ROŚLINY JAKO
BIOINDYKATORY
ŚRODOWISKA
ROŚLINY JAKO
BIOINDYKATORY
ŚRODOWISKA
Rośliny do prawidłowego przebiegu procesów
życiowych wymagają oprócz składników
pokarmowych i wody, również korzystnego układu
czynników klimatycznych (np. temperatura, światło).
Sam fakt reagowania roślin na czynniki zewnętrzne
wskazuje na ich rolę wskaźnikową, czyli
bioindykacyjną. Na podstawie występowania
odpowiednich gatunków roślin w środowisku można
ocenić:
• warunki klimatyczne,
• chemiczne właściwości gleby dotyczące jej
kwasowości,
• czy zawartości składników pokarmowych (np. azotu
czy wapnia)
• zawartości wody w glebie i stopnia jej przewiewności.
Funkcja bioindykacyjna roślin jest
również coraz powszechniej
wykorzystywana do kontroli zmian
wywołanych skażeniem środowiska.
Przykłady wykorzystywania roślin jako
informatorów o zjawiskach
zachodzących w środowisku znane są
już od bardzo dawna. Jako
bioindykatorów używa się najczęściej
tak zwanych gatunków
wskaźnikowych, tj. takich, które
wykazują bardzo specyficzny zakres
tolerancji w stosunku do określonych
czynników ekologicznych.
Rośliny potrafią „czuć i widzieć” to, co
jest często trudne do zauważenia
przez człowieka, czy przez techniczne
urządzenia pomiarowe. Mogą one być
wykorzystywane jako indykatory
warunków glebowych. Jedną z
ważnych cech charakterystycznych
gleby jest jej kwasowość. Pomimo
tego, że wartości pH gleby ulegają
wahaniom w ciągu roku, to jednak
znane są gatunki roślin, które
wskazują na jej zakwaszenie
niezależnie od wahań sezonowych.
Roślina wskaźnikowa –
to gatunek rośliny o wąskim
zakresie tolerancji ekologicznej w
odniesieniu do jakiegoś czynnika
środowiska.
Czynnikiem tym może być np.:
• rodzaj podłoża,
• odczyn gleby,
• wilgotność,
• nasłonecznienie,
• temperatura otoczenia,
• zanieczyszczenia,
• stężenie soli mineralnych,
• głębokość wody (u roślin wodnych)
• inne czynniki.
W związku z wąskim zakresem tolerancji
rośliny te rosną tylko w ściśle określonych
warunkach środowiska. Występowanie
tych roślin w jakimś miejscu umożliwia
nam więc określenie własności
środowiska odnośnie tego czynnika
środowiska (czasami dwóch lub więcej).
Jest to metoda pewna, jednak trzeba przy
badaniach zwrócić uwagę, czy
występujące w danym miejscu rośliny są
prawidłowo rozwinięte i czy występują
masowo, gdyż tylko w tym przypadku
możemy wyciągnąć prawidłowe wnioski.
Występowanie pojedynczych okazów lub
okazów skarlałych, a także nieprawidłowo
rozwiniętych, jest niewystarczającym
kryterium i może dać złe wyniki.
