stoffer. MPC, utviklet og godkjent av lovgivningen i vårt land, er det maksimale nivået av et gitt stoff som en person kan tolerere uten å skade helsen.

Innenfor grensene til byen vår og utover (ved feltene) overstiger ikke svoveldioksidutslipp fra produksjon (0,002-0,006) MPC (0,5), utslipp av totale hydrokarboner (mindre enn 1) overstiger ikke MPC (1) . I følge UNIR overstiger ikke konsentrasjonen av masseutslipp av CO, NO, NO2 fra kjeler (damp- og varmtvannskjeler) MPE.

2. 3. Atmosfærisk forurensning ved utslipp fra mobile kilder (kjøretøyer)

Den viktigste bidragsyteren til luftforurensning er bensindrevne kjøretøy (omtrent 75 % i USA), etterfulgt av fly (ca. 5 %), dieseldrevne biler (ca. 4 %), traktorer og landbrukskjøretøyer (omtrent 4 %) , jernbane og vanntransport (ca. 2%). De viktigste atmosfæriske forurensningene som slippes ut av mobile kilder (det totale antallet slike stoffer overstiger 40 %) inkluderer karbonmonoksid, hydrokarboner (omtrent 19 %) og nitrogenoksider (omtrent 9 %). Karbonmonoksid (CO) og nitrogenoksider (NOx) kommer kun inn i atmosfæren med avgasser, mens ufullstendig forbrente hydrokarboner (HnCm) kommer inn både med avgasser (dette er ca. 60 % av den totale massen av emitterte hydrokarboner) og fra veivhus (ca. 20%), drivstofftank (ca. 10%) og forgasser (ca. 10%); faste urenheter kommer hovedsakelig med avgasser (90 %) og fra veivhuset (10 %).

Den største mengden forurensninger slippes ut under kjøretøyakselerasjon, spesielt ved høye hastigheter, samt ved kjøring i lave hastigheter (fra det mest økonomiske området). Den relative andelen (av den totale massen av utslipp) av hydrokarboner og karbonmonoksid er høyest under bremsing og tomgang, andelen nitrogenoksider er høyest under akselerasjon. Av disse dataene følger det at biler forurenser luften spesielt kraftig ved hyppige stopp og ved kjøring i lav hastighet.

Grønne bølgetrafikksystemer som opprettes i byer, som reduserer antall stopp i kryss, er designet for å redusere luftforurensning i byer. Driftsmåten til motoren, spesielt forholdet mellom drivstoff- og luftmassene, tenningsøyeblikket, drivstoffkvaliteten, forholdet mellom overflaten av forbrenningskammeret og volumet, etc., har stor innflytelse på kvaliteten og kvantiteten av utslipp av urenheter Med en økning i forholdet mellom massen av luft og drivstoff som kommer inn i kammerforbrenningen, reduseres utslippene av karbonmonoksid og hydrokarboner, men utslippene av nitrogenoksider økes.

Til tross for at dieselmotorer er mer økonomiske, slipper de ikke ut flere stoffer som CO, HnCm, NOx enn bensinmotorer, de avgir betydelig mer røyk (hovedsakelig uforbrent karbon), som også har en ubehagelig lukt skapt av enkelte uforbrente hydrokarboner. I kombinasjon med støyen som genereres, forurenser dieselmotorer ikke bare miljøet mer, men påvirker også menneskers helse i mye større grad enn bensinmotorer.

De viktigste kildene til luftforurensning i byer er kjøretøy og industribedrifter. Mens industrianlegg i byen stadig reduserer mengden skadelige utslipp, er parkeringsplassen en virkelig katastrofe. Løsningen av dette problemet vil hjelpe overføringen av transport til høykvalitets bensin, kompetent organisering av trafikken.

Blyioner akkumuleres i planter, men vises ikke eksternt, fordi ionene binder seg til oksalsyre og danner oksalater. I vårt arbeid brukte vi fytoindikasjon ved eksterne endringer (makroskopiske trekk) av planter.

2. 4. Luftforurensnings innvirkning på mennesker, flora og fauna

Alle luftforurensninger har i større eller mindre grad en negativ innvirkning på menneskers helse. Disse stoffene kommer hovedsakelig inn i menneskekroppen gjennom luftveiene. Åndedrettsorganene lider direkte av forurensning, siden omtrent 50 % av urenhetspartikler med en radius på 0,01-0,1 mikron som trenger inn i lungene blir avsatt i dem.

Partikler som trenger inn i kroppen forårsaker en giftig effekt, siden de er: a) giftige (giftige) i sin kjemiske eller fysiske natur; b) forstyrre en eller flere av mekanismene som luftveiene (luftveiene) normalt renses for; c) tjene som en bærer av et giftig stoff som absorberes av kroppen.

3. UNDERSØKELSE AV ATMOSFÆREN VED BRUK

INDIKATORPLANTER

(FYTOINDIKASJON AV LUFTSAMMENSETNING)

3. 1. Om metodene for fytoindikasjon av forurensning av terrestriske økosystemer

Et av de viktigste områdene innen miljøovervåking i dag er fytoindikasjon. Fytoindikasjon er en av metodene for bioindikasjon, det vil si vurdering av miljøtilstanden ved planters reaksjon. Atmosfærens kvalitative og kvantitative sammensetning påvirker livet og utviklingen til alle levende organismer. Tilstedeværelsen av skadelige gassformige stoffer i luften har en annen effekt på planter.

Bioindikasjonsmetoden som et verktøy for å overvåke miljøtilstanden har blitt utbredt i Tyskland, Nederland, Østerrike og Sentral-Europa de siste årene. Behovet for bioindikasjon er klart når det gjelder overvåking av økosystemet som helhet. Fytoindikasjonsmetoder er av særlig betydning i byen og dens omegn. Planter brukes som fytoindikatorer, og et helt kompleks av deres makroskopiske egenskaper studeres.

På grunnlag av teoretisk analyse og vår egen, har vi gjort et forsøk på å beskrive noen av de opprinnelige metodene for fytoindikasjon av forurensning av terrestriske økosystemer tilgjengelig i skoleforhold ved å bruke eksemplet på endringer i de ytre egenskapene til planter.

Uavhengig av art, i planter, kan følgende morfologiske endringer oppdages i indikasjonsprosessen

Klorose er en blek farging av bladene mellom årene, observert i planter på søppelfyllinger etter utvinning av tungmetaller, eller furunåler med liten eksponering for gassutslipp;

Rødhet - flekker på bladene (akkumulering av antocyanin);

Gulning av kanter og områder av bladene (i løvtrær under påvirkning av klorider);

Bruning eller bronsering (i løvtrær er dette ofte en indikator på den innledende fasen av alvorlig nekrotisk skade, i bartrær tjener det til ytterligere rekognosering av røykskadesoner);

Nekrose - død av vevsområder - et viktig symptom i indikasjonen (inkludert: punktert, intervenalt, marginalt, etc.);

Bladfall - deformasjon - oppstår vanligvis etter nekrose (for eksempel en reduksjon i levetiden til nåler, felling, bladfall i linder og kastanjer under påvirkning av salt for å akselerere smeltingen av is eller i busker under påvirkning av svoveloksid) ;

Endringer i størrelsen på planteorganer, fruktbarhet.

For å finne ut hva disse morfologiske endringene i plantefytoindikatorer vitner om, brukte vi noen metoder.

Når man undersøker skade på furunåler, anses skuddvekst, apikale nekrose og nålens levetid som viktige parametere. En av de positive sidene i favør av denne metoden er muligheten til å gjennomføre undersøkelser hele året, også i byen.

I undersøkelsesområdet ble enten unge trær valgt i en avstand på 10–20 m fra hverandre, eller sideskudd i den fjerde hvirvelen fra toppen av svært høye furutrær. Undersøkelsen avdekket to viktige bioindikative indikatorer: skadeklassen og uttørkingen av nålene og nålenes levetid. Som følge av den uttrykkelige vurderingen ble graden av luftforurensning fastsatt.

Den beskrevne teknikken var basert på studiene til S. V. Alekseev, A. M. Becker.

For å bestemme skadeklassen og uttørkingen av nålene var den apikale delen av furustammen gjenstand for vurdering. I henhold til tilstanden til nålene i den sentrale skuddseksjonen (andre fra toppen) året før, ble nåleskadeklassen bestemt på en skala.

Nåleskadeklasse:

I - nåler uten flekker;

II - nåler med et lite antall små flekker;

III - nåler med et stort antall svarte og gule flekker, noen av dem er store, hele bredden av nålene.

Nåletørkeklasse:

I - ingen tørre områder;

II - krympet spiss, 2 - 5 mm;

III - 1/3 av nålene har tørket opp;

IV - alle nåler er gule eller halvtørre.

Vi vurderte nålenes levetid basert på tilstanden til den apikale delen av stammen. Økningen ble tatt i løpet av de siste årene, og det antas at det dannes én hvirvel for hvert leveår. For å oppnå resultatene var det nødvendig å bestemme nålenes totale alder - antall seksjoner av stammen med fullstendig bevarte nåler, pluss andelen bevarte nåler i neste seksjon. For eksempel, hvis den apikale delen og to seksjoner mellom hvirlene helt beholdt nålene sine, og den neste delen beholdt halvparten av nålene, ville resultatet være 3,5 (3 + 0, 5 = 3,5).

