Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Биоиндикация загрязнений

КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ БИОИНДИКАЦИИ

Становление биоиндикации шло параллельно с развитием биологической науки. В сохранившихся до нашего времени работах античных философов, писателей, агрономов содержатся различные сведения о возможности использования состояния растительного покрова в практических целях. Так, в трудах Катона Старшего (234- 149 гг. до и. э.) есть указания на то, что густота травостоя до перепашки помогает выбирать участки, пригодные для посева культур бобовых.

В I в. и. э. римский писатель и агроном Ю. Колумелла подчеркивал, что рачительному хозяину подобает по листве деревьев, по травам или по уже поспевшим плодам иметь возможность здраво судить о свойствах почвы и знать, что может хорошо на ней расти. Описывая выбор места для посадок винограда, он предлагал выбирать участки с учетом тех диких растений, которые на них растут.

Римский инженер Витрувий (I в. до и.э.) выделял па следующие признаки присутствия воды в земных породах: там произрастают топкий камыш, тростник, тальник, ольха, витекс, прутняк, плющ и другие, обладающие тем свойством, что не могут зародиться без влаги.

У Вергилия в «Георгиках» (36-29 гг. до и. э.) имеются сведения о том, что каменистость и расчлененный рельеф указывают па территории, пригодные для возделывания маслин; заросли папоротников типичны для земель, осваиваемых под виноградники. Он отмечал также, что разные растения требуют разных местообитаний: каштан почву любит легкую, но не песчаную, особенно влажные супеси или угольную землю, или также туфовую муку. Каштан отказывается расти на хряще, красной глине или какой бы то ни было слишком прохладной земле. Ивы сажают во влажном месте, а тростник любит еще более водянистую почву, чем ива.

В высказываниях римского ученого и писателя Плиния Старшего (23 или 24- 79 гг.) содержатся предостережения относительно слишком упрощенного представления о связи почв и растительности. Он пишет, что не всегда высокие деревья или пышные луга и высокие травы служат признаком плодородия почвы. Среди нескольких признаков плодородия почвы он указывает, в частности, па увеличение толщины стеблей злаков.

В XVII-XVIII вв. изучение географии растений приносит новые научные сведения о связи растительности с особенностями местообитаний. Большое значение имели работы А. Гумбольдта, обосновавшего зонально-климатическое распределение растительности. Ботанико-географические данные послужили А. Гризебаху основой для первой классификации и составления на ее основе карт климатов, опубликованных в 1872 г. В Германии труды лесоводов Т. Гартига и Г. Котта были направлены па разработку методов бонитировки лесных и сельскохозяйственных угодий.

В XIX в. изучение географии растений стало приобретать индикационный характер. Так, в Северном Тироле Ф. Унгер (1838) разделил растения на кальцефилы и си- лицифилы. По степени приуроченности растений к почвам он выделил три группы: почвобезразличпые, почвопредпочитающие, почвопостояиные. Две последние группы растений он назвал «почвенными показателями». Изучение кальцефилыюсти и силицифильности явилось «пробным камнем» в области растительных индикаторов почв и горных пород. Первые схемы растений — индикаторов горных пород были составлены А. П. Карпинским в 1841 г. Им же были высказаны идеи о необходимости серьезного изучения причин отклонения ряда видов от их обычной геологической приуроченности, выделено повое направление учения о комплексных индикаторах — растительных сообществах. Эта работа А. И. Карпинского была забыта, и вспомнили о ней в 1938 г., спустя 100 лет, благодаря С. К). Липшицу (Русские ботаники, т. IV). В отличие от А. И. Карпинского И. А. Ососков применил геоиндикацию па практике и использовал геоботаиические наблюдения в собственных геолого-съемочных работах в Засурье и Поволжье. С 1909 по 1913 г. Ососков опубликовал ряд статей, объединенных общим названием «Зависимость лесной растительности от геологического состава коренных пород». В работе широко использовались геоботаиические признаки, видовой состав насаждений, соотношение обилия различных древесных пород, состояние отдельных видов и их облик. Аналогичные исследования почти в то же время (1904 г.) были проведены геологом Н. К. Высоцким па Северном Урале.

