เครื่องบ่งชี้ทางชีวภาพ: ลักษณะและประเภท

Bioindicators เป็นกระบวนการทางชีวภาพชุมชนหรือสปีชีส์ซึ่งอนุญาตให้ประเมินคุณภาพของสิ่งแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา พวกมันถูกใช้เพื่อประเมินผลกระทบของกิจกรรมของมนุษย์ต่อระบบนิเวศผ่านการศึกษาการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตต่อความเครียดที่เกิดขึ้น

เราต้องพิจารณาว่าทุกกิจกรรมสร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเป็นบวกหรือลบ อย่างไรก็ตามกิจกรรมของมนุษย์ได้สร้างผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อมเกือบทั้งหมดซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศและสิ่งมีชีวิต

ท่ามกลางความเสียหายด้านสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์คือมลภาวะที่เกิดจากการปล่อยมลพิษและขยะมูลฝอยหรืออุตสาหกรรมในเมืองการสูญเสียทรัพยากรธรรมชาติเนื่องจากการใช้ประโยชน์มากเกินไป

ผลกระทบทั้งหมดเหล่านี้สร้างความเครียดในสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ดังนั้นจึงเรียกว่า ปัจจัยความเครียดของมนุษย์ที่ทำให้เกิดความเครียด โดยแยกความแตกต่างจาก แรงกดดันตามธรรมชาติ เช่นช่วงฤดูแล้งที่รุนแรงหรืออุณหภูมิที่แปรปรวนเนื่องจากผลกระทบของสภาพอากาศ

การพัฒนาและการประยุกต์ใช้ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเกิดขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960 และตั้งแต่นั้นมาละครของพวกเขาก็ได้ถูกขยายออกไปในการศึกษาสภาพแวดล้อมทางน้ำและบกภายใต้อิทธิพลของปัจจัยความเครียดของมนุษย์

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพอนุญาตให้ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมทางกายภาพและทางเคมีติดตามกระบวนการทางนิเวศวิทยาตรวจจับการปนเปื้อนของสิ่งมีชีวิตทั้งทางตรงและทางอ้อมและโดยทั่วไปตรวจจับการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม

ลักษณะทั่วไปของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพไม่ว่าจะเป็นกระบวนการทางชีวภาพชุมชนหรือสปีชีส์โดยไม่คำนึงถึงชนิดของการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมที่มาตรการและของพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่เป็นปัญหาต้องตอบสนองลักษณะบางอย่าง:

- มันจะต้องมีความไวต่อการรบกวนหรือความเครียด แต่ไม่ตายหรือหายไปเพราะมัน สปีชีส์ชีวภาพหรือชุมชนต้องมีความทนทานต่อความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อมในระดับปานกลาง

- มันควรจะเป็นไปได้ในการวัดการตอบสนองต่อความเครียดของคุณ กระบวนการทางชีวภาพภายในบุคคลยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ

- คำตอบของคุณควรเป็นตัวแทนของระบบนิเวศประชากรหรือสปีชีส์ทั้งหมด

- จะต้องตอบสนองตามระดับของมลพิษหรือความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม

- มันจะต้องอุดมสมบูรณ์และเป็นเรื่องธรรมดาโดยแสดงความหนาแน่นของประชากรอย่างเพียงพอในพื้นที่เฉพาะที่อยู่ระหว่างการศึกษา นอกจากนี้มันจะต้องค่อนข้างคงที่เอาชนะความแปรปรวนของสภาพอากาศและสิ่งแวดล้อมในระดับปานกลาง

- จะต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับตัวบ่งชี้ทางชีวภาพความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับนิเวศวิทยาและประวัติชีวิตของมันและอนุกรมวิธานที่มีเอกสารที่ดีและมีเสถียรภาพ นอกจากนี้การสุ่มตัวอย่างของคุณควรง่ายและประหยัด

