Біомоніторинг ґрунтів і водних ресурсів

На основі екологічної характеристики організмів, тобто їх реакцій на вплив факторів середовища, виокремлюють еврибіонти – види з широкою адаптаційною здатністю, які можуть жити при різних значеннях фактора, і стенобіонти – види з низькою адаптаційною здатністю, життєдіяльність яких обмежена вузьким діапазоном змін певного фактора. Саме стенобіонти (організми або їх угруповання), життєві функції яких тісно корелюють з певними чинниками середовища використовують для біоіндикації ґрунту і водних ресурсів. Ними можуть бути рослини, тварини, мікроорганізми, гриби.

Рослинні індикатори хімічного складу ґрунту. На основі дослідження рослинного покриву можна визначити основні складові ґрунтів (рухомі сполуки основних елементів живлення рослин Са, N₂, P, S, К, Mg), оскільки певні види рослин домінують у місцевостях з відповідним складом ґрунту. Наприклад, нітрофіти (азотолюби) можна вважати надійними індикаторами ґрунту, збагаченого азотом, до них відносять берест, черемху, бузину, бруслину європейську. Найбільше їх росте на землях з підвищеним вмістом нітратів, дуже рідко вони трапляються на бідних азотом землях. Домінування різних рослин-галофітів (солестійких) пов'язано з засоленістю ґрунтів різними йонами. Певні види рослин відображають якісний склад катіонів у поглинаючому комплексі ґрунту.

Фітоіндикацію широко застосовують при визначенні кислотності ґрунтів. Так, на дуже кислих ґрунтах (рН = 3-4,5) ростуть крайні ацидофіли (надають перевагу кислим ґрунтам), до яких належать сфагнум, плавун булавовидний; на кислих ґрунтах (рН = 4,5-6,0) – помірні ацидофіли (калюжниця болотна, їдкий і повзучий жовтець); на слабо кислих ґрунтах (рН = 5,0-6,7) – слабкі ацидофіли (медунка, купина багатоквіткова, анемона жовтецева).

Біоіндикація дає змогу оцінити не тільки хімічний склад ґрунту, а й наявність і склад ґрунтових вод.

Рослинні індикатори глибини рівня ґрунтових вод. Рослини, які дають змогу визначити глибину залягання ґрунтових вод, називають гідроіндикаторами. Ця здатність зумовлена максимальною глибиною проникнення їх кореневих систем. Отримати точні гідроекологічні характеристики дають змогу дослідження сукупності гідроіндикаторів. Наприклад, формація Tamarix ramasissi-то росте на землях, де глибина залягання ґрунтових вод становить 0,5–0,7 м, а їх мінералізація – 3–15 г/л.

Про глибину залягання ґрунтових вод свідчать також діаметри кущів гідроіндикаторів, наприклад рослин Tamarix ramasissimo. Дослідження рослинних індикаторів одночасно з аналізом ландшафту дає змогу детально визначити рівні ґрунтових вод. Рослинність точніше відображає глибину близьких до поверхні ґрунтових вод.

Рослинні індикатори хімічного складу ґрунтових вод. Водопостачання постійних гідроіндикаторів в аридних зонах відбувається за рахунок ґрунтових вод, тому вони помітно реагують на зміни мінералізації води. Індикаторами прісних вод служать глікофільні фреотофіти і мезофіти (види Populus, Salix, Toms alba та ін.).

Глікофільні види з ознаками ксерофітизму (рослини, що живуть у засушливих місцевостях, кактуси, агави, заяча капуста) ростуть на солонуватих водах. Фреотофіти з ознаками галофітизму поширеніші там, де вода помірно солона, фреотофіти з вираженим галофітизмом – у місцевостях, де вода солона.

Оцінити мінералізацію ґрунтових вод дає змогу вивчення показників гідроіндикаторів та індикаторів засолених ґрунтів у комплексі.

Рослинність відображає вміст кисню, органічних речовин, закисного заліза, жорсткість та інші властивості, що визначають питну якість ґрунтових вод. Наприклад, ґрунтові води, що живлять вільхово-вербові рослини, насичені сірководнем, містять сполуки заліза, збагачені органічними речовинами і зовсім не придатні для вживання.

Біоіндикація забруднення води. Склад і стан рослинності може вказати на наявність забруднювачів води в межах різноманітних промислових комплексів.

Наявність і розподіл водоростей є надійним показником забруднення і санітарного стану вод у морях, ріках та озерах. Деякі види водоростей зникають при наближенні до джерел забруднення, а інші (наприклад, ulva lactica) поширені за підвищеного забруднення вод. У місцях витоку стічних вод залишається лише бідна флора полісапробіонтних водоростей, що витримують велику концентрацію органічних речовин у воді і тому є індикаторами дуже забруднених вод.

Водорості бентосу є ще точнішими індикаторами санітарного стану морських вод. У бухтах Чорного моря в чистих водах живуть десятки видів діатомей, що зникають в міру забруднення води. При слабкому забрудненні з'являються полісапробіонтні діатомеї. На максимальне забруднення води вказує масовий розвиток Melosira monilifoonnis.

Виявити присутність небезпечної забруднюючої речовини у водоймі можна за допомогою проявів її токсичного ефекту на рибах.

Встановлено, що найбільша чутливість дефіциту кисню збігається з чутливістю до органічного забруднення. Щодо стійкості до органічних забруднень і дефіциту кисню розрізняють такі індикаторні групи орга нізмів: полісапроби – організми, які витримують сильний студінь дефіциту кисню (личинки комара Chaoborus, мухи-бджоловидки Fristalis tenax); мезосапроби – організми, що витримують лише середній ступінь забруднення (інфузорія парамеція, карась, короп, лин); олігосапроби – організми, які витримують лише слабкий ступінь забруднення, вимогливі до кисню (форель, багато личинок мошок). Потреба у кисні в різних груп риб неоднакова: у форелі – висока, яка становить 7–11 см³/л; у піскаря, коблика – середня (5–7 см³/л); у плотви, йоржа – низька (4 см³/л); у коропа, лина – наднизька (0,5 см³/л).

Отже, рослини, тварини та їх угруповання представляють перспективну галузь біоіндикації через високу чутливість до змін довкілля, що відбуваються під впливом антропогенних чинників. За допомогою рослин і їх угруповань оцінюють дію та наслідки антропогенних впливів: порушення природних ландшафтів, забруднення повітря, водного середовища та ґрунтів; обґрунтовують заходи з організації екологічного моніторингу.

Контрольні запитання

1 Що таке біоіндикація?

2 Дайте характеристику основним і другорядним забруднюючим речовинам, на які реагують рослини.

3 Рослини індикатори та рослини монітори.

4 Біомоніторинг грунтів і водних ресурсів.