การวิจัยด้านสิ่งแวดล้อมใช้วิธีต่างๆ หนึ่งในนั้นอาจเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ แนวทางนี้เกี่ยวข้องกับการศึกษาสถานะของสิ่งมีชีวิตบางชนิดเพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับถิ่นที่อยู่ของพวกมัน เพื่อให้เข้าใจถึงคุณลักษณะของการศึกษาวิจัยดังกล่าว ควรพิจารณาว่าตัวบ่งชี้ทางชีวภาพคืออะไร ซึ่งจะให้ข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับวิธีการวิจัยดังกล่าว
ความหมายทั่วไป
ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพคือสิ่งมีชีวิต และอาจเป็นทั้งสายพันธุ์หรือชุมชนที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศน์ใดระบบหนึ่งและสามารถใช้เป็นภาพสะท้อนของสถานะได้ นอกจากนี้ ในระหว่างการศึกษา จะมีการประมาณจำนวนบุคคลในประชากร สภาพและพฤติกรรมของพวกเขา จากข้อมูลที่ได้รับ เป็นไปได้ที่จะตัดสินการปรากฏตัวของมลพิษ สารพิษ สารก่อมะเร็ง ฯลฯ ในที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ
ไบโออินดิเคเตอร์คือพืชหรือสัตว์ที่มีสภาวะขึ้นอยู่โดยตรงสภาพแวดล้อมของพวกเขา การใช้เทคนิคดังกล่าวในการศึกษามีข้อดีหลายประการ บางครั้งเป็นไปได้ที่จะได้รับข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับสภาวะของสิ่งแวดล้อมโดยอาศัยตัวชี้วัดทางชีวภาพเท่านั้น การประหยัดเงินและเวลาในการวิเคราะห์ทางกายภาพและทางเคมีที่ซับซ้อนถือเป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจน
Bioindicators - พืชและสัตว์ที่สรุปข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับมลพิษ อัตราการเปลี่ยนแปลง สิ่งเหล่านี้ช่วยให้คุณกำหนดสถานที่สะสมและทางเข้าของสารอันตราย ระดับและความรุนแรงของผลกระทบของสารพิษต่อสิ่งมีชีวิต รวมทั้งมนุษย์
ในการวิจัย จะมีการประเมิน biocenosis ของตัวชี้วัดดังกล่าว ในเวลาเดียวกันทั้งตัวแทนของสัตว์และพืชเป็นที่น่าสนใจสำหรับนักวิจัย ในระหว่างการสังเกต เป็นไปได้ที่จะประเมินระดับของการได้รับสารพิษเรื้อรังแม้ในระดับความเข้มข้นต่ำ ส่งผลต่อการทำงานและสภาพทั่วไปของอวัยวะภายในของสัตว์ ส่วนต่างๆ ของร่างกายที่สมมาตร และอัตราส่วน
ประเภท
ไบโออินดิเคเตอร์ - พืชและสัตว์ที่อาศัยอยู่ในน้ำ อากาศ ดิน. สิ่งมีชีวิตดังกล่าวอาจเป็นแบคทีเรียหรือสาหร่าย รวมทั้งสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง เช่น ครัสตาเซียน ciliates หอย ข้อมูลปลาและสัตว์สามารถใช้ในระหว่างการศึกษา
สารบ่งชี้ทางชีวภาพของดินมักเป็นพืชที่ปลูกในป่า ตามสภาพของมันเป็นไปได้ที่จะกำหนดความเป็นกรดความจุความชื้นความหนาแน่นและอุณหภูมิของดิน นอกจากนี้ โดยการปรากฏตัวของพืชบางชนิด เราสามารถกำหนดปริมาณออกซิเจนในดิน ปริมาณสารอาหารเช่นเดียวกับเกลือและโลหะหนัก
ต้นสนสามารถให้ข้อมูลดินได้ตลอดทั้งปี ในกรณีนี้ ไม่เพียงแต่ใช้ตัวบ่งชี้ทางสัณฐานวิทยาเท่านั้น แต่ยังใช้การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีจำนวนหนึ่งด้วย ช่วยให้คุณได้รับข้อมูลที่เชื่อถือได้ อักขระทางสัณฐานวิทยาบางครั้งอาจแปรผัน
