Zwierzęta, które zamieszkują nasze ekosystemy, mogą pełnić niezwykle ważną rolę w monitorowaniu stanu środowiska, Dzięki ich wrażliwości na zmiany środowiskowe, są skutecznymi bioindykatorami, czyli naturalnymi wskaźnikami zanieczyszczeń. Wykorzystanie zwierząt jako bioindykatorów jest szczególnie cenne w ocenie stopnia zanieczyszczenia środowisk lądowych, gdzie tradycyjne metody monitoringu mogą okazać się czasochłonne lub kosztowne. Zwierzęta, zarówno te osiadłe, jak i migrujące, mogą wskazywać na problemy związane z jakością gleby, wód gruntowych czy atmosfery. Jakie gatunki mogą pomóc w ocenie stopnia zanieczyszczenia środowisk lądowych?
Bioindykatory posiadają wąski zakres tolerancji w stosunku do czynników fizycznych i chemicznych środowiska. Wśród nich ważne miejsce zajmują zwierzęta, które w wyniku swojego fizjologicznego, behawioralnego lub ekologicznego oddziaływania na środowisko mogą dostarczyć cennych informacji na temat zanieczyszczenia danego ekosystemu. Zmiany w liczebności, rozmieszczeniu czy zdrowiu tych organizmów mogą świadczyć o obecności toksyn, zmniejszonej bioróżnorodności oraz zaburzeniach w równowadze ekologicznej.
Gleba pod kontrolą – zwierzęta na straży!
Dżdżownice stanowią doskonały przykład bioindykatorów w systemie glebowym. Są wrażliwe na zmiany chemiczne w glebie (pestycydy, metale ciężkie) i wykazują to zwiększoną śmiertelnością, mniejszym tempem rozmnażania, zmianą w ich zachowaniu oraz wyglądzie.
W Wielkiej Brytanii w okolicach Tavistock wykazano, że dżdżownice zmieniły zabarwienie na żółte z powodu skażenia gleby arszenikiem. Z kolei w wyniku obecności w glebie dużej ilości ołowiu, dżdżownica zmienia barwę na bardzo ciemną, a pod wpływem cynku staje się przezroczysta. Ilustruje to wykorzystanie tych organizmów jako bioindykatorów i wskazuje na możliwości monitorowania stopnia skażenia gleby.
Może być to zadziwiające, ale jako bioindykatory do oceny skażeń metalami ciężkimi i pestycydami, są również wykorzystywane ślimaki, np. ślimak zaroślowy. Gatunek ten akumuluje metale w swojej muszli i tkankach, co czyni go równie cennym narzędziem w monitorowaniu zanieczyszczeń w glebie.
Pajęczyna pająka nie łapie tylko jego ofiar!
Pająki, a dokładniej ich pajęczyny, również pełnią rolę bioindykatorów. Za pomocą sieci pająków możemy ocenić stan zanieczyszczenia powietrza, gdyż posiadają one zdolność kumulowania toksyn i metali ciężkich obecnych w atmosferze. Zdolność pajęczyny do przechwytywania zanieczyszczeń powietrza pozwala na długoterminową ocenę i stanowi alternatywę dla standardowych metod monitoringu, które dostarczają jedynie danych o chwilowym stanie środowiska.
Owady – biowskaźniki różnych ekosystemów
Pomimo że owady mają niewielkie rozmiary, to są bioindykatorami ekosystemów leśnych, rolnych miejskich, a nawet i poprzemysłowych. Na obecność zanieczyszczeń w danym środowisku wskazują zmiany w ich składzie gatunkowym, zmiana rozmiarów ciała, asymetria w budowie i występowanie melanizmu.
W Japonii, po katastrofie w Fukushimie, przeprowadzono badania na temat wrażliwości motyli na skażenie radioaktywne. Porównano 144 motyli zebranych z różnych regionów. Motyle żyjące w rejonach o wysokim poziomie napromieniowania znacząco różniły się od pozostałych. Zaobserwowano u nich zmniejszenie rozmiaru skrzydeł, zwiększenie odnóży oraz nieregularnie rozwinięte oczy.
W ocenie stanu środowiska miejskiego, dobrymi bioindykatorami są muchy, zwłaszcza z rodziny Calliphoridae. Muchy synantropijne, które żyją w pobliżu ludzi, różnią się zależnie od rodzaju środowiska miejskiego i mogą wskazywać na stopień jego degradacji. Badania przeprowadzone w Warszawie wskazały na zróżnicowaną liczebność much w różnych częściach miasta. Inne gatunki much występują na terenach zieleni miejskiej, a inne na terenach zabudowanych. Ponadto, muchy mogą być wskaźnikami skażenia środowiska metalami ciężkimi, gdyż wykazano wyższe koncentracje tych metali w ich ciałach w rejonach silnie zanieczyszczonych.