Индикационные основы геоботаники наиболее полно представили в своих работах А. Н. Краснов (1888) и Р. И. Аболин (1910). Краснов развивал учение о формациях как организованных группах растений, приуроченных к определенным, подходящим для них почвам и климату. Растительные формации, согласно Краснову, характеризуются свойственными им факторами среды: рельефом, почвами, их водным режимом, уровнем грунтовых вод, экологическим типом основных компонентов и т. д. Исследования Аболииа представляют интерес трактовкой болота как единого природного целого, объединяющего органически взаимодействующие климат, рельеф, грунт, почву, животных и растительность. Однако основоположником учения о растительных индикаторах почв все же следует считать Ф. И. Рупрехта (1866). Он утверждал, что лес никогда не образует чернозема, а показателями чернозема служат степные формации. В Америке первым исследователем почв с использованием растительных индикаторов был Е. Хильгард (1860). Позже В. В. Докучаев сформулировал закон постоянства соотношений между почвой и обитающими на ней растительными организмами, подчеркнув их единство как во времени, так и в пространстве.

Первые десятилетия XX в. ознаменовались широким использованием биоиндикаторов при изучении сельскохозяйственных угодий, климата, микроклимата, палеоклимата, гидрогеологических условий, горных пород и поиске полезных ископаемых. Основополагающими работами следует считать труды Ф. Клементса, Л. Г. Раменского, В. Н. Сукачева, Б. В. Виноградова, Н. А. Отоцкого. В это же время В. Л. Омелянский (1924) привлек внимание исследователей к микроорганизмам как топким индикаторам свойств субстрата, па котором они размножаются. Особое значение имели труды Раменского, Д. Н. Цыганова, X. Элленберга, А. Крюденера, Н.Тюксеиа по составлению шкал для оценки почв лугов, лесов, залежей. Продуктивным оказалось применение биоиидикации при исследовании ареалов грунтовых вод. Основоположниками этого метода с использованием аэроснимков были С. В. Викторов и Е. А. Востокова.

Одним из направлений исследований в эти годы стало изучение послепожарных восстановительных сукцессий (Пушкина, 1938, 1960; Корчагин, 1954, 1968; Репиев- ский, 1961 и др.).

Учение о тяжелых металлах (ТМ), возникшее более ста лет тому назад, явилось основой при биоиндикационных исследованиях загрязнений. Одним из основателей его является К. А. Тимирязев, который в 1872 г. впервые установил положительное действие Zn па рост и развитие растений. Изучение содержания ТМ в объектах биосферы, их физиологической роли и влияния на урожай сельскохозяйственных культур начинается только спустя более полувека. Разработка основ учения о ТМ в нашей стране связана с именами В. И. Вернадского, А. П. Виноградова, Е. В. Бобко, М. Я. Школьника, Я. В. Пейве, Д. П. Малюги, П. А. Власюка, В. А. Ков- ды, М. В. Каталымова, В. В. Ковальского. Дальнейшее развитие оно получило в трудах Н. Г. Зырипа, М. А. Глазовской, И. Г. Важепипа, В. В. Добровольского, Б. Я. Ягодина, К. В. Веригиной, Ю. А. Добрицкой, В. Б. Ильина и других исследователей.

Учение В. И. Вернадского о биосфере, ноосфере, биогеохимии явилось основой биогеохимического направления в геологии. Изучение химического состава живого вещества и связи его с химизмом окружающей среды положили начало биогеохими- ческому методу поисков полезных ископаемых и геохимической экологии. Проблема биохимической роли микроэлементов была впервые поставлена Вернадским в 1926 г. на Всесоюзном геологическом съезде. Им было четко сформулировано несколько обобщений о роли организмов в химических процессах Земли, что заложило основы нового научного направления, лежащего на стыке биологии, геологии и химии, — биогеохимии. Накопившийся фактический материал позволил Вернадскому, А. И. Виноградову и другим исследователям к концу 1930-х годов сделать вывод, что в живых организмах содержатся в определенных количествах все химические элементы. До последнего времени основное практическое применение биогеохимии было связано с биогеохимическим методом поисков месторождений полезных ископаемых. Суть этого метода заключается в выявлении участков повышенных концентраций рудообразующих элементов в почвах и растениях. В биогеохимии они рассматриваются как вторичные ореолы рассеяния рудной минерализации. Участки повышенных концентраций металлов в растениях и верхнем горизонте почвы — биогеохимические аномалии — дают основание предполагать, что на глубине присутствуют залежи руд.

Применение биогеохимического метода для поисков полезных ископаемых в сложных климатических и геологических условиях в труднопроходимых районах или па территориях, перекрытых рыхлыми аллохтонными отложениями, облегчает обнаружение месторождений. Биогеохимические исследования сыграли важную роль в открытии многих месторождений руд цветных и редких металлов, а также других полезных ископаемых. Известны биогеохимические аномалии ТМ, возникшие благодаря выходу на поверхность горных пород с повышенной концентрацией металлов, а также подземных вод с высоким содержанием микроэлементов. Новым направлением биогеохимии в 1950-1970 гг. стала геохимическая экология, получившая широкое развитие в работах В. В. Ковальского и его учеников. Эта паука изучает особенности химического состава живых организмов и влияние естественных и техногенных процессов на его изменение.

Развитие природоохранной индикации началось сравнительно недавно. Так, шкалы Л. Г. Раменского, X. Эллеиберга содержат оценку пастбищной дигрессии угодий. Элленберг, кроме того, обосновал градации территории по интенсивности воздействия отдельных загрязняющих веществ. Важным этапом в становлении природоохранной направленности биоиндикации стали работы С. В. Викторова по дешифрированию снимков в аридных районах, составление карты охраны окружающей среды под руководством Е. А. Востоковой, обоснование коллективом сотрудников под руководством Е. С. Мельникова геокриологического прогноза.

Влиянию выпаса на травостои посвящены многочисленные работы, среди которых прежде всего следует отметить исследования М.С.Шалыта (1938), Н.Т. Нечаевой (1954), А. П. Шенникова (1964), Т. А. Работнова (1969, 1984, 1993), И. В. Ларина (1952, 1969, 1990). Изучены динамические смены фитоценозов, особенности видового разнообразия, состав рудеральной флоры (Абрамчук, Горчаковский, 1980; Воронов, 1984; Ершова, 1986; Карташева, Терехова, 1992; Ершова, Лапшина, 1994; Южаков, Шатохина, 1994 и др.). Одним из актуальных вопросов в середине 1970-х годов стало изучение изменения морфологических параметров травостоя и биопродуктивности пастбищ (Базилевич, Семенюк, 1983; Нечаева и др., 1978; Виноградов, Курочкина, 1981 и др.).

В начале 1960-х годов сформировалось понятие рекреационной дигрессии. В. С. Преображенский тщательно изучил изменения природной среды в местах массового отдыха и выделил основные стадии деградации экосистем, применив комплексный подход, включающий анализ состояния почв и растительности. Основное внимание было уделено физическим, физико-химическим, а также микробиологическим и биохимическим параметрам почв, смене доминантов, изменению видового разнообразия и морфологических характеристик древесного, травяно-кустарничко- вого и мохово-лишайникового ярусов.