เช่น ตำแยทั่วไปสามารถแสดงให้เห็นว่ามีแคลเซียมอยู่ในดินมากแค่ไหน พืชบางชนิดเป็นพืชชนิดหนึ่ง พวกเขาชอบดินเค็ม หากพวกมันเติบโตในพื้นที่ที่กำหนด ยึดครองดินแดนอย่างแข็งขัน แผ่นดินก็จะค่อยๆ เค็ม
เพื่อประเมินสภาพของน้ำ ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ เช่น ตัวอ่อนของแมลงบางชนิด สาหร่ายบางชนิด ครัสเตเชียนที่สูงกว่า แบคทีเรียเรืองแสง
มอสและไลเคนสามารถเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในอากาศได้ คุณสมบัติทางกายภาพของพวกมันแตกต่างกันไปตามสภาพการเจริญเติบโต
คุณสมบัติที่เลือก
พืชและตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของสัตว์ได้รับการคัดเลือกเพื่อการวิจัยตามหลักการบางอย่าง ได้รับการคิดค้นโดย Yu. Odum นักนิเวศวิทยาชาวอเมริกันที่มีชื่อเสียงที่สุดคนหนึ่ง เขาเสนอให้คำนึงถึงข้อความต่อไปนี้ระหว่างการเลือกตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ:
- สิ่งมีชีวิตมีทั้งสปีชีส์ stenotopic และ eurytopic อดีตสามารถมีชีวิตอยู่ได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้นดังนั้นขอบเขตของพวกเขาจึงถูกจำกัด สายพันธุ์ Eurytopic มีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติมีความทนทานต่อระบบนิเวศ ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการวิจัยมากกว่าสายพันธุ์ Stenotopic
- ไบโออินดิเคเตอร์ชนิดที่ใหญ่กว่านั้นได้รับการศึกษาบ่อยกว่าตัวเล็กๆ นี่คือคำอธิบายโดยอัตราการหมุนเวียนใน biocenosis จะสูงกว่าในสปีชีส์ขนาดเล็ก ดังนั้นในช่วงเวลาที่ทำการศึกษาจึงอาจไม่ได้เข้าไปในกลุ่มตัวอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการวิเคราะห์ด้วยความถี่ที่ยาวนาน
- ในการเลือกสายพันธุ์หรือกลุ่มสำหรับการวิจัย ข้อมูลการทดลองและภาคสนามเกี่ยวกับค่าจำกัดของปัจจัยบางอย่างจะต้อง ในเวลาเดียวกัน ปฏิกิริยาชดเชยที่เป็นไปได้ของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ ความทนทานต่อสายพันธุ์จะถูกนำมาพิจารณาด้วย
- สัดส่วนของประชากร สายพันธุ์ หรือชุมชนที่ต่างกันจะบ่งบอกได้มากกว่า ดังนั้นจึงใช้เป็นตัวชี้วัดที่เชื่อถือได้ มีเพียงชนิดเดียวเท่านั้นที่ไม่สามารถถ่ายทอดระดับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมได้อย่างเต็มที่ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะต้องได้รับการพิจารณาโดยรวม ไม่ใช่เพียงทิศทางเดียว
นอกจากนี้ยังควรสังเกตด้วยว่าตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่ดีที่สุดคือสปีชีส์ที่ให้การตอบสนองในทันที เช่นเดียวกับความน่าเชื่อถือของข้อมูลที่ให้ไว้ ข้อผิดพลาดไม่ควรเกิน 20% นอกจากนี้ ด้วยความช่วยเหลือของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพดังกล่าว การรับข้อมูลที่จำเป็นควรเป็นเรื่องง่าย สายพันธุ์จะต้องอยู่ในธรรมชาติตลอดเวลาเพื่อให้ผู้วิจัยสามารถประเมินสภาพได้ตลอดเวลา
พันธุ์
ไบโออินดิเคเตอร์มีหลายประเภทและหลายประเภท สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เหมาะสมสำหรับการวิจัยดังกล่าวสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:
- กำลังลงทะเบียน
- สะสม
ในกรณีแรก สิ่งมีชีวิตตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมโดยการเปลี่ยนแปลงขนาดประชากร พวกเขายังสามารถเปลี่ยนฟีโนไทป์ ความผิดปกติของร่างกาย หรือความเสียหายของเนื้อเยื่อ ความผิดปกติต่าง ๆ อาจปรากฏขึ้นอัตราการเติบโตเปลี่ยนไป อาจมีป้ายอื่นๆ ที่มองเห็นได้ชัดเจน
ตัวอย่างเช่น การลงทะเบียนไบโออินดิเคเตอร์คือไลเคน เข็มต้นไม้ เนื้อร้าย, คลอโรซิส, ความแห้งกร้านปรากฏขึ้น การบันทึกตัวบ่งชี้ทางชีวภาพไม่ได้ทำให้สามารถระบุสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นได้เสมอไป ในกรณีนี้ จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อระบุสาเหตุที่มีการเปลี่ยนแปลงของประชากร ลักษณะสุดท้าย การกระจายในธรรมชาติ ฯลฯ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจเป็นผลมาจากกระบวนการต่างๆ
สิ่งมีชีวิต-bioindicators สามารถเป็นแบบสะสมได้ พวกเขารวมสารพิษ มลพิษภายในร่างกาย ในเนื้อเยื่อ ส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย หรืออวัยวะต่าง ๆ ในระหว่างการศึกษา ระดับของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมจะถูกกำหนดหลังจากการวิเคราะห์ทางเคมี ตัวอย่างเช่น เปลือกของสัตว์จำพวกครัสเตเชีย ตัวอ่อนของแมลง และอวัยวะบางส่วนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (สมอง ไต ม้าม ตับ เป็นต้น) มอสสามารถเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่สะสมได้
สิ่งมีชีวิตตอบสนองต่อสารอันตรายที่ซับซ้อนทั้งหมดซึ่งเข้าสู่สิ่งแวดล้อมทันที ดังนั้นเทคนิคดังกล่าวจึงไม่ทำให้เกิดความเข้มข้นที่แน่นอนของสารพิษเพียงชนิดเดียว แต่ในขณะเดียวกัน ข้อดีของการใช้สารบ่งชี้ทางชีวภาพช่วยให้คุณระบุได้อย่างชัดเจนว่ามลภาวะส่งผลกระทบต่อประชากรมากเพียงใด
สิ่งมีชีวิตทดสอบ
สิ่งมีชีวิตทดสอบสามารถเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของสิ่งแวดล้อม สิ่งเหล่านี้คือตัวแทนของพืชหรือสัตว์ที่ใช้ในการควบคุมคุณภาพของสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการ พวกเขาทำการทดลองที่เหมาะสม อาจเป็นได้เช่น เซลล์เดียว โปรโตซัว สัตว์ขาปล้อง พืชเช่นมอสหรือไม้ดอกสามารถเป็นสิ่งมีชีวิตทดสอบได้เช่นกัน
คุณสมบัติหลักของสิ่งมีชีวิตดังกล่าวคือความเป็นไปได้ที่จะได้รับวัฒนธรรมจากพืชหรือสัตว์ที่เป็นเนื้อเดียวกันทางพันธุกรรม ในกรณีนี้ ต้นแบบจะถูกเปรียบเทียบกับตัวควบคุม สิ่งนี้ช่วยให้คุณได้รับข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับปัจจัยรบกวน มิฉะนั้น เนื่องจากความแตกต่างระหว่างบุคคลตามปกติระหว่างบุคคล จึงไม่สามารถรับผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้
วิธีวิเคราะห์
ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพและการปนเปื้อนของสิ่งแวดล้อมได้รับการตรวจสอบโดยการวิเคราะห์เปรียบเทียบกับตัวอย่างควบคุม อาจมีแนวทางที่แตกต่างกันออกไป
วิธีแรกเกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบลักษณะที่สอดคล้องกันนอกขอบเขตอิทธิพล ตัวอย่างเช่น พืชที่ปลูกในเขตมลพิษทางอุตสาหกรรมจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับพืชที่เติบโตนอกเขตอิทธิพลของมนุษย์
เทคนิคที่สองเป็นการเปรียบเทียบตัวอย่างกับผลการทดลอง ส่วนหนึ่งของโรงงานทดสอบสัมผัสกับอากาศเสีย ดิน น้ำ และส่วนที่สองในห้องปฏิบัติการในสภาวะที่ปนเปื้อน - ด้วยสื่อที่สะอาด
เมื่อใช้วิธีที่สาม จะใช้มาตรฐานในอดีตเพื่อเปรียบเทียบ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ เช่น เมื่อการสำรวจบริภาษยุโรป วันนี้ ระบบนิเวศนี้ได้สูญเสียรูปลักษณ์ดั้งเดิมไปแล้ว เป็นที่ที่บริภาษดูเป็นอย่างไรในอดีตที่เปรียบเทียบกับปัจจุบัน
เทคนิคที่สี่ใช้การควบคุม นี่คือการพึ่งพาอาศัยกันบางประเภท การเบี่ยงเบนจากที่ถือเป็นการละเมิด ตัวอย่างเช่น สำหรับชุมชนสายพันธุ์ที่ไม่ถูกรบกวน จะมีการสร้างกราฟที่สอดคล้องกัน หากสังเกตเห็นความเบี่ยงเบน จะสังเกตเห็นได้ทันทีเมื่อเปรียบเทียบเส้นโค้งทั้งสอง
วิธีบ่งชี้ทางชีวภาพ
ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในธรรมชาติได้รับการศึกษาโดยใช้การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสม จะดำเนินการทั้งในระดับไมโครและมหภาค การศึกษาทางชีวภาพอาจเป็น biocenotic และสปีชีส์ ในกรณีที่สองมีการศึกษาการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตในสิ่งแวดล้อมและความถี่ของการเกิด นอกจากนี้ยังสามารถศึกษาคุณสมบัติทางสรีรวิทยา ชีวเคมี กายวิภาค และสัณฐานวิทยาของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพได้
ในระหว่างการศึกษา biocenotic ความหลากหลายของชนิดพันธุ์จะถูกนำมาพิจารณาโดยใช้ระบบของตัวบ่งชี้ที่เหมาะสม เช่นเดียวกับผลผลิตของชุมชน
จากผลกระทบของปัจจัยต่างๆ ในระบบ การตรวจสอบการบ่งชี้ทางชีวภาพสามารถเฉพาะเจาะจงและไม่เฉพาะเจาะจง พวกเขาศึกษาปฏิกิริยาของสปีชีส์ต่อการปรากฏตัวของมลพิษ สารพิษในถิ่นที่อยู่ของพวกมัน ด้วยตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่ไม่เฉพาะเจาะจง ปฏิกิริยาเดียวกันอาจเกิดจากปัจจัยที่แตกต่างกัน หากการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นเนื่องจากอิทธิพลของปัจจัยเดียวเท่านั้น เรากำลังพูดถึงข้อบ่งชี้เฉพาะ
เช่น ต้นสนและไลเคนสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับความบริสุทธิ์ของอากาศในภูมิภาค การปรากฏตัวของมลพิษทางอุตสาหกรรมในแหล่งที่อยู่อาศัย รายชื่อพันธุ์พืชและสัตว์ที่อาศัยอยู่ในดินเป็นรายการเฉพาะสำหรับดินประเภทต่างๆ หากมีการเปลี่ยนแปลงการจัดกลุ่มเหล่านี้ เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการปนเปื้อนของดินด้วยสารเคมีหรือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์
วันนี้เชื่อกันว่าการศึกษาด้วยเครื่องมือใช้ร่วมกับตัวบ่งชี้ทางชีวภาพอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด การพึ่งพาอาศัยกันดังกล่าวให้ข้อมูลที่สมบูรณ์และน่าเชื่อถือที่สุดเกี่ยวกับสถานะของประชากร ผลกระทบของปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์
การบ่งชี้ทางชีวภาพของดิน