Etter å ha bestemt skadeklassen og nålenes levetid, var det mulig å estimere luftforurensningsklassen i henhold til tabellen

Som et resultat av våre studier av furunåler for klassen skade og uttørking av nålene, viste det seg at det er et lite antall trær i byen som har uttørking av nålespissene. I utgangspunktet var det nåler på 3-4 år, nålene var uten flekker, men noen viste uttørking av tuppen. Det konkluderes med at luften i byen er ren.

Ved å bruke denne bioindikasjonsteknikken i en årrekke er det mulig å få pålitelig informasjon om gass- og røykforurensning både i selve byen og dens omegn.

Andre planteobjekter for bioindikasjon av forurensning i terrestriske økosystemer kan være:

➢ brønnkarse som testobjekt for vurdering av jord- og luftforurensning;

➢ lavvegetasjon - ved kartlegging av området i henhold til deres artsmangfold;

Lav er svært følsomme for luftforurensning og dør ved høye nivåer av karbonmonoksid, svovelforbindelser, nitrogen og fluor. Graden av følsomhet hos forskjellige arter er ikke den samme. Derfor kan de brukes som levende indikatorer på miljørenslighet. Denne forskningsmetoden kalles lavindikasjon.

Det er to måter å bruke lavindikasjonsmetoden på: aktiv og passiv. Når det gjelder den aktive metoden, er bladlav av typen Hypohymnia utstilt på spesielle tavler i henhold til observasjonsnettet, og senere bestemmes skade på lavkroppen av skadelige stoffer (eksemplet er hentet fra data om å bestemme graden av luftforurensning nær et metallurgisk aluminiumsanlegg ved bioindikasjonsmetoden Dette gjør at vi kan trekke direkte konklusjoner om eksisterende I byen Kogalym ble det funnet Parmelia swollen og Xanthoria walla, men i små mengder.Utenfor byen ble disse typene laver funnet. finnes i store mengder, og med intakte kropper.

Ved passiv metode benyttes lavkartlegging. Allerede på midten av 1800-tallet ble det observert et slikt fenomen at lav forsvant fra byer på grunn av luftforurensning med skadelige stoffer. Lav kan brukes til å skille mellom områder med luftforurensning i store områder og kilder til forurensning som opererer i små områder. Vi har gjennomført en vurdering av luftforurensning ved bruk av indikatorlav. Vi estimerte graden av luftforurensning i byen ved overflod av forskjellige lav.

I vårt tilfelle ble forskjellige typer lav samlet både på byens territorium og på territoriet ved siden av byen. Resultatene ble lagt inn i en egen tabell.

Vi noterte svak forurensning i byen og markerte ikke forurensningssonen utenfor byen. Dette er bevist av de funne artene av lav. Den langsomme veksten av lav, sparsomheten av kronene til urbane trær, i motsetning til skogen, og effekten av direkte sollys på trestammer ble også tatt i betraktning.

Og likevel fortalte fytoindikatorplanter oss om den svake luftforurensningen i byen. Men hva? For å finne ut hvilken gass som forurenset atmosfæren, brukte vi tabell nummer 4. Det viste seg at endene av nålene får en brun fargetone når atmosfæren er forurenset med svoveldioksid (fra kjelerommet), og ved høyere konsentrasjoner oppstår lavdød.

Til sammenligning utførte vi eksperimentelt arbeid, som viste oss følgende resultater: faktisk var det misfargede kronblader av hageblomster (petunia), men et lite antall av dem ble lagt merke til, fordi de vegetative prosessene og blomstringsprosessene i vårt område er korte, og konsentrasjonen av svoveldioksid er ikke kritisk.

Når det gjelder forsøk nr. 2 "Sur regn og planter", etter herbarieprøvene vi samlet inn, var det blader med nekrotiske flekker, men flekkene passerte langs kanten av bladet (klorose), og under påvirkning av sur nedbør, brune nekrotiske flekker vises over hele bladbladet.

3. 2. Jordstudie ved bruk av indikatorplanter - acidofiler og kalsefober

(fytoindikasjon på jordsammensetning)

I prosessen med historisk utvikling har plantearter eller -samfunn utviklet seg, knyttet til visse habitatforhold så sterkt at økologiske forhold kan gjenkjennes av tilstedeværelsen av disse planteartene eller deres samfunn. I denne forbindelse er grupper av planter assosiert med tilstedeværelsen av kjemiske elementer i sammensetningen av jorda blitt identifisert:

➢ nitrofiler (hvit gasbind, brennesle, smalbladet ildgress, etc.);

➢ calcephiles (sibirsk lerk, snute, dametøffel, etc.);

➢ calcephobes (lyng, sphagnummoser, bomullsgress, sivrør, flatkøllemose, køllemose, kjerringrokk, bregner).

I løpet av studien fant vi at det ble dannet jord som var fattig på nitrogen på byens territorium. Denne konklusjonen ble gjort takket være arten av følgende planter notert av oss: smalbladet ildgress, engkløver, sivrør, maned bygg. Og i skogsområdene ved siden av byen er det mange kalsefobplanter. Dette er arter av kjerringrokk, bregner, moser, bomullsgress. De presenterte planteartene er presentert i en herbariummappe.

Jordsurheten bestemmes av tilstedeværelsen av følgende grupper av planter:

Acidofil - jordsurhet fra 3,8 til 6,7 (såing av havre, såing av rug, europeisk ukegress, utstikkende hvit, maned bygg, etc.);

Nøytrofil - jordsurhet fra 6,7 ​​til 7,0 (kombinert pinnsvin, steppetimotei gress, vanlig oregano, 6-blads meadowsweet, etc.);

Basofil - fra 7,0 til 7,5 (engkløver, hornfugl, eng-timoteigress, bål uten awn, etc.).

Tilstedeværelsen av sur jord på et acidofilt nivå er bevist av slike plantearter som rødkløver, bygg, som vi fant i byen. I kort avstand fra byen er slike jordsmonn dokumentert av arter av sedges, myr-tyttebær, podbel. Dette er arter som historisk har utviklet seg i våte og sumpete områder, unntatt tilstedeværelsen av kalsium i jorda, og foretrekker bare sur, torvjord.

En annen metode testet av oss er studiet av tilstanden til bjørkene som indikatorer på jordsaltholdighet i urbane forhold. Slik fytoindikasjon utføres fra begynnelsen av juli til august. Dunbjørk finnes på gatene og i det skogkledde området av byen. Skader på bjørkeblader under påvirkning av salt som brukes til å smelte is manifesterer seg som følger: lyse gule, ujevnt plasserte randsoner vises, deretter dør bladkanten, og den gule sonen beveger seg fra kanten til midten og bunnen av bladet .

Vi har forsket på bladene til dunbjørk, samt fjellaske. Som et resultat av studien ble det funnet marginal klorose av bladene, punktinneslutninger. Dette indikerer en skade på 2 grader (mindre). Resultatet av denne manifestasjonen er introduksjonen av salt for å smelte isen.

En analyse av artssammensetningen av flora i sammenheng med å bestemme de kjemiske elementene og jordsurheten under miljøovervåkingsforhold fungerer som en tilgjengelig og enkleste metode for fytoindikasjon.

Avslutningsvis bemerker vi at planter er viktige objekter for bioindikasjon av økosystemforurensning, og studiet av deres morfologiske egenskaper for å gjenkjenne den økologiske situasjonen er spesielt effektiv og tilgjengelig i byen og dens omgivelser.

4. Konklusjoner og prognoser:

1. På byens territorium avslørte metoden for fytoindikasjon og lichenoindikasjon lett luftforurensning.

2. På territoriet til byen ble sur jord avslørt ved fytoindikasjonsmetoden. I nærvær av sur jord, for å forbedre fruktbarheten, bruk kalking etter vekt (beregnet metode), tilsett dolomittmel.

3. På byens territorium ble det avdekket liten forurensning (salinisering) av jorda med saltblandinger mot veiising.

4. Et av industriens komplekse problemer er vurderingen av den komplekse påvirkningen av ulike forurensninger og deres forbindelser på miljøet. I denne forbindelse er det ekstremt viktig å vurdere helsen til økosystemer og individuelle arter ved hjelp av bioindikatorer. Vi kan anbefale følgende som bioindikatorer for å overvåke luftforurensning ved industrianlegg og i urbane områder:

➢ Bladlav Hypohymnia hoven, som er mest følsom for sure forurensninger, svoveldioksid, tungmetaller.

➢ Tilstand av furunåler for bioindikasjon på gass- og røykforurensning.

5. Som bioindikatorer som gjør det mulig å vurdere jordsurheten og overvåke jordforurensning ved industrianlegg og i urbane områder, kan vi anbefale:

➢ Urbane plantearter: rødkløver, manet bygg for å bestemme sur jord med acidofilt nivå. I kort avstand fra byen er slike jordsmonn dokumentert av arter av sedges, myr-tyttebær, podbel.

➢ Dunbjørk som en bioindikator på menneskeskapt jordsaltholdighet.

