На головну

Біоіндикаторні характеристики біосистем різного рангу

  1. III.2.1) Поняття злочину, його основні характеристики.
  2. Абсолютні та відносні характеристики інтенсівності динаміки
  3. Агрохімічні характеристики і прийоми підвищення родючості грунтів
  4. Алгоритм складання психолого-педагогічної характеристики на вихованця ДНЗ для подання в РПМПК
  5. Алгоритм складання характеристики вчителя-логопеда
  6. Біологічний вид. Визначення та основні характеристики (Тигдимаева)

Для біоіндикації можуть використовуватися показники біосистем усіх рангів. Зазвичай, чим нижчий ранг біосистеми, яку використовують як біоіндикаторів, тим більше приватними можуть бути висновки про впливах факторів середовища, і навпаки.

Організм і суборганізменному структури.До біосистеми суборганізменному рангів відносяться молекули і молекулярні комплекси (білки, нуклеїнові кислоти і ін.), Клітинні органели, клітини, тканини, органи і системи органів. Для біоіндикації найбільш показові такі характеристики:

· Хімічний склад клітин;

· Склад, структура і ступінь функціональної активності ферментів;

· Структурно-функціональні характеристики клітинних органоїдів;

· Розміри клітин, їх морфологічні характеристики, рівень активності;

· Гістологічні показники;

· Концентрації полютантів в тканинах і органах;

· Частота і характер мутацій, канцерогенезу, каліцтв.

Тератогенний ефект факторів середовища - здатність викликати у тест-організмів різні каліцтва, пороки розвитку. Наслідки тератогенних впливів різні: в одних випадках тератогенез може проявлятися тільки на рівні клітинних органоїдів, окремих клітин; в інших зачіпає тканини, органи і весь організм.

Велике значення для біоіндикації стану навколишнього середовища і її антропогенних змін мають численні структурні (анатомічні) і функціональні (фізіологічні) характеристики організму. Ці показники розглядаються в лекційних курсах з дисциплін «Загальна екологія», «Основи фізіології» і «Токсикологія».

Популяції.При біоіндикації і біотестування в якості функцій благополуччя успішно використовуються такі статичні і динамічні популяційні характеристики:

   одиниця величини
 Статичні характеристики (в момент часу t):  
 чисельність nt - Загальне число особин в популяції  екземпляр
 густина Nt - Число особин в одиниці об'єму або на одиниці площі  екземпляр на одиницю об'єму (площі)
 біомаса Bt - Сумарна маса особин в одиниці об'єму або на одиниці площі  Одиниця маси на одиницю об'єму (площі)
 Середня маса особини Wt - Співвідношення біомаси і щільності (найпростіша характеристика розмірно-вагової структури; більш точну оцінку дає аналіз її гістограми)  одиниця маси
 Співвідношення щільності особин різної статі (найпростіша характеристика статевої структури популяції)  безрозмірна
 Показники нерівномірності просторового розподілу особин (найпростіша характеристика s2/  - Співвідношення дисперсії і середньої арифметичної популяційної щільності; та ін.) «
 Динамічні характеристики (за період часу ?t = t2 - t1):    
 Швидкість абсолютного зміни популяційної щільності  , де N1 и N2 - значення Nt в моменти t2 и t1  екземпляр на одиницю об'єму (площі) в одиницю часу  
 Швидкість абсолютного зміни біомаси популяції  , де B1 и B2 - значення Bt в моменти t2 и t1  Одиниця маси на одиницю об'єму (площі) в одиницю часу  
 Швидкість відносного зміни популяційної щільності rN =  , де  - Середня щільність за період ?t  Одиниця часу в мінус першого ступеня  
 Швидкість відносного зміни популяційної біомаси rB =  , де  - Середня біомаса за період ?t  те ж  
 питома народжуваність b = Nb ?t -1, де Nb - Приріст популяційної щільності за період ?t через народження нових особин «  
 питома смертність d = Nd ?t -1, де Nd - Спад популяційної щільності за період ?t через загибель особин «  
 Реалізована частка «біотичного потенціалу» виду  - Співвідношення максимального значення rN, Що реалізується досліджуваної популяцією, і «біотичного потенціалу» виду, тобто максимального значення rN, Що реалізується даним видом в ідеальних умовах  безрозмірна  
 Співвідношення фундаментальної (Af) І реалізованої (Ar) Ніш Хатчінсона: Af/ Ar «  
 Продукція популяції PDt = B1 - B2 + Bel, де Bel - Біомаса, елімінувати з популяції, тобто віддалена внаслідок загибелі або еміграції особин, за період ?t  Одиниця (енергії) на одиницю площі (обсягу)  
 Швидкість продукування популяції  - Середня швидкість утворення популяцією продукції за період ?t  Одиниця (енергії) на одиницю площі (обсягу) в одиницю часу  
       

