Lední medvědi, lišejníky a houby endemické pro jezero Bajkal jsou příklady bioindikátorů, jejichž stav lze použít k posouzení úrovně znečištění životního prostředí. Takových organismů je spousta a lidé je již dlouho používají k posouzení přítomnosti škodlivin, toxinů, karcinogenů a dalších látek v jejich přirozeném prostředí.
Co je bioindikátor
Bioindikátor je přirozeným indikátorem znečištění životního prostředí. Za bioindikátory se považuje celý druh nebo společenstvo, které žije v určitém ekologickém systému a je schopné odrážet jeho stav. Vědci nehodnotí počet jedinců v populaci, ale jejich stav a chování.
Bioindikátory jsou užitečné, protože umožňují detekci kontaminace v rané fázi a jejich použití je mnohem levnější než odpovídajícím způsobem vyvinuté technologie. Vzhledem k tomu, že bioindikátory reagují velmi citlivě na změny prostředí, vědci je využívají k hodnocení antropogenního dopadu na konkrétní území.
První bioindikátory
Ještě před příchodem vědy o životě ve vodě – hydrobiologie – vědci zkoumali obyvatele vodního prostředí. V roce 1674 holandský přírodovědec Antonie van Leeuwenhoek popsal mikroskopickou řasu Spirogyra a účinky větru na ni. Květy řas a faktory, které tento jev způsobují, také nezůstaly bez povšimnutí – švýcarský vědec De Candolle provedl první vědecký popis tohoto procesu již v roce 1826.
Konečně první pokus o použití bioindikátorů byl učiněn v 19. století. Autorem myšlenky je skotský fyziolog John Scott Haldane. Byl to on, kdo navrhl použít kanárky jako senzory pro určení stupně nebezpečí důlních plynů.
Haldane vysvětlil svůj výpočet tím, že malý pták potřebuje k zabití méně plynu. Nápad se ujal – horníci začali brát do dolů malé žluté ptáčky. Při práci sledovali stav a chování kanárů. Pokud pták přestal zpívat nebo se začal bát, pracovníci důl opustili – to znamená, že koncentrace metanu rostla a stala se nebezpečnou.
Slávky jako ukazatel kvality vody v Polsku
Hlavní odběr vody ve Varšavě pro potřeby obyvatel hlavního města pochází z řeky Visly. Voda se odebírá v hloubce sedmi metrů ode dna a následně se čistí na Ústředním závodě. Kvalita vody je sledována pomocí slávek, protože jsou velmi citlivé na znečištění vodních ploch.
Korýši se vyberou, dva týdny se aklimatizují a poté se umístí do průtokové nádrže. Za hodinu jedna škeble přefiltruje asi 1,5 litru vody. Během procesu pozorování je nádrž, ve které se nacházejí, napojena na systémový ovladač, který zaznamenává stupeň otevřenosti plášťů. Pokud se kvalita vody zhorší, škeble se izolují od znečištěného prostředí. To automaticky spustí alarm a uzavře přívod vody.
K získání co nejspolehlivějších informací o kvalitě vody slouží měkkýši pouze tři měsíce – přesně tak dlouho trvá, než se přizpůsobí podmínkám. Po uplynutí této doby jsou mlži posláni na obvyklé stanoviště a označeni, aby nebyli odchyceni pro pokus příště.
Účinnost mušlí jako bioindikátorů vody potvrzuje skutečnost, že měkkýši nyní monitorují kvalitu vody více než 8 milionů lidí v polském regionu.
Mimochodem, o této metodě čištění a o destruktivním vztahu mezi člověkem a přírodou byl v roce 2019 natočen dokumentární film „Fat Kathy“.
Raci v provozu u Petrohradské vodárny
Některé čistírny v Rusku používají velmi exotické metody hodnocení kvality vody.
Největším zdrojem pitné vody ve městě je řeka Něva. Než se voda z řeky vyčistí, testují ji nejneobvyklejší zaměstnanci Vodokanalu Petrohrad – Něva rak.
Členovci jsou chováni v akváriích, kterými prochází část vody Něvy. Na jejich pláštích jsou připevněny speciální optické senzory. Tyto přístroje rakům nijak neruší, přičemž průběžně zaznamenávají ukazatele jejich životní funkce – tepovou frekvenci, na základě kterých se určuje míra stresu (stresový index). Normální srdeční frekvence rakoviny se pohybuje od 30 do 60 tepů za minutu. V případě nebezpečí se prudce zvyšuje počet tepů, a proto se zvyšuje i index stresu. Když je obsah toxických látek ve vodě výrazně vyšší, tepová frekvence se zvyšuje. Pokud se srdeční frekvence liší od normálu alespoň o 50 %, pak je voda odeslána na další výzkum.
Lední medvěd jako jeden z hlavních bioindikátorů Arktidy
Ministerstvo přírodních zdrojů a životního prostředí plánovalo v roce 2020 zjistit stav a vývoj klíčových živočišných druhů v Arktidě. Plánovali to udělat s pomocí bioindikačních zvířat: ledního medvěda, atlantického mrože, divokého soba a racka ze slonoviny. Počet, distribuce na území, výživa a zásobování potravinami jsou základem pro analýzu celkového stavu ekosystému. Lední medvěd je jedním z nejdůležitějších bioindikátorových druhů udržitelného stavu Arktidy. Změny v ekosystému pomáhají sledovat i další živočišné druhy. Například velikost populace racka slonovinového je považována za ukazatel blahobytu celého mořského ekosystému arktické oblasti. Na základě nedávných důkazů odborníci tvrdí, že změna klimatu, znečištění a rychlý rozvoj na moři jsou hlavními hrozbami pro populace racků slonovinových. Navíc ruská populace racka slonovinového také začala klesat kvůli pokračujícímu oteplování v Arktidě.
Endemické houby a lišejníky na jezeře Bajkal
Kvalitu vody v největším jezeře na světě lze sledovat pomocí bajkalských hub. Celkem je na Bajkalu 17 druhů hub, které jsou sjednoceny v jedné rodině Lubomirskiidae. Většina bajkalských hub je endemických, to znamená, že žijí pouze zde a nikde jinde.
Houby plní pro jezero Bajkal nejdůležitější funkci – čistí ho, filtrují vodu a spotřebovávají z ní drobný plankton. Tyto houby jsou nejstaršími obyvateli jezera, podle vědců jsou staré více než tři miliony let.
Život houbiček sledují vědci z Irkutského limnologického ústavu SB RAS. V loňském roce biologové uvedli, že všechny houby jsou postiženy špatně pochopenou nemocí a jsou na pokraji vyhynutí.
Vědci poprvé zjistili, že endemit začal degradovat a umírat v roce 2011. Nyní se situace nevyrovnala, ale ani nezrychlila, vědci se domnívají, že bezobratlí si mohou dobře vyvinout imunitu. Nyní vědci zvažují dvě verze, které endemické onemocnění ovlivnily – globální klimatické změny a vysoký antropogenní tlak.
Pokud lze stav vody v Bajkalu sledovat pomocí houbiček, pak hlavním ukazatelem stavu ovzduší jsou lišejníky. Nemají kořenový systém, takže absorbují živiny z atmosféry. Pokud se změní kvalita ovzduší, lišejníky umírají jako první, a proto jsou vynikající jako bioindikátory. Nejvíc ze všeho nemají lišejníky rádi oxid siřičitý, trpí na něj oxid dusíku, oxid uhelnatý a sloučeniny fluoru. V chráněné oblasti Bajkal roste 50 druhů lišejníků, což je hodně, takže vzduch na Bajkalu je v pohodě.
