BIOINDIKÁTORY: VLASTNOSTI A TYPY - ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ - 2025

Tyto biomarkery jsou biologické procesy, komunity nebo druhy, pro posouzení kvality životního prostředí a jeho dynamiku v čase. Používají se k hodnocení dopadu lidské činnosti na ekosystémy prostřednictvím studie reakce bioty na generovaný stres.

Musíme vzít v úvahu, že každá činnost má dopad na životní prostředí, který může být pozitivní nebo negativní. Lidská činnost však téměř výhradně vyvolala negativní dopady na životní prostředí, které ovlivňují ekosystémy a jejich biotu.

Obrázek 1. Kanár, pták používaný jako bioindikátor toxických plynů v dolech. Zdroj: pixabay.com

Mezi škody na životním prostředí způsobené lidskou činností patří znečištění emisemi a průmyslovým nebo městským tuhým odpadem, mimo jiné vyčerpání přírodních zdrojů v důsledku nadměrného využívání.

Všechny tyto dopady způsobují stres ve stávající biotě, a proto se nazývají antropogenní stresové faktory, které je odlišují od přírodních stresorů, jako jsou období intenzivního sucha nebo změny teplot v důsledku klimatických účinků.

Vývoj a aplikace bioindikátorů se objevil v 60. letech a od té doby se jejich repertoár rozšířil ve studiu vodních a suchozemských prostředí pod vlivem antropogenních stresorů.

Bioindikátory umožňují sledovat chemicko-fyzikální změny prostředí, sledovat ekologické procesy, přímo nebo nepřímo detekovat existenci znečišťujících látek a obecně detekovat změny prostředí.

Obecné vlastnosti bioindikátorů

Bioindikátor, ať už je to biologický proces, komunita nebo druh, bez ohledu na typ změny životního prostředí, který měří, a příslušná zeměpisná oblast, musí splňovat určité vlastnosti:

- Musí být citlivý na rušení nebo stres, ale kvůli tomu nesmí zemřít nebo zmizet. Bioindikátor nebo komunita musí mít mírnou toleranci k proměnlivosti prostředí.

-Měla by být možné měřit vaši reakci na stres. Biologické procesy u jedince mohou také působit jako bioindikátory.

- Vaše odpověď musí odpovídat odpovědi celého ekosystému, populace nebo druhu.

- Musí reagovat podle stupně znečištění nebo zhoršování životního prostředí.

- Musí být hojný a běžný a musí vykazovat přiměřenou hustotu obyvatelstva v konkrétní studované oblasti. Kromě toho musí být relativně stabilní a překonávat mírné klimatické a environmentální změny.

- Musí existovat informace o bioindikátoru, dobrá znalost jeho ekologie a historie života a dobře zdokumentovaná a stabilní taxonomie. Kromě toho musí být odběr vzorků jednoduchý a levný.

- Musí mít veřejný, ekonomický a obchodní význam pro jiné účely.

V případě použití jednotlivců jako bioindikátorů je třeba vzít v úvahu jejich věk a genotypovou variabilitu. Mělo by být rovněž ověřeno, že jiné faktory prostředí nezasahují do studie a doplňují informace o toxikologické testy prostředí.

Druhy bioindikátorů

Klasifikace bioindikátorů se liší podle charakteristik, které mají být v klasifikačním systému zvýrazněny. Například můžeme klasifikovat bioindikátory podle jejich složitosti do druhů bioindikátorů, komunit nebo ekosystémů. Můžeme je však také klasifikovat podle prostředí, které sledují.

Druhy bioindikátorů

Všechny existující druhy (nebo skupiny druhů) mohou tolerovat omezený rozsah fyzikálních, chemických a biologických podmínek prostředí. Tuto funkci lze použít k posouzení kvality životního prostředí.

Například pstruh, který žije v proudech studené vody v západních Spojených státech, toleruje teplotu mezi 20 a 25 ° C, proto lze tuto teplotní citlivost použít jako bioindikátor teploty vody.

Stejný pstruh na buněčné úrovni reaguje na zvýšení teploty vody (spálením a protokolováním okolních lesů). V těchto případech syntetizují protein tepelného šoku, který chrání jejich buňky před účinky zvýšené teploty.

Kvantifikace těchto proteinů tepelného šoku u tohoto druhu umožňuje měřit tepelné napětí pstruha a nepřímo hodnotit změnu prostředí v důsledku stříhání a pálení lesů obklopujících vodní útvar.

Společnosti bioindikátorů

Celá společenství, která pokrývají širokou škálu tolerancí k různým faktorům prostředí, mohou sloužit jako bioindikátory k posouzení stavu prostředí z komplexního a holistického přístupu. Tyto studie zahrnují použití analýzy více proměnných prostředí.

Ekosystémy bioindikátoru

Ztráta ekosystémových služeb, jako je čistá voda a vzduch, opylovače rostlin, je mimo jiné považována za ukazatel zdraví ekosystému.

