Co je základem bioindikační metody?

Anotace. Tento článek je věnován studiu území s různou úrovní znečištění podle morfologických charakteristik – kolísavá asymetrie břízy bělokoré (Betula pendula Roth.) na příkladu území s vysokou úrovní železniční a silniční dopravy v oblasti železniční stanice Kaluga-2. Studie zkoumaných oblastí ukazují, že index kolísavé asymetrie břízy bělokoré (Betula pendula Roth.) se liší v závislosti na intenzitě dopravní zátěže, umístění zdroje znečištění a také otevřenosti a bezpečnosti lokality. Pod vlivem různých technogenních vlivů dochází ke zhoršování kvality životního prostředí, v důsledku čehož se zvyšuje ukazatel PA. Byla vytvořena mapa umístění bodů v oblasti železniční stanice Kaluga-2.

Shrnutí. Tento článek je věnován studiu území s různou úrovní znečištění na morfologickém základě – fluktuující asymetrie (Betula pendula Roth.) visuté břízy na příkladu území s vysokou úrovní železniční a silniční dopravy v oblasti železniční stanice Kaluga-2. Studie studovaných území ukazují, že index kolísavé asymetrie břízy visící (Betula pendula Roth.) se mění v závislosti na: nasycenosti přepravní zátěže, poloze od zdroje znečištění, jakož i na otevřenosti a bezpečnosti. webu. Pod vlivem různých technogenních vlivů dochází ke zhoršení kvality životního prostředí, v důsledku toho se zvyšuje index FA. Je vytvořena mapa umístění bodů v oblasti železniční stanice Kaluga-2.

Klíčová slova: bioindikace, bioindikátor, bříza bělokorá (Betula pendula Roth.), kolísavá asymetrie, listová čepel, stresové účinky, prostředí, antropogenní zátěž, technogenní faktory.

Klíčová slova: bioindikace, bioindikátor, bříza závěsná (Betula pendula Roth.), kolísavá asymetrie, listová čepel, stresové účinky, prostředí.

Člověk a příroda jsou jedno. Celé prostředí kolem nás je v živé i neživé podobě, ale v různých projevech ovlivňuje náš život.

Čistota ovzduší je jedním z hlavních faktorů zachování ekologického prostředí. V současnosti je znečištění ovzduší tak velké, že ohrožuje flóru a faunu celé naší planety. Zákonem schválená maximální povolená koncentrace škodlivých látek používaná v moderním systému kontroly životního prostředí neodpovídá hygienickým a hygienickým normám.

Instrumentální řízení je poměrně komplikovaný způsob získávání dat pro analýzu. Na základě toho nabývají na významu bioindikační metody, jejichž hlavní výhodou je poskytování uceleného hodnocení kvality životního prostředí [5]. Analýza vědeckovýzkumných prací ukazuje, že biologické kontrolní metody pro studium kvality životního prostředí našly široké uplatnění jak v Rusku, tak v zahraničí. V současné době jsou metody biologické kontroly široce používány při sledování kvality životního prostředí, zejména v oblastech s průmyslovými podniky a také podél silnic a dálnic.

Novost práce spočívá ve studiu již dříve studovaných oblastí s vysokou technogenní zátěží pomocí bioindikačních a GIS technologií. Výsledky a závěry získané při praktickém výzkumu pomohou dát určitou charakteristiku studovaných oblastí a příležitost k jejich dalšímu zkoumání.

Bioindikace – jedná se o identifikaci kvantitativních a kvalitativních parametrů prostředí a jeho složek na základě změn morfologie, chemického složení a životního rozšíření druhů organismů. A samotné organismy se nazývají bioindikátory [1].

Živé organismy, včetně vegetace, jsou přímo ovlivňovány vnějšími i vnitřními faktory vyskytujícími se v biosféře. Takové vlivy způsobují v rostlinách „stres“.

Stres je reakce biologického systému na extrémní environmentální faktory, které ovlivňují životní prostředí v různé míře.

Stres může být způsoben různými faktory prostředí. Patří sem abiotické faktory, chemikálie, ionizující záření atd.

Vlivem stresového působení se kumulují negativní důsledky a vzniká kumulativní efekt, který přispívá ke změně kvantitativního poměru mezi druhy a strukturou fytocenózy [2].

Bioindikační metoda je založena na použití různých typů bioindikátorů. Tato metoda umožňuje s určitou přesností stanovit kvalitativní a kvantitativní charakteristiky stanoviště pomocí biologických systémů. Bioindikátory zahrnují rostlinné organismy, které rychle reagují na vnější faktory prostředí, stejně jako bakterie, houby, řasy a zvířata.