- จะต้องมีความสำคัญต่อสาธารณะเศรษฐกิจและการค้าเพื่อวัตถุประสงค์อื่น

ในกรณีที่ใช้บุคคลเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพควรพิจารณาถึงอายุและความแปรปรวนของจีโนไทป์ ควรตรวจสอบด้วยว่าปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ไม่ได้รบกวนการศึกษาและกรอกข้อมูลด้วยการทดสอบทางพิษวิทยาสิ่งแวดล้อม

ประเภทของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ

การจำแนกประเภทของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพนั้นแตกต่างกันไปตามลักษณะที่ต้องการเน้นในระบบการจำแนกประเภท ตัวอย่างเช่นเราสามารถจำแนกตัวบ่งชี้ทางชีวภาพตามความซับซ้อนของพวกมันในสายพันธุ์ชุมชนหรือระบบนิเวศตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ แต่เราสามารถจำแนกพวกเขาตามสภาพแวดล้อมที่พวกเขาตรวจสอบ

สายพันธุ์ Bioindicator

สปีชีส์ที่มีอยู่ทั้งหมด (หรือชุดของสปีชีส์) สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมทางกายภาพเคมีและชีวภาพที่ จำกัด เป็นไปได้ที่จะใช้คุณสมบัตินี้เพื่อประเมินคุณภาพสิ่งแวดล้อม

ตัวอย่างเช่นปลาเทราท์ที่อาศัยอยู่ในกระแสน้ำเย็นในตะวันตกของสหรัฐอเมริกาทนอุณหภูมิระหว่าง 20 และ 25 ° C ดังนั้นความไวต่อความร้อนนี้สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของอุณหภูมิของน้ำ

ปลาเทราท์เดียวกันเหล่านี้ตอบสนองในระดับเซลล์เพื่อเพิ่มอุณหภูมิในน้ำ (โดยการเผาไหม้และการตัดโค่นของป่าโดยรอบ) ในกรณีเหล่านี้พวกเขาสังเคราะห์โปรตีนช็อตความร้อนที่ช่วยปกป้องเซลล์ของคุณจากผลกระทบของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

ปริมาณของโปรตีนช็อตความร้อนเหล่านี้ในสายพันธุ์นี้ทำให้สามารถวัดความเครียดจากความร้อนของปลาเทราท์และประเมินการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมทางอ้อมเนื่องจากการโค่นและการเผาไหม้ของป่ารอบ ๆ ร่างกายของน้ำ

ชุมชนชีววิศวกรรม

ชุมชนทั้งหมดที่ครอบคลุมช่วงความอดทนที่หลากหลายไปจนถึงปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลายประเภทสามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเพื่อประเมินสภาพแวดล้อมจากวิธีการที่ซับซ้อนและแบบองค์รวม การศึกษาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการใช้การวิเคราะห์ตัวแปรสภาพแวดล้อมหลายตัว

ระบบนิเวศทางชีวภาพ

การสูญเสียบริการโดยระบบนิเวศเช่นน้ำสะอาดและอากาศการถ่ายละอองเรณูของพืชและอื่น ๆ ถือเป็นตัวบ่งชี้สถานะสุขภาพของระบบนิเวศ

ตัวอย่างเช่นการสูญเสียของสายพันธุ์ผึ้ง - ซึ่งเป็นเรณู - ถือเป็นตัวบ่งชี้ของการสูญเสียสุขภาพสิ่งแวดล้อมเนื่องจากพวกเขามีความไวต่อการปรากฏตัวของโลหะหนักสารกำจัดศัตรูพืชและสารกัมมันตรังสี

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพตามสภาพแวดล้อมที่ตรวจสอบ

ดังที่ระบุไว้ข้างต้นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพยังสามารถจำแนกตามสภาพแวดล้อมที่พวกเขาให้ข้อมูล จากการจำแนกประเภทนี้เรามีตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของคุณภาพอากาศน้ำและดิน

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของคุณภาพอากาศ

ในบรรดาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของคุณภาพอากาศมีสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงในความเข้มข้นของก๊าซบางชนิด

ตัวอย่างเช่นไลเคน (ความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างเชื้อรา, สาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรีย) และไบรโอไฟต์มีความไวต่อก๊าซในบรรยากาศมากเพราะมันดูดซับพวกมันผ่านร่างกายของคุณ

สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่มีหนังกำพร้าหรือรากและอัตราส่วนพื้นผิว / ปริมาตรที่สูงช่วยให้การดูดซับและการสะสมของมลพิษในชั้นบรรยากาศเช่นซัลเฟอร์ไดออกไซด์สูงขึ้น ดังนั้นการหายไปในบางพื้นที่จึงเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพอากาศที่ไม่ดี

ในทางกลับกันนอกจากนี้ยังมีไลเคน (เช่น Lecanora conizaeoides ) ซึ่งมีการแสดงตนของคุณภาพอากาศที่ไม่ดี

อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้นกขมิ้นโบราณเป็นเครื่องบ่งชี้ทางชีวภาพของสภาวะที่ไม่ปลอดภัยในเหมืองถ่านหินใต้ดินในสหราชอาณาจักรเนื่องจากความไวของพวกเขาต่อความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO ₂ ) และก๊าซมีเทน (CH ₄ )

ความไวนี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าหมู่เกาะคานารีมีความจุปอดต่ำและระบบระบายอากาศทิศทางเดียว ด้วยเหตุนี้นกขมิ้นจึงอ่อนไหวมากกว่ามนุษย์ต่อก๊าซที่เป็นอันตราย

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของคุณภาพน้ำ

ในบรรดาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของคุณภาพน้ำ ได้แก่ แบคทีเรียโปรโตซัวแมคโครแบคทีเรียไม่มีกระดูกสันหลังสาหร่ายและจุลินทรีย์มอสเป็นต้น ความไวต่อการปรากฏตัวของสารพิษที่ก่อให้เกิดมลพิษ

ตัวอย่างเช่นการปรากฏตัวของชุมชนต่าง ๆ ของแท็กซ่าของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังขนาดใหญ่ในแม่น้ำเป็นตัวบ่งชี้ทางนิเวศวิทยาและความหลากหลายทางชีวภาพ ยิ่งมีจำนวนแท็กซ่าในปัจจุบันมากเท่าไหร่สุขภาพของน้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพอื่น ๆ ของรัฐของแม่น้ำเป็นนากเพราะพวกเขาทิ้งแหล่งน้ำอย่างรวดเร็วด้วยสารมลพิษในปริมาณที่ต่ำ การมีอยู่ของมันบ่งบอกถึงสถานะที่ดีของแม่น้ำ

ฟองน้ำทะเลยังถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโลหะหนักเช่นปรอทและแคดเมียมสารอุจจาระในหมู่คนอื่น ๆ การตรวจจับการหายไปของฟองน้ำในน่านน้ำทะเลเป็นตัวบ่งชี้การสูญเสียคุณภาพน้ำ

การปรากฏตัวในร่างกายของน้ำสาหร่ายในระดับความหนาแน่นสูงบ่งบอกถึงระดับฟอสฟอรัสและไนโตรเจนที่ละลายในระดับสูงซึ่งอาจมาจากปุ๋ยที่เทลงไปในน้ำ ปุ๋ยที่ปล่อยออกมาจะทำให้เกิดการสะสมของสารอาหารและการเกิดยูโทรฟิเคชั่นของตัวกลางที่เป็นน้ำ

ตัวบ่งชี้คุณภาพชีวภาพของดิน

ในฐานะที่เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพของดินเราสามารถพูดถึงส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตนั่นคือพืชบางชนิดเชื้อราและแบคทีเรียจุลินทรีย์

หากพวกเขามีข้อกำหนดเฉพาะเพื่อความอยู่รอดสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะเป็นตัวบ่งชี้การมีอยู่ของเงื่อนไขเหล่านี้

ยกตัวอย่างเช่นไส้เดือนดินเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของคุณภาพดินเนื่องจากบางชนิดเช่น Eisenia fetida และ E andrei มีความไวต่อสารกำจัดศัตรูพืชอนุพันธ์ของน้ำมันโลหะหนักและอื่น ๆ ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเหล่านี้ใช้ในการศึกษาความเป็นพิษของดิน