«зерттеудің биоиндикациялық Әдістері»

Мониторлық организмдермен танысу.

Табиғи ортаның ластануы химиялық және физикалық факторлармен бөлінеді.Сонымен бірге радиациондық түрде,қоршаған ортаны бақылау мәселелерін интенсивті түрде оқуға негізделеді.Өте эффективті ластаушыларды іздеу формасына жоғарғы сезімтал биологиялық реакциалар обьектіс іжатады.(биологиялық индикаторлар)

Радиобиологиялдық жағдайда ылғида іздеу қабілеті биологиялық индикаторлардың конизирленген шағылысуы және оның иондық бағасы.

Организмдегі денгейде осы есепті шешу жолдары әртүрлі аспектілеуге цитогенетикалық,биохимиялық,иммунологиялық, гемотологиялық және биофизикалық критерилер қарастырылады.

Радиационды биондикаторлардың талап ететіні олардың әсері тірі ағзаларға сіңіріп алу дозасының (мөлшерінің) эфектифтілігіне, сезімталдығына спецификтикалығына және әмбебабтығына тәуелді.Сонымен,табиғаттағы түрлердің санының көптігіне (өсімдіктен сүтқоректілерге дейін )қарамастан биондикация шеңбері өте көп емес.Жануарлардың негізгі биондикациялық ортасына көз қарас үш топқа беріледі де осы қасиеттеге өте қажетті болып келеді.

Топырақ-тірі организмдерге толы.Олар 90-99% құрлық экожүйесін зоомассаны құрайды.Олардың коп формалары радияция әсеріне өте сезімтал және радионуклидтерді концентировать ете алады.

Топырақта ұзақ уақыт өмір сүре алатын омыртқасыздар (жауынқұрт,кенелер,қырықаяқтар,кейбір личинкалар мен насикомдар және т.б) сонымен бірге микроантраподтар кішкене топырақ шұңқырларын мекен етушілер персфективті радиактивті ластаушы биондикаторлары бола алады.

Чернобыл зоналарында жауын құрттар,моллоскалар шөпті мекендеушілер және сенокосқы палу жесткокрылые (жартықанаттылар) жарылыстан кейін жоғалып кетті де көп жылдардан кейін қайта пайда болды.

Негізінен омыртқасыз ұсақ сүрқоректілердің омірінің көп бөлігі топрақта өтетіндіктен өте қатты реакциялық ластану әсеріне ұшырайды.

Бұл,ЧАЭС жаролыс салдарынган екені белгілі,кемірушілер негізінен өте әт түрлі антропогенді әсерлерге перспективті биондикаторлық болып келеді.

Экологиялық аспектіде барлық сүтқоректілердің жартылай түрлерінен гөрі кемірушілер отрядтары түріндеде зерттелген.Олар барлық ережелерге сай,омыртқалылар биондикаторларына жатады.

Бұл жануарлар барлық ландшафты-географиялық зоноларда таралып, метабализмнің активті жағарғы санын көрсетеді,зерттелген антропогенді факторлармен әрқашан байланыста болады.

Топырақта өмір сүргендіктен және тіршілігі сонда өткендіктен,кемірушілер максималды дозаны соныме бірге шағылуды барлық денелеріне алады.

Сүтқоректілерді,кемірушілерді,бақылау кезінде қайсысының физиологиялық параметілері адамға жақын болса сол ең қолайлы оптималды индикатор болып табылады.

Қоршаған ортадағы цезий-137,стронций-90 элементтерінің экожүйені ластаушыларына биондикатор ретінде омыртқалыларды алуға болады,яғни олардың қанқасы кальцирленілген болып келеді.(мысалы:мольноскалар)

Табиғаттың родиациялық жоғарғы дәрежеде ластануы көп жылдардан бергі Оңтүстік Қазақстадағы жарылыстын салдары болуы мүмкін.Мысалы:Чермобылдегі жарылыстан кейін қылқан жапырақты және жапырақты ормандардың родиацияны сіңіруі 40-115,экожүйеде 46-95 жер астиындағы экожүйедегі кемірушілер-30 дан жоғары дозалық жүктелгені адамнан артық сіңіреді.Уралдың жарылысынан кейінгі өте жоғарғы доза 1000км/км2 тышқан тектес кемірушілердің түрлер родиациялық жоғарғы эффективтілікті көрсетті.Олардың өмір сүру ұзақтығы азайды және өлімі көбейіп кетті.Бірақта 15 жыл өткеннен кейін,30-дан аса ұрпақ ауысқаннан кейін,олардың папуляциясы толықтай қалпына келді. Сүтқоректілердің популяциясы бір мезетті қасқыр,бұғы,қоян т.б-дан оте қатты родиациялық эффектілер байқалмады. Биологиялық индикаторларға көбінесе сүтқоректілерді және кемірушілерді алуға болады.Агрофитоценоздың беткі өсімдіктері тұрақты дәрежеде конизирлеуші табиғи фитоценоздар болып келеді.Өсімдіктердің табиғи жиынтығы радиосезімталдығы басқа экожүйедегі түрлерге қарағанда,мыс қысқан жуапырықты орман ал өсімдіктердің,топырақтың жоғарғы және беткі қабаты,гидроценоздағы бентостық организмдер қоғамы мичайниктер мен мүктер критикалық жақсы индикаторларға жатады.Жақсы индикаторларға родиактивті қалдықтарды жинақтауы мичайниктер жатады.Ең жоғарғы дәрежедегі родиактивті ластану (180км/км) ядролық жарылыс Кыштымдоғы жерде болған онда ең негізгі жойылған қарғайлы орман Аққайыңдардың қасиеттері екінші климаттық жағдайларда әсері байқалды.