Багатовидові біосистеми (спільноти; екосистеми).Вивчення всієї біоти природних екосистем зазвичай є непосильним завданням навіть для великого колективу біологів. Навіть якщо біорізноманіття екосистеми порівняно невелика, біоту все ж складають представники дуже багатьох систематичних груп. Для багатьох з них видова діагностика вимагає винятково високої кваліфікації і часто доступна лише деяким фахівцям-систематика. Тому вже встановлення повного видового складу біоти зажадало б одночасного залучення провідних фахівців з усіх систематичних груп. Більш реалістичною задачею є вивчення не всієї біоти, а конкретних спільнот. Спільнота, або ценоз (від грец. ?????? - спільно, спільно) - сукупність живих організмів певної категорії, одночасно населяють певну область простору. Категорії враховуються організмів і розмір досліджуваної області простору можуть вибиратися дослідником довільно, відповідно до мети проведеного ним дослідження. Якщо будь-яка спільнота досить чутливо до досліджуваного впливу і дозволяє судити про реакцію на нього всією біоти, воно може успішно використовуватися в якості біоіндикаторів.

При біоіндикації використовуються статичні структурниехарактерістікі спільнот. До перших відносять видовий склад, тобто перелік біологічних видів спільноти, як основну, якісну характеристику, видове багатство (кількість видів в співтоваристві) і показники достатку: чисельність, щільність, біомаса співтовариства (аналогічно відповідним популяцій параметрам).

Показники структури спільноти являють собою співвідношення сумарних показників великої кількості різних його елементів:

· Видів (видове різноманіття) або більш великих таксонів;

· Представників різних стратегій харчування (трофічна структура);

· Особин з різними розмірами, масою (розмірно-вагова структура);

· Видів з різними ценотическую стратегіями (наприклад, r- і К-СТРАТЕГИ; віолентов, патиентов і Експлерент);

· Видів з різною чутливістю до впливів (еврі- і стенобіонтів);

· Видів з різним поведінкою.

Якщо групи виділяються за кількісними градаціях одного показника (наприклад, розмір, маса), структура співтовариства виражається гистограммой, наприклад, розмірної або вагової структури або середнім значенням даного показника для спільноти в цілому (наприклад, середня маса особини в співтоваристві як співвідношення біомаси і щільності спільноти ).

Якщо групи виділяються на основі якісних ознак (наприклад, представники різних стратегій харчування, різних видів, або більш великих таксонів, і т.д.), тобто структуру співтовариства відображають показником різноманітності за цією ознакою - характеристикою, яка визначається загальною кількістю виділених груп (n) І співвідношенням значень якого-небудь показника достатку представників цих груп.

Індекси різноманітності Сімпсона, Брюель, Маргалефа і Шеннона мають вигляд відповідно

; ; ;

,

де Xi -Показник достатку i-ї групи; X - Сумарне значення того ж показника для всієї спільноти в цілому, X = .

Індекси Сімпсона і Маргалефа - безрозмірні величини, індекси Брюель і Шеннона мають розмірність біт, поділений на одиницю показника X.

Індекс різноманітності Шеннона найбільш логічний і широко застосовується в екології та інших науках. Найчастіше він використовується для оцінки видового різноманіття спільноти по щільності HN або, рідше, по біомасі HB. У цих модифікаціях він відомий екологам як індекс Шеннона - Вівера:

; .

 
 


Рис.9. Характерний приклад структури спільноти з однаковим видовим

багатством в фонових умовах (a) І при антропогенному впливі (б)

при HN = 4,0 біт / екз. і HN = 2,5 біт / екз. відповідно

Зазвичай негативний антропогенний вплив призводить до зменшення кількості видів в співтовариствах (за рахунок зникнення стенобіонтів) і порушує вирівняність значень їх популяційної щільності. Тому значення індексу Шеннона - Вівера і інших індексів різноманітності спільнот макрозообентосу в умовах забруднення, як правило, закономірно зменшуються (рис.9).

Структуру спільноти можна також описати співвідношенням сумарних показників великої кількості представників різних груп, виділених за цією ознакою (наприклад, співвідношенням біомаси організмів з різними стратегіями харчування B1 : B2 : B3 : ... : Bn).

Можливо також виділення етологичеських угруповань (видів з подібним поводженням).



Биоиндикация і біотестування | До динамічних характеристик спільноти відносять показники динаміки його статичних характеристик і функціональні характеристики.

екологічного моніторингу | По класах пріоритетності | Технічні і технологічні проблеми екологічного моніторингу | І правові основи моніторингу | геофізичного моніторингу | атмосферного повітря | природних вод | ґрунтового покриву | Переваги і недоліки підходів до оцінки впливу на навколишнє середовище (ОВНС) по абіотичних і біотичних показниками | Як складова екологічного моніторингу |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати