Biomonitoring, monitoring biologiczny, monitoring przyrodniczy – działania polegające na obserwowaniu i ocenie stanu oraz zachodzących zmian w ekosystemach, składnikachróżnorodności biologicznej i krajobrazowej, w tym typach siedlisk przyrodniczych, populacjach i gatunkach, a także służące ocenie skuteczności stosowanych metod ochrony przyrody^[1]. W szerszym znaczeniu biomonitoring określany jest jako działania służące ocenie stanu środowiska za pomocą bioidentyfikatorów. W takim ujęciu monitoring biologiczny ma na celu nie tylko ocenę stanu środowiska przyrodniczego (organizmów żywych i ekosystemów), ale też innych parametrów środowiska, w szczególności stopnia zanieczyszczenia powietrza i wód^[2].

W związku z wdrażaniem przez różne społeczeństwa działań w zakresie ochrony zasobów naturalnych i różnorodności biologicznej, informacja o stanie środowiska jest niezbędna dla formułowania odpowiednich celów i zadań do realizacji. Monitoring przyrodniczy jest w związku z tym nieodzownym składnikiem wszelkiego rodzaju przedsięwzięć w zakresie ochrony i gospodarowania zasobami naturalnymi^[3]. Monitoring skutków oddziaływania zagrożeń i rezultatów zarządzania obszarami poddanymi ochronie jest zasadniczym elementem jakiegokolwiek planu zarządzania takich obszarów^[4]. Jego realizację wymuszają przepisy prawne krajowe i w warunkach europejskich także unijne. Biomonitoring jest wykorzystywany w szerokim zakresie w wielu krajach zachodniej Europy i w USA^[5], w Polsce jego znaczenie i zakres stosowania wyraźnie wzrósł po wejściu do Unii Europejskiej.

Przez monitoring środowiska rozumiemy badanie, analizę i ocenę stanu środowiska w celu rejestrowania zachodzących w nim zmian.
Proces generujący degradację środowiska naturalnego jest procesem złożonym, a do jego najważniejszych czynników należą:
· urbanizacja, która ma miejsce na całym świecie i jest procesem nieodwracalnym,
· nowe technologie zwłaszcza te, które są źródłem emisji do atmosfery produktów szkodliwych dla środowiska w wyniku pewnych reakcji,
· intensywna eksploatacja zasobów naturalnych,
· produkcja odpadów deponowanych na wysypiskach powodujących skażenie gleby i wód podziemnych będących źródłem emisji do atmosfery szerokiej gamy szkodliwych gazów,
· katastrofy techniczne i naturalne jak powodzie i huragany mające także przyczyny antropogeniczne,
· rolnictwo oparte w coraz w większym stopniu na chemizacji w celu zwiększenia plonów oraz szerokiego stosowania środków ochrony roślin,
· coraz szersze stosowanie urządzeń i materiałów generujących pole elektrostatyczne, magnetyczne i jonizujące.

Państwowy Monitoring Środowiska (PMŚ) został utworzony ustawą o Inspekcji Ochrony Środowiska z 1991 roku w celu zapewnienia wiarygodnych informacji o stanie środowiska. i wg Ustawy Prawo Ochrony Środowiska z 2001 roku jest systemem pomiarów, ocen i prognoz stanu środowiska oraz gromadzenia, przetwarzania i rozpowszechniania informacji o środowisku.

  Celem PMŚ jest wspomaganie działań na rzecz ochrony środowiska poprzez systematyczne informowanie organów administracji i społeczeństwa o:
1) jakości elementów przyrodniczych, dotrzymywaniu standardów jakości środowiska określonych przepisami oraz obszarach występowania przekroczeń tych standardów ;
2) występujących zmianach jakości elementów przyrodniczych i przyczynach tych zmian, w tym powiązaniach przyczynowo skutkowych występujących pomiędzy emisjami i stanem elementów przyrodniczych.

   Informacje wytworzone w ramach PMŚ wykorzystywane są przez jednostki administracji rządowej i samorządowej dla potrzeb operacyjnego zarządzania środowiskiem za pomocą instrumentów prawnych, takich jak: postępowanie w sprawie ocen oddziaływania na środowisko, pozwolenia na wprowadzanie do środowiska substancji lub energii, programy i plany ochrony środowiska jako całości i jego poszczególnych elementów, plany zagospodarowania przestrzennego.

