3. Организменный уровень

Основная цель отбора биологических показателей на организменном уровне сводится к оценке главным образом физиологического состояния особи и ее поведения, a также биологической значимости данных по концентрации загрязняющюших веществ в теле организмов. Однако эти данные будут представлять интерес только в том случае, если изменения величины отклика используемых показателей коррелируют с изменениями на экосистемном уровне, т, е. если изменения физиологических показателей приведут к изменению экологической слаженности.

Таким образом, при биоиндикации на организменном уровне используются следующие признаки:

1. изменение окраски листьев и тела животных, а также скульптуры поверхности

2. изменение размеров и продуктивности растений и животных;

3. изменение формы роста, экобиоморфных признаков;

4. показатели поведения животных.

5. биоритмические изменения – основными факторами, определяющими цикличность, выступают освещенность, температура, влажность;

3.1 Изменение окраски листьев и тела животных

а) изменение окраски листьев - в большинстве случаев неспецифическая реакция на стрессоры:

- хлороз - бледная окраска листьев между жилками (тяжелые металлы, соединения хлора,хлор); хлороз вызывается нарушением соотношения в организме Fe и Са. В естественных условиях он может возникать у растений при нарушениях водного, светового режима, оглеении и заболачивании почв. Встречаются межжилковый, верхушечный и другие виды хлороза. Степень повреждения листьев может быть выражена в балльной системе и использоваться как количественная характеристика при анализе и картировании распространения газообразных токсикантов.

- пожелтение листьев или определенных их участков (у лиственных пород под влиянием хлоридов);

- покраснение листьев - накопление пигмента антоциана под действием SO₂;

- побурение и побронзовение (начальная стадия тяжелых некротических повреждений, под действием О₃);

- окраска, при которой листья имеют вид пропитанных водой, сходная с морозными поврежедениями (начальная стадия некрозов, вызванных пероксиацетилнитратом);

б) изменения окраски тела животных. Среди реакций окраски тела на антропогенное изменение среды, наиболее известной является “индустриальный меланизм” или “меланизм крупных городов”. Под меланизмом подразумевается заметное потемнение первоначально светлых форм.

в) Изменения скульптуры поверхности. Установлена четкая корреляция между структурой поверхности тела, которая изучается с помощью электронного микроскопа и уровнем загрязнения среды - объектами исследования также являются насекомые.

3.2 Изменение размеров и продуктивности растений и животных

а) изменения размеров органов растений и их положения - чаще всего неспецифичны, так хвоя укорачивается под действием SO2 и удлиняется под действием нитратов; аномальная конфигурация листьев отмечается у лиственных деревьев после радиоактивного облучения; в результате локальных некрозов возникает уродливая деформация, перетягивание, вздувание одельных участков листовой пластинки; искривление побегов; сращение и расщепление отдельных органов; увеличение или уменьшение частей цветка;

б) изменение прироста и плодовитости растений - чаще всего неспецифичны, однако широко применяются для биоиндикации; измеряют в основном радиальный прирост древесных стволов,прирост в длину побегов и листьев, длину корней; уменьшение образования плодовых тел у грибов, продуктивности у черники и елей в районах, загрязненных газообразными выбросами.

в) изменение структуры древесины - снижение качества сосновой древесины в результате незначительного ее образования летом и выпадения годичных колец под действием SO2; одревеснение корней злаков при обработке гербицидами.

Кресс-салат. Рекомендуется для индикации хлоридов и свинцовых солей и загрязнения воздуха выхлопными газами. В качестве показателей используют длину проростков и корешков, число семян.

Липа как индикатор соли, применяемой для таяния льда на улицах. Во многих европейских странах применяется индикация по изменению окраски листьев липы: сначала появляются ярко желтые краевые зоны, они продвигаются к середине и к основанию листа.

Измерения прироста хвойных пород, кустарников разнотравья и злаков. Наиболее известным методом является измерение годичных колец у деревьев. Для установление ширины годичного кольца у пробных деревьев отбираются радиальные буровые керны; затем рентгеновским денситометром определяют плотность древесины, т.е ее качество. Снижение объемного прироста на территориях с сильным загрязнением SO2, засолением почвы или значительной рекреационной нагрузкой составляет у хвойных около 50%.

У кустарников продуктивность определяется измерением годичных побегов, а у разнотравья и злаков - суммы длин листьев.

г) Биометрические параметры – размеры тела и отдельных его частей у животных. Изменения размера животных можно учесть, используя уравнение аллометрического роста v=аMb (где v -скорость роста, M - масса тела, a – постоянная b - показатель). .

Для биоиндикации антропогенных стрессоров привлекаются биометрические параметры главным образом различных насекомых - промеры тела: ширины головы, длины различных члеников, усиков, конечностей. Использование этих биометрических параметров для индикации антропогенных стрессоров сталкивается с одинаковыми проблемами - даже при статистически значимых отличиях, трудно доказать их связь с градиентом рассматриваемых нагрузок, обусловленных человеческой деятельностью.