První anatomické poruchy v rostlinné buňce lze vysledovat ve struktuře chloroplastů. V časných stádiích poškození je pozorováno zaoblení a destrukce chloroplastové membrány, redukce grana a otok tylakoidního systému. V dalším vývoji je pozorována destrukce cytoplazmy a kontrakce rostlinné buňky jako celku [7].

Pro posouzení stability vývoje rostlin můžete použít jakékoli charakteristiky pro různé morfologické struktury, pro které je možná normální hodnota, a podle toho vzít v úvahu stupeň odchylky od ní. Vzhledem k jednoduchosti a jednoznačnosti výkladu je vhodnější zohlednit asymetrii studovaných struktur, které jsou běžně symetrické. Podobné studie k posouzení znečištění ovzduší v regionu Kaluga jsou poměrně účinné. [8; jedenáct]

Mezi dřevinami je hojně využívána bříza bělokorá jako bioindikátor.Betula pendula Roth.). Při použití břízy bělokoré jako bioindikátoru je třeba si uvědomit, že charakterizuje pouze komplex faktorů suchozemského prostředí.

Výzkum provedený v regionu Kaluga (Streltsov et al, 2000) prokázal úzký vztah mezi ekologickým stavem řek a přilehlých území, proto je při studiu těchto objektů nutné vzít v úvahu specifika průzkumu a využití jiné typy ukazatelů při hodnocení vodního prostředí.

D. E. Gavrikov a S. G. Baranov porovnávali různé metody hodnocení prostředí pomocí studia morfologických ukazatelů ve své práci „Porovnání metod pro hodnocení kolísavé asymetrie listových desek (Betula pendula Roth.) a došli k závěru, že tuto metodu lze použít k hodnocení kvality zdraví životního prostředí, protože podobné trendy kolísání listů břízy bělokoré (Betula pendula Roth.) byly identifikovány různými metodami [5, 8].

Navzdory skutečnosti, že bříza bělokorá roste všude, zůstává řada otázek týkajících se použití břízy jako bioindikátoru neprozkoumaná. O narušení stability zástavby na ekologické periferii pohoří není dostatek informací. Vzory prostorového plošného rozložení koeficientu asymetrie tohoto typu byly málo prozkoumány. V této oblasti je velmi málo práce.

Je známo, že všechny biologické systémy na všech úrovních organizace patří v čase k dynamickým strukturám a využití bioindikačních studií umožňuje provádět pouze průzkumné hodnocení, které odráží situaci v konkrétním časovém období. Zde mají velký teoretický i praktický význam periodická pozorování změn kvality přírodního prostředí (biomonitorovací pozorování) s hodnocením biologických parametrů. [9]

Indikátor PA rychle reaguje zvýšením na změnu faktoru a je stabilní při adaptaci na tyto podmínky. Proto je možné pravidelným studiem úrovně asymetrie sledovat změny v biotopu organismu.

To je patrné zejména v oblastech s různou úrovní znečištění. Nelze si nevšimnout nebezpečí antropogenního znečištění životního prostředí, které vede k ničení přírody a nevratným změnám v různých ekosystémech a biosféře jako celku. Všechny druhy znečištění mají dohromady škodlivý vliv jak na rostliny, zvířata, tak na lidi, tzn. pro všechny živé organismy. V silně znečištěných oblastech je s prodlužujícím se stářím dřevin pozorován pokles přirozených ochranných mechanismů, v důsledku čehož se snižuje jejich biologická stabilita.

V roce 2020 jsme provedli studii kolísavé asymetrie břízy bělokoré (Betula pendula Roth.) na pěti místech s různou úrovní znečištění v regionu Kaluga v oblasti železniční stanice Kaluga-2. Pomocí technologie GIS byly zkoumané body zakresleny do mapy. Tyto body se nacházejí v zónách s různou úrovní antropogenního vlivu.

Sběr materiálu byl prováděn po zastavení růstu listů, v červnu – srpnu. V každém bodě se vzorek skládal ze 100 nepoškozených listů. Listové čepele byly vybrány střední velikosti. Sběr materiálu pro studii byl prováděn ze stříbrných bříz generativního stáří, ze spodní části koruny pouze ze zkrácených výhonů.

K určení hodnoty kolísavé asymetrie listové čepele břízy bělokoré (Betula pendula Roth). 1 – délka žilnatiny druhého řádu, druhá od báze listu; 2 – vzdálenost mezi bázemi první a druhé žíly druhého řádu; 3 – vzdálenost mezi konci stejných žil; 4 – úhel mezi hlavní žilkou a druhou žilkou druhého řádu od báze listu. [5]

Měření byla provedena na herbarizovaném materiálu. Ke zpracování odebraného materiálu byl použit softwarový balík Bioindikation tool kit vyvinutý laboratoří Bioindikation.