Конец XX в. ознаменовался резким усилением внимания к решению экологических задач и своего рода «экологизацией» всех наук. Значительно увеличилось количество научных исследований в области охраны окружающей среды и рационального природопользования. В настоящее время установлены и широко используются группы видов — индикаторов различных антропогенных воздействий. Большое внимание уделяется проблеме эвтрофирования водных объектов (Хирсанов, 1993; Муравьёв, 2000 и др.) и химическому загрязнению почв (Сает, 1980, 1986; Скар- лыгина-Уфимцева, 1980; Степанов, 1988; Черненькова, 2002 и др.). Изучаются влияние на биоту рекреационной нагрузки (Виноградов, 1964; Казанская, 1972, Гри- бовская, 1981; Иванов, 1983 и др.), загрязнения воздуха (Илькун, 1971, 1978; Sund- strom, Hallgren, 1973; Кулагин, 1974, 1985; Десслер, 1981; Pearson, Henriksson, 1981; Трасс, 1983; Goyal, Seaward, 1983; Ronen et al., 1983; Malhotra, Khain, 1983; Beckett, Brown, 1983; Deruelle, Petit, 1983; Артамонов, 1986; Alebic-Juretic, Arko-Pijevac, 1989; Алексеев, 1990; Николаевский, Николаевская, 1995; Ярмишко, 1997; Григорьев, Бо- гучельников, 1997 и др.) и особенности послепожарных сукцессий (Горшков и др., 1998; Баккал, 1999; Ушатин, 2001; Кулешова, 2002 и др.). Обобщение обширного литературного материала представлено в монографии «Биоиндикация загрязнений наземных экосистем», вышедшей под редакцией Р. Шуберта и переведенной на русский язык в 1988 г., в работах К. С. Бурдина «Основы биологического мониторинга» (1985), А. Г. Карташева «Биоиндикация экологического состояния окружающей среды» (1999), в шеститомнике В. В. Иванова «Экологическая геохимия элементов» (1994-1997) и т. д. Учебники Б. В. Виноградова «Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов», И. С. Гудилина и И. С. Комарова (1978) по основам геоиндикации и С. В. Викторова и А. Г. Чикишева «Ландшафтная индикация» (1985) содержат главы по индикации некоторых видов антропогенных воздействий.

Немалое число работ посвящено воздействию на живые организмы радионуклидов (Криволуцкий, 1983, 1985, 1991; Покаржевский, 1985; Тихомиров и др., 1988

и др.)5 а также загрязняющих веществ, недавно выделенных в группы приоритетных поллютантов, в том числе ксенобиотиков. В их число входят хлорорганиче- ские соединения (полихлорированные бифенилы (ПХБ), дихлордифенилтрихлор- этан (ДДТ), гексахлорциклогексан (ГХЦГ), диоксины, фураны и т. д.), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), фенолы и др. Одним из первых направлений изучения воздействия ксенобиотиков на живые организмы было выявление их канцерогенной активности (Шабад, 1973; Слепян, 1973, 1979 и др.).

К настоящему времени в биоиндикационных исследованиях мониторингового типа наметились направления, основывающиеся на приоритетном использовании различных групп живых организмов: микроорганизмов, водорослей, растений, животных и т. д.

