- •Министерство Образования Республики Беларусь УО «Барановичский государственный университет»
- •Биоиндикация или оценка качества и состояния среды обитания определяется при помощи различных методов.
- •Метод анализа ДНК окружающей среды
- •Стоит отметить некоторые преимущества метода анализа ДНК окружающей среды перед классическими методами.
- •экосистем
- •ненарушенности наземных экосистем
- •Критерии ненарушенности водных экосистем
- •Виды-индикаторы ненарушенности естественных водотоков
- •Гидроландшафтные критерии ненарушенности экосистем естественных водотоков (рек и ручьев):естественное состояние русла реки, меандрирование
- •Виды-индикаторы ненарушенности естественных водотоков
- •Гидроландшафтные критерии ненарушенности
- •Виды-индикаторы ненарушенности экосистем озёр и старец
- •Гидроландшафтные критерии ненарушенности экосистем болот:
- •Виды-индикаторы ненарушенности экосистем болот
Министерство Образования Республики Беларусь УО «Барановичский государственный университет»
Факультет педагогики и психологии Кафедра естественнонаучных дисциплин
УСР №4 по дисциплине «Индикация окружающей среды»
ТЕМА: «Применение биоиндикации в современной системе мониторинга охраны окружающей среды»
Барановичи, 2022
Биоиндикация или оценка качества и состояния среды обитания определяется при помощи различных методов. Как правило, используются классические методы, основанные на сборе и обработке материала.
Для использования таких методов исследователю необходимо обладать высокой квалификацией и необходимыми навыками для работы с собранным материалом, поскольку классические методы подразумевают под собой разбор проб, описание видового состава, определение доли видов-индикаторов в сообществе, расчет плотности популяций и много другое, на основе чего строится предположения о дальнейшем развитии сообществ и среды в целом.
Метод анализа ДНК окружающей среды
Используется для оценки видового разнообразия среды. ДНК окружающей среды — многокомпонентная смесь ДНК ядерных, митохонлриальных и пластидных геномов различных организмов, выделенная в окружающую среду вместе с отмершими частями тканей, продуктами обмена и жизнедеятельности, половыми продуктами и т. д. Этот материал в зависимости от условий сохраняется в среде от нескольких часов до тысячи лет и позволяет обнаружить организмы на любой стадии их жизненного цикла.
Впервые данный метод применился в 2000 году для поиска инвазивного во Франции вида лягушки-быка и в дальнейшем использовался как для выявления отдельных видов-вселенцев и редких исчезающих видов, так и для оценки общего видового разнообразия среды. Большая часть исследований с применением метода анализа ДНК окружающей среды направлена на выявление относительно крупных позвоночных и проведено довольно мало работ по идентификации каких-либо беспозвоночных животных.
В естественных же средах на ДНК воздействуют многие способствующие ее деградации факторы: УФ- излучение, эндогенные нуклеазы, пагубное воздействие микроорганизмов, высокие температуры, механические повреждения за счет движения среды (скорость течения рек) и т.д. При наличие этих факторов персистентность ДНК в естественных водоемах составляет от нескольких часов в проточных пресных водоемах до недели в тоще и месяца в отложениях дна в морских водах. После изъятия ДНК из среды ее деградация не прекращается, поэтому необходимо обеспечить хранение при низких температурах в спиртосодержащей среде для остановки процесса гидролиза и влияния нуклеаз микроорганизмов.
Стоит отметить некоторые преимущества метода анализа ДНК окружающей среды перед классическими методами.
Этот метод позволяет с высокой вероятностью подтвердить или опровергнуть наличие вида в каком-либо районе с точностью от нескольких часов до пары недель, более удобен при поиске редких и скрытных организмов и предоставляет видовое разнообразие именно местной фауны.
Метод анализа ДНК окружающей среды позволяет точнее определять систематические положение организма в отличие от визуальной оценки.
Также данный метод можно применять в различных труднодоступных средах, где применить классические методы не представляется возможным без потери продуктивности.
Время суток отбора проб также не является ограничением для метода анализа ДНК окружающей среды. В отличие от многих других этот метод оказывается менее затратным как с финансовой, так и с трудовой точки зрения.
Несмотря на большое число положительных сторон этот метод имеет ряд недостатков.
