Экология/ 6. Экологический мониторинг

Аспирант Желновач А.Н.

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Украина

Возможность использования растений как тест-систем биологической индикации качества окружающей среды

Идею биоиндикации с помощью растений сформулировал еще в 1 в. до н. э. Колумелла: «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». Это направление, ныне получившее название ландшафтной биоиндикации, успешно используется в практических целях.

Для оценки уровня загрязнений окружающей среды поллютантами применяют методы биотестирования с использование в качестве тест- объектов растения, отличающиеся чувствительностью к поллютантам, несложным культивированием и, что особенно важно, имеющие реакцию, сопоставимую с таковой других тест-объектов. Для мониторинга мутагенов в окружающей среде в настоящее время используют широкий спектр различных тест-систем, в том числе и растительные тест- объекты [1].

По словам Кашина, Иванова (1980), «растения являются высокоинформативным индикатором уровня доступных форм химических элементов в окружающей среде и основным источником их для человека и животных. В связи с этим они представляют большой интерес в качестве эффективных объектов при экологическом мониторинге загрязнения окружающей среды …»

У.Д. Мэнинг и У.А. Федер определяют растение-индикатор как «растение, у которого признаки повреждения появляются при воздействии на него фитотоксичной концентрации одного загрязняющего вещества или смеси таких веществ… Индикаторными могут быть так же те растения, которые аккумулируют в тканях загрязняющие вещества или продукты метаболизма, получаемые в результате взаимодействия растения и загрязняющего вещества». Роль растений как объектов генетических исследований не может не дооцениваться, поскольку лишь благодаря им были установлены основные принципы и положения генетики и цитогенетики. Еще больше возрастает роль растений при проверке факторов окружающей среды на генотоксичность, где растительные тест-системы незаменимы в силу рада преимуществ:

1. Растения являются эукариотами, и их хромосомы структурно и морфологически сходны с хромосомами млекопитающих, включая и человека.

2. У растений и млекопитающих отмечается сходная чувствительность к мутагенам.

3. Ответная реакция растений на воздействия мутагенов сходна с таковой у млекопитающих и других эукариот.

4. Возможность регенерации целого растения из культуры клеток.

5. Короткий жизненный цикл и возможность исследовать как

гаплоидные, так и диплоидные поколения.

6. Относительная дешевизна, особенно по сравнению с тестами in vivo на млекопитающих.

7. Возможность проводить исследования in situ.

Все это делает растения очень удобными тест-системами для скрининга мутагенов и мониторинга загрязнений окружающей среды [2,3].

При выборе того или иного вида растения для использования его в качестве объекта биомониторинга необходимо учитывать определенные требования. Растение должно иметь четко выраженную реакцию на воздействие загрязняющего вещества, то есть оно должно иметь видимые признаки повреждения. Это может быть выявлено по морфологическим изменениям, по изменению скорости роста, нарушению цветения, плодоношения, образования семян или изменения продуктивности и урожайности [4].

Специальные биотесты для определения загрязнения окружающей среды поллютантами сводятся к оценке степени изменения морфологических показателей тест-растения.

Следует подчеркнуть, что, несмотря на достаточно большое количество растительных тест-систем, вопрос о возможности использования растений для нужд биотестирования остается открытым в связи с нахождением новых растений, чувствительных к определенным загрязнителям окружающей среды.

В ряде стран, в том числе в Нидерландах, морфологические индикаторы используются в национальной системе мониторинга уже более 30 лет. С помощью методов биоиндикации, основанных на морфологии растений, получена большая часть картосхем антропогенного влияния/ В целях биотестирования используют макроскопические и микроскопические морфологические изменения растений.

Литература:

1. Макеева Т. И., Никонова Г. Н. Оценка антропогенной нагрузки на территории по показателям стабильности развития растений // Проблемы и пути их решения : научно-практическая конференция, Москва, 30-31 окт., 2002. Материалы конференции. М., 2002. - С. 201-207/

2. Малышева Н.В.Лишайники Санкт-Петербурга. 2. Изменение лихенофлоры за 270 лет // Ботанический журнал. - 1996. - Т. 81, № 7. - C. 55-72.).

3. Мучник Е.Э., Попова Н.Н.Мониторинг и криптоиндикация урбанизированных экосистем лесостепи (на примере г. Воронежа) // Фундаментальная и методическая подготовка будущего специалиста по экологии и охране природы: Тез. докл. Рос. науч.-практ. конф. (22-24 нояб. 1994 г.). - Орел, 1994. - Ч.1. - C. 78-79.

4. Зелтынь С.А., Инсаров Г.Э.База данных фонового мониторинга эпифитных лишайников // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - СПб., 1993. - Т. 15. - C. 247-263.