Pszczoły – bzyczący alarm?
Wiadomo już, że pszczoły to niezwykle istotne zapylacze. Jednak odgrywają także rolę w monitorowaniu stanu środowiska. Za pomocą pszczół, w tym ich kondycji, zmian w morfologii i anatomii oraz po ocenie miodu i innych produktów pszczelich, można ocenić stan zanieczyszczenia środowiska metalami ciężkimi oraz pestycydami.
Ze względu na stosunkowo mały zasięg ich aktywności (zwykle do 3 km od ula), badanie zawartości metali w produktach pszczelich, pozwala na ocenę lokalnego skażenia. Stwierdzono, że w miodzie pochodzącym z pasiek znajdujących się na terenach przemysłowych lub obok dróg jest wyższe stężenie metali ciężkich, takich jak ołów i kadm.
Czy pszczoły w swoich podróżach nie zabierają ze sobą także niechcianych gości w postaci pestycydów? Nieprawidłowe stosowanie środków ochrony roślin może być przyczyną masowych zatruć pszczół i przedostawać się do produktów pszczelich (np. do miodu)! Badania wykazały, że 35-50% hiszpańskich miodów zawierało pozostałości pestycydów fosfoorganicznych. Stwierdzono również, że skażenie miodów polskich chlorowanymi węglowodorami, związane jest z okresem, kiedy to w Polsce w latach 60. intensywnie stosowano pestycydy zawierające DDT (dichlorodifenylotrichloroetan) i jego pochodne.
Skrzydlate wskaźniki – od piór po jaja ptaków
W Polsce występuje wiele gatunków ptaków, które spełniają podstawowe kryteria na bycie bioindykatorami. Są szeroko rozpowszechnione i licznie reprezentowane w środowisku, więc badania nie stanowią ryzyka dla ich populacji. Do gatunków tych należą m.in. sikorka bogatka, wróbel, bażant, krzyżówka.
Ptaki bardzo dobrze akumulują związki chemiczne, które gromadzą w wątrobie, tkankach, piórach, jajach, a nawet w mózgu. Pióra jako materiał badawczy mają liczne zalety: metoda jest niedestrukcyjna, umożliwia pobieranie prób od tych samych osobników wielokrotnie i łatwo je przechowywać. Z kolei badania jaj ptaków pozwalają śledzić dynamikę zmian stężenia toksyn w stosunkowo krótkim czasie.
Co powiedzą nam ssaki? – bioindykacja w czworonożnym wydaniu
Drobne ssaki, szczególnie roślinożerne o krótkim cyklu życiowym, jak mysz zaroślowa lub mysz polna, doskonale nadają się do wykrywania skażeń środowiskowych. Ich ciało, zwłaszcza wątroba, akumuluje metale ciężkie (takie jak ołów, miedź, kadm czy arsen) w ilościach zależnych od stężenia danego metalu w środowisku.
Sierść gryzoni również może pełnić funkcję wskaźnika zanieczyszczenia środowiska, podobnie jak pióra u ptaków. Badania nad zawartością arsenu, selenu i żelaza w sierści myszy zaroślowej i myszy polnej na terenach przemysłowych wykazały zróżnicowaną zawartość metali w zależności od odległości od źródła emisji.
A co z ssakami hodowlanymi? Tak, one także mogą być bioindykatorami! Owce, krowy czy konie pobierają związki chemiczne zarówno z paszy, jak i zanieczyszczonych powierzchni pastwisk oraz wód. Monitorowanie ich stanu zdrowia umożliwia ocenę jakości środowiska i potencjalnych zagrożeń dla ludzi poprzez łańcuch troficzny.
W jednym z przeprowadzonych badań karmiono owce trawą zebraną z terenów w pobliżu huty miedzi. W porównaniu do grupy kontrolnej (pokarm z terenów czystych), u owiec karmionych skażoną paszą wykazano: zanieczyszczenie runa, degeneracyjne zmiany w wątrobie i innych narządach, znaczny wzrost zawartości miedzi (nawet do 104 mg%, w porównaniu do 5–7 mg% u zdrowych owiec).
Źródła:
Rybak, J. Use of Spider Webs for Assessing Airborne Concentrations of Some Heavy Metals Within the City of Wroclaw. Ochrona Środowiska 2012, Vol. 34, No. 4, pp. 47–50.
Kisała J, Dżugan M. 2009. Wpływ stanu środowiska i sposobu utrzymania pszczół na jakość miodu. Polskie Towarzystwo Gleboznawcze, Oddział w Rzeszowie, Zeszyt 11, 115-120.