5. Den utbredte bruken av bioindikasjonsmetoden i virksomhetene vil gjøre det mulig å raskere og mer pålitelig vurdere kvaliteten på naturmiljøet og, i kombinasjon med instrumentelle metoder, bli et vesentlig ledd i systemet for industriell miljøovervåking (EM) av industrianlegg.

Ved implementering av industrielle miljøovervåkingssystemer er det viktig å ta hensyn til økonomiske faktorer. Kostnaden for instrumenter og apparater for TEM for bare en lineær kompressorstasjon er 560 tusen rubler

Dyrebeskyttelse

Det er ingen hemmelighet for noen at hele verden nå er et forferdelig miljø. Det skader alt - mennesker, dyr, og generelt hele dyreverdenen. Verken Amazonas-skogene eller taigaen i Sibir kan takle skadelige utslipp.

På grunn av dårlig økologi begynner mutasjonen av dyr. Utenfor kysten av Japan fant de en blekksprut på 50 kilo. Kengurumutasjon skjedde i Mexico. De begynte å ha hodet til en hund og store hoggtenner. Og i Nord-Ural begynte storfe å dø. Alle disse mutasjonene har en negativ innvirkning ikke bare på dyr, men også på mennesker.

Luftforurensning forårsaker fluorose hos dyr. Dette er en kronisk forgiftning forårsaket av luftforurensning med fluorforbindelser. Fluorforbindelser er også identifisert i vann og dyrefôr. Blant dyr rammer fluorose sau og storfe.

Forurensning av beitemark med slike forbindelser er flere faktorer. Dette er et naturlig jordstøv som er observert i enkelte områder. Dette er gassformig og støvete avfall fra bedrifter, samt kullforbrenning. Moderne bedrifter som produserer emalje, sement, aluminium og fosforsyre inneholder fluorforbindelser, inkludert hydrogenfluorid.

Dyr opplever generelt stress når parametrene til det naturlige miljøet endres dramatisk. Selv ved et lavt forurensningsnivå oppstår alltid en negativ reaksjon på forurensning. Reaksjonen påvirker det molekylærgenetiske grunnlaget i kroppen, viser egenskapene til etologi og ontogenese hos dyr, og endrer også egenskapene til interspecies interaksjoner.

Stråling påvirker også dyreverdenen negativt. Under testing av atomvåpen slippes radioaktivt nedfall ut i den atmosfæriske luften. Stråling påvirker dyr på samme måte som mennesker. Radioaktivt nedfall havner i maten. Først kommer nedbør fra jorda inn i plantene, og der hoper det seg opp og konsumeres av dyr. For tiden er slik forurensning ubetydelig, men det er ikke nok informasjon om resultatet av konsumert mat med radioaktive elementer. Moderne videre forskning er avgjørende.

Industrielt og husholdningsavfall utsettes for mekanisk, biologisk og fysisk behandling. Stoffer som finnes i avløpsvannet påvirker også dyreverdenen negativt.

Moderne økologi har i økende grad en skadelig effekt på mennesker, på dyre- og planteverdenen. Derfor er det nødvendig å ta vare på naturen. Organiseringen av reservater bidrar til bevaring av dyrelivet. Sjeldne og truede arter er pålitelig beskyttet. I tillegg temmer reservater ville dyr med verdifulle egenskaper. Reservene er også engasjert i gjenbosetting av utdødde dyr, og beriker dermed den lokale faunaen.

Statens utdanningsinstitusjon

Høyere profesjonsutdanning

Vyatka State University

Institutt for biologi

Institutt for mikrobiologi

Sammendrag om emnet:

Planter og dyr er indikatorer på miljøforurensning

Kirov, 2010

Introduksjon

Nylig har observasjoner av endringer i miljøtilstanden forårsaket av antropogene årsaker blitt svært relevante. Systemet med disse observasjonene og prognosene er essensen av miljøovervåking. For disse formålene blir en ganske effektiv og rimelig metode for overvåking av miljøet i økende grad brukt og brukt - bioindikasjon, dvs. bruk av levende organismer for å vurdere tilstanden til miljøet.

Konsekvensene av miljøforurensning gjenspeiles i planters utseende. Hos planter under påvirkning av skadelige stoffer øker antallet stomata, tykkelsen på kutikula, tettheten av pubescens, klorose og nekrose av bladene og tidlig fall av bladene. Noen planter er mest følsomme for naturen og graden av atmosfærisk forurensning. Dette betyr at de kan tjene som levende indikatorer på miljøets tilstand. For tiden er konseptet med integrert miljøovervåking av naturmiljøet utviklet, en integrert del av dette er biologisk overvåking. Indikatoranlegg kan brukes både for å identifisere individuelle luftforurensninger og for å vurdere kvaliteten på naturmiljøet. Etter å ha oppdaget tilstedeværelsen av spesifikke forurensninger i luften av plantenes tilstand, begynner de å måle mengden av disse stoffene ved forskjellige metoder, for eksempel ved å teste planter under laboratorieforhold.

På nivået av arter og samfunn kan tilstanden til det naturlige miljøet bedømmes ved indikatorer på planteproduktivitet. Indikatorer på tilstedeværelsen av svoveldioksid er lav og bartrær, som er mest påvirket av forurensning. I mange industribyer rundt fabrikker er det soner hvor lav i det hele tatt er fraværende - "lavørkener". Furunåler danner et tykkere lag med voks på overflaten, jo høyere konsentrasjonen er eller jo lengre effekten av svoveldioksid på den. På dette grunnlaget ble det utviklet en metode for å indikere i en atmosfære av sur gass - "Hertel clouding test". Et annet tegn på effekten av svoveldioksid på planter er en reduksjon i pH i celleinnholdet.

Hele komplekset av miljøfaktorer (luft- og jordtemperatur, fuktighetstilgjengelighet, miljøets pH, jord og luftforurensning med metaller) påvirker biosyntesen av pigmenter, og endrer fargen på ulike deler av planten. Denne bioindikatoren kan være den mest informative.

Studier utført på treaktige planter har vist at tungmetaller kan samle seg i planter, og innholdet kan brukes til å vurdere den økologiske situasjonen i territoriet. Forurensning med kobber påvirker veksten av planter, sink fører til at blader dør i planter, kobolt fører til unormal utvikling, etc. Indikatorer på tilstedeværelsen av fluor er følsomme planter som akkumulerer det og reagerer på dette fytotoksiske stoffet med bladnekrose (gladiolus, fresia).

Disse eksemplene viser at oppdrettere kan gjøre mye for å lage bioindikatorer for ulike typer forurensning. Mottakelige anlegg kan erstatte dyrt gassanalyseutstyr. En slik «gassanalysator» vil være tilgjengelig for alle.

1. Biologiske indikatorer

(B.i.) - organismer som reagerer på miljøendringer med deres tilstedeværelse eller fravær, endringer i utseende, kjemisk sammensetning, oppførsel.

Ved miljøovervåking av forurensning vil bruk av B.i. gir ofte mer verdifull informasjon enn en direkte vurdering av forurensning fra enheter, siden B.i. reagere umiddelbart på hele forurensningskomplekset. I tillegg har<памятью>, B.i. deres reaksjoner gjenspeiler forurensning over en lang periode. På bladene til trærne, når atmosfæren er forurenset, vises nekroser (døende områder). Tilstedeværelsen av noen forurensningsresistente arter og fraværet av ikke-resistente arter (f.eks. lav) bestemmer nivået av urban luftforurensning.

Ved bruk av B. og. noen arters evne til å akkumulere forurensninger spiller en viktig rolle. Konsekvensene av ulykken ved atomkraftverket i Tsjernobyl ble registrert i Sverige under analysen av lav. Bjørk og osp kan signalisere økt innhold av barium og strontium i miljøet ved unaturlig grønne blader. På samme måte, i uranspredningsområdet rundt forekomstene, blir kronbladene av pil-urter hvite (normalt rosa), blåbær blir mørkeblå frukter hvite, etc.

For å identifisere ulike forurensninger brukes ulike typer biologiske midler: for generell forurensning - lav og moser, for forurensning med tungmetaller - plommer og bønner, svoveldioksid - gran og alfalfa, ammoniakk - solsikke, hydrogensulfid - spinat og erter, polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) - følsomme, etc.

Den såkalte<живые приборы>- indikatorplanter plantet i senger, plassert i vekstkar eller i spesielle bokser (i sistnevnte tilfelle brukes moser, bokser som kalles briometre).<Живые приборы>installert i de mest forurensede delene av byen.

Ved vurdering av forurensning av akvatiske økosystemer som B.i. høyere planter eller mikroskopiske alger, dyreplanktonorganismer (infusoria-sko) og zoobenthos (bløtdyr, etc.) kan brukes. I det sentrale Russland, i vannforekomster, når vannet er forurenset, vokser hornwort, flytende tjern, andemat, og i rent vann - froskebrannkarse og salvinia.

Med hjelp av B. og. det er mulig å vurdere jordsaltholdighet, beiteintensitet, endring i fuktighetsregime osv. I dette tilfellet, som B.i. oftest brukes hele sammensetningen av fytocenosen. Hver planteart har visse grenser for distribusjon (toleranse) for hver miljøfaktor, og derfor lar selve faktumet av deres felles vekst oss fullt ut vurdere miljøfaktorer.

