Використання біологічних тестів для оцінки впливу мінеральних добрив на агроекосистему

Для оцінки негативного впливу агрохімікатів на агроекосистему сучасний рівень досліджень передбачає широке застосування методів біотестування, тобто використання відповідної реакції організму на вплив факторів середовища. Цей підхід до оцінки екологічного стану агроекосистеми є найоб'єктивнішим. Він базується на тому, що реалізація процесів, які відбуваються в організмі, зумовлена специфікою як організму, так і навколишнього середовища. Організм залежить від середовища передусім через характер його ресурсів і факторів, які впливають на метаболізм. У свою чергу, про стан середовища можна судити за кількістю або інтенсивністю розвитку різних видів, популяцій і цілих угруповань певних організмів. Чутливішими до впливу факторів середовища є види з низьким ступенем толерантності, які належать до стенобіонтів, тобто організмів з вузьким діапазоном життєвих можливостей при зміні певного фактора середовища, у тому числі антропогенного характеру. Ю. Одум (1976 р.) підкреслював, що організм часто перебуває під впливом не одного, а кількох лімітуючих факторів середовища і саме тому методи біоіндикації дають змогу врахувати не лише адитивні ефекти (як це відбувається при нормуванні впливу за рівнем ГДК), а і сумарні ефекти, завжди присутні у природних екосистемах.

Як показав Ю. Лібіх (1840 p.), лімітуючим фактором може бути не тільки нестача, але і надлишок якоїсь певної хімічної речовини, життєвість організмів характеризується екологічним мінімумом і максимумом, діапазон між цими двома величинами є межею екологічної толерантності. Більшість біологічних видів пристосовані не до визначених величин даного фактора, а до меж його мінливості у природі, та меж його тимчасових флуктуацій (коливань).

В основу екологічного тестування покладено реакцію організмів на вплив факторів середовища. Організм здатний виживати лише в діапазоні мінливості даного фактора, який ще називають амплітудою. Як дуже високі (максимальні), так і дуже низькі (мінімальні) значення факторів середовища можуть бути згубними для організму. Поро-гове значення даного фактора, виражене в певних одиницях, вище або нижче якого організм не може існувати, є критичною точкою. Між цими критичними значеннями розташована зона екологічної толерантності. У межах зони екологічної толерантності напруженість факторів середовища різна. Поряд з критичними точками розташовані песимальні зони, в яких активність організму значно обмежена дією зовнішніх умов. Далі розташовані зони комфорту, в яких відбувається чітке зростання екологічних реакцій організму. В центрі знаходиться зона оптимуму, яка є найсприятливішою для функціонування організму (рис. 1).

Рис. 1. Реакція організму на фактори середовища. Зони: І - песимуму; ІІ - комфорту; ІІІ - оптимуму

В. Ковальським 1974 р. було показано можливі негативні реакції організмів на недостатню і надлишкову кількість ХЕ у грунті. Саме надлишкова кількість ХЕ, які у такому разі виступають токсикантами, є предметом вивчення і контролю при застосуванні агрохімікатів.

Для біотестування впливу мінеральних добрив на Ґрунтову систему слід підбирати показники стану біоти, які характеризуються найменшими зонами оптимуму і комфорту. Порівняння амплітуд мінливості фактору, в яких реакція біоти переходить від зони оптимуму до зони комфорту і далі до зони песимуму, дає можливість встановити найчутливіші з них. За розмірами відхилення реакції організму від еталону (контролю), можна судити про можливий негативний вплив конкретного мінерального добрива на ґрунтову систему. При екоток-сикологічній оцінці засобів хімізації прийнято, що відхилення реакції від еталону менше ніж на 10% - малонебезпечний рівень, на 10- 25% - помірно небезпечний і понад 25% - небезпечний. Базуючись на цьому, реакцію організмів щодо мінеральних добрив можна оцінити так: зона оптимуму - зниження < 10%, зона комфорту - зниження на 10-25%, песимуму - зниження > 25%. Якщо зміни напруження екологічного фактора в зоні екотоксикологічного контролю виразити через умовні одиниці, а реакцію організму на зміну екологічного фактора - у відсотках до еталону (контролю), то за активністю переходу від зони оптимуму і комфорту до зони песимуму можна провести оцінку різних біотестових методів і встановити найчутливіші з них. Чим менше рівень активної толерантності (до 25% депресії), тим ефективніший метод тестування.

Для біотестування доцільно використовувати системи показників на молекулярному (біохімічні процеси), онтогенетичному (толерантність організмів на певних стадіях онтогенезу), біогеоценотичному (зміни кількості деяких видів організмів у ґрунтових системах) та інших рівнях організації життя.

Цікаві статті з розділу

Очищення води за допомогою озонування
Прогрес людства, розвиток культури і саме життя знаходяться в прямій залежності від запасів, збереження і використання води. Загальні запаси води на земній кулі за оцінкою М.І. Львовича ск ...

Екологічний стан курортних та рекреаційних зон Херсонської області
Актуальність. В останні десятиріччя під дією антропогенних факторів в Херсонській області різко погіршився стан навколишнього природного середовища. Екологічний стан області можна охарактеризувати як ...

Екологічна проблема Дніпра
Вода є незамінною складовою існування і розвитку життя на Землі. Легка доступність води для більшості людей призвела до того, що на неї почали дивитися як на невичерпний дар природи. Однак ...