BIOINDIKATOREN: EIGENSCHAFTEN UND TYPEN - UMGEBUNG - 2025

Die Biomarker sind biologische Prozesse, Gemeinschaften oder Arten, um die Qualität der Umwelt und ihre zeitliche Dynamik zu bewerten. Sie werden verwendet, um die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf Ökosysteme zu bewerten, indem die Reaktion von Biota auf 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 Umweltauswirkungen verursacht, die sich auf Ökosysteme und deren Biota auswirken.

Abbildung 1. Kanarienvogel, Vogel, der als Bioindikator für giftige Gase in Minen verwendet wird. Quelle: pixabay.com

Zu den Umweltschäden, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden, zählen unter anderem die Verschmutzung durch Emissionen und industrielle oder städtische feste Abfälle, die Erschöpfung der natürlichen Ressourcen aufgrund von Übernutzung.

Alle diese Auswirkungen erzeugen Stress in der vorhandenen Biota und werden daher als anthropogene Stressfaktoren bezeichnet, um sie von natürlichen Stressfaktoren wie Perioden intensiver Dürre oder Temperaturschwankungen aufgrund klimatischer Auswirkungen zu unterscheiden.

Die Entwicklung und Anwendung von Bioindikatoren erfolgte in den 1960er Jahren und seitdem hat sich ihr Repertoire bei der Untersuchung aquatischer und terrestrischer Umgebungen unter dem Einfluss anthropogener Stressfaktoren erweitert.

Bioindikatoren ermöglichen die Überwachung chemisch-physikalischer Umweltveränderungen, die Überwachung ökologischer Prozesse, die direkte oder indirekte Erkennung von Schadstoffen und im Allgemeinen die Erkennung von Umweltveränderungen.

Allgemeine Eigenschaften der 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 erfüllen:

-Es muss empfindlich gegen Störungen oder Stress sein, darf aber nicht sterben oder verschwinden. Eine Bioindikatorart oder -gemeinschaft muss eine mäßige 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 muss repräsentativ für die des gesamten Ökosystems, der Population oder der Spezies sein.

-Es muss entsprechend dem Grad der Verschmutzung oder Umweltzerstörung reagieren.

-Es muss reichlich vorhanden und verbreitet sein und eine angemessene Bevölkerungsdichte in dem spezifischen Untersuchungsgebiet aufweisen. Darüber hinaus muss es relativ stabil sein und moderate Klima- und Umweltschwankungen überwinden.

- Es müssen Informationen über den Bioindikator, ein gutes Verständnis seiner Ökologie und Lebensgeschichte sowie eine gut dokumentierte und stabile Taxonomie vorliegen. Darüber hinaus muss die Probenahme einfach und kostengünstig sein.

-Es muss für andere Zwecke öffentliche, wirtschaftliche und kommerzielle Bedeutung haben.

Bei der Verwendung von Individuen als Bioindikatoren müssen deren Alter und genotypische Variation 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 von Bioindikatoren hängt von den Merkmalen ab, die im Klassifizierungssystem hervorgehoben werden sollen. Zum Beispiel können wir Bioindikatoren nach ihrer Komplexität in Bioindikatorarten, Gemeinschaften oder Ökosysteme klassifizieren. Wir können sie aber auch nach der Umgebung klassifizieren, die sie überwachen.

Bioindikatorarten

Alle vorhandenen Arten (oder Artengruppen) können einen begrenzten Bereich physikalischer, chemischer und biologischer Umweltbedingungen tolerieren. Mit dieser Funktion kann die Umweltqualität bewertet werden.

Beispielsweise tolerieren Forellen, die in Kaltwasserströmen im Westen der USA leben, eine Temperatur zwischen 20 und 25 ° C. Daher kann diese thermische Empfindlichkeit als Bioindikator für die Wassertemperatur verwendet werden.

Dieselben Forellen reagieren auf zellulärer Ebene auf einen Anstieg der Wassertemperatur (indem sie die umliegenden Wälder verbrennen und abholzen). In diesen Fällen synthetisieren sie ein Hitzeschockprotein, das ihre Zellen vor den Auswirkungen erhöhter Temperatur schützt.

