Образовательно-энциклопедический портал
"Живая планета"
Природа, животный и растительный мир,
биология, человек и окружающая среда.

    

ПОИСК:  
 Шрифт 
 




    

Главное меню

    


Нас читает весь мир:




    

Облако тегов

    
животные 2, Осень 3, Весна 3, ядовитые растения 3, биология 25, змеи 3, Лето 3, млекопитающие 16, дарвинизм 6, грызуны 1, наука 30, эволюция 2, кошки 5, земноводные 1, растения 38, цитрусовые 1, дельфины 7, Зима 3, птицы 12, экология 4, лекарственные растения 12, исчезающие 6, сумчатые 1, ягоды 2, вода 11, обезьяны 4, овощи 17, собаки 7, насекомые 3, планета 1

    

Самое популярное

    


    

Ваши закладки

    
 У вас пока нет закладок (только для зарегистрированных пользователей).





Живые индикаторы загрязнений природы.


Тема: Исследования учёных
Обновлено: 31.08.2012 - 19:53

Защита окружающей среды от промышленных загрязнений — «тема века». Этот вопрос не волнует сейчас разве только тех, кто не представляет, насколько загрязнения опасны для здоровья планеты.

Чтобы поставить им надежный заслон, необходим чёткий контроль за состоянием окружающей среды, нужны приборы, которые вовремя подскажут нам о сдвигах экологического равновесия в природе.

Живые индикаторы загрязнений

Физики и химики создали сейчас самые совершенные аналитические при­боры. Многие из них быстро оценивают, сколько того или иного вещества в воздухе, в воде или в почве, точно определяют концентрацию. Но с экологической точки зрения всё это мало что может сказать о будущем состоянии живого сообщества, тут важен биологический эффект загрязнения. Конечно, провести такой контроль можно только с помощью «живых приборов» — самих организмов, реагирующих на присутствие вредных веществ. И возможности применения таких живых приборов самые широкие.

Биотестированием люди пользовались с давних времен. Шахтеры, например, брали в свои забои клетки с канарейками, которые начинали проявлять беспокойство при первых признаках появления ядовитых рудничных газов, когда люди ещё ничего не ощущали. Теперь сравните огромный газоанализатор непрерывного действия с автоматическим управлением и маленькую канарейку, которые одинаково справляются со своей задачей. Кроме того, биологический прибор сам себя воспроизводит и «ремонтирует».

Загрязнения бывают часто столь многосложны, что никакие построенные ру­ками человека приборы не смогут определить вредность этой «каши». Ведь в сточных водах встречаются сотни, а иногда и тысячи различных соединений. Вот здесь-то и выручат тестобъекты: живые приборы, организмы-индикаторы. Различные виды живых существ сами показывают, чем начинена окружающая среда. При загрязнении воды и почв в них выживают только те виды, которые могут вынести присутствие высоких концентраций тех или иных химических соединений.

Не только крупные живые существа, но и микроскопический мир может многое подсказать экологу о надвигающейся опасности загрязнения.

Оказывается, у наших живых приборов есть такая особенность, которую не встретишь у их металлических коллег: на определённых стадиях развития чувствительность к вредным веществам у организмов может возрастать в тысячи, а иногда и в миллионы раз. Такие стадии чаще всего встречаются в эмбриональном периоде, и называются они критическими. Поэтому токсикологу, который пользуется живыми приборами, в буквальном смысле надо ловить эти промежутки времени, ведь критические стадии длятся иногда несколько часов.

Из растений удобнее всего взять одноклеточные водоросли: хлореллу и сценедесмус, известную всем ряску, покрывающую летом иногда всю поверхность маленьких водоёмов. В качестве живых приборов используют планктонных ракообразных, чаще всего дафний, которыми буквально кишат все наши пруды, а из крупных донных животных, питающихся растительной пищей, моллюсков прудовиков. И наконец, рыб на различных стадиях развития. Лучше брать промысловых, ведь именно их нужно защищать от вредных веществ. Очень чувствительна к токсикантам форель.

Довольно простой приём, с помощью которого исследуют токсичность воды,— «рыбная проба». Наиболее чувствительных к вредным веществам рыб — окуней, ершей, форелей, щук, налимов и судаков — помещают в сетчатом садке прямо непосредственно в реку и ведут за ними наблюдение. Или же ставят опыты в аквариумах, заполненных чистой водой для контроля и водой из водоёма.