Například ztráta druhů včel, které jsou opylovači, je považována za ukazatel ztráty životního prostředí, protože jsou citlivé na přítomnost těžkých kovů, pesticidů a radioaktivních látek.

Bioindikátory podle prostředí, které sledují

Jak je uvedeno výše, bioindikátory lze také klasifikovat podle prostředí, ze kterého poskytují informace. Po této klasifikaci máme bioindikátory kvality vzduchu, vody a půdy.

Bioindikátory kvality ovzduší

Mezi bioindikátory kvality ovzduší patří organismy, které jsou citlivé na změny koncentrace určitých plynů.

Například lišejníky (symbiotické asociace mezi houbou, mikrořasami nebo sinicemi) a mechorosty, jsou velmi citlivé na atmosférické plyny, protože je absorbují skrz své tělo.

Tyto organismy nemají kutikuly nebo kořeny a jejich vysoký poměr povrch / objem podporuje absorpci a akumulaci znečišťujících látek v ovzduší, jako je oxid siřičitý. Jeho zmizení v některých oblastech je proto ukazatelem špatné kvality ovzduší.

Na druhé straně existují lišejníky (například Lecanora conizaeoides), jejichž přítomnost svědčí o nízké kvalitě ovzduší.

Obrázek 2. Lichen Lecanora conizaeoides. Zdroj: Jerzy Opioła, z Wikimedia Commons Dalším příkladem je dlouhodobé používání kanárů jako bioindikátorů nebezpečných podmínek v podzemních uhelných dolech ve Velké Británii díky jejich akutní citlivosti na nízké koncentrace oxidu uhelnatého (CO ₂) a plynného metanu. (CH ₄).

Tato citlivost je způsobena tím, že kanárky mají nízkou plicní kapacitu a jednosměrný ventilační systém. Z tohoto důvodu jsou kanárky na škodlivé plyny mnohem citlivější než lidé.

Bioindikátory kvality vody

Mezi bioindikátory kvality vody patří mimo jiné bakteriální mikroorganismy, protozoa, makroinvertebrati, řasy a mechy; citlivé na přítomnost toxických znečišťujících látek.

Například přítomnost společenstev různých vodních taxonů bezobratlých v řece je indikátorem ekologické a biologické rozmanitosti. Čím větší je počet přítomných taxonů, tím větší je zdraví vodního útvaru.

Dalšími bioindikátory stavu řek jsou vydry, protože rychle opouštějí vodní útvary s malým množstvím znečišťujících látek. Jejich přítomnost pak naznačuje dobrý stav řeky.

Mořské houby se také používají jako bioindikátory těžkých kovů, jako jsou rtuť a kadmium, fekální látky. Zjištění vymizení houby v mořských vodách je ukazatelem ztráty kvality vody.

Přítomnost řas v hustých koncentracích ve vodním útvaru svědčí o vysokých hladinách rozpuštěného fosforu a dusíku, které mohou pocházet z hnojiv uložených ve vodě. Vypouštěná hnojiva vytvářejí hromadění jejich živin a eutrofizaci vodného média.

Bioindikátory kvality půdy

Jako ukazatele kvality půdy můžeme uvést část bioty tohoto stanoviště, tj. Některé rostliny, houby a bakteriální mikroorganismy.

Pokud představují specifické požadavky na jejich přežití, byly by tyto organismy ukazatelem existence těchto podmínek.

Například, žížaly jsou bioindikátory kvality půdy, protože některé druhy, jako je Eisenia fétida a E. andrei, jsou citlivé na pesticidy, ropné deriváty, těžké kovy, mimo jiné. Tyto bioindikátory se používají ve studiích toxicity půdy.

Reference

1. Celli, G. a Maccagnani, B. (2003). Včely medonosné jako bioindikátory znečištění životního prostředí. Bulletin of Insectology 56 (1): 137-139.
2. Conesa Fdez-Vítora, V. (2010). metodická příručka pro posuzování dopadů na životní prostředí. Čtvrté vydání. Vydání Mundi-Prensa. str. 864.
3. Gadzala-Kopciuch, R., Berecka, B., Bartoszewicz, J. a Buszewski, B. (2004). Některé úvahy o bioindikátorech při monitorování životního prostředí. Polish Journal of Environmental Studies svazek 13, č. 5, 453-462.
4. Market, BA, Breure, AM a Zechmeister, HG (2003). Definice, strategie a zásady bioindikace / biomonitoringu životního prostředí. In: Bioindikátory a biomonitory. Market, BA, Breure, AM a Zechmeister, HG editoři. Elsevier Science Ltd.
5. Markert, B. (2007). Definice a zásady bioindikace a biomonitoringu stopových kovů v životním prostředí. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 21, 77–82. doi: 10,016 / j.jtemb.2007.09.015