Mulighetene for å vurdere miljøet ved vegetasjon studeres av en spesiell gren av botanikk - indikator geobotanikk. Dens hovedmetode er bruken av økologiske skalaer, det vil si spesielle tabeller, der grensene for distribusjonen for hver art er angitt av faktorer som fuktighet, jordrikdom, saltholdighet, beite osv. I Russland ble økologiske skalaer satt sammen av L. G. Ramensky .

Bruken av trær som B.i. har blitt utbredt. klimaendringer og nivået av miljøforurensning. Tykkelsen på årringene er tatt i betraktning: i år da det var lite nedbør eller konsentrasjonen av forurensninger i atmosfæren økte, dannet det seg smale ringer. Dermed kan man se en refleksjon av dynamikken i miljøforhold på stammesagsnittet.

1.2 Biologisk kontroll av miljøet

Biologisk kontroll av miljøet omfatter to hovedgrupper av metoder: bioindikasjon og biotesting. Bruken av planter, dyr og til og med mikroorganismer som bioindikatorer tillater bioovervåking av luft, vann og jord.

Bioindikasjon ( bioindikasjon ) – påvisning og bestemmelse av miljømessig betydningsfulle naturlige og menneskeskapte belastninger basert på reaksjoner fra levende organismer på dem direkte i deres habitat. Biologiske indikatorer har egenskaper som er karakteristiske for et system eller en prosess, på grunnlag av hvilke en kvalitativ eller kvantitativ vurdering av trender i endringer, bestemmelse eller evalueringsklassifisering av tilstanden til økologiske systemer, prosesser og fenomener utføres. For tiden kan det anses som allment akseptert at hovedindikatoren for bærekraftig utvikling til syvende og sist er miljøkvaliteten.

Biotesting ( bioassay ) - prosedyren for å fastslå miljøets toksisitet ved bruk av testobjekter som signaliserer fare, uavhengig av hvilke stoffer og i hvilken kombinasjon som forårsaker endringer i vitale funksjoner i testobjekter. For å vurdere miljøparametere brukes standardiserte reaksjoner av levende organismer (enkelte organer, vev, celler eller molekyler) I en organisme som holder seg under forurensningsforhold i en kontrolltid skjer det endringer i fysiologiske, biokjemiske, genetiske, morfologiske eller immunsystem. Objektet fjernes fra habitatet, og nødvendig analyse utføres i laboratoriet.

Selv om tilnærmingene er svært nære når det gjelder det endelige målet for forskning, må det huskes at biotesting utføres på nivå med et molekyl, celle eller organisme og karakteriserer mulige konsekvenser av miljøforurensning for biota, mens bioindikasjon utføres. på nivå med organismen, befolkningen og samfunnet og karakteriserer som regel resultatet av forurensning. . Levende gjenstander er åpne systemer der det er en strøm av energi og sirkulasjon av stoffer. Alle er mer eller mindre egnet for bioovervåkingsformål.

De siste tiårene har miljøkvalitetskontroll ved bruk av biologiske objekter tatt form som en faktisk vitenskapelig og anvendt retning. Samtidig bør det bemerkes at det er mangel på undervisningslitteratur om disse spørsmålene og et stort behov for det.

1.3 Prinsipper for organisering av biologisk overvåking

Den økologiske kvaliteten til det menneskelige miljøet forstås som en integrert karakteristikk av det naturlige miljøet som sikrer bevaring av helse og komfortabel livsstil for en person.

Siden en person er tilpasset og komfortabelt bare kan eksistere i et moderne biologisk miljø, i naturlige økosystemer, innebærer konseptet "økologisk kvalitet på miljøet" bevaring av økologisk balanse i naturen (den relative stabiliteten til artssammensetningen til økosystemene og sammensetning av bomiljøer), som sikrer menneskers helse.

Det er nødvendig å skille mellom målene og metodene for å normalisere og vurdere kvaliteten på det menneskelige miljøet når det gjelder de viktigste fysiske og kjemiske parametrene, på den ene siden, og den økologiske prognosen for fremtidige endringer i tilstanden til økosystemet og mennesket. helse under forhold med antropogent press, på den andre.

For en generell vurdering av miljøtilstanden og for å bestemme andelen av deltakelse fra individuelle kilder i forurensning, brukes sanitærhygieniske og toksikologiske standarder (maksimalt tillatte konsentrasjoner - MPC - forurensninger, maksimalt tillatte eksponeringsnivåer - MPS). For å forutsi resultatene av virkningen av menneskeskapte faktorer på både økosystemer og menneskers helse, er det imidlertid også nødvendig å ta hensyn til mange indikatorer som karakteriserer responsen til individuelle organismer og økosystemet som helhet på den teknogene påvirkningen.

Antropogen forurensning påvirker levende organismer, inkludert mennesker, i ulike kombinasjoner, på en kompleks måte. Deres integrerte innflytelse kan bare vurderes ved reaksjonen fra levende organismer eller hele samfunn. Forutsigelsen av virkningen av forurenset vann, kjemiske tilsetningsstoffer i mat eller forurenset luft på mennesker er gyldig dersom vurderingen av toksisitet inkluderer ikke bare analysemetoder, men også biologisk diagnostikk av miljøets effekt på dyr. I tillegg akkumuleres mange fremmedlegemer (stoffer fremmed for biosfæren) i kroppen, og som et resultat forårsaker langvarig eksponering for selv lave konsentrasjoner av disse stoffene patologiske endringer i kroppen. Til slutt er den paradoksale effekten av små doser av mange biologisk aktive forbindelser kjent, når superlave doser (under MPC) har en sterkere effekt på kroppen enn deres gjennomsnittlige doser og konsentrasjoner.

En universell indikator på en endring i homeostasen til en testorganisme er stresstilstanden når den kommer fra et "rent" miljø til et "forurenset".

I biologi forstås stress som reaksjonen til et biologisk system på ekstreme miljøfaktorer (stressorer), som avhengig av styrke, intensitet, moment og varighet av eksponeringen kan påvirke systemet mer eller mindre sterkt.

Den stressende påvirkningen av miljøet fører til et avvik av kroppens hovedparametre fra det optimale nivået.

For tiden utføres vurderingen av graden av miljøfare tradisjonelt ved å identifisere individuelle potensielt skadelige stoffer eller effekter i miljøet og sammenligne resultatene som er oppnådd med de lovfestede maksimalt tillatte verdiene for dem.

Implementeringen av de grunnleggende prinsippene for bærekraftig utvikling av sivilisasjonen under moderne forhold er bare mulig hvis det er passende informasjon om tilstanden til habitatet som svar på menneskeskapt påvirkning, samlet inn i løpet av biologisk overvåking. Vurdering av miljøkvalitet er en sentral oppgave for enhver virksomhet innen økologi og rasjonell naturforvaltning. Selve begrepet "overvåking" (fra engelsk. overvåkning - kontroll) betyr å utføre aktiviteter for kontinuerlig overvåking, måling og vurdering av miljøtilstanden.

Overvåkingsobjektene er biologiske systemer og faktorer som påvirker dem. Samtidig er det ønskelig med samtidig registrering av den menneskeskapte påvirkningen på økosystemet og den biologiske responsen på påvirkningen på hele settet av indikatorer for levende systemer.

Det grunnleggende prinsippet for biologisk overvåking er etableringen av et optimalt - kontroll - nivå, ethvert avvik fra hvilket indikerer stresseksponering. Vanligvis, når man vurderer det optimale for en parameter, oppstår spørsmålet om disse forholdene også vil være optimale for andre egenskaper ved organismen. Imidlertid, hvis de studerte parametrene karakteriserer hovedegenskapene til organismen som helhet, er deres optimale nivå likt. For eksempel kan slike forskjellige og tilsynelatende fullstendig uavhengige parametere som asymmetrien til morfologiske trekk, blodparametere, oksygenforbrukets intensitet, vekstrytme og frekvens av kromosomavvik endres synkront når, under en viss stresseffekt, den vanligste grunnleggende egenskapen til organismen endres faktisk - utviklingshomeostase.

2. Bioindikasjon av miljøet

2.1 Generelle prinsipper for bruk av bioindikatorer

Bioindikatorer(fra bio og lat. indico - angi, bestemme) - organismer hvis tilstedeværelse, antall eller trekk ved utvikling fungerer som indikatorer på naturlige prosesser, forhold eller menneskeskapte endringer i habitatet. Deres indikatorbetydning bestemmes av den økologiske toleransen til det biologiske systemet. Innenfor toleransesonen er kroppen i stand til å opprettholde sin homeostase. Enhver faktor, hvis den går utover "komfortsonen" for en gitt organisme, er stressende. I dette tilfellet reagerer organismen med en respons av varierende intensitet og varighet, hvis manifestasjon avhenger av arten og er en indikator på dens indikatorverdi. Det er responsen som bestemmes av bioindikasjonsmetoder. Det biologiske systemet reagerer på påvirkningen fra miljøet som helhet, og ikke bare på individuelle faktorer, og amplituden av svingninger i fysiologisk toleranse er modifisert av systemets indre tilstand - ernæringsmessige forhold, alder, genetisk kontrollert motstand.

