Индикатори за растенията

Министерство на образованието на Република БеларусР.docx

1.1 Обща характеристика на индикаторните растения………………………. 4

1.2 Показатели за почвено плодородие…………………………………….10

1.3 Показатели за минерални находища……………………13

1.4 Индикатори за подземни води……………………………………………………14

Растенията-индикатори са растения, които са тясно свързани с определени условия на околната среда. Чрез тяхното присъствие те научават за съдържанието на определени микроелементи и вещества. Индикаторните растения реагират на промените в околната среда, като променят своя външен вид и химичен състав; техният брой може да се увеличи рязко или, обратно, да намалее. Индикаторните растения се използват при оценка на механичния и химичен състав на почвата, при търсене на прясна вода в пустинята и при изследване на полезни изкопаеми. Те играят важна роля в индикаторната геоботаника, екологията, физиологията и биохимията на растенията, биогеографията, геологията, геохимията, хидрогеологията и други науки.

Растенията - помощници на геолозите посочват подземни находища на минерали на дълбочина до 20-50 м. Според състоянието на растението, външния вид на листата и други органи е възможно точно да се определи съставът на почвата, наличието на хранителни вещества в нея. За нормален растеж и плододаване растенията се нуждаят от светлина, вода и хранителни вещества. Ако те не са достатъчни, тогава растението веднага ни казва за това. Способността да чуваме или по-скоро да видим какво ни казват растенията ни позволява да им се притечем на помощ навреме. В замяна те ще ни се отблагодарят с най-красивите цветя или вкусни плодове. Не всяко растение може да бъде индикатор.

Най-добри индикатори са т. нар. стенобионти - видове, приспособени за съществуване в строго определени условия и не издържащи на големи колебания в околната среда.среда в сравнение с видове, които съществуват със значителни промени или при различни условия на околната среда. Числените съотношения на различни видове и популации често служат като по-добър индикатор от изобилието на един вид, тъй като цялото е по-добро от частта, отразява общата сума на условията. Това е особено очевидно при търсенето на биологични индикатори за различни видове замърсяване.

С помощта на растенията е много по-евтино и по-лесно да се наблюдава състоянието на околната среда. При мониторинга на замърсяването на околната среда използването на индикаторни растения често предоставя по-ценна информация от инструменталните оценки на замърсяването.

1.1 Обща характеристика на индикаторните растения

Индикаторните растения са организми, които реагират на промените в околната среда със своето присъствие или отсъствие, промени във външния вид, химичния състав и поведението си. При мониторинга на замърсяването на околната среда използването на биологични индикатори често дава по-ценна информация от директната оценка на замърсяването с устройства, тъй като биологичните индикатори реагират незабавно на целия комплекс от замърсяване. В допълнение, имайки "памет", биологичните индикатори отразяват замърсяването за дълъг период от време чрез техните реакции. По листата на дърветата при замърсяване на атмосферата се появяват некрози (умиращи зони). Наличието на някои устойчиви на замърсяване видове и отсъствието на неустойчиви видове (напр. лишеи) определя нивото на замърсяване на градския въздух. При използването на биологични индикатори важна роля играе способността на някои видове да натрупват замърсители. Последствията от аварията в атомната електроцентрала в Чернобил са записани в Швеция по време на анализ на лишеи.

Брезата и трепетликата могат да сигнализират за повишено съдържание на барий и стронций в околната среданеестествено зелени листа. По същия начин в зоната на разпръскване на уран около находищата венчелистчетата на върбата побеляват (обикновено розови), при боровинките побеляват тъмносините плодове и др. За идентифициране на различни замърсители се използват различни видове биоиндикатори: за общо замърсяване - лишеи и мъхове, за замърсяване с тежки метали - сливи и боб, серен диоксид - смърч и люцерна, амоняк - слънчоглед, сероводород - спанак и грах и др. Използват се и така наречените "живи устройства" - индикаторни растения, засадени в лехи, поставени във вегетационни съдове или в специални кутии (в последния случай се използват мъхове, кутиите с които се наричат бриометри). В най-замърсените части на града са монтирани "уреди под напрежение". При оценката на замърсяването на водните екосистеми като биологични индикатори могат да се използват висши растения или микроскопични водорасли. С помощта на биологични индикатори е възможно да се оцени солеността на почвата, интензивността на пашата, промените в режима на влага и др. В този случай като биологични индикатори най-често се използва целият състав на фитоценозата. Всеки растителен вид има определени граници на разпространение (толерантност) към всеки фактор на околната среда и следователно самият факт на съвместния им растеж ни позволява да оценим напълно факторите на околната среда.

Възможностите за оценка на околната среда чрез растителност се изучават от специален клон на ботаниката - индикаторна геоботаника. Основният му метод е използването на екологични скали, т.е. специални таблици, в които за всеки вид са посочени границите на разпространението му чрез фактори влага, богатство на почвата, соленост, паша и др. В България екологичните скали са съставени от Л. Г. Раменски. Тя стана широко разпространенаизползване на дървета като B.i. изменението на климата и нивото на замърсяване на околната среда. Дебелината на годишните пръстени се взема предвид: в годините, когато има малко валежи или се увеличава концентрацията на замърсители в атмосферата, се образуват тесни пръстени.