Широкое развитие получила фитоиндикация загрязнений — применение растений и их сообществ в мониторинговых исследованиях (Бурдин, 1985; Ильин, 1985, 1991; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Парибок, Алексева-Попова, 1983; Лянгузова, 1990; Опекунова, 1994; Ярмишко, 1997; Уфимцева, 2000; Черненькова, 2002; Лукина, Никонов, Фронтасьева, 2004; Неверова, 2004; Кулагин, Шагиева, 2005; Жиров, 2007; Бузмаков, 2010; Москаленко, 2010 и др.). Одно из ведущих мест занимает изучение древесных растений — дендроиндикация. Деревья применяются в качестве биоиндикаторов различного рода антропогенных воздействий. Хорошо изучен химический состав и особенности накопления поллютантов в условиях антропогенного загрязнения (Кулагин, 1974, 1985; Раменская, 1974; Добровольский, 1983; Парибок и др., 1983, 1989; Маховская и др., 1984; Лянгузова, 1990; Демьянов, 1990, 1992; Касимов, 1995; Markert et al., 1999; Опекунова, Усманова, 2000; Черненькова, 2002; Poikolainen et al., 2004; Никонов и др., 2004; Кошелева и др., 2005; Баргальи, 2005; Жиров и др., 2007; Лянгузова, 2010 и др.). Значительное внимание уделяется изменению морфологических параметров растений в условиях естественных геохимических аномалий и использованию их для экспресс-оценки загрязнений (Петрунина, 1965; 1971; Скар- лыгина-Уфимцева, 1976; Слепян и др., 1978,1980; Ковальский и др., 1981; Антонова, 1983; Уфимцева, Терехина, 2000; Опекунова, Алексеева-Попова, 2001; Черненькова, 2002; Опекунова, Мовчан, 2003; Федорова, 2005; Ярмишко, 2007; Быков, 2007 и др.). Особенности строения, структуры и динамики древесных сообществ используются при оценке ландшафты о-деструктивных нарушений. Изменение величины pH коры деревьев применяется как показатель интенсивности выпадения кислотных дождей (Горшков, 1987, 1990; Опекунова, 1995; Михайлова, 1996; Вольфовская, 1999; Константинова, 2001; Marko-Worlowska, 2011 и др.).

В мировой практике биологического мониторинга применяются различные древесные породы: граб Carpinus betulus L., ясень Fraxinus excelsior L. (Aksoy, Demirezen, 2006), липа Tilia cordata L. (Уфимцева, Терехина, 2005), дуб Quercus robur (Grodzinska, 1971; Kosiska, Tulik, 2011), клен Acer pseudoplatanus L. (Andre et al., 2006; Steindor et al., 2011), вишня Prunus serrula L. (Schelle et al., 2008), кипарис Cupressus sempervirens L. (El-Hazan, 2002; Batarseh et al., 2008 и др.), тополь черный Populus nigra L. (Berlizov и др., 2007, 2008; Sawidis et al., 2011), дуб Quercus ilex Male (Santamaria, Martin, 1997), платан Platanus hybrida Brot. (Machado et al., 2006; Sawidis et al., 2011), манго Mangifera indica L. (Subsri, Saipunkaew, 2002; Salami, Oyere, 2010), эвкалипты Eucalypthus sp. (Salami et al., 2005) и др. В литературе приводятся многочисленные результаты биомониторинга загрязнения по сосне обыкновенной Pinus sylvestris (Ярмишко, 1997; Laaksovirta et al., 1976; Stocker, Huhn, 1994; Huhn et al., 1995; Schulz et al., 1997, 1999, 2000; KosiskaT., Tulik, 2011 и др.). В биоиндикаци- онных исследованиях на территории России используются также ель европейская Ргсеа abies (L.) Karst., ель сибирская Р. obovata Ledeb.-, береза повислая Betula реп- dula Roth, береза пушистая В. pubescens Ehrh.; липа Tilia cordata; дуб Quercus robur L.; тополи Populus balsamifera L., P. nigra.

С конца 1960-х годов в Скандинавских странах начали широко использовать мхи в качестве биомониторов при изучении загрязнения наземных экосистем ТМ (Riihling, Tyler, 1968, 1970). С тех пор проводятся многочисленные исследования по изучению мохового покрова территорий, подвергшихся антропогенному загрязнению (Ellison et al., 1976; Grodzinska, 1978; Maschke, 1981; Engelke, 1984; Steinnes, 1977, 1984; Ross, 1990; Markert et al., 1999; Wappelhorst et al., 1999; Berg, Steinnes, 2011). Во мхах определяют концентрацию TM (LeBlanc, 1961; Barkman, 1969; Taoda, 1972; Peicea, 1973; Nash, Nash 1974; Lauritzen, 1975; Nakamura, 1976; Тамм, Каннукене 1978; Гамбарян, Черданцева, 1979; Ando, 1980; Sergio, Bento-Pereira, 1981; Richardson, 1981; Rao, 1982; Bargagli et al., 1995 и др.), пестицидов, радиоактивных элементов (Thomas, 1986; Guillitte et al., 1990; Berg et al., 1995 и др.), ПАУ и хлорорганических соединений (ХОС) (Thomas, 1986 и др.).

