Популяционно-видовой уровень биоиндикации

Все виды животных организмов в естественных условиях представлены конкретными популяциями. В современной экологии популяции живых организмов рассматриваются как элементарные единицы микроэволюции, которые способны реагировать на изменения среды перестройкой своего генофонда. Как группа совместно обитающих особей одного вида, популяция является элементарной единицей биоценостического взаимодействия. Естественно, что под влиянием антропогенных факторов, разрушающих среду обитания, одни популяции вымирают, другие, более устойчивые, и, как правило, более просто организованные, расширяют свои ареалы обитания. К первому типу видов животных и растений можно отнести сокращающиеся популяции видов, занесенных в Красную книгу. Численность этих видов является индикатором экологического благополучия конкретно рассматриваемого биоценоза, исчезновение видов из их среды обитания можно рассматривать как деградацию эволюционно сложившихся природных сообществ.

Растения. Размеры ареалов популяций растений существенно зависят от газодымных выбросов. В качестве биоиндикатора многолетних наблюдений загрязненности может быть использован дымоустойчивый вид накипного лишайника (Liecanora coniza-coides), который встречается на всех древесно-кустарниковых породах (Шуберт, 1988). Уменьшение обилия лишайников коррелирует с концентрацией SO2в воздухе. Водное растение чилим (Trapa natans) распространено только в чистых, незагрязненных водоемах. Значительное сокращение чилима в реках и озерах Европы происходит в результате увеличения концентрации углеводородов.

Аэрозоли ZnO, PbO, Fe2O3, Al2O3и NCl отрицательно сказываются на росте пихты, ели и в последнюю очередь сосны. Необходимо отметить, что пихта очень чувствительна к атмосферным и гидрологическим загрязнениям. Картирование ареалов пихты при многолетней динамике может быть использовано в качестве оценки степени атмосферной загрязненности промышленными предприятиями. Высокой устойчивостью к SO2обладает японская лиственница, и вытеснение ею лиственницы обыкновенной также свидетельствует о неблагоприятной экологической ситуации. По отношению к тяжелым металлам также можно выделить ряд устойчивых растений: подорожник — устойчив к мышьяку и окисям свинца автомобильных газов, полевица (Agrosis tennis) — устойчива к меди, смолевка хлопушка, фиалки (Viola calaminaria), армерия Галлера, армерия приморская, которые растут на старых отвалах медных рудников.

Весь комплекс антропогенных воздействий в первую очередь оказывает широкое воздействие на растительность, изменяет эволюционно сложившиеся ареалы популяций растений. Для оценки и прогнозирования возникающих экологических ситуаций необходимы исследования по составлению подробных геоботанических карт природных территорий и разработка на их основе долговременных рекультивационных комплексных мероприятий в зависимости от целевого использования природных территорий.

Беспозвоночные. Использование популяций беспозвоночных животных в качестве биоиндикаторов позволяет охватить почти все известные среды обитания биосистем.

Популяционные показатели позволяют оценить антропогенное воздействие на среду обитания в биологически понятных характеристиках, учитывающих как антагонизм и синергизм влияния загрязнителей, так и модификацию их экосистемными процессами.

В качестве биоиндикаторов используются, как правило, такие виды животных, жизненные функции которых скоррелированы с факторами внешней среды. Наблюдаемые изменения показателей состояния популяций необходимо соотносить друг с другом или с контролем по схеме, предложенной G. Stocker (1981).

I. Абсолютные стандарты

1. Сравнение с характеристиками объектов, находящихся вне зоны воздействия.

2. Сравнение с экспериментальными результатами.

3. Сравнение с характеристиками объектов, полученными в прошлом.

4. Изучение градиента изменений одного и того же объекта.

II. Относительные стандарты

1. Выявление корреляций с пространственно-временными изменениями факторов условий обитания.

2. Выявление эталонных объектов, незначительные антропогенные влияния.

3. Сравнительный перекрестный анализ по абсолютным и относительным стандартам.

Как правило, выделяют две группы индикаторов:

1 — реагирующие на нарушения экологической ниши — виды-указатели.

2 — аккумулирующие загрязняющие вещества — тест-виды.

Выбранные виды, как правило, должны обладать низкой подвижностью, быть массовыми, широко распространенными, однородные в таксономическом плане, с исследованной популяционной структурой, обладающие широкой индикационной пластичностью.

В таблице 6 представлены наиболее широко используемые виды беспозвоночных по основным типам антропогенных загрязнителей.

На рис.17 представлены основные типы изменения численности популяций в зависимости от интенсивности загрязнений. В качестве индикаторов используются различные группы беспозвоночных, в лучшей степени этот вопрос разработан для почвообитающих и водных видов.

Анализ коэффициентов корреляции между уровнем загрязнения, определяемым техническими средствами, и отловом в почвенные ловушки представителей энтомофауны позволил считать, что для индикации SO2могут быть использованы стафилиниды и таракановые, коэффициенты корреляции Rk для которых равны: – 0.649 и – 0.535. Для оксидов азота — жужелицы, Rk = – 0.63; фтора — долгоносики, Rk = – 0.52; полужесткокрылые, Rk = – 0.48 и жужелицы, Rk = – 0.47.

Т а б л и ц а 6