По този начин може да се види отражение на динамиката на условията на околната среда върху разреза на ствола. Общи принципи за използване на биоиндикатори. Биоиндикатори (от био и лат. indico - посочвам, определям) - организми, чието присъствие, количество или характеристики на развитие служат като индикатори за природни процеси, условия или антропогенни промени в местообитанието. Тяхното индикаторно значение се определя от екологичната поносимост на биологичната система. Биологичната система реагира на въздействието на околната среда като цяло, а не само на отделни фактори, като амплитудата на флуктуациите във физиологичната толерантност се модифицира от вътрешното състояние на системата - хранителни условия, възраст, генетично контролирана устойчивост.

Дългогодишният опит на учени от различни страни в мониторинга на състоянието на околната среда показа предимствата, които живите индикатори имат:

при условия на хронични антропогенни натоварвания те могат да реагират дори на относително слаби въздействия поради кумулативния ефект; реакциите се проявяват по време на натрупването на определени критични стойности на общите дозови натоварвания;
обобщава въздействието на всички без изключение биологично значими въздействия и отразява състоянието на околната среда като цяло, включително нейното замърсяване и други антропогенни промени;
премахване на необходимостта от регистриране на химични и физични параметри, характеризиращи състоянието на околната среда;
фиксирайте скоростта на текущите промени;
разкриват тенденциите в развитието на природната среда;
посочвамначини и места на натрупване в екологични системи на различни видове замърсявания и отрови, възможни начини за попадането им в човешката храна;
дават възможност да се прецени степента на вредност на всички вещества, синтезирани от човека за дивата природа и за себе си, и в същото време дават възможност да се контролира тяхното действие.

Има две форми на отговор на живите организми, използвани за целите на биоиндикацията - специфична и неспецифична. В първия случай настъпващите промени са свързани с действието на един от факторите. При неспецифична биоиндикация различни антропогенни фактори предизвикват същите реакции.

В зависимост от вида на реакцията биоиндикаторите се делят на чувствителни и кумулативни. Чувствителните биоиндикатори реагират на стрес със значително отклонение от жизнените норми, а кумулативните акумулират антропогенно въздействие, което значително надвишава нормалното ниво в природата, без видими изменения.Като биоиндикатори могат да се използват представители на всички "царства" на дивата природа. Организми, увредени от болести, вредители и паразити, не са подходящи за биоиндикация.

Идеалният биологичен индикатор трябва да отговаря на редица изисквания:

да са типични за дадени условия;
имат високо изобилие в изследвания екотоп;
живеят на това място в продължение на няколко години, което позволява да се проследи динамиката на замърсяването;
да са в условия, подходящи за вземане на проби;
позволява директен анализ без предварително концентриране на пробите;
да се характеризира с положителна корелация между концентрацията на замърсители в индикаторния организъм и обекта на изследване;
да се използва в естествените условия на своето съществуване; »имам кратъкпериод на онтогенезата, така че да може да се проследи влиянието на фактора върху следващите поколения.

Отговорът на даден биоиндикатор към определен физичен или химичен ефект трябва да бъде ясно изразен, т.е. специфични, лесни за регистриране визуално или с помощта на инструменти. За биоиндикация е необходимо да се изберат най-чувствителните общности, характеризиращи се с максимална степен на реакция и тежест на параметрите. Например във водните екосистеми най-чувствителни са планктонните съобщества, които бързо реагират на промените в околната среда поради кратък жизнен цикъл и висока степен на възпроизводство. Бентосните общности, където организмите имат доста дълъг жизнен цикъл, са по-консервативни: в тях се случват пренареждания по време на дългосрочно хронично замърсяване, което води до необратими процеси. Методите за биоиндикация, които могат да се използват при изследване на екосистема, включват идентифициране на редки и застрашени видове в изследваната територия. Списъкът с такива организми всъщност е набор от индикаторни видове, които са най-чувствителни към антропогенно въздействие.

Б. В. Виноградов класифицира индикаторните признаци на растенията като флористични, физиологични, морфологични и фитоценотични. Флористичните особености са различия в състава на растителността на изследваните територии, формирани в резултат на определени условия на околната среда. И наличието и отсъствието на даден вид са показателни. Физиологичните характеристики включват характеристики на метаболизма на растенията, анатомичните и морфологичните характеристики включват характеристики на вътрешната и външната структура, различни аномалии в развитието и неоплазми, фитоценотичните характеристики включват характеристики на структурата на растителната покривка: изобилие идисперсия на растителни видове, наслояване, мозайка, степен на сближаване. Много често за целите на биоиндикацията се използват различни аномалии в растежа и развитието на растенията - отклонения от общите закономерности. Учените ги систематизират в три основни групи, свързани с: (1) инхибиране или стимулиране на нормалния растеж (нанизъм и гигантизъм); (2) с деформации на стъбла, листа, корени, плодове, цветове и съцветия; (3) с появата на неоплазми (в тази група аномалии на растежа спадат и туморите).

Гигантизмът и нанизмът се считат за деформации от много изследователи. Например, излишъкът от мед в почвата намалява наполовина размера на калифорнийския мак, а излишъкът от олово води до нанизъм на катрана.

За целите на биоиндикацията представляват интерес следните растителни деформации:

фасция - лентовидно сплескване и сливане на стъбла, корени и дръжки;
хавлиени цветя, в които тичинките се превръщат в венчелистчета;
пролиферация - поникване на цветове и съцветия;
асцидия - фуниевидни, чашковидни и тръбести листа при растенията с ламеларни листа;
намаляване - обратното развитие на растителните органи, дегенерация;
филиформност - нишковидната форма на листното острие;
филоди на тичинките - превръщането им в плоско листовидно образувание.