Die Quantifizierung dieser Hitzeschockproteine ​​in dieser Art ermöglicht es, die thermische Belastung der Forelle zu messen und indirekt die Veränderung der Umwelt aufgrund des Abholzens und Brennens der das Gewässer umgebenden Wälder zu bewerten.

Bioindikatorgemeinschaften

Ganze Gemeinschaften, die eine Vielzahl von Toleranzbereichen für mehrere Umweltfaktoren abdecken, können als Bioindikatoren dienen, um die Umweltbedingungen anhand eines komplexen und ganzheitlichen Ansatzes zu bewerten. Diese Studien beinhalten die Analyse mehrerer Umgebungsvariablen.

Bioindikator-Ökosysteme

Der Verlust von Ökosystemleistungen wie sauberes Wasser und saubere Luft, unter anderem Pflanzenbestäuber, gilt als Indikator für die Gesundheit des Ökosystems.

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 entsprechend der von ihnen überwachten Umgebung

Wie oben angegeben, können Bioindikatoren auch nach der Umgebung klassifiziert werden, aus der sie Informationen liefern. Nach dieser Klassifizierung verfügen wir über Bioindikatoren für die Luft-, Wasser- und Bodenqualität.

Bioindikatoren der 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 / oder Cyanobakterien) und Bryophyten sehr empfindlich gegenüber atmosphärischen Gasen, weil sie diese über ihren Körper absorbieren.

Diese Organismen haben keine Nagelhaut oder Wurzeln und ihr hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen begünstigt die Absorption und Akkumulation von Luftschadstoffen wie Schwefeldioxid. 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.

Abbildung 2. Lichen Lecanora conizaeoides. Quelle: Jerzy Opioła, aus Wikimedia Commons Ein weiteres Beispiel ist die langjährige Verwendung von Kanarienvögeln als Bioindikatoren für unsichere Bedingungen in unterirdischen Kohlengruben in Großbritannien aufgrund ihrer akuten Empfindlichkeit gegenüber geringen Konzentrationen von Kohlenmonoxid (CO ₂ ) und Methangas. (CH ₄ ).

Diese Empfindlichkeit beruht auf der Tatsache, dass Kanarienvögel eine geringe Lungenkapazität und ein unidirektionales Beatmungssystem haben. Aus diesem Grund reagieren Kanarienvögel viel empfindlicher als Menschen auf schädliche Gase.

Bioindikatoren der Wasserqualität

Zu den Bioindikatoren für die Wasserqualität zählen unter anderem bakterielle Mikroorganismen, Protozoen, Makroinvertebraten, Algen und Moose; empfindlich gegenüber giftigen Schadstoffen.

Beispielsweise ist das Vorhandensein von Gemeinschaften verschiedener aquatischer Makroinvertebraten-Taxa in einem Fluss ein Indikator für die Umwelt und die biologische Vielfalt. Je mehr Taxa vorhanden sind, desto besser ist die Gesundheit des Gewässers.

Andere Bioindikatoren für den Zustand von Flüssen sind Otter, da sie Gewässer schnell mit geringen Mengen an Schadstoffen verlassen. Ihre Anwesenheit zeigt dann den guten Zustand des Flusses an.

Meeresschwämme wurden auch als Bioindikatoren für Schwermetalle wie Quecksilber und Cadmium, unter anderem Fäkalien, verwendet. Der Nachweis des Verschwindens von Schwämmen in Meeresgewässern ist ein Indikator für den Verlust der Wasserqualität.

Das Vorhandensein von Algen in dichten Konzentrationen in einem Gewässer weist auf einen hohen Gehalt an gelöstem Phosphor und Stickstoff hin, der aus im Wasser abgelagerten Düngemitteln stammen kann. Die abgegebenen Düngemittel erzeugen die Anreicherung ihrer Nährstoffe und die Eutrophierung des wässrigen Mediums.

Bioindikatoren für die Bodenqualität

Als Indikatoren für die Qualität des Bodens können wir einen Teil der Biota dieses Lebensraums nennen, dh einige Pflanzen, Pilze und bakterielle Mikroorganismen.

Wenn sie spezifische Voraussetzungen für ihr Überleben stellen, wären diese Organismen Indikatoren für das Vorhandensein dieser Bedingungen.

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 Bodentoxizitätsstudien verwendet.

Verweise

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