การใช้ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในการศึกษามลพิษในดิน เป็นไปได้ที่จะได้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือ พืชให้ข้อมูลเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของดิน การวิเคราะห์องค์ประกอบของดินอย่างสมบูรณ์ต้องใช้เวลาและความพยายามอย่างมาก ดินจะอุดมสมบูรณ์หากมีตำแย ราสเบอร์รี่ celandine สืบ ฯลฯ พืชเหล่านี้ไม่สามารถอยู่รอดได้ในดินที่ไม่ดี
ดอกแองเจลิกา เห็ดปอด พุ่มหญ้า ฯลฯ ให้ดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ปานกลาง พีทมอส ไลเคน แครนเบอร์รี่ ลิงกอนเบอร์รี่เติบโตบนดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำ
นอกจากตัวบ่งชี้ความอุดมสมบูรณ์แล้วยังสามารถกำหนดองค์ประกอบของดินจากพืชได้อีกด้วย การมีอยู่ของไนโตรเจนในปริมาณมากนั้นสามารถพิสูจน์ได้จากพืช เช่น ต้นข้าวสาลีอ่อน ราสเบอร์รี่ ห่านซินเควฟอยล์ นอตวีด ฯลฯ สีของพืชดังกล่าวจะเป็นสีเขียวสดใส ถ้ามันซีดแสดงว่ามีไนโตรเจนในดินเล็กน้อย พืชมีการแตกกิ่งและจำนวนใบลดลง
อีกจำนวนหนึ่งแร่ธาตุ ความเป็นกรด และคุณสมบัติอื่นๆ ของดินสามารถกำหนดได้ในดินโดยใช้ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ
การบ่งชี้ทางชีวภาพในอากาศ
ไบโออินดิเคเตอร์คือสิ่งมีชีวิตที่เปลี่ยนแปลงคุณภาพอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเกิดการเบี่ยงเบนในสภาพแวดล้อม ด้วยความช่วยเหลือ คุณสามารถระบุได้ว่าอากาศมีมลพิษหรือไม่ ไฟโตซีโนซิสได้รับผลกระทบอย่างมากจากมลพิษ เช่น ไนโตรเจนออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน เป็นต้น
พืชต้านทานสารพิษดังกล่าวแตกต่างกัน แม้แต่ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อยในอากาศก็ยังตรวจสอบได้ง่ายด้วยความช่วยเหลือของไลเคน ต้นไม้ต้นสนสามารถระบุปริมาณสารก่อมลพิษที่เพิ่มขึ้นได้ในหมู่พืช
ข้าวสาลี เฟอร์ ข้าวโพด โก้เก๋ สตรอเบอรี่สวน ฯลฯ มีความไวต่อเนื้อหาของไฮโดรเจนฟลูออไรด์ในอากาศ ไฮโดรเจนคลอไรด์ ฯลฯ
การบ่งชี้ทางชีวภาพในน้ำ
สำหรับการควบคุมคุณภาพน้ำ การบ่งชี้ทางชีวภาพเป็นวิธีที่ดีที่สุดวิธีหนึ่ง วิธีนี้แตกต่างจากวิธีการตรวจสอบทางเคมีและทางกายภาพ แนวทางนี้มีจุดประสงค์มากที่สุด อุปกรณ์พิเศษสามารถติดตามมลพิษบางประเภทเท่านั้น Bioindication เปิดเผยข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับสถานะของสิ่งแวดล้อมทางน้ำโดยรอบ
Monitoring ช่วยให้คุณประเมินว่าอ่างเก็บน้ำเหมาะกับพื้นที่ใดในการทำงาน วิธีที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งในการบ่งชี้ทางชีวภาพคือการใช้เชื้อยีสต์ การประเมินความขุ่นของของเหลวจะดำเนินการโดย nephelometric ขึ้นอยู่กับปริมาณยีสต์ในตัวอย่าง หากน้ำยับยั้งการพัฒนา ตัวอย่างจะเบากว่าตัวอย่างกลุ่มควบคุม
ราศีมีนก็ได้ใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ พวกมันสะสมสารพิษในร่างกาย ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดลักษณะเฉพาะของน้ำในแม่น้ำหรือทะเลสาบด้วยการประเมินสภาพของปลาด้วยสายตา