Rośliny wskazujące gleby kwaśne (pH< 7):
Borówka czernica
(Vaccinium
myrtillus)
Borówka brusznica
(Vaccinium vitis
idaea)
Fiołek trójbarwny
(Viola tricolor)
Rośliny wskazujące gleby kwaśne
(pH< 7):
• koniczyna polna (Trifolium arvense)
• torfowiec (Sphagnum)
• sporek wiosenny (Spergula vernalis,
Spergula morisoni)
Rośliny wskazujące gleby kwaśne
(pH< 7):
• szczaw polny (Rumex acetosella)
•
jałowcowaty (Lycopodium
annotinum)
• wrzos zwyczajny (Calluna vulgaris)
• żurawina błotna (Oxyococcus
palustris)
Rośliny wskazujące gleby
zasadowe (
> 7):
• babka zwyczajna (Plantago major)
• dymnica pospolita (Fumaria
officinalis)
• jasnota biała (Lamium album)
• pokrzywa żegawka (Urtica urens)
• tobołki polne (Thlaspi arvense)
Rośliny wskazujące gleby
ubogie w wapń:
• chaber bławatek (Centaurea cyanus)
• czerwiec roczny (Scleranthus annuus)
• fiołek polny (Viola tricolor)
• maruna bezwonna (Matricaria
perforata)
• pięciornik srebrny (Potentilla
argentea)
• rumian polny (Anthemis arvensis)
• rumianek pospolity (Matricaria
chamomilla)
• szczaw polny (Rumex acetosella)
Rośliny wskazujące gleby
zawierające dużo wapnia:
• blekot pospolity (Aethusa cynapium)
• gorczyca polna (Synapis arvensis)
• lucerna sierpowata (Medicago
falcata)
• miłek wiosenny (Adonis vernalis)
• oset zwisły (Carduus nutans)
• ostrożeń polny (Cirsium arvense)
• szałwia łąkowa (Salvia pratensis)
• świerzbnica polna (Knautia arvensis)
Rośliny wskazujące gleby
piaszczyste:
• bodziszek drobny (Geranium
pusillum)
• fiołek polny (Viola tricolor)
• ślaz zaniedbany (Malva neglecta)
• złocień polny (Chrysanthemum
segetum)
Rośliny wskazujące na
gleby gliniaste:
• łoboda rozłożysta (Atriplex patula)
• gorczyca polna (Sinapis arvensis)
• łopian większy (Arctium lappa)
• szałwia łąkowa (Salvia pratensis)
Rośliny wskazujące na
gleby ilaste:
• glistnik jaskółcze ziele (Chelidonium
majus)
• jaskier rozłogowy (Ranunculus
repens)
•
polna (Delphinium
consolida)
Rośliny wskazujące na
gleby bogate w
• cykoria podróżnik (Cychorium
intybus )
• pokrzywa zwyczajna (Urtica dioica)
•
ostrogorzki (Polygonum
hydropiper)
• serdecznik pospolity (Leonorus
cardiaca)
•
psia (Descurainia sophia)
Rośliny wskazujące na
gleby ubogie w azot:
• fiołek trójbarwny (Viola tricolor)
• wrzos zwyczajny (Calluna vulgaris)
Podmokłych
• 1.Turzyca zaostrzona
2. Knieć błotna
3. Groszek błotny
4. Kozłek dwupienny
5. Jaskier rozłogowy
• Zastosowanie bioindykacji staje się szczególnie
pomocne w monitorowaniu, czyli badaniu i
ocenianiu przeszłego i bieżącego oraz
prognozowaniu przyszłego stanu środowiska w
kontekście jego ochrony. Więź człowieka z przyrodą
jak nigdy dotąd stała się obiektem refleksji i obaw,
a także motorem napędowym wielu działań
mających na celu zniwelowanie zagrożeń
występujących w zdegradowanym środowisku.
Świadomość, że w niedalekiej przyszłości może
zabraknąć świeżego powietrza, zdrowej i czystej
wody oraz nieskażonych produktów spożywczych,
porusza nie tylko profesjonalistów, ale także coraz
szersze rzesze społeczeństwa. Współczesne
społeczeństwo nie może już nie zauważać
problemów środowiskowych.
• Tam, gdzie zachowano wartości naturalnego środowiska,
trzeba je ochraniać. Tam z kolei, gdzie degradacja jest
widoczna i wyraźna, należy ratować ginące ekosystemy.