   Informacje wytworzone w ramach PMŚ wykorzystywane są także do celów monitorowania skuteczności działań i strategicznego planowania w zakresie ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju na wszystkich poziomach zarządzania.

   PMŚ jest też niezbędnym narzędziem do oceny wypełniania przez Polskę wymogów przepisów ochrony środowiska i wymaganej od wszystkich krajów sprawozdawczości na poziomie Unii Europejskiej.

  Do najważniejszych zadań PMŚ należy zaliczyć:
- wykonywanie badań wskaźników charakteryzujących poszczególne elementy środowiska,
- prowadzenie obserwacji elementów przyrodniczych,
- gromadzenie i analizę wyników badań i obserwacji,
- ocenę stanu i trendów zmian jakości poszczególnych elementów środowiska w oparciu o ustalone kryteria,
- identyfikację obszarów przekroczeń standardów jakości środowiska,
- analizy przyczynowo-skutkowe,
- opracowywanie zestawień, raportów, komunikatów i ich udostępnianie w formie drukowanej lub zapisu elektronicznego, w tym za pomocą internetu.

W odniesieniu do wszystkich rodzajów zadań, zarówno tych o charakterze pomiarowo/badawczo/analitycznym jak i informacyjnym, w PMŚ obowiązuje zasada cykliczności oraz zasada jednolitości metod.

System MŚ składa się z trzech bloków:
- jakości środowiska
- emisji
- oceny i prognozy

   Podstawowym blokiem jest jakość środowiska. Blok ten obejmuje działania związane z pozyskiwaniem, gromadzeniem, analizą i upowszechnianiem informacji o poziomach substancji i innych wskaźnikach charakteryzujących stan poszczególnych elementów przyrodniczych.
   Zgodnie z zapisem ustawowym, a także biorąc pod uwagę dotychczasowe rozwiązania, w bloku jakość środowiska przyjęto następującą strukturę podsystemów:

1. monitoring powietrza
2. monitoring śródlądowych wód powierzchniowych:
- rzek
- jezior
- zbiorników zaporowych
3. monitoring wód podziemnych
4. monitoring Morza Bałtyckiego
5. monitoring gleby i ziemi
6. monitoring hałasu
7. monitoring pól elektromagnetycznych
8. monitoring promieniowania jonizującego
9. monitoring lasów
10. monitoring przyrody
11. zintegrowany monitoring środowiska przyrodniczego.

Realizacja zadań w poszczególnych podsystemach prowadzona jest w oparciu o sieci pomiarowe:
- krajowe,
- regionalne,
- lokalne,

Sieci krajowe i sieci wojewódzkie (regionalne) koordynowane są przez Głównego Inspektora Ochrony Środowiska zaś sieci lokalne przez wojewódzkich inspektorów ochrony środowiska.

   Zadania z bloku „Jakość środowiska” realizowane bezpośrednio przez Pomorskiego Inspektora Ochrony Środowiska w Gdańsku są na liście pogrubionym drukiem.

   W ramach bloku emisje gromadzone są dane o ładunkach zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza, do wód lub ziemi, niezbędne do realizacji celów PMŚ. W bloku tym, na obecnym etapie, w większości przypadków nie przewiduje się wytwarzania danych pierwotnych lecz korzystanie ze źródeł danych, funkcjonujących poza systemem PMŚ, takich jak systemy administracyjne oraz system statystyki publicznej. Na poziomie województwa dane są uzupełniane o informacje pochodzące z kontroli prowadzonych przez WIOŚ.
   Dane gromadzone w ramach bloku jakość środowiska oraz bloku emisja zasilają blok prognozy i oceny, w ramach którego wykonywane będą zintegrowane oceny i prognozy jakości środowiska, analizy przyczynowo-skutkowe wiążące istniejący stan środowiska z czynnikami kształtującymi ten stan, mającymi swoje źródło w społeczno-gospodarczej działalności człowieka. Blok ten nie jest bezpośrednio prowadzony przez WIOŚ na szczeblu wojewódzkim.
____________________

Metody badań bioindykacyjnych: 
Laboratoryjne – są dokładne, przebiegają w ściśle kontrolowanych warunkach fizykochemicznych i biologicznych np. badanie intensywności fotosyntezy, oddychania 
Terenowe – trzeba uwzględnić wiele czynników środowiskowych działających na biowskaźnik kompleksowo, co utrudnia interpretacje czynników. Zaletą jest fakt, iŻ obserwujemy organizmy w środowisku naturalnym. Np. wyznaczanie stref wegetacji porostów np. na podstawie przeciętnego wskaźnika uszkodzeń drzewostanu szpilkowego. 

