Bioindikatoren: Eigenschaften und Typen
Bioindikatoren sind biologische Prozesse, Gemeinschaften oder Arten, die es ermöglichen, die Qualität der Umwelt und ihre Dynamik über die Zeit zu bewerten. Sie werden verwendet, um die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf Ökosysteme zu bewerten, indem die Reaktion von Biota auf den erzeugten Stress untersucht wird.
Wir müssen berücksichtigen, dass jede Aktivität positive oder negative Auswirkungen auf die Umwelt hat. Menschliche Aktivitäten haben jedoch fast ausschließlich negative Auswirkungen auf die Umwelt, die sich auf Ökosysteme und deren Biota auswirken.
Zu den durch menschliche Aktivitäten verursachten Umweltschäden zählen unter anderem die Verschmutzung durch Emissionen und industrielle oder städtische feste Abfälle sowie die Erschöpfung natürlicher Ressourcen durch Übernutzung.
Alle diese Einflüsse erzeugen Stress in der vorhandenen Biota und werden daher als anthropogene Stressfaktoren bezeichnet, um sie von natürlichen Stressfaktoren wie intensiven Dürreperioden oder Temperaturschwankungen aufgrund von Klimaeffekten zu unterscheiden.
Die Entwicklung und Anwendung von Bioindikatoren begann in den 1960er-Jahren. Seitdem wurde ihr Repertoire durch die Untersuchung aquatischer und terrestrischer Umgebungen unter dem Einfluss anthropogener Stressfaktoren erweitert.
Die Bioindikatoren ermöglichen es, chemisch-physikalische Umweltveränderungen zu überwachen, ökologische Prozesse zu überwachen, das Vorhandensein von Kontaminanten direkt oder indirekt zu erfassen und im Allgemeinen Umweltveränderungen zu erfassen.
Allgemeine Merkmale von Bioindikatoren
Ein Bioindikator, sei es ein biologischer Prozess, eine Gemeinschaft oder eine Art, muss unabhängig von der Art der von ihm gemessenen Umweltveränderung und der betreffenden geografischen Region bestimmte Merkmale aufweisen:
-Es muss empfindlich gegen Störungen oder Stress sein, aber nicht sterben oder verschwinden. Eine Bioindikatorart oder -gemeinschaft muss eine moderate Toleranz gegenüber Umweltvariabilität aufweisen.
- Es sollte möglich sein, Ihre Reaktion auf Stress zu messen. Biologische Prozesse innerhalb eines Individuums können auch als Bioindikatoren wirken.
-Ihre Antwort sollte repräsentativ für das gesamte Ökosystem, die Population oder die Art sein.
-Es muss entsprechend dem Grad der Verschmutzung oder Umweltverschmutzung reagieren.
-Es muss reichlich vorhanden und verbreitet sein und in dem untersuchten Gebiet eine angemessene Bevölkerungsdichte aufweisen. Darüber hinaus muss es relativ stabil sein und moderate klimatische und umweltbedingte Schwankungen überwinden.
- Es müssen Informationen über den Bioindikator, ein gutes Verständnis seiner Ökologie und Lebensgeschichte sowie eine gut dokumentierte und stabile Taxonomie vorliegen. Darüber hinaus sollte Ihre Probenahme einfach und wirtschaftlich sein.
-Es muss für andere Zwecke öffentliche, wirtschaftliche und kommerzielle Bedeutung haben.
Bei der Verwendung von Individuen als Bioindikatoren sollten ihr Alter und ihre genotypischen Unterschiede berücksichtigt werden. Es sollte auch überprüft werden, dass andere Umweltfaktoren die Studie nicht beeinträchtigen, und die Informationen mit umwelttoxikologischen Tests vervollständigen.
Arten von Bioindikatoren
Die Klassifizierung der Bioindikatoren hängt von den Merkmalen ab, die im Klassifizierungssystem hervorgehoben werden sollen. Beispielsweise können wir Bioindikatoren nach ihrer Komplexität in Arten, Gemeinschaften oder Bioindikator-Ökosysteme einteilen. Wir können sie aber auch nach der von ihnen überwachten Umgebung klassifizieren.
Bioindikator-Spezies
Alle vorhandenen Arten (oder Artengruppen) können eine begrenzte Anzahl physikalischer, chemischer und biologischer Umgebungsbedingungen tolerieren. Mit dieser Funktion kann die Umweltqualität beurteilt werden.
Beispielsweise tolerieren Forellen, die in kalten Wasserströmungen im Westen der USA leben, eine Temperatur zwischen 20 und 25 ° C, weshalb diese thermische Empfindlichkeit als Bioindikator für die Wassertemperatur verwendet werden kann.
Dieselben Forellen reagieren auf zellulärer Ebene auf Temperaturanstiege im Wasser (durch Verbrennen und Abholzen der umliegenden Wälder). In diesen Fällen synthetisieren sie ein Hitzeschockprotein, das Ihre Zellen vor den Auswirkungen des Temperaturanstiegs schützt.