Problem zagrożeń ekologicznych jest zagadnieniem, które
w rozwiniętych społeczeństwach nabiera coraz większego
znaczenia. Rośliny, jako organizmy osiadłe, stale są
narażone na stres wywołany zanieczyszczeniami
środowiska. Dlatego też mogą być wykorzystane jako
rośliny wskaźnikowe w stosunku do różnych substancji
toksycznych. Do bioindykatorów roślinnych zaliczane są
organizmy o wąskim zakresie tolerancji w stosunku do
określonego czynnika środowiskowego. Jeśli wiadomo, na
jakie czynniki są wrażliwe i jakie warunki preferują, to na
podstawie ich obecności w środowisku można wnioskować
o działaniu lub występowaniu określonego czynnika.
Wykorzystując specyficzne reakcje roślin na szkodliwe
czynniki środowiska, można również ilościowo określić
stopień ich zagrożenia.
• Bioindykatory roślinne w dosyć szerokim
zakresie wykorzystywane są do określenia
zanieczyszczeń powietrza, gleby i wód. Do
oszacowania poziomu zanieczyszczenia
powietrza dwutlenkiem siarki stosuje się np.
porosty. Są one klasycznym przykładem
gatunków wskaźnikowych, na podstawie
których określa się zanieczyszczenie powietrza.
Wykorzystując porosty w tym monitoringu,
opracowano skalę do oceny zanieczyszczenia
powietrza dwutlenkiem siarki. Ich główną zaletą
jako indykatorów jest powtarzalność reakcji na
różnych terenach. Pomimo daleko idących
różnic w składzie gatunkowym, obraz
dewastacji jest zwykle taki sam.
• W ostatnich latach zaobserwować można
zainteresowanie wtórnymi zanieczyszczeniami
pochodzenia komunikacyjnego, takimi jak ozon
czy azotan peroksyacetylu. Do oceny poziomu
zawartości ozonu w powietrzu wykorzystuje się
specjalne odmiany tytoniu, a także koniczynę
białą. Na liście roślin wskaźnikowych dla ozonu i
azotanu peroksyacetylu znajdują się między
innymi: fasola zwyczajna, ziemniak, pomidor
czy ogórek. Grupa gatunków drzew posłużyła do
opracowania skali dla oceny zanieczyszczenia
emisjami przemysłowymi. Do oceny
występowania tzw. kwaśnych deszczy używa się
drzew iglastych, określając ich stopień
uszkodzeń i deformacji.
• Jakość wód ocenia się występowaniem różnych grup
organizmów, w tym również organizmów roślinnych
np. glonów. W ocenie zanieczyszczeń powietrza
bioindykatory można podzielić na dwie grupy, w
zależności od ich pochodzenia. Pierwszą grupę
stanowią tak zwane pasywne bioindykatory - są to
rośliny, które naturalnie występują w środowisku.
Szczególnie czułym gatunkiem na zanieczyszczenia
powietrza oprócz porostów jest jodła pospolita.
Organizmami podobnie reagującymi na zatrucie
atmosfery są inne popularne gatunki drzew iglastych -
sosna zwyczajna i świerk pospolity. Drugą grupę
stanowią organizmy wprowadzone do środowiska w
celu określenia stopnia zanieczyszczenia powietrza.
Są to tak zwane bioindykatory aktywne, które po
wprowadzeniu do środowiska z reguły wykazują
widoczne objawy obecności zanieczyszczeń.
• Szczególny rodzaj bioindykatorów tworzą organizmy,
które kumulują niektóre zanieczyszczenia i dopiero
analiza laboratoryjna pozwala określić stopień
zanieczyszczenia powietrza. Zdolność do
kumulowania substancji toksycznych posiadają
mchy. Podobnie reagują rośliny naczyniowe: życica,
dziurawiec zwyczajny, kukurydza, tytoń.
Wykorzystuje się je głównie przy szacowaniu
zagrożenia metalami ciężkimi.