Mange års erfaring fra forskere fra forskjellige land med å overvåke miljøtilstanden har vist fordelene som levende indikatorer har:

· under forhold med kroniske menneskeskapte belastninger, kan de reagere selv på relativt svake påvirkninger på grunn av den kumulative effekten; reaksjoner manifesteres under akkumulering av visse kritiske verdier av den totale dosebelastningen;

· oppsummere virkningen av alle biologisk viktige påvirkninger uten unntak og gjenspeile tilstanden til miljøet som helhet, inkludert dets forurensning og andre menneskeskapte endringer;

eliminere behovet for å registrere kjemiske og fysiske parametere som karakteriserer tilstanden til miljøet;

fikse hastigheten på endringene som finner sted;

avsløre trender i utviklingen av det naturlige miljøet;

angi måter og steder for akkumulering i økologiske systemer av ulike typer forurensning og giftstoffer, mulige måter å komme inn i menneskelig mat på;

tillate å bedømme graden av skadelighet av alle stoffer syntetisert av mennesket for dyrelivet og for seg selv, og samtidig gjøre det mulig å kontrollere handlingen deres.

Det er to former for respons fra levende organismer som brukes til bioindikasjonsformål - spesifikk Og uspesifikke. I det første tilfellet er de pågående endringene assosiert med handlingen til en av faktorene. Ved uspesifikk bioindikasjon forårsaker ulike menneskeskapte faktorer de samme reaksjonene.

Avhengig av typen respons er bioindikatorer delt inn i følsom Og kumulativ. Sensitive bioindikatorer reagerer på stress med et betydelig avvik fra livsnormer, mens kumulative bioindikatorer akkumulerer menneskeskapt påvirkning, som betydelig overskrider det normale nivået i naturen, uten synlige endringer.

Vær typisk for gitte forhold;

· ha en høy overflod i den studerte økotopen;

· bo på dette stedet i flere år, noe som gjør det mulig å spore forurensningsdynamikken;

være under forhold egnet for prøvetaking;

· muliggjøre direkte analyse uten forhåndskonsentrasjon av prøver;

være preget av en positiv korrelasjon mellom konsentrasjonen av forurensninger i organismeindikatoren og studieobjektet;

brukes under de naturlige forholdene for dens eksistens; »ha en kort periode med ontogeni slik at det er mulig å spore faktorens påvirkning på etterfølgende generasjoner.

Responsen til en bioindikator på en viss fysisk eller kjemisk effekt må være tydelig uttrykt, dvs. spesifikke, enkle å registrere visuelt eller ved hjelp av instrumenter.

For bioindikasjon er det nødvendig å velge de mest sensitive samfunnene, preget av maksimal responsrate og alvorlighetsgrad av parametere. For eksempel i akvatiske økosystemer er de mest følsomme planktonsamfunnene, som raskt reagerer på miljøendringer på grunn av kort livssyklus og høy reproduksjonshastighet. Bentiske samfunn, der organismer har en ganske lang livssyklus, er mer konservative: omorganiseringer skjer i dem under langvarig kronisk forurensning, noe som fører til irreversible prosesser.

Metodene for bioindikasjon som kan brukes i studiet av et økosystem inkluderer identifisering av sjeldne og truede arter i området som studeres. Listen over slike organismer er faktisk et sett med indikatorarter som er mest følsomme for menneskeskapt påvirkning.

2.2 Funksjoner ved bruk av planter som bioindikatorer

Ved hjelp av planter er det mulig å utføre bioindikasjon av alle naturlige miljøer. Indikatorplanter brukes til å vurdere den mekaniske og sure sammensetningen av jord, deres fruktbarhet, fuktighet og saltholdighet, graden av grunnvannsmineralisering og graden av atmosfærisk luftforurensning med gassformige forbindelser, samt for å identifisere de trofiske egenskapene til vannforekomster og graden av deres forurensning med forurensninger. For eksempel er innholdet av bly i jorda indikert ved arter av svingel (Festuca ovina etc.), bøyd (Agrostis tenuis og så videre.); sink - typer fioler ( bratsj tricolor etc.), yarutki (Tlaspi alpestre og så videre.); kobber og kobolt - harpiks (Silene vulgaris etc.), mange korn og moser.

Følsomme fytoindikatorer indikerer tilstedeværelsen av en forurensning i luften eller jorda ved tidlige morfologiske reaksjoner - en endring i bladfarge (utseende av klorose; gul, brun eller bronsefarge), ulike former for nekrose, for tidlig visning og bladfall. I flerårige planter forårsaker forurensninger endringer i størrelse, form, antall organer, retning for skuddvekst eller endringer i fruktbarhet. Slike reaksjoner er vanligvis uspesifikke.

B. V. Vinogradov klassifiserte indikatortegnene til planter som floristiske, fysiologiske, morfologiske og fytokenotiske. Floristiske trekk er forskjeller i sammensetningen av vegetasjonen i de studerte områdene, dannet som et resultat av visse miljøforhold. Både tilstedeværelse og fravær av en art er veiledende. Fysiologiske trekk inkluderer trekk ved plantemetabolisme, anatomiske og morfologiske trekk - trekk ved indre og ytre struktur, ulike utviklingsavvik og neoplasmer, fytokenotiske trekk - trekk ved strukturen til vegetasjonsdekket: overflod og spredning av plantearter, lagdeling, mosaikk, grad av nærhet.

Svært ofte, for bioindikasjon, brukes forskjellige anomalier i plantevekst og utvikling - avvik fra generelle mønstre. Forskere systematiserte dem i tre hovedgrupper, assosiert med: (1) hemming eller stimulering av normal vekst (dvergvekst og gigantisme); (2) med deformasjoner av stilker, blader, røtter, frukt, blomster og blomsterstander; (3) med utseendet av neoplasmer (denne gruppen av vekstavvik inkluderer også svulster).

Gigantisme og dvergvekst regnes som misdannelser av mange forskere. For eksempel halverer et overskudd av kobber i jorda størrelsen på California-valmuen, og et overskudd av bly fører til dvergdannelse av tjæren.

For bioindikasjon er følgende plantedeformasjoner av interesse:

· fasciasjon - båndlignende utflating og sammensmelting av stengler, røtter og stengler;

· frotté blomster der støvbærerne blir til kronblader;

· spredning - spiring av blomster og blomsterstander;

· sjøsprut- traktformede, koppformede og rørformede blader i planter med lamellformede blader;

· reduksjon- omvendt utvikling av planteorganer, degenerasjon;

· filiformitet- filamentøs form av bladbladet;

· phyllodium støvbærere - deres transformasjon til en flat bladformet formasjon.

Bioovervåking kan utføres ved å observere individuelle indikatorplanter, en populasjon av en bestemt art, og tilstanden til fytokenosen som helhet. På artsnivå produseres vanligvis en spesifikk indikasjon på en enkelt forurensning, og på populasjons- eller fytocenosenivå, den generelle tilstanden til det naturlige miljøet.

2.3 Funksjoner ved bruk av dyr som bioindikatorer

Virveldyr fungerer også som gode indikatorer på miljøtilstanden på grunn av følgende funksjoner:

· som forbrukere befinner de seg på forskjellige trofiske nivåer av økosystemer og akkumulerer forurensninger gjennom næringskjeder;

har en aktiv metabolisme, noe som bidrar til rask manifestasjon av virkningen av negative miljøfaktorer på kroppen;

· ha godt differensierte vev og organer som har ulik evne til å akkumulere giftige stoffer og tvetydig fysiologisk respons, noe som gjør at forskeren kan ha et bredt spekter av tester på nivå med vev, organer og funksjoner;

· komplekse tilpasninger av dyr til miljøforhold og klare atferdsreaksjoner er mest følsomme for menneskeskapte endringer, noe som gjør det mulig å direkte observere og analysere raske reaksjoner på påvirkningen;

Dyr med kort utviklingssyklus og mange avkom kan brukes til å utføre en rekke langtidsobservasjoner og spore virkningen av faktoren på påfølgende generasjoner; for langlivede dyr kan spesielt sensitive tester velges i henhold til spesielt sårbare stadier av ontogeni.

Den største fordelen med å bruke virveldyr som bioindikatorer ligger i deres fysiologiske nærhet til mennesker. De viktigste ulempene er forbundet med kompleksiteten av deres påvisning i naturen, fangst, artsidentifikasjon, samt varigheten av morfo-anatomiske observasjoner. I tillegg er dyreforsøk ofte dyre og krever flere repetisjoner for å få statistisk pålitelige konklusjoner.

Vurdering og prognoser av tilstanden til det naturlige miljøet med involvering av virveldyr utføres på alle nivåer i deres organisasjon. På organismisk nivå, ved hjelp av en komparativ analyse, evalueres morfo-anatomiske, atferdsmessige og fysiologisk-biokjemiske parametere.

Morfo-anatomiske indikatorer beskriver egenskapene til de ytre og indre strukturene til dyr og deres endring under påvirkning av visse faktorer (depigmentering, endringer i integument, vevsstruktur og plassering av organer, forekomsten av deformiteter, svulster og andre patologiske manifestasjoner).