1. Test na obecnośc gatunku- chodzi tu głównie o skale porostowa i i taki grzybek (workowiec) o wdziecznej nazwie rhitizma acerini, ktoru wytepuje na liściach klonu w postaci brunatnych plam. Jegoobezcośc wiąże sie z tym ze nie ma dużego zanieczyszczenia powietrza na tym terenie gdzie wystepuje. 
2. Zmiany morfologi organów. Dotyczą one głównie zmian na liściach czyli chlorozy( przebarwienia na liściach zwiazane z degradacja chlorofilu), nekrozy brzeżne, szczytowe, miedyżylkowe, dziurowatość liscia, oparzenia liści a takze indukcja dodatkowych liści. U brzóz pojawia sie dlugowiecznosść krotkopedow a krotki wzrost dlugopedów. 
3. Próby kumulatywne. Zwiazane jes to z tym ze pewne orgaznizmy lub organy maja zdolnośc do pochlaniania substancji toksycznych z powietrza i gromadza je w swoich tkankach. Mozna tu wyróznic mchy, kore drzew, liście, igły drzew szpilkowych, a u zwierzat to poroza, piora, wlosy. 
4. Doświadaczalna analiza testowa. Powszechnie stosowana w toksykologii. Ocenia sie biologiczna aktywnośc anego czynnika. 

Istnieje wiele klasyfikacji bioindykatorów. Poniżej zaprezentowano najczęściej stosowane podziały:

- bioindykatory właściwe (sensitive indicator) - Reagują one na zmiany środowiskowe w sposób wizualny. 
  Przejawem tego mogą być zmiany morfologiczne np. plamki na tytoniu wywołane ozonem.

- biomarkery - organizmy, które reagują na zmiany środowiska poprzez wewnętrzne zmiany w procesach

  biologicznych.

- akumulatory (accumalitive indicator) - Gromadzą one różne związki toksyczne (bez wyraźnych oznak

  zewnętrznych), których stężenie można określić analitycznie np. mech płonnik.

 

- fitowskaźniki (porosty, mchy, grzyby wyższe, rośliny naczyniowe);

- zoowskaźniki (bezkręgowce, kręgowce).

 

Podział ze względu na aktywność bioindykatorów w zajmowanej przestrzeni:

- panarealne - zachowują swoje właściwości indykacyjne  na całym obszarze swego występowania;

- strefowe - zachowują właściwości diagnostyczne w określonej strefie klimatycznej;

- regionalne - zachowują swoje właściwości wskaźnikowe tylko w określonym regionie geobotanicznym;

- lokalne - aktywność indykacyjna tylko na określonych obszarach.

 

Podział ze względu na wykorzystywanie bioindykatorów do oceny różnych elementów/składników/czynników środowiska:

- autoindykatory - ocena stanu i zmiany samego obiektu wskaźnikowego;

- pedoindykatory - ocena warunków glebowych i stopnia ich deformacji;

- hydroindykatory - ocena stanu czystości wód (w tym wskaźniki wód otwartych i podziemnych);

- termoindykatory - ocena zmian mikro- i makroklimatycznych;

- litoindykatory - określenie zmian w strukturach litosfery;

- chemoindykatory - określenie zmian chemicznych w środowisku przyrodniczym;

- sanoindykatory - ocena właściwości zdrowotnych naturalnych i wtórnych układów ekologicznych;

- indykatory krajobrazu - ocena procesu antropizacji krajobrazu.

 

Podział ze względu na widoczność reakcji:

- Indykatory biocenotyczne - reakcje widzialne gołym okiem na poziomie: osobniczym, populacyjnym, biocenotycznym i krajobrazowym;

- Indykatory biogeochemiczne - reakcje niewidzialne, ale możliwe do zmierzenia.

