Кафедра ботаніки Львівський національний університет імені Івана Франка Біологічний факультет, вул. Грушевського 4, 79005 м. Львів, Україна Тел. +38(032)239-40-42
        +38(032)239-41-37
   

БІОІНДИКАЦІЙНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

(Н.О. Калінович; З.І. Мамчур; М.В. Пірогов)
Біоіндикація (лат. іndicare – вказувати) – метод оцінки абіотичних та біотичних факторів середовища існування за допомогою біологічних систем (Биоиндикация..., 1988). У зв’язку з цим біологічні системи, життєві функції котрих так тісно корелюють з певними факторами середовища, що можуть застосовуватись для їх оцінки, називаються біоіндикаторами.
Головна відмінність між фізичними або хімічними вимірами антропогенних факторів середовища та біоіндикацією полягає у тому, що перші методи дають абсолютні кількісні і якісні характеристики діючого фактора, але дозволяють лишень опосередковано стверджувати про його біологічний вплив, а за допомогою другого підходу можна отримати безпосередню інформацію про біологічні наслідки і визначити лише відносні кількісні і якісні параметри самого фактора.
Поняття біоіндикація та біомоніторинг часто використовують як синоніми, хоча, за К. Еннс (Enns, 2001) між цими поняттями є відмінності. Так біоіндикація – це метод, що на основі одноразових вимірів параметрів організму чи за вимірюваною величиною окремої біологічної реакції характеризує оточуюче середовище. В той час як біомоніторинг протягом тривалого часу забезпечує інформацію про якісні і кількісні зміни факторів середовища існування.
Біоіндикація можлива на багатьох рівнях:
1-й рівень – біохімічні і фізіологічні реакції.
2-й рівень – анатомічні, морфологічні, біоритмічні і поведінкові відхилення.
3-й рівень – флористичні, фауністичні і хорологічні зміни.
4-й рівень – ценотичні зміни.
5-й рівень – біогеоценотичні зміни.
6-й рівень – зміни ландшафтів.
При біоіндикації зміни біологічних систем завжди залежать як від антропогенних стресорів, так і від природних факторів середовища. Ці системи реагують на впливи середовища у цілому відповідно до їх схильності, тобто у відповідності з такими факторами, як умови живлення, вік, генетично контрольована стійкість і вже наявні порушення.
Під стресом у біології розуміють реакції біологічної системи на екстремальні фактори середовища (стресори), які можуть в залежності від сили, інтенсивності, моменту і тривалості впливу, більш чи менш впливати на систему (Биоиндикация…, 1988). У природних умовах організми часто піддаються впливу різних стресорів. До екстремальних умов, що ритмічно повторюються, наприклад, холод, спека, посуха, багато організмів пристосувались шляхом періодичної зміни активності, що робить їх стійкими до впливу стресорів (толерантність до стресора). Інші організми можуть ухилятись від впливу екстремальних умов за допомогою специфічних пристосувань (ухилення від стресора). Названі пристосування створюють стійкість до стресора.
У природі на організми впливає не один якийсь стресор, а завжди спостерігається цілий комплекс шкідливих факторів (комплексний пошкоджуючий вплив середовища). При цьому, зрозуміло, якийсь окремий фактор може тимчасово чи постійно домінувати. У зв’язку з цим зрозуміло, що реакція організмів на стресори у лабораторних експериментах не завжди співпадає із реакціями у природних умовах. Тому дослідження комбінованого впливу середнього навантаження, тобто комплексного стресового впливу середовища, є принципово важливими для виявлення допустимих навантажень і стабільності біологічних систем у порушеному середовищі із багатьма антропогенними стресорами.
Існують різні форми біоіндикації. Якщо дві однакові реакції викликаються різними антропогенними факторами, то говорять про неспецифічну біоіндикацію. Якщо ж ті чи інші зміни, що відбулись можна пов’язати тільки з одним фактором, мова йде про специфічну біоіндикацію.
Якщо біоіндикатор реагує значними відхиленнями життєвих проявів від норми, то він є чутливим біоіндикатором. Акумулятивні біоіндикатори, навпаки, накопичують антропогенні впливи більшою частиною без швидкого прояву порушень. Таке значне накопичення забруднення поступово перевищує нормальний рівень і частіше за все відбувається на рівні екофізіологічних або біоценотичних процесів.
Є два основні методи біоіндикації – активний та пасивний моніторинг. У першому випадку у вільно живучих організмів досліджується видимі або непомітні пошкодження і відхилення від норми, що є ознаками стресового впливу. При активному моніторингу намагаються виявити ті ж самі впливи на тест-організми, що знаходяться у стандартизованих умовах на досліджуваній території (М.В. Пірогов).