V těchto bodech byly získány koeficienty fluktuační asymetrie, které jsou uvedeny v grafu.

Kvalita prostředí byla hodnocena pomocí pětistupňové škály míry narušení stability vývoje břízy bělokoré (Betula pendula Roth.), vyvinutý V.M. Zacharovová. (Stůl 1).

Během výzkumu bylo změřeno 10 exemplářů čepelí listů břízy stříbrné pomocí 1000 parametrů (Betula pendula Roth.). Podle výše uvedené metodiky byl pro všechna odběrná místa vypočten index kolísavé asymetrie. Ze studovaných bodů byla nejvyšší hodnota FA zaznamenána v bodě 1 – 0,062±0,0064, který se nachází v lesním pásu 25 metrů od železničního mostu a dálnice. Tento koeficient kolísavé asymetrie ukazuje vysokou úroveň znečištění v bodě 1 v oblasti Kaluga-2. To je vysvětleno skutečností, že kromě průjezdu železniční dopravy je v blízkosti dálnice s vysokým provozem vozidel. Nejnižší úroveň znečištění je pozorována v bodě 5 – 0,042±0,0029, neboť tato oblast se nachází hluboko v pásu lesa ve vzdálenosti 600 m od železnice a dálnice.

Při použití indikátorů kolísavé asymetrie listové čepele břízy bělokoré pro hodnocení kvality životního prostředí je tedy nutné vzít v úvahu různé faktory, včetně antropogenních a přírodních stresorů, a také jejich vliv na indikátor vývoje stabilita. V důsledku toho jsou všechny odchylky ve vývoji orgánů a neschopnost živých organismů udržovat vývojovou homeostázu způsobeny vnějšími a vnitřními faktory. Z výsledků provedených studií tedy vyplývá, že na ukazatel kolísavé asymetrie má obrovský vliv saturace dopravní zátěže, poloha od zdroje znečištění a také otevřenost a bezpečnost lokality.

1. Bulgakov N.G., Levich A.P., Maksimov V.N. Regionální environmentální kontrola založená na biotických a abiotických datech monitoringu // Ekologický monitoring. Metody biologického a fyzikálně-chemického monitoringu: učebnice / ed. D.B. Gelašvili. N. Novgorod, 2003. S. 57 – 259
2. Weinert E., Walter R., Vetuel T. Bioindikace znečištění terestrických ekosystémů. M., 1988. 350 s.
3. Gurtyak A. A., Uglev V. V. Hodnocení stavu životního prostředí v městské oblasti pomocí břízy bělokoré jako bioindikátoru // Novinky z Tomské polytechnické univerzity. Georesources Engineering. – 2010. – č. 1. – S. 200–204.
4. Zacharov V.M. Environmentální zdraví: metodika hodnocení / Zakharov V.M., [etc.] – M.: Center for Environmental Policy of Russia. — 2000.- 68 s.
5. Melekhova O.P., Sarapultseva E.I. Biologická kontrola prostředí: bioindikace a biotestování: učebnice / ed. O.P. Melekhova a E.I. Sarapultseva. M., 2010. 288 s.
6. Seredová E. M. Studie kolísavé asymetrie listů břízy bělokoré (Betula pendula Roth.) pro posouzení kvality životního prostředí // Aktuální problémy lesního komplexu. 2017. – č. 47. – S. 163–166.
7. Streltsov A.B., Naumova A.A. Metodika hodnocení míry kolísavé asymetrie listových čepelí na příkladu břízy bělokoré (bříza bradavičnatá) (Betulakyvadlo Roth.). // Vědecký a vzdělávací časopis pro studenty a učitele „StudNet“ č. 3/2020. str. 303-311.
8. Streltsov A.B., Konstantinov E.L. Zacharov V.M. a další.Zdraví životního prostředí. Krajská vzdělávací a metodická příručka. Kaluga, nakladatelství KSPU. 2006. 40 s.
9. Streltsov A.B., Lykov I.N., Konstantinov E.L., Loginov A.A. Vývoj metodiky pro bioindikativní hodnocení environmentálního zdraví (kvality). // Bulletin univerzity Kaluga. – Kaluga: Nakladatelství KSU pojmenované po. K.E. Ciolkovskij, 2016. – č. 2. – S. 100-104
10. Streltsov A.B., Naumova A.A., Naumova T.A. Kolísavá asymetrie listové čepele břízy bělokoré (Betula pendula Roth.) jako indikátor pro stanovení znečišťujícího prostředí. International Journal of Applied Sciences and Technologies „Integral“ č. 2/2021
11. Streltsov A.B. Regionální systém biologického monitorování kvality (zdraví) životního prostředí v regionu Kaluga // Problémy regionální ekologie č. 6, 2012. s. 158-162.