Дәріс №22 Қоршаған ортаның биондикация бойынша антропогенді әсерден ластануының халықаралық бағдарламасы. Бағдарламаның негізгі принциптері.

Биоиндикатор - қандай да бір табиғат процестерінің, құраушыларының, ерекшеліктерінің немесе қоршаған ортаның өзгерістерінің бар-жоғын немесе қарқындылығын көрсететін көрсеткіш болып табылатын өсімдіктердің немесе жануарлардың (немесе тұтастай биоталық бірлестіктің) жеке түрі. Биоиндикатор бірқатар пайдалы қазбаларды іздегенде, топырақ пен табиғи суларды және тағы да басқалары бағалауда қолданылады

Көмірқышқыл газы ауаға барлық өмір сүретін заттардан шығатын газ. Сонымен қатар бұл газдың көптеген мөлшері ауаға цемент өндірісінде, жанармай жанғанда, өрт кезінде бөлінеді. Адамның өмір сүру нәтижесінде атмосферада көмірқышқыл газы жоғары болып климаттың жылынуына әкеп соғады. Көмірқышқыл газының атмосферадағы қалыпты мөлшері 0,03-0,4% құрайды. Көміртегі оксиді тірі организмдерге токсикологиялық әсерін тигізбейді. Бірақта көп мөлшерде шаршағандықты жоғарлатады. 5% концентрацияда дұрыс жұмыс істемеу, тұншығу байқалады.

Ауаның шаңдануы – маңызды экологиялық фактор.

Адам үшін шаңның экологиялық қауіпті олардың табиғаты мен ауадағы концентрациясына байланысты шаңды 2 топқа бөледі.

1. 
   Ұсақ дисперлі шаң. Ол жеңіл және қозғалатын бөліктерден тұрады. Өлшемдері бірнеше ондаған және жүздеген микрон. (1 микрон 10³мм). Бұндай шаң ауада ұзақ болады. Ауамен тыныс алу кезінде организмге түсіп, жиналуы мүмкін.
   
2. 
   Ірі дисперлі шаң. Ауыр және аз қозғалатын бөліктерден тұрады. Мұндай шаң жел жоқ кезде ауадан тез түседі. (мысалы шкафтың үстінде жиналуы) шаңның жиналуы ауаның екінші ластануының көзі болып табылады. Шаңда органикалық заттар (өсімдік, жануар, антропогенді) және неорганикалық заттар (топырақ бөлігі, құрылыс материалдары, синтетикалық жуғыш заттар, әртүрлі химиялық заттар) бар.
   

Жұмыстың мақсаты: Ауаның көмірқышқыл газының мөлшері және ауаның шаңмен ластануын бағалау.

Құралдар: Барометр, индикатор таяқшаларын алатын құрал, көмірқышқыл газын анықтайтын таяқша индикатор, полиэтиленді мешок, 3-5 л көлемді, насос – аспиратор, термометр.

Жұмыстын орындалуы:

Индикатор таяқшаларын екі жағынан ашып насосқа ауа кіретін жағына кигізеді. Насоспен индикатор таяқшалары арқылы бөлмедегі ауаны (көше, парк) сорады. Индикатордың түсінің өзгеруі арқылы ауадағы көмірқышқыл газының мөлшерін бағалауға болады.
Практикалық жұмыс № 12

Қоршаған ортаның биондикация бойынша антропогенді әсері
Биоиндикация – бұл тірі организмдерді биологиялық жүйе көмегімен абиотикалық және биотикалық факторлар әсерін бағалау және анықтау әдістері.

Тірі организмдер қоршаған ортаның әртүрлі дәрежелі өзгерістеріне әсер етеді. Бұл әдістер биоиндикацияның практикада қолданылатын 3 түрі бар:

4. 
   Биохимиялық және физиологиялық реакция ұоргандарда белгілі бір токсиканттардың жинақталуы және әртүрлі процесстермен өзгерісі).
   
5. 
   Анатомиялық, морфологиялық, биоритмиялық реакциялар.
   
6. 
   Флорлық, фауналық өзгерістер.
   

Биоиндикацияда пассивті және активті екі негізгі әдіс қолданылады.

Бірінші жағдайда қолайсыз жағдайда көрінетін немесе көрінбейтін нормадан тыс зақымдану, екінші жағдайда организмдердің берілген факторларға жауап беру реакциясы (биотесілеу).

Биоиндикация макромолекула, организм клеткасы, популяция, экожүйе дәрежесінде жүргізуге болады.