Die Quantifizierung dieser Hitzeschockproteine in dieser Art ermöglicht es, die thermische Belastung der Forelle zu messen und indirekt die Veränderung der Umwelt durch das Fällen und Verbrennen der den Gewässer umgebenden Wälder zu bewerten.
Bioindikatorgemeinschaften
Ganze Gemeinden, die eine Vielzahl von Toleranzbereichen für mehrere Umweltfaktoren umfassen, können als Bioindikatoren dienen, um die Umweltbedingungen anhand eines komplexen und ganzheitlichen Ansatzes zu bewerten. Diese Studien beinhalten die Verwendung von Analysen mehrerer Umgebungsvariablen.
Bioindikator-Ökosysteme
Der Verlust von Dienstleistungen, die von Ökosystemen erbracht werden, wie z. B. sauberes Wasser und Luft, Pflanzenbestäuber usw., wird als Indikator für den Gesundheitszustand des Ökosystems angesehen.
Beispielsweise wird der Verlust von Bienenarten, die Bestäuber sind, als Indikator für den Verlust der Umweltgesundheit angesehen, da sie empfindlich auf das Vorhandensein von Schwermetallen, Pestiziden und radioaktiven Substanzen reagieren.
Bioindikatoren gemäß der von ihnen überwachten Umgebung
Wie oben angegeben, können Bioindikatoren auch nach der Umgebung klassifiziert werden, in der sie Informationen liefern. Nach dieser Klassifizierung verfügen wir über Bioindikatoren für die Luft-, Wasser- und Bodenqualität.
Bioindikatoren für die Luftqualität
Zu den Bioindikatoren für die Luftqualität zählen Organismen, die empfindlich auf Konzentrationsschwankungen bestimmter Gase reagieren.
Zum Beispiel sind Flechten (symbiotische Assoziationen zwischen einem Pilz, Mikroalgen und Cyanobakterien) und Bryophyten sehr empfindlich gegenüber atmosphärischen Gasen, da sie diese über Ihren Körper aufnehmen.
Diese Organismen haben weder eine Nagelhaut noch Wurzeln, und ihr hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen begünstigt die Aufnahme und Anreicherung von Luftschadstoffen wie Schwefeldioxiden. Daher ist sein Verschwinden in bestimmten Gebieten ein Indikator für eine schlechte Luftqualität.
Andererseits gibt es auch Flechten (wie Lecanora conizaeoides ), deren Vorhandensein auf eine schlechte Luftqualität hinweist.
Diese Empfindlichkeit beruht auf der Tatsache, dass Kanarienvögel eine geringe Lungenkapazität und ein unidirektionales Belüftungssystem haben. Aus diesem Grund sind Kanarienvögel gegenüber schädlichen Gasen viel empfindlicher als Menschen.
Bioindikatoren für die Wasserqualität
Zu den Bioindikatoren für die Wasserqualität zählen unter anderem Bakterien, Protozoen, Makroinvertebraten, Algen und Moos-Mikroorganismen; empfindlich gegenüber giftigen Schadstoffen.
Beispielsweise ist das Vorhandensein von Gemeinschaften verschiedener Taxa aquatischer Makroinvertebraten in einem Fluss ein Indikator für die ökologische und biologische Vielfalt. Je mehr Taxa vorhanden sind, desto besser ist die Gesundheit des Gewässers.
Andere Bioindikatoren für den Zustand der Flüsse sind die Otter, da sie Gewässer mit geringem Schadstoffgehalt schnell verlassen. Seine Anwesenheit zeigt dann den guten Zustand des Flusses an.
Meeresschwämme wurden auch als Bioindikatoren für Schwermetalle wie Quecksilber und Cadmium, unter anderem für Fäkalien, verwendet. Der Nachweis des Verschwindens von Schwämmen in Meeresgewässern ist ein Indikator für den Verlust der Wasserqualität.
Das Vorhandensein von Algenwasser in dichten Konzentrationen in einem Körper weist auf hohe Gehalte an gelöstem Phosphor und Stickstoff hin, die von ins Wasser gegossenen Düngemitteln stammen können. Die ausgetragenen Düngemittel bewirken die Anreicherung ihrer Nährstoffe und die Eutrophierung des wässrigen Mediums.
Bioindikatoren für die Bodenqualität
Als Indikatoren für die Bodenqualität können wir einen Teil der Biota dieses Lebensraums nennen, dh einige Pflanzen, Pilze und bakterielle Mikroorganismen.
Wenn sie spezifische Voraussetzungen für ihr Überleben haben, sind diese Organismen Indikatoren für das Vorhandensein dieser Zustände.
Beispielsweise sind Regenwürmer Bioindikatoren für die Bodenqualität, da einige Arten wie Eisenia fetida und E. andrei unter anderem empfindlich gegenüber Pestiziden, Ölderivaten und Schwermetallen sind. Diese Bioindikatoren werden in Untersuchungen zur Bodentoxizität verwendet.