Atferdsmessige og fysiologisk-biokjemiske parametere er spesielt følsomme for endringer i det ytre miljø. Giftige stoffer, som trenger inn i bein eller blod til virveldyr, påvirker umiddelbart funksjonene som sikrer vital aktivitet. Selv med en snevert spesifikk effekt av et giftstoff på en viss funksjon, gjenspeiles dets skift i tilstanden til hele organismen på grunn av sammenkoblingen av vitale prosesser. Tilstedeværelsen av giftstoffer er ganske tydelig manifestert i brudd på respirasjonsrytmen, hjertesammentrekninger, fordøyelseshastigheten, sekretets rytme og varigheten av reproduksjonssykluser.

For å kunne sammenligne materialet som er samlet inn av ulike forskere på ulike områder, bør settet med indikatorarter være enhetlig og lite. Her er noen kriterier for egnetheten til forskjellige pattedyrarter for bioindikative studier:

· tilhører forskjellige deler av den trofiske kjeden - planteetende, insektetende, rovpattedyr;

Bosetting eller mangel på store migrasjoner;

· bredt distribusjonsområde (relativt høy eurytopitet), dvs. dette kriteriet utelukker bruk av endemiske stoffer som testindikatorer;

· Tilhørighet til naturlige samfunn: kriteriet utelukker synantropiske arter som lever nær menneskers boliger og som utilstrekkelig karakteriserer mikroelementsammensetningen av forurensning i en gitt region;

· forekomsten av arten bør gi tilstrekkelig materiale for analyse;

· Enkelhet og tilgjengelighet av metoder for å skaffe arter.

Ved å analysere, i henhold til disse kriteriene, representanter for alle ordener av pattedyr funnet på territoriet til CIS-landene, kan man dvele ved syv arter: den vanlige spissmusen (Sår areneus), Europeisk føflekk (Talpa europaea), Altai føflekk (Talpa altaica), brunbjørn (Ursus arctos), elg (Alces alces), bankvole (Klethrionomys glareolus), rødryggsmus (Klethrionomys rubilus).

2.4 Symbiotiske metoder i bioindikasjon

2.5 Anvendelser av bioindikatorer

2.5.1 Luftkvalitetsvurdering

Luftforurensning påvirker alle levende organismer, men spesielt planter. Av denne grunn er planter, inkludert de nedre, mest egnet for å oppdage den første endringen i luftens sammensetning. De tilsvarende indeksene gir en kvantitativ ide om den giftige effekten av luftforurensninger.

Lav er symbiotiske organismer. Mange forskere har vist deres egnethet for bioindikasjonsformål. De har svært spesifikke egenskaper, ettersom de reagerer på endringer i atmosfærens sammensetning, har en annen biokjemi enn andre organismer, er vidt fordelt på ulike typer underlag, starter fra bergarter og slutter med bark og blader på trær, og er praktisk for eksponering i forurensede områder.

Det er fire økologiske hovedgrupper av lav: epifytisk - vokser på barken av trær og busker; piksel - vokser på bart tre; epigean- på bakken; epilitikk- på steinene. Av disse er epifytiske arter de mest følsomme for luftforurensning. Ved hjelp av lav er det mulig å få ganske pålitelige data om nivået av luftforurensning. Samtidig kan en gruppe kjemiske forbindelser og elementer skilles ut, for hvis virkning lav har superøkt følsomhet: oksider av svovel og nitrogen, hydrogenfluorid og klorid, samt tungmetaller. Mange lav dør ved lave nivåer av atmosfærisk forurensning med disse stoffene. Prosedyren for å bestemme luftkvaliteten ved bruk av lav kalles lavindikasjon.

Luftrenheten kan vurderes ved bruk av høyere planter. For eksempel er gymnospermer utmerkede indikatorer på renheten i atmosfæren. Det er også mulig å studere mutasjoner i hårene til filamentene til tradescantia. Franske forskere la merke til at med en økning i karbonmonoksid og nitrogenoksider som slippes ut av forbrenningsmotorer i luften, endres fargen på filamentene fra blå til rosa. Konsekvensene av forstyrrelser i den individuelle utviklingen av planter kan også avsløres av hyppigheten av forekomst av morfologiske avvik (fenodevianter), verdien av fluktuerende asymmetriindikatorer (avvik fra perfekt bilateral og radiell symmetri), og metoden for å analysere komplekse strukturer intrikat organisert (fraktal analyse). Nivåene av eventuelle avvik fra normen er minimale bare under optimale forhold og øker under stressende påvirkninger.

bioindikator for miljøforurensning

2.5.2 Vannkvalitetsvurdering

Nesten alle grupper av organismer som bor i vannforekomster kan brukes til biologisk indikasjon på vannkvalitet: planktoniske og bentiske virvelløse dyr, protozoer, alger, makrofytter, bakterier og fisk. Hver av dem, som fungerer som en biologisk indikator, har sine egne fordeler og ulemper, som bestemmer grensene for bruken for å løse bioindikasjonsproblemer, siden alle disse gruppene spiller en ledende rolle i den generelle sirkulasjonen av stoffer i et reservoar. Organismer, som vanligvis brukes som bioindikatorer, er ansvarlige for selvrensingen av reservoaret, deltar i opprettelsen av primærproduksjon og utfører transformasjonen av stoffer og energi i akvatiske økosystemer. Enhver konklusjon basert på resultatene av en biologisk studie er basert på totalen av alle dataene som er oppnådd, og ikke på grunnlag av enkeltfunn av indikatororganismer. Både når du utfører studien og når du evaluerer de oppnådde resultatene, er det nødvendig å huske på muligheten for utilsiktet, lokal forurensning ved observasjonspunktet. For eksempel kan råtnende planterester, kadaveret av en frosk eller fisk forårsake lokale endringer i naturen til befolkningen i reservoaret.

2.5.3 Jorddiagnostikk

Den teoretiske forutsetningen for anvendelsen av den jord-zoologiske metoden for jorddiagnostikk er ideen formulert av M.S. Gilyarov i 1949 om den "økologiske standarden" for en art - behovet til en art for et visst sett av miljøforhold. Hver art innenfor sitt område finnes bare i de habitatene som gir et komplett spekter av forhold som er nødvendige for manifestasjon av vital aktivitet. Variasjonsamplituden til individuelle miljøfaktorer karakteriserer artens økologiske plastisitet. Eurybionts er lite egnet for indikatorformål, mens stenobionter fungerer som gode indikatorer på visse miljøforhold og substrategenskaper. Denne bestemmelsen er et generelt teoretisk prinsipp i biologisk diagnostikk. Bruken av én art for indikasjon gir imidlertid ikke full tillit til riktigheten av konklusjonene (her er det en "regel for habitatendring" og som et resultat en endring i artens økologiske egenskaper). Det er bedre å studere hele komplekset av organismer, hvorav noen kan være indikatorer på fuktighet, andre på temperatur og atter andre av kjemisk eller mekanisk sammensetning. Jo mer vanlige arter av jorddyr som finnes i de sammenlignede områdene, desto mer sannsynlig er det mulig å bedømme likheten til regimene deres, og følgelig enheten i den jorddannende prosessen. Mikroskopiske former er mindre nyttige enn andre - protozoer og mikroartropoder (flått, springhaler). Representantene deres er kosmopolitiske på grunn av det faktum at jorda for dem ikke fungerer som et enkelt habitat: de lever i et system av porer, kapillærer, hulrom som kan finnes i hvilken som helst jord. Av mikroartropodene er de mest godt studerte indikatoregenskapene til pansrede midd. Sammensetningen av deres samfunnskomplekser avhenger ikke bare av jordforholdene, men også av naturen og den floristiske sammensetningen av vegetasjonen; derfor er det lovende å bruke dette objektet til å indikere skadelige effekter på jorda.

Fellesskap med store virvelløse dyr (meitemark, tusenbein, insektlarver) er spesielt verdifulle og praktiske for indikatorarbeid. Så, stafylinider av slekten Bledius og mørklinger av slekten Belopus er veiledende for solonchak-alkalisk jord, tusenbein-kivsyaki, noen bitende mygg og lungebløtdyr tjener som indikatorer på innholdet av kalk i jorda. meitemark Oktolasium lakteum og noen typer trådorm er indikatorer på høyt kalsiuminnhold i grunnvann.

Av interesse er jordalgologisk diagnostikk, som er basert på antakelsen om at sonaliteten til jordsmonn og vegetasjon tilsvarer sonaliteten til algegrupper. Det manifesterer seg i den generelle artssammensetningen og komplekset av dominerende algearter, tilstedeværelsen av spesifikke arter, arten av distribusjon langs jordprofilen og overvekten av visse livsformer.