Остановим загрязнение окружающей среды!Беспокойное поведение рыб по сравнению с контролем — уже сигнал. Ну а если рыба начала терять ориентировку в пространстве, переворачиваться и даже гибнуть, это уже катастрофическое положение.

На многих технологических линиях в промышленности, где идет выпуск сточных вод, уже поставлены аквариумы с рыбками.

Учёные и конструкторы пошли дальше в этом вопросе, применяя приборы, регистрирующие поведение рыб и их физиологические показатели. Некоторые из этих биотестирующих установок получились весьма оригинальными. Примером может служить длинный лоток, поставленный на выходе очищенных сточных вод, с помещенными в него форелями. Форель обычно держится против течения у притока, то есть там, где исследуемая вода втекает в лоток. Как только нарушается технологический процесс на линии или в очистных сооружениях и в воде появляется примесь вред­ных веществ, рыбы уходят в противоположный конец лотка, где находятся фотоэлементы, соединенные с системой сигнализации. Своим телом скопившиеся рыбы перекрывают лучи света, и вслед за этим следует сигнал тревоги.

Могут ли рыбы кашлять? Оказывается, могут. Но «кашель» их не что иное, как стремление очистить жабры от различных загрязнений. «Кашель» рыб давно был известен и специалистам-ихтиологам, и любителям-аквариумистам, однако никому не приходило в голову ис­пользовать его в биотестировании загрязнения воды. Сегодня уже имеются промышленные системы, которые автоматически регистрируют «кашель» рыб, его частоту и подают сигнал тревоги, если загрязнение превышает установленные нормы.

Так как радужная форель обладает чрезвычайно острым «нюхом», учёные решили создать что-то наподобие рыбы-ищейки. В обонятельные области мозга радужной форели вживили электроды и соединили их с миниатюрным передатчиком, прикрепленным к голове рыбы. Сигналы, передаваемые от рыбы, регистрировались приёмником, расположенным на берегу. Правда, для их расшифровки понадобилась ЭВМ. Зато форель точно сообщала о присутствии в воде вредных примесей, о их концентра­ции и о месте, где произведен анализ. Симбиоз сверхчувствительных живых датчиков и электронных анализаторов, возможно, и есть основа приборостроения будущего.

Часто приходится не просто исследовать загрязнение отдельных проб, а постоянно следить за состоянием воды в водоеме. Какие же живые системы могут вести этот неусыпный контроль, на­зываемый мониторингом?

Такие существа нашлись. Ими оказа­лись двустворчатые моллюски. Кто не сталкивался с перловицами или с беззубками, бродя по щиколотку в воде по дну маленькой песчаной речки? Вот они медленно бороздят дно, оставляя за собой длинный прочерченный след. Выньте двустворку из воды, она быстро сомкнёт створки, и как их трудно раскрыть,— скорее раковина лопнет в наших пальцах, чем створки раскроются!

Этот организм и будет основной деталью в устройстве, которое мы сейчас рассмотрим. Одну створку перловицы можно зафиксировать, и всё равно перловица будет мало страдать, ведь проте­кающая мимо вода приносит ей кислород и пищу. Ко второй, свободной створке можно приделать рычаг или штангу, и тогда силой своих мышц перловица будет включать и выключать сигнализирующую систему. Остается только сказать, что моллюск предпочитает чистую воду, и, как только в протекающей мимо воде появится вредное загрязнение, он тут же смыкает свои створки.

Живые индикаторы могут рассказать нам многое: где скапливаются вредные вещества, как они влияют на экосистему в целом и какова скорость происходящих изменений. Химический и физический анализы могут ответить, в каких концентрациях скапливаются вещества, вредящие живым сообществам, но о дальнейшем ходе загрязнения и о его биологических последствиях такой анализ ничего не скажет. На помощь здесь могут прийти только живые приборы.

