Bioindykacja i bioindykatory

Bioindykacją nazywa się metodę monitorowania jakości środowiska naturalnego. Swego rodzaju narzędziami w niej wykorzystywanymi są organizmy żywe (najczęściej naturalnie występujące w badanym ekosystemie). Takie organizmy wskaźnikowe noszą także nazwę bioindykatorów. Wykorzystywane są głównie do oceny stanu wód, powietrza, gleby, a nawet lasów. Charakteryzują się wrażliwością na obecność, brak lub nadmiar jednego ze składników. Zastosowanie bioindykacji ma za zadanie monitorować jakość szeroko pojętego środowiska. Metoda ta jest stosunkowo prosta i tania. Stanowi swoisty system wczesnego ostrzegania w przypadku pojawienia się negatywnych zmian środowiskowych. W metodzie tej dokonuje się pomiaru długoterminowego występowanie oraz liczebności organizmów wskaźnikowych. Obserwacji poddaje się także zachodzące w nich zmiany.

Jakie cechy powinien posiadać bioindykator?

Nie każdy organizm może być skutecznym bioindykatorem. Wybór właściwego, w celu monitorowania środowiska naturalnego, jest poprzedzony wnikliwymi obserwacjami. Określone cechy, jakie wykazuje organizm wskaźnikowy pod wpływem czynnika, są podstawą oceny ekosystemu.

Cykl życia

Cykl życia bioindykatora w określonym ekosystemie powinien być długi. Istotne jest również aktywne przebywanie danego organizmu w badanym środowisku. Im dłuższy cykl życia, tym uzyskiwane obserwacje i wyniki są bardziej porównywalne. Gorszymi bioindykatorami badania, np. stanu rzek, są niektóre gatunki owadów, ze względu na stosunkowo krótki cykl życia.

Ściśle określone warunki bytowania

Warunki środowiskowe, w jakich żyje dany bioindykator, powinny być ściśle określone. Pożądany organizm wskaźnikowy ma dużą wrażliwość na dany element lub elementy środowiskowe, których wystąpienie powoduje u niego pewne charakterystyczne, możliwe do zaobserwowania zmiany, które powinny być powtarzalne, a także adekwatne do stopnia degradacji.

Występowanie

Im więcej obszarów, na których występuje bioindykator, tym gatunek ten jest bardziej uniwersalny. Dzięki temu, z użyciem takich samych organizmów testowych, można badać odmienne ekosystemy chociażby na różnych kontynentach i porównać ze sobą zgromadzone informacje.

Liczebność

Bardzo często cechą wskaźnikową jest nie tylko obecność danego organizmu w środowisku, ale również liczebność jego występowania w danych warunkach. Zapewnia ona dostatecznie łatwe odnalezienie gatunku wskaźnikowego w środowisku.

Identyfikacja i oznaczenie

Bioindykatorami są tylko te gatunki, które łatwo jest w środowisku zidentyfikować i oznaczyć. Morfologia, anatomia i fizjologia takiego organizmu powinny być bardzo dobrze poznane, aby wyeliminować wszelkie błędne obserwacje.

Bioindykatory w ocenie stanu zanieczyszczenia środowiska

Woda

W przypadku monitoringu i badania stanu jakości wód wyróżnia się organizmy wskaźnikowe, których występowanie jest charakterystyczne dla wód bardzo zanieczyszczonych lub o wysokim stopniu czystości. Ich obecność lub brak w niektórych przypadkach bardzo szybko może dać wstępny pogląd na temat jakości wody w danym zbiorniku. Dobrym przykładem bioindykatora, wskazującego na dużą ilość zanieczyszczeń, są sinice. Często występują w wodach o niskiej jakości. Masowy zakwit sinic powoduje widoczną zmianę koloru wody na niebiesko-zieloną. Ich występowanie najczęściej świadczy o eutrofizacji. Wysoce wrażliwym na występowanie nawet niewielkich ilości zanieczyszczeń w wodzie jest natomiast glon o nazwie chlorella. Żyje wyłącznie w akwenach o wysokiej jakości. W zbiornikach wodnych o dużej czystości łatwo też zaobserwować występowanie pałki szerokolistnej.

Powietrze

Ocena jakości powietrza w bioindykacji często opiera się na obserwacji porostów. Wykazują one wyjątkową wrażliwość na degradację otaczającego je środowiska. Zanieczyszczenia są dla porostów bezpośrednią przyczyną np. niszczenia cząsteczek chlorofilu, co uniemożliwia przeprowadzenie fotosyntezy i w konsekwencji – skutkuje ich obumieraniem. Ponadto zakwaszanie środowiska obecnymi w powietrzu tlenkami, np. tlenkiem siarki (IV), prowadzi do zahamowania ich wzrostu. Ze względu na te i inne właściwości porosty chętnie są stosowanie w bioindykacji. Jakość powietrza monitoruje się także, wykorzystując rośliny, takie jak brzozy. Okazuje się, że dokonując pomiarów krótkopędów tego gatunku, można określić rodzaj zanieczyszczenia atmosferycznego. W obecności tlenku siarki (IV) krótkopędy brzóz żyją znacznie dłużej, a wieloletnia kumulacja przyrostu prowadzi do osiągnięcia dłuższej długości całkowitej. Co ciekawe, podobne zjawisko jest obserwowane w przypadku jabłoni domowych. Inne rośliny wskaźnikowe dla jakości powietrza to np. mieczyki, tulipany czy krokusy.

Gleba

Rośliny zdecydowanie najczęściej są wykorzystywane do badania jakości gleby. Znajdujące się w niej zanieczyszczenia, jak np. metale ciężkie, przenikają przez korzenie do rośliny i powodują szereg niekorzystnych zmian. Obecność danych gatunków pozwala określić odczyn gleby czy stopień jej nawodnienia. Poza roślinami do bioindykacji jakości gleby stosowane są np. ślimaki. Wykazują wyjątkową wrażliwość w obecności metali ciężkich. Akumulują te metale w tkankach, ale także w muszlach. Poprzez obserwacje i badanie wchłaniania przez ślimaki metali ciężkich analizuje się stopień zanieczyszczenia środowiska cynkiem, chromem czy miedzią.