ROŚLINY JAKO BIOINDYKATORY ŚRODOWISKA

1. ROŚLINY JAKO BIOINDYKATORY ŚRODOWISKA

2. 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.

3. 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. 

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Rośliny wskazujące gleby kwaśne (pH< 7): Borówka czernica  (Vacciniummyrtillus) Borówka brusznica  (Vacciniumvitisidaea) Fiołek trójbarwny  (Viola tricolor)

8. Rośliny wskazujące gleby kwaśne (pH< 7): • koniczyna polna (Trifolium arvense) • torfowiec (Sphagnum) • sporek wiosenny (Spergulavernalis, Spergulamorisoni)

9. Rośliny wskazujące gleby kwaśne (pH< 7): • szczaw polny (Rumexacetosella) • widłak jałowcowaty (Lycopodiumannotinum) • wrzos zwyczajny (Callunavulgaris) • żurawina błotna (Oxyococcuspalustris)

11. Rośliny wskazujące gleby zasadowe (pH> 7): • babka zwyczajna (Plantago major) • dymnica pospolita (Fumariaofficinalis) • jasnota biała (Lamium album) • pokrzywa żegawka (Urtica urens) • tobołki polne (Thlaspiarvense)

12. Rośliny wskazujące gleby ubogie w wapń: • chaber bławatek (Centaureacyanus) • czerwiec roczny (Scleranthusannuus) • fiołek polny (Viola tricolor) • maruna bezwonna (Matricariaperforata) • pięciornik srebrny (Potentillaargentea) • rumian polny (Anthemisarvensis) • rumianek pospolity (Matricariachamomilla) • szczaw polny (Rumexacetosella)

13. Rośliny wskazujące gleby zawierające dużo wapnia: • blekot pospolity (Aethusacynapium) • gorczyca polna (Synapisarvensis) • lucerna sierpowata (Medicagofalcata) • miłek wiosenny (Adonis vernalis) • oset zwisły (Carduusnutans) • ostrożeń polny (Cirsiumarvense) • szałwia łąkowa (Salviapratensis) • świerzbnica polna (Knautiaarvensis)

14. Rośliny wskazujące gleby piaszczyste: • bodziszek drobny (Geranium pusillum) • fiołek polny (Viola tricolor) • ślaz zaniedbany (Malvaneglecta) • złocień polny (Chrysanthemumsegetum)

15. Rośliny wskazujące na gleby gliniaste: • łoboda rozłożysta (Atriplexpatula) • gorczyca polna (Sinapisarvensis) • łopian większy (Arctiumlappa) • szałwia łąkowa (Salviapratensis)

16. Rośliny wskazujące na gleby ilaste: • glistnik jaskółcze ziele (Chelidoniummajus) • jaskier rozłogowy (Ranunculusrepens) • ostróżeczka polna (Delphiniumconsolida)

17. Rośliny wskazujące na glebypróchniczne: • konwalijka dwulistna (Maianthemumbifolium) • marzanka wonna (Galiumodoratum)

18. Rośliny wskazujące na gleby bogate wazot: • cykoria podróżnik (Cychoriumintybus ) • pokrzywa zwyczajna (Urtica dioica) • rdest ostrogorzki (Polygonumhydropiper) • serdecznik pospolity (Leonoruscardiaca) • stulicha psia (Descurainiasophia)

19. Rośliny wskazujące na gleby ubogie w azot: • fiołek trójbarwny (Viola tricolor) • wrzos zwyczajny (Callunavulgaris)

20. Podmokłych • 1.Turzyca zaostrzona2. Knieć błotna3. Groszek błotny4. Kozłek dwupienny5. Jaskier rozłogowy

21. 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. 

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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. 

26. 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.

27. 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. 

28. 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

29. Bioindykatory roślinne stosowane w analizie czystości wód • Lemna minorLinneusz, wyizolowany w roku 1946 (A. Pirson i F. Seidel), Niemcy, Marburg, jezioro Mittelteich. • Klon: Lemna minor St • Stanowisko systematyczne: • Typ: MagnoliophytaKlasa: LiliopsidaRząd: AralesRodzina: LemnaceaeRodzaj: Lemna

30. 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.

31. 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.