Большое значение стало придаваться диагностике качества окружающей среды в селитебных зонах (Мазинг, 1984; Горышина, 1991; Фролов, 1998; Касимов, 1995). Еще в середине XIX в. появились работы, указывающие на возможность применения лишайников при оценке загрязнения атмосферного воздуха. Так, Л. X. Гриндон в своей работе «Флора Манчестера», опубликованной в 1859 г., отмечал значительное сокращение числа лишайников из-за вырубки старых лесов и притока фабричного дыма. Исследования негативного влияния городской среды на их рост и развитие были проведены У. Нилангером в 1866 г. в Люксембурге. Затем в 1879 г. У. Джонсон отметил отсутствие листоватых и кустистых лишайников в лесах Гибсайда, расположенных в 8 км к западу от Ньюкасла. По наблюдениям Дж. Кромби, к 1885 г. сократилось число видов лишайников около Лондона и в результате урбанизации происходило их массовое вымирание по всей Англии. Ф. Арнольд (1900) при изучении лишайниковой флоры Мюнхена экспериментально с помощью трансплантации подтвердил ингибирующее действие смога и загрязненного воздуха на лишайники. В период с 1924 по 1950 г. проводилось изучение распределения лишайников в Осло, Стокгольме, Хельсинки, Цюрихе, Кракове. Лихеноиндикационная съемка была проведена на территории многих крупных городов: Казани (Голубкова, Малышева, 1978), Харькова (Байрак, 1988), Лондона (Hawksworth, McManus, 1989), Львова (Кучерявый и др., 1990), Парижа (Letrouit-Galinou et al., 1992), Нью-Йорка (Delindick, 1994), Москвы (Бязров, 1994), Санкт-Петербурга (Малышева, 1998, 2007) и др.

В дальнейшем использование лишайников в качестве индикаторов стало применяться не только в городах, но и вблизи локальных источников техногенного загрязнения (Трасс, 1983; Goyal, Seaward, 1983; Ronen et al., 1983; Malhotra, Khain, 1983; Beckett, Brown, 1983; Sundstrom, Hallgren, 1973; Deruelle, Petit, 1983; Pearson, Henriksson, 1981; Малышева, 1998; 2007; Smith, Baker, 2003; Бязров, 2004; Larsen et al., 2007; Baptista et al., 2008; Fuga et al., 2008; Aslan et al., 2011). Стали не только изучаться параметры структуры и строения естественного лишайникового покрова путем так называемого пассивного биомониторинга, но и использоваться индикаторные виды лишайников для активного биомониторинга, предусматривающего размещение лишайниковых ловушек на тестируемой территории (Rabe, 1982 и др.).

Физиологическая, анатомическая, биохимическая и трофическая близость человеку мелких млекопитающих позволила рассматривать их в качестве объекта индикации состояния среды для оценки экологического риска. Проводились многочисленные исследования изменения химического состава органов и тканей грызунов (полевок рода Microtus, рода Clethrionomus, бурозубок и др.) под влиянием антропогенного загрязнения (Williamson, Evans, 1972; Jefferies, French, 1972; Getz et al., 1977; Roberts, Johnson, 1978; Безель и др., 1984, 1985, 1986; Hunter et al., 1987; Pankakoski et al., 1992; Мухачева, Безель, 1995; Безель, Бельский, 2006 и др.). В качестве индикаторов стрессовых воздействий изучены нарушения репродуктивных функций, динамика численности и изменения структуры популяций и видового разнообразия мелких млекопитающих (Тестов, 1993; Лукьянова и др., 1994; Мухачева, Лукьянов, 1997; Безель и др., 1998; Рождественская, 1999; Шилова, 1999 и др.). Однако, несмотря на все преимущества, применение грызунов для решения вопросов экологического мониторинга состояния ПТК (экосистемного мониторинга) не столь эффективно в связи с трудоемкостью учета, полиморфизмом видов, изменением численности зверьков по местообитаниям и т. д. (Тертицкий, Покровская, 1991 и др.).