W ostatnich latach testuje się porosty nie tylko jako
pasywne wskaźniki dla dwutlenku siarki, ale również
jako bioindykatory kumulujące metale ciężkie. Pod
tym względem porosty stanowią idealną grupę
organizmów wskaźnikowych, w związku z tym, że nie
posiadają systemu korzeniowego i kumulowane w
nich zanieczyszczenia mogą pochodzić tylko z
powietrza.
• Zalety bioindykacji wynikają przede wszystkim z
tego, że pozwala na ocenę środowiska zgodną z
wymogami i potrzebami organizmów, dostarcza
przy tym informacji, którą można określić
mianem informacji syntetyzującej.
W skomplikowanej sytuacji, jaką tworzy
zanieczyszczone środowisko, nie łatwo o
dokładną ocenę. Konwencjonalne metody
analizy wód, gleby i powietrza oparte na
pomiarach fizykochemicznych, wykonywane
przy użyciu aparatów pomiarowych lub całych
zestawów laboratoryjnych posiadają szereg
istotnych ograniczeń. Przede wszystkim należy
posiadać lub mieć dostęp do określonych
mierników lub zaplecza laboratoryjnego.
• Często metodyka pomiaru jest na tyle
skomplikowana, iż dokonać go mogą jedynie
stacje badawcze, a to wiąże się z bardzo
wysokimi kosztami. Identyfikacja i pomiar
skażeń praktycznie są bardzo rzadko
realizowane, z uwagi na duże koszty urządzeń
pomiarowych. Rośliny wskaźnikowe dostarczają
informacji, które pozwalają określić tendencje
zmian zachodzących w środowisku. Metoda ta
pozwala określić te cechy środowiska, które są
ważne ekologicznie dla danej grupy
organizmów. Bioindykacja stanowi więc dobrą
alternatywę lub uzupełnienie
fizykochemicznych metod analizy środowiska
Bioindykatory roślinne stosowane
w analizie czystości wód
• Lemna minor Linneusz,
wyizolowany w roku 1946 (A. Pirson i
F. Seidel), Niemcy, Marburg, jezioro
Mittelteich.
• Klon: Lemna minor St
• Stanowisko systematyczne:
• Typ: Magnoliophyta
Klasa: Liliopsida
Rząd: Arales
Rodzina: Lemnaceae
Rodzaj: Lemna
• Roślina jednoliścienna, choć budową morfologiczną
przypominająca organizm plechowy. Liście o kształcie
kolistym bądź eliptycznym nazywane są członami
pędowymi. Ich średnica wynosi 2÷3 mm. Dorosły osobnik
składa się z 10÷20 członów pędowych. Każdy człon
pędowy zaopatrzony jest w pojedynczy korzeń. W
klimacie umiarkowanym dominuje rozmnażanie
bezpłciowe – człony potomne powstają wskutek
intensywnych podziałów mitotycznych zachodzących w
dwóch obszarach członów macierzystych. W klimacie
ciepłym i tropikalnym zachodzi rozmnażanie generatywne
(kwiaty białe, rozdzielnopłciowe, o budowie silnie
uproszczonej - męskie zbudowane z dwóch pręcików, a
żeńskie z jednego słupka). Organizm kosmopolityczny,
występuje w wodach słodkich i słonawych, eutroficznych i
oligotroficznych, od rejonów tropikalnych aż po strefy
arktyczne. Wykorzystywany w procesie bioremediacji, a
także jako pokarm dla ryb, kaczek oraz bydła.
•
Powyższe organizmy są powszechnie
uznanymi bioindykatorami (organizmami
wskaźnikowymi) ze względu na:
- szeroki zasięg występowania,
- istotną rolę w łańcuchu troficznym,
- duże znaczenie ekologiczne,
- dobrze poznaną taksonomię,
- małą zmienność genotypową i
fenotypową,
- wrażliwość na szerokie spektrum
substancji toksycznych,
- znane wymagania pokarmowe,
- szybkie tempo wzrostu,
- względną łatwość hodowli.