Кто не видел лишайников, зелёной бородой свисающих с дремучих деревьев? Но всё меньше и меньше становится их в наших лесах. Это признак загрязнения воздуха. Исчезают в подмосковных лесах и муравейники. Причина не только в том, что все большее число людей посещает лес, но и в загрязнении окружающей среды. Не любят жить муравьи и в загрязненной атмосфере, и при появлении пестицидов в почве. Первыми из таких мест уходят крупные рыжие муравьи. Со шляпочными грибами происходит похожая история. С одной стороны — их урожайность снижается от неправильного сбора — многие еще вырывают ножку с грибницей, однако и загрязнения вносят свою лепту. Такие ценные грибы, как белые, подосинови­ки и подберезовики, тоже являются индикаторами загрязнения окружающей среды. Они не выдерживают загрязне­ния, потому и урожайность их снизилась за последние годы на 50 процентов. В систему организмов-индикаторов включают самые разнообразные группы, здесь можно найти и мокриц, и дождевых червей, и даже почвенных простейших. Но это не значит, что экологи обходят крупных позвоночных животных. Например, словацкие исследователи предлагают в качестве вида-индикатора использовать зайца-русака. Оказывается, промышленные загрязнения далеко не безразличны для зайцев. Зайцы быстро реагируют на главные токсические вещества в среде: появляются изменения в крови, в шерсти накапливаются тяжелые металлы. Анализ шерсти сразу покажет, какие из металлов стали главными загрязнителями. При сильном загрязнении рост зайцев замедляется, и в их популяции увеличивается число самок.

Можно с успехом использовать в качестве живых индикаторов также мелких грызунов. Для этой цели подходят полевки, лесные мыши. Загрязнения на суше определяют не только по отдельным видам, но и по целым сообществам. Разрабатывается аэрокосмический мониторинг природоохранных экосистем. Со спутников можно следить за состоянием растительности, почв и сменой живых сообществ под воздействием человека. Только в этом случае живым прибором служит уже не отдельное растение или даже их группа, а отражающая свет экосистема в целом, например тундра, лес, пастбище.

Очень сложны по составу видов наземные биоценозы. Здесь в каждом регионе приходится выделять свои виды-индикаторы и биоценозы, характерные для охранных зон. Все это создает трудности при создании единой системы организмов-индикаторов для каждой зоны загрязнения наземных систем.

Несколько по-иному обстоит дело с пресноводными биоценозами. Почти во всех таких водоемах встречаются виды, способные жить при определенном загрязнении. Это позволило создать шкалу сапробности, то есть степени загрязнённости отдельных водоёмов, в которых способны жить определенные организ­мы. Всё загрязнение вод по шкале сапробности подразделяется на 4 зоны.

Даже в самой грязной, отвратительно пахнущей воде есть жизнь.

Если вода чуть чище, но в ней есть ещё аммиак, она пахнет сероводородом, то здесь уже имеется и кислород. За счёт работы бактерий и всего населения водоёма органическое вещество в воде ещё больше минерализуется и вода переходит в следующую зону загрязнённости. Эта зона наиболее знакома человеку, ведь различного рода пруды, водохранилища, используемые не для питьевых целей, имеют такую загрязненность. В этой воде незначительное количество сероводорода, зато вода насыщена кислородом. Видовое разнообразие организ­мов-индикаторов в этой зоне выше, чем в других зонах. Из водорослей чаще всего встречаются диатомовые и зелёные. Например, известная всем хлорелла или нитчатые водоросли, образую­щие тину. В этих водах уже встречаются цветковые растения, а также ракообразные и рыбы.

Последняя зона — зона самой чистой воды. Бактерий здесь мало, видов животных и растений много, но число особей каждого вида невелико.

Рыбы, обитающие здесь, обычно холоднолюбивые, предпочитают высокое содержание кислорода в воде. Это радужная и ручьевая форели, красноперки, сиг, рипус.

Однако в настоящее время, когда в водоемы приток сточных вод с промышленными токсичными веществами усилился, уже недостаточно для оценки загрязнения одной шкалы сапробности. Учёные считают, что настало время разработки трёх шкал, которые позволили бы оценить степень загрязнения воды с помощью живых индикаторов. Гидробиологи и не ожидали, что на их пути встретится столь трудная задача.

Найдут ли биологи верные пути применения живых индикаторов для определения загрязнения или бросят все силы на разработку систем биотестирования, подскажет будущее.

Ю. СИМАКОВ, кандидат биологических наук,
LifePlanet.org.





 (Голосов: 44)

Просмотров: 16851

 <<- Загадки биологии. Тепло из бактерий. ->>






Гостевая книга Связь

"Живая планета"
ИЗУЧАЙТЕ И БЕРЕГИТЕ ПРИРОДУ !

 

 

Образовательный портал
«Живая планета»

Каталог Природа © KV 2010
О проекте  Добавить в избранное
* Биология, ботаника, история развития жизни. *  
Преподавателю, учащемуся и натуралисту.      
 56.2307    60.3187 {googleplus}