Основні публікації по темі (Н.О. Калінович):
Калинович Н. Біоіндикаційні властивості пилку Acerplatanoides L. та Acerpseudoplatanus L. // Праці наукового товариства ім. Шевченка. Екологічний збірник, 2001.–Т. 7.–С. 249-252.
Kalinovych N. The application of the plant pollen for the bioindicative assessment of the environmental pollution level. Annales Universitetis Mariae Curie-Skłodowska. Sec. Horticultura, 2003.–V. XIII.–P. 279-283.

 

Одним із розділів біоіндикації є ліхеноіндикація – спосіб визначення стану довкілля на досліджуваній території за допомогою лишайників. В останні десятиліття цей метод знаходить широке застосування для оцінки забрудненості повітря, зокрема оксидами сульфуру і нітрогену, галогенами, простими органічними речовинами, пилом різного походження тощо. Хоч ліхеноіндикаційні методи застосовуються також і для визначення забруднення оточуючого середовища важкими металами (Мэннинг, Федер, 1985), а також для виявлення змін клімату на даній території (Herk van et al., 2002).
Метою роботи є виявити сучасний рівень та тенденції змін забруднення атмосферного повітря міст та сіл Львівської області за допомогою методів ліхеноіндикації. Як основний результат роботи планується створення карти рівня забруднення повітря Львова та Львівської області та прогнозування подальших змін забруднення (М.В. Пірогов).

Основні публікації по темі:
Пірогов М.В., Волгін С.О. Біоіндикаційні дослідження за епіфітною ліхенофлорою шпилькових та листяних дерев на Західній Україні // Наукові основи збереження біотичної різноманітності / Тематичний збірник Інституту екології Карпат НАН України, В. 7 – Львів: Ліга-Прес, 2006 – С. 86-91.
Пірогов М.В., Волгін С.О. Ліхеноіндикація якості повітря околиць сірковидобувного комплексу за індексами чистоти атмосфери // Біологічні студії / Studia Biologica. – 2008. – T. 2, № 1. – С. 77-86.
Пірогов М.В. Ліхеноіндикаційні дослідження околиць сірковидобувного комплексу за Індексом якості повітря // Значення та перспективи стаціонарних досліджень для збереження біорізноманіття / Матеріали міжнародної наукової конференції присвяченої 50-річчю функціонування високогірного біологічного стаціонару «Пожижевська» (Львів – Пожижевська, 23-27 вересня 2008 р.). – Львів, 2008. – С. 328-329.

На сьогодні за допомогою ліхено- та бріоіндикаційних методів складені карти забруднення повітря більш, ніж для 100 міст світу. Одне з чільних місць серед модельних об’єктів займають епіфітні мохоподібні, які завдяки специфічності мінерального живлення, широкому спектру реакцій на полютанти, дають можливість охопити різні рівні забруднення. На підставі аналізу частоти трапляння, проективного покриття та кількості місцезнаходжень епіфітних мохоподібних, використовуючи індекс чистоти повітря (De Sloover J., LeBlanc F., 1968), видiлені чотири зони забруднення повітря у м. Львові й на околицях: сильнозабруднена,  середньозабруднена, слабозабруднена та незабруднена.

Основні публікації по темі:
Мамчур З.І. Поширення епіфітних мохоподібних в умовах урбанізованого середовища // Вісн. Льв. ун-ту. Сер. біол. 2004. Вип. 36, С. 70-77.
Мамчур З.І. Активний моніторинг забруднення атмосферного повітря за допомогою епіфітного моху Homaliatrichomanoides (Hedw.) Brid. // Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспектию Тези доповідей ІІ Міжнародної конференції (Львів, Україна, серпень, 18-21, 2004р.). – Львів: СПОЛОМб 2004.- С.324
Мамчур З.І. Бріоіндикація забруднення повітря у місті Львові та на околицях // Вісн. Льв. ун-ту. Сер. Біол. – 2005. Вип. 40. – С. 59-67

Мамчур З.И. Бриоиндикация загрязнения атмосферного воздуха в городе Львове (Украина) и окрестностях при помощи эпифитных мохообразных // Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и прмышленных зон /Матер. междун. конф. 25 – 27 октября 2006. – СПб.: изд. РГГМУ, 2006. – С. 71 – 73.