С помощью него невозможно определить половозрастной состав популяции и ее плотность, поскольку корреляция между плотностью популяции и концентрацией ДНК в среде выявлена только в искусственных средах, где на ДНК не воздействуют многие факторы, присущие естественным средам.
Также из-за того, что большая часть видоспецифичных праймеров подобрана не к ядерным геномам, а геномам митохондрий, и, поскольку митохондриальные гены передаются только по материнской линии, невозможно определить гибридный вид.
экосистем
Критерии ненарушенности лесных и луговых экосистем
Ландшафтные критерии пойменных лугов |
Ландшафтные критерии пойменных лесов |
|
|
отсутствие сенокоса |
отсутствие лесомелиоративных мероприятий и |
|
вырубок |
отсутствие вырубки кустарника |
ненарушенность речной экосистемы согласно гидроландшафтным и гидробиологическим критериям
отсутствие мероприятий гидротехнической мелиорации
отсутствие в пойме промышленных и сельскохозяйственных предприятий, сельхозугодий (поля, сады и т.д.), жилых и других долговременных построек
отсутствие выпаса скота
отсутствие обустроенных мест рекреации и необустроенных мест массового отдыха
отсутствие асфальтированных дорог других транспортных коммуникаций (за исключением грунтовых дорог без насыпи)
наличие видов-индикаторов ненарушенных пойменных лугов
ненарушенности наземных экосистем
|
|
|
Златка большая сосновая |
|
|
|
Chalcophora mariana |
Фомитопсис розовый |
|
Уснея цветущая |
(Linnaeus, 1758) |
Fomes roseus |
|
|
|
Яртышник мужской |
Usnea florida |
|
|
((Alb. & Schwein.) Fr.) |
|
||
Orchis mascula |
((L.) Weber ех F.H.Wigg., 1780) |
|
|
|
|
||
|
((L.) L.) |
|
|
Критерии ненарушенности водных экосистем
Гидроландшафтные критерии ненарушенности экосистем естественных выходов подземных вод (родников):
отсутствие обустройства родника и прилегающей территории (на удаленности до 10 метров);
отсутствие распашки и гидротехнической мелиорации территории, примыкающей к роднику и вытекающего из него ручья (ручьев), и поймы на расстоянии не менее 1 км в радиусе от родника;
отсутствие водозаборных сооружений в зоне питания родника.
Гидробиологические критерии ненарушенности водоемов и водотоков:
хорошее или удовлетворительное экологическое состояние водного объекта;
экологическое состояние хорошее —1 класс качества воды и степень загрязнения «очень чистые»;
экологическое состояние удовлетворительное — II класс качества
воды и степень загрязнения «чистые»;присутствие видов-индикаторов ненарушенности водных экосистем.
Виды-индикаторы ненарушенности естественных водотоков
Жесткокрылый жук |
Хищный ныряющий жук |
Плавунец |
Жук |
Hydraena gracilis |
Oreodytes sanmarkii |
Deronectes latus |
Leuctra digitata |
(Germar, 1823 г.) |
(C. R. Sahlberg, 1826) |
(Stephens, 1829) |
(Kempny, 1899) |
Гидроландшафтные критерии ненарушенности экосистем естественных водотоков (рек и ручьев):естественное состояние русла реки, меандрирование русла;
лесистость водосбора не менее 50%. - естественное состояние поймы (в том числе соответствие динамики уровня почвенно-грунтовых вод поймы сезонной динамике основных метеофакторов и уровню воды в реке как следствие отсутствия либо значительной удаленности гидромелиоративных систем от рассматриваемого участка);
отсутствие обустроенных мест рекреации и необустроенных мест массового отдыха;
отсутствие построек и коммуникаций в пойме и прибрежной зоне
отсутствие прямого сброса вод мелиоративных каналов в пределах участка;
отсутствие водорегулирующих сооружений и искусственных водоемов в русле реки.
Виды-индикаторы ненарушенности естественных водотоков
Поденка |
|
Клоп |
Вислокрылка |
|
Siphlonurus lacustris |
Булавобрюх Болтона |
Velia saulii |
||
(Eaton, 1870) |
(Tamanini, 1947) |
Sialis nigripes (Pictet, |
||
Cordulegaster boltonii |
||||
|
|
1865) |
||
|
(Donovan, 1807) |
|
||
|
|
|