3. Miljøbiotesting

3.1 Oppgaver og metoder for biotesting av miljøkvaliteten

Ved påvisning av menneskeskapt forurensning av miljøet, sammen med kjemisk-analytiske metoder, brukes metoder basert på vurdering av tilstanden til enkeltindivider som er utsatt for et forurenset miljø, samt deres organer, vev og celler. Bruken skyldes den tekniske kompleksiteten og begrensede informasjonen som kjemiske metoder kan gi. I tillegg kan hydrokjemiske og kjemisk-analytiske metoder være ineffektive på grunn av deres utilstrekkelig høye følsomhet. Levende organismer er i stand til å oppfatte høyere konsentrasjoner av stoffer enn noen analytisk sensor, og derfor kan biotaen være utsatt for toksiske effekter som ikke registreres med tekniske midler.

Bioindikasjon innebærer identifisering av allerede eksisterende eller akkumulerende forurensning av indikatorarter av levende organismer og økologiske egenskaper ved organismesamfunn. Det rettes for tiden stor oppmerksomhet mot biotestteknikker, dvs. bruk av biologiske objekter under kontrollerte forhold som et middel til å identifisere miljøets totale toksisitet. Biotesting er en metodisk teknikk basert på vurdering av effekten av en miljøfaktor, inkludert en giftig faktor, på kroppen, dens separate funksjon eller system av organer og vev. I tillegg til valget av en bioassay, spiller valget av en testreaksjon, den parameteren til kroppen som måles under testing, en viktig rolle.

3.2 Grunnleggende bioassay-tilnærminger

"Tilnærminger" kan betinget kalles grupper av metoder som karakteriserer lignende prosesser som skjer med testobjekter under påvirkning av menneskeskapte faktorer. Hovedtilnærminger:

Biokjemisk tilnærming

· Genetisk tilnærming

Morfologisk tilnærming

Fysiologisk tilnærming

Biofysisk tilnærming

Immunologisk tilnærming

Biokjemisk tilnærming

Stresspåvirkningen av miljøet kan vurderes ved effektiviteten av biokjemiske reaksjoner, nivået av enzymatisk aktivitet og akkumulering av visse metabolske produkter. Endringer i innholdet av visse biokjemiske forbindelser i kroppen, indikatorer på grunnleggende biokjemiske prosesser og DNA-struktur som følge av biokjemiske reaksjoner kan gi nødvendig informasjon om kroppens reaksjon som respons på stress.

genetisk tilnærming

Tilstedeværelsen og graden av manifestasjon av genetiske endringer karakteriserer den mutagene aktiviteten til miljøet, og muligheten for å opprettholde genetiske endringer i populasjoner gjenspeiler effektiviteten av funksjonen til immunsystemet til organismer.

Normalt blir de fleste genetiske lidelser gjenkjent og eliminert av cellen, for eksempel ved apoptose av intracellulære systemer eller av immunsystemet. Et betydelig overskudd av det spontane nivået av slike lidelser er en indikator på stress. Genetiske endringer kan påvises på gen-, kromosom- og genomnivå. Det er vanlig å skille mellom følgende typer mutasjoner. genetisk, eller poeng, - de er delt inn i to grupper: basesubstitusjoner i DNA og innsettinger eller delesjoner av nukleotider, noe som fører til et skifte i leserammen til den genetiske koden. Genmutasjoner er også delt inn i direkte og omvendt (reversjon). Frameshift-mutasjoner er mye mindre utsatt for spontane reversjoner enn basesubstitusjonsmutasjoner. Kromosomalt omorganiseringer (aberrasjoner) består i ulike brudd på strukturen til kromosomer. Genomisk mutasjoner - en endring i antall kromosomer i kjernen.

For å diagnostisere virkningen av forurensninger på morfologiske egenskaper metoder for å estimere fluktuerende asymmetri brukes.

Som testfunksjoner brukes fysiologiske parametere ferskvannsvirvelløse hydrobioner med forskjellige nivåer av fylogenese.

Immunologisk tilnærming i vurderingen av tilstanden til miljøet er å studere endringer i medfødt og ervervet immunitet hos virvelløse dyr og virveldyr.

Bibliografi

1. Biologisk kontroll av miljøet: bioindikasjon og biotesting: en lærebok for studenter. høyere lærebok Institusjoner / O.P. Melekhova, E.I. Sarapultseva, T.I. Evseeva og andre; utg. O.P. elekhova og E.I. Sarapultseva. – 2. utgave, rev. - M.: Publishing Center "Academy", 2008

2. Biologiske metoder for vurdering av naturmiljø / Redigert av N.N. Smirnova - M .: forlag "Nauka", 1978

3. Den biologiske rollen til sporelementer. – M.: Nauka, 1983, 238s.

Statens utdanningsinstitusjon Høyere profesjonsutdanning Vyatka State University Biologisk fakultet Institutt for mikrobiologi Essay om emnet: Planter og Zh

For tiden er den negative effekten av atmosfærisk luftforurensning på vegetasjonen åpenbar. Luften er aldri ren. Atmosfærisk luft er en fantastisk blanding av gasser og damper, så vel som mikroskopiske partikler av ulik opprinnelse. Naturligvis er ikke alle komponentene i atmosfærisk luft en forurensning. Disse inkluderer de komponentene i atmosfæren som har en negativ effekt på planter. Virkningene av visse stoffer på planter kan være merkbare, men føre til fysiologiske forstyrrelser, og i noen tilfeller til fullstendig visning og død av planten. Nesten alle atmosfæriske utslipp har en negativ innvirkning på planter, men de såkalte prioriterte forurensningene fortjener spesiell oppmerksomhet:

Svoveloksider fra forbrenning av fossilt brensel og metallsmelting;

Små partikler av tungmetaller;

Hydrokarboner og karbonmonoksid inneholdt i kjøretøyeksosgasser;

Fluorforbindelser dannet under produksjon av aluminium og fosfater;

fotokjemisk forurensning.

Det er disse forbindelsene som forårsaker størst skade på vegetasjonen, men listen over forurensninger er ikke begrenset til dem. Klorider, ammoniakk, nitrogenoksider, plantevernmidler, støv, etylen og kombinasjoner av alle disse stoffene kan forårsake skade på vegetasjonen.

Blant forurensningene nevnt ovenfor er den største faren for planter som vokser i byen utslipp til atmosfæren, samt hydrokarboner og karbonmonoksid.

Effekten av hver forurensning på planter avhenger av konsentrasjonen og varigheten av eksponeringen; i sin tur reagerer hver type vegetasjon forskjellig på virkningen av forskjellige stoffer. Dessuten kan hver plantes respons på luftforurensning svekkes eller forsterkes av påvirkning fra mange geofysiske faktorer. Dermed er antallet mulige kombinasjoner av forurensninger, endringen i eksponeringstidspunktet, hvor negative effekter vises, uendelige.

Det er velkjent at en betydelig mengde forurensninger, når de faller ut av atmosfæren, avsettes på vegetasjonen. Videre trenger disse stoffene inn i planter og deres intracellulære rom, hvor noen blir absorbert av planteceller og interaksjon med cellekomponenter kan forekomme. Det er åpenbart at først etter fullføring av alle disse prosessene, er det mulig å avsløre giftigheten til forurensningen.

Den toksiske effekten av ulike typer forurensning på vegetasjon kan vise seg på flere måter, men som oftest fører det til stoffskifteforstyrrelser. Hvert stoff påvirker på sin egen måte de biokjemiske og fysiologiske prosessene i planter. Deres reaksjon på disse påvirkningene manifesteres i brudd på strukturen og funksjonene til hele systemet eller dets individuelle komponenter. Disse bruddene kan sees av en rekke tegn som er synlige når man ser nøye på et naturlig objekt. Basert på analysen av en rekke litterære kilder og studiet av plantesamfunn, blant de vanligste tegnene på forstyrrelse av trevegetasjon under forhold med menneskeskapt og teknogen forurensning, kan følgende skilles:

Forekomsten av død ved og svekkede trær blant de dominerende artene (gran i granskog, eik i eikeskog, bjørk i bjørkeskog);

En nedgang (merkbar) i størrelsen på nåler og bladverk i år sammenlignet med tidligere år;

For tidlig (lenge før høsten) gulning og fall av løvverk;

Nedbremsing av trevekst i høyde og diameter;

Utseendet av klorose (dvs. tidlig aldring av blader eller nåler under påvirkning av forurensninger) og nekrose (dvs. nekrose av plantevevsseksjoner også under påvirkning av forurensninger) av nåler og løvverk. Dessuten gjør plasseringen på planten og fargen på nekrose det noen ganger mulig å trekke en konklusjon om graden og typen av påvirkning. Det er vanlig å skille mellom: a) marginal nekrose - død av vev langs kantene av arket; b) median nekrose - død av bladvev mellom venene; c) punktlig nekrose - nekrose av bladvev i form av prikker og små flekker spredt over hele bladets overflate;

Forkorte levetiden til nåler;

En merkbar økning i trær skadet av sykdommer og skadeinsekter (sopp og insekter);

Tilstrømning av rørformede sopp (makromyceter) fra skogsamfunnet og en nedgang i artssammensetningen og forekomsten av agariske sopp;

Reduksjon i artssammensetningen og forekomsten av hovedtypene av epifytiske lav (som lever på trestammer) og en reduksjon i dekningsgraden av trestammeområdet med lav.