Относительно давние традиции в мониторинге состояния природной среды имеет использование птиц. Для оценки техногенного воздействия применяют показатели разных структурно-функциональных уровней. Наиболее изучены изменение химического состава оперения и отдельных органов (Frank, 1986; Scheuhammer, 1987; Pedersen, Myklebust, 1991; Nyholm, 1994, 1995; Eeva, Lehikoinen, 1995; Лебедева, 1999) и отклонения в репродуктивных показателях птиц (Мянд, 1988; Венгеров, 1991; Eeva, 1996; Бельский, 1997 и др.). Установлено снижение численности, уменьшение видового разнообразия и структуры населения птиц при усилении антропогенного воздействия (Flousek, 1989; Lemberk, 1989; Гилязов, Катаев, 1990; Muckel, 1992; Gramsz, 1993; Бельский, Ляхов, 1996; Бельский, Безель, 2004 и др.). Показано, что при мониторинге состояния природной среды эти индикаторы могут использоваться лишь в ограниченном объеме. К недостаткам метода следует отнести пространственную неоднородность распространения птиц, поливариантность их реакций при нарастании техногенной нагрузки, сезонные миграции и географическую изменчивость населения птиц в течение года (Покровская, 1990; Тертицкий, 1990; Вартапетов, Юдкин, 1998 и др.).

К настоящему времени накоплен обширный материал по изменению микробиологической активности почв под влиянием техногенеза (Аристовская, 1980; Кожевин и др., 1980; Умаров, 1986; Звягинцев, 1987; Зенова и др., 1996; Полянская, 1996; Giller et al., 1998; Kelly et al., 1999; Евдокимова, Мозгова, 2001; Девятова, 2005; Ha- зарько, 2007; Фёдоров, 2007; Пименов, Морозова, 2011 и др.). Биоиндикация загрязнения наземных ПТК с применением микроорганизмов традиционно основывается на исследованиях почвенной микробиоты: бактерий, актиномицетов, дрожжевых грибов и др. Основными индикаторными показателями признаны: общая микробная биомасса и продуктивность, групповое и видовое разнообразие, соотношение основных групп микроорганизмов, состав и структура микроценозов, интенсивность почвенного дыхания, активность разложения целлюлозы, нитратонакопление, активность почвенных ферментов, микробные «пейзажи» и т. д. В последние годы в микробиологической индикации формируется биогеоценологический подход, включающий изучение микробных сообществ всех ярусов экосистемы (Мишустин, 1975; Самбурова, 1977; Бабьева, 1984; Звягинцев и др., 1991; Добровольская и др., 2004;

Напрасникова, 2004; Нечаева и др., 2010). Успешно развивается метод капиллярной микроскопии, позволяющий определить характер формирующихся микробных обрастаний и оценить основные свойства почв, особенности протекающих в них процессов и изменения условий почвенной среды под влиянием техногенной нагрузки (Перфильев, Габэ, 1964; Аристовская и др., 1967; Сорокин, 1975; Щапова, 1994; Василенко, Кутовая, 2003 и др.).

Для проведения биомониторинга экологического состояния ПТК предлагается использование насекомых (Богачёва, 1992; Ивлиев, 2001; Омаров и др., 2008), земноводных, представителей почвенной мезофауны (Криволуцкий, 1999; Леонтьева, 1995 и др.), млекопитающих (Тертицкий, Покровская, 1991; Бурдин, 1985) и т. д. Но, несмотря на относительно давний опыт применения этих методик, они не вошли в практику биоиндикации загрязнения окружающей среды, поскольку достаточно трудоемки и требуют больших временных затрат для получения репрезентативной информации. Состояние этих биоиндикаторов зависит от физико-географических факторов, трофических связей, структуры и состава коисорций. Так, исследования, выполненные на севере Западной Сибири в местах разработки газовых и нефтяных месторождений (Вартапетов, Юдкин, 1998), показали увеличение численности птиц, преимущественно околоводиых и водоплавающих, а также полевок, кормящихся вегетативными частями и семенами растений, и земноводных. В то же время было отмечено снижение численности лесных грызунов и крупных, хищных, охотиичье- промысловых птиц.