 

Cechy bioindykatorów:

- większość wykazuje wąski zakres tolerancji ekologicznej (stenobionty);

- nie sprawiają trudności w identyfikacji;

- są dokładnie poznane pod względem systematycznym, morfologicznym, anatomicznym i fizjologicznym;

- są łatwe w monitorowaniu;

- umożliwiają jakościowe i ilościowe określenie warunków środowiska;

- pod wpływem zmian zachodzących w środowisku, dają odpowiedź biologiczną;

- reagują w sposób charakterystyczny - adekwatny do stopnia degradacji;

- ich reakcja cechuje się stałością i powtarzalnością;

- powinny to być organizmy pospolite;

- jednolite pod względem genetycznym;

- łatwe do masowej uprawy, bądź hodowli.

Prawo minimum Liebiga – jedno z podstawowych praw ekologii klasycznej, mówiące, że czynnik, którego jest najmniej (jest w minimum) działa ograniczająco na organizm, bądź całą populację. Zasada została sformułowana w 1841 roku^[1].

Justus von Liebig prowadził swoje badania na roślinach, u których zauważył, że wystarczy niedobór jednego tylko ze składników pożywki, na której były hodowane, aby ograniczyć wzrost rośliny. Potem udowodniono, że prawo minimum odnosi się także do innych organizmów żywych i ma zastosowanie ogólnoprzyrodnicze^[2]. Rozwinięciem tego prawa jest zasada tolerancji ekologicznej Shelforda^[3].

Beczka Liebiga jest rodzajem wizualizacji tego prawa zaproponowanym przez samego uczonego^{[potrzebne źródło]}. Pojemność beczki jest ograniczana długością najkrótszej klepki, analogicznie do rozwoju organizmu, który jest ograniczany czynnikiem, którego jest najmniej.

Zasada Shelforda – koncepcja mówiąca, że zarówno niedobór, jak i nadmiar różnych czynników wpływa na organizm ograniczająco. Prawo to określa możliwość rozwoju populacji. Możliwość bytowania organizmów określają dwie wartości, tzw. ekstrema działającego czynnika: minimum i maksimum. Zakres między minimum a maksimum nazywamy zakresem tolerancji. Ze względu na tolerancyjność wyróżniamy:

• eurybionty – organizmy charakteryzujące się dużą tolerancją względem danego czynnika środowiska

• stenobionty – organizmy charakteryzujące się mniejszą tolerancją i tak: żyjące w obrębie niskich wartości danego czynnika środowiskowego (oligostenobionty), średnich (mezostenobionty) i wysokich (polistenobionty).

Biomarkery lub biologiczne znacznik, na ogół jest substancja stosowana jako wskaźnik stanu biologicznego. Jest właściwością, która jest obiektywnie mierzony i oceniany jako wskaźnik normalnych procesów biologicznych, procesy chorobotwórczych lub efektami farmakologicznymi odpowiedzi na terapeutyczną interwencję. Jest on używany w wielu dziedzinach naukowych.

W medycynie biomarkera może być substancją, która wprowadza się do organizmu jako sposób zbadać funkcji organu lub inne aspekty zdrowia. Na przykład chlorek rubidu jest używana jako wykorzystujące izotopy promieniotwórcze do oceny perfuzji mięśnia sercowego.

Może być także substancji których wykrywania wskazuje stan określonej choroby, na przykład, na obecność przeciwciał może wskazywać na infekcję. Dokładniej mówiąc biomarkera świadczy o zmianie Państwo białka odpowiadająca ryzyka lub postęp choroby lub podatność choroby określonej obróbce lub wyrażenie.

Biomarkera może również służyć do wskazania narażenia na różne substancje środowiska w epidemiologii i toksykologii. W takich przypadkach Biomarkery może być sama (cząsteczek np azbestu lub NNK z tytoniu) substancja zewnętrznych lub wariant substancji zewnętrznych przetwarzane przez jednostkę (metabolit).

W biologii komórki biomarkera to cząsteczki, która pozwala na wykrycie i izolacji typu konkretnej komórki (na przykład, białka KTZ-4 jest używany jako biomarkera do zidentyfikowania Embrionalne komórki macierzyste).

W dziedzinie genetyki biomarkera (identyfikowanych jako marker genetyczny) jest sekwencja DNA, choroby lub związanego z podatność na choroby.