Det er kjent flere typer (typer) av virkningene av luftforurensning på planter, som kan betinget deles inn i effektene av akutt eksponering for høye konsentrasjoner av forurensninger på kort tid og effektene av kronisk eksponering for lave konsentrasjoner over lang tid. periode. Eksempler på effekter av akutt eksponering er tydelig observert klorose eller nekrose av bladvev, abscisisjon av blader, frukter, blomsterblader; krølling av blader; stammekrumning. Effektene av kronisk eksponering inkluderer å bremse eller stoppe den normale veksten eller utviklingen av planten (som spesielt forårsaker en reduksjon i volumet av biomasse); klorose eller nekrose av bladspisser; langsom visnelse av planten eller dens organer. Ofte er manifestasjoner av kroniske eller akutte effekter spesifikke for individuelle forurensninger eller kombinasjoner av dem.

For tiden er den skadelige effekten av atmosfærisk forurensning på ulike vegetasjonskomponenter, for eksempel skogtrearter, generelt anerkjent. Prioriterte forurensninger inkluderer: svoveldioksid, ozon, peroksacetylnitrat (PAN), fluorider.

Disse stoffene forstyrrer ulike biokjemiske og fysiologiske prosesser og den strukturelle organiseringen av planteceller. Det er en feil å anta at planter ikke blir skadet før synlige symptomer på fytotoksisitet viser seg. Skader manifesterer seg først og fremst på biokjemisk nivå (påvirker fotosyntese, respirasjon, biosyntese av fett og proteiner, etc.), og sprer seg deretter til ultrastrukturelle (ødeleggelse av cellemembraner) og cellulære (ødeleggelse av kjernen, cellemembraner). Først da utvikles synlige skadesymptomer.

Ved akutt skade på treplantasjer av svoveldioksid er utseendet til nekrotiske områder typisk, hovedsakelig mellom bladets årer, men noen ganger - hos planter med smale blader - ved bladtuppene og langs kantene. Nekrotiske lesjoner er synlige på begge sider av bladet. Ødelagte områder av bladvev ser først grågrønne ut, som om de er fuktet med vann, men blir deretter tørre og endrer farge til rødbrune. I tillegg kan det vises bleke elfenbensprikker. Store nekrotiske flekker og flekker smelter ofte sammen, og danner bånd mellom venene. Når bladvevsnekroselesjonen blir sprø, rives og faller ut av det omkringliggende vevet, får bladene en perforert form, som er en karakteristisk reaksjon på akutt svoveldioksidskade. Grønne områders rolle i å forhindre luftforurensning fra støv og industrielle utslipp kan ikke overvurderes; som holder faste og gassformige urenheter, fungerer de som et slags filter som renser atmosfæren. 1 m3 luft i industrisentre inneholder fra 100 til 500 tusen partikler av støv, sot, og i skogen er de nesten tusen ganger mindre. Plantasjer er i stand til å beholde på kronene fra 6 til 78 kg/ha med fast nedbør, som er 40 ... 80% av suspenderte urenheter i luften. Forskere har beregnet at kronene av granbestander årlig filtrerer 32 t/ha støv, furu - 36, eik - 56, bøk - 63 t/ha.

Under trær er støv i gjennomsnitt mindre med 42,2 % i vekstsesongen og med 37,5 % i fravær av løvverk. Skogplantasjer beholder støvtetthet selv i en bladløs tilstand. Sammen med støv absorberer trær også skadelige urenheter: opptil 72 % av støvet og 60 % av svoveldioksid legger seg på trær og busker.

Filtreringsrollen til grønne områder forklares av det faktum at en del av gassene absorberes under fotosyntesen, den andre spres til de øvre lagene av atmosfæren på grunn av vertikale og horisontale luftstrømmer som oppstår på grunn av forskjellen i lufttemperaturer i åpne områder og under skogtak.

Den støvtette evnen til grønne områder består i mekanisk oppbevaring av støv og gasser og påfølgende utvasking med regn. En hektar skog renser 18 millioner m3 luft per år.

Studier av den støvholdende kapasiteten til trær nær sementplanter har vist at svartpoppel i vekstsesongen legger seg opp til 44 kg/ha støv, hvitpoppel - 53, hvitpil - 34, askebladlønn - 30 kg/ha av støv. Under påvirkning av grønne områder reduseres konsentrasjonen av svoveldioksid i en avstand på 1000 m fra et termisk kraftverk, et metallurgisk anlegg og et kjemisk anlegg med 20 ... 29%, og i en avstand på 2000 m med 38 . .. 42 %. I Moskva-regionen absorberer bjørkebestander svoveldioksid mest effektivt.

Absorberer aktivt svovelforbindelser fra plantasjene i atmosfærisk luft av småbladet lind (svovelinnholdet i bladene var 3,3 % av tørre blader), lønn (3 %), hestekastanje (2,8 %), eik (2,6 %), poppelhvit (2,5 %).

I løpet av vekstsesongen absorberer 1 ha med balsamicopoppelplantasjer i Cis-Urals 100 kg svoveldioksid; i et mindre forurenset område samler 1 hektar småbladede lindplantasjer seg opp til 40 ... 50 kg svovel i bladene. Forskere har funnet ut at i sonen med sterk konstant gassforurensning absorberer balsampoppel svovelforbindelser mest av alt, og mindre - glatt alm, fuglekirsebær og askebladet lønn. I sonen med moderat gassforurensning er de beste indikatorene typiske for småbladet lind, aske, syrin og kaprifol. Artssammensetningen til de to første gruppene er bevart i sonen med svak periodisk gassforurensning. Mange treslag som er svært motstandsdyktige mot svovelholdig anhydrid har lave gassabsorpsjonsegenskaper. I tillegg til svoveldioksid absorberer plantinger nitrogenoksider. I tillegg til disse viktigste luftforurensningene, absorberer grønne områder også andre. Poppel, pil, aske, med opptil 5 kg eller flere blader, absorberer opptil 200 ... 250 g klor i vekstsesongen, busker - opptil 100 ... 150 g klor.

Ett tre i vekstsesongen nøytraliserer blyforbindelser som finnes i 130 kg bensin. I planter langs motorveien er blyinnholdet 35 ... 50 mg per 1 kg tørrstoff, og i sonen med en ren atmosfære - 3 ... 5 mg. Alkain, aromatiske hydrokarboner, syrer, estere, alkoholer osv. absorberes aktivt av planter.

Det er påvist en reduksjon i faren for forurensning med kreftfremkallende stoffer ved grønne beplantninger.

Plantasjer på utarmet byjord er mer utsatt for gassrus. Innføring av mineralsk og organisk gjødsel i slike jordarter øker gassmotstanden til treslag.

Plantasjer med en filtreringskapasitet (absorberer i gjennomsnitt opptil 60 t/ha skadelige forurensninger) er i stand til å takle eliminering av luftforurensning fra industrielle agglomerasjoner, hvis maksimalverdi når 200 t/ha.

Eksemplene ovenfor beviser overbevisende at grønne områder, sammen med bruk av tekniske midler for rensing og forbedring av produksjonsteknologi, spiller en betydelig rolle i eliminering og lokalisering av skadelige urenheter i den atmosfæriske luften. Skogplantasjene har en enorm sanitær og hygienisk tjeneste, og lider av støv- og gassforurensning av luften.

Konklusjon

Planteorganismer spiller en nøkkelrolle i biosfæren, og akkumulerer årlig enorme masser av organisk materiale og produserer oksygen. Menneskeheten bruker planter som hovedkilden til ernæring, tekniske råvarer, drivstoff, byggematerialer. Oppgaven til plantefysiologi er å avsløre essensen av prosessene som skjer i planteorganismen, å etablere deres sammenkobling, endringer under påvirkning av miljøet, mekanismene for deres regulering for å kontrollere disse prosessene for å oppnå et større volum av produksjonen.

Nylig har fremskritt innen molekylærbiologi, avl, genetikk, cellulær og genteknologi hatt stor innflytelse på plantefysiologi. Det er takket være prestasjonene til molekylærbiologi at tidligere kjente fakta om rollen til fytohormoner i prosessene med plantevekst og utvikling har fått en ny tolkning. Nå spiller fytohormoner en viktig rolle i reguleringen av de viktigste fysiologiske prosessene. I denne forbindelse er en av de viktigste oppgavene plantefysiologien står overfor å avdekke mekanismen for hormonell regulering.

Studien på molekylært nivå har bidratt mye til forklaringen av prosessene for næringsinnføring i planten. Derimot. Det må sies at spørsmålene om inntaket og spesielt bevegelsen av næringsstoffer gjennom planten forblir stort sett uklare.

De siste årene har det vært gjort store fremskritt med å forstå de primære prosessene ved fotosyntese, selv om mange spørsmål krever videre studier. Når mekanismen for prosessen med fotosyntese er fullstendig avslørt, vil menneskehetens drøm om å reprodusere denne prosessen i en kunstig installasjon gå i oppfyllelse.

Dermed vil den stadig bredere anvendelsen av prinsippene som er oppdaget gjennom molekylærbiologisk forskning i studiet av prosesser på nivået av hele plante- og plantesamfunn gjøre det mulig å nærme seg kontroll over vekst, utvikling og, følgelig, produktiviteten til planter. organismer.