В настоящее время для оценки техногенной трансформации ландшафтов широко используются морфологические параметры живых организмов, в том числе определение величины флуктуирующей асимметрии как критерия стабильности развития особи. Исследование симметрии / асимметрии ведется на различных уровнях организации жизни — от молекулярного до популяционного. Изучаются различные таксономические группы (растения, насекомые, млекопитающие и др.), рассматриваются как организмы в целом, так и их отдельные органы и структуры (симметрия черепа, мышц, листовой пластинки и т. д.). В 2000 г. В. М. Захаровым с соавторами было подготовлено методическое пособие для оценки состояния природных популяций по стабильности развития, которое в 2003 г. было утверждено и рекомендовано Министерством природных ресурсов Российской Федерации (МПР РФ) для использования в заповедниках РФ.

Диагностика качества окружающей среды по состоянию здоровья населения является составной частью экологии человека (Образцов, 1998; Худолей и др., 1998; Малхазова, 2001; Мовчан, 2004 и др.). Для оценки условий проживания используются средняя продолжительность жизни, показатели заболеваемости, смертности и др. Метод применим для селитебных территорий, но для решения задач экосистем- ного мониторинга, а также оценки качества окружающей среды в районах с низкой плотностью населения использование его нецелесообразно.

Большое значение в связи с этим имеет развитие экологической токсикологии (экотоксикологии), изучающей токсические эффекты действия химических веществ па живые организмы, а также устойчивость и функционирование биосистем иад- организменного уровня в условиях их токсического загрязнения.

Одновременно с изучением биологических объектов в природных условиях развивалось новое направление в исследовании качества жизнеобеспечивающих сред (воды, воздуха, почвы) — биотестироваиие. Интенсивное развитие методов биоте- стирования началось с 1950-х годов. В последние 20-25 лет методы биологического контроля качества вод стали законодательно применяться в ФРГ (Peltier, 1987), широко использоваться государственными органами контроля в области охраны окружающей среды в США (Tebo, 1987), Франции (Villeneuve, 1980), Англии и Уэльсе (Научные основы... 1981).

С 1986 г. методы биотестироваиия для контроля экологического состояния окружающей среды внедряются и в России. В 1990 г. было подготовлено и утверждено Государственным комитетом СССР по охране природы «Методическое руководство по биотестированию воды» (РД 118—02—90). В этот документ вошли методики с использованием тест-объектов — представителей основных трофических звеньев водной экосистемы: водорослей, ракообразных и рыб. Позднее в целях государственного экологического контроля Минприроды России, а затем Госкомэкологией России были подготовлены и утверждены методики для определения токсичности воды с использованием в качестве тест-объектов инфузорий и ракообразных (ПНД ФТ 14.1:2:3:4.2-98; ПНД ФТ 14.1:2:3:4.3-99; ПНД ФТ 14.1:2:3:4.4-99), а также для определения токсичности вод, почв и донных отложений — методика биотестироваиия по ферментативной активности бактерий (ПНД ФТ 14.1:2:3:4.1-96; 16.2:2:3:1.2-96). В 2002 г. МПР РФ издано «Руководство по определению методом биотестироваиия токсичности вод, дойных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов», включающее методики с использованием бактерий, инфузорий, водорослей, ракообразных и рыб.

Таким образом, в настоящее время биоиндикация загрязнений, основывающаяся на многовековом опыте использования методов биоиндикации в хозяйственной деятельности человека, находит все большее применение в области охраны окружающей среды и рационального природопользования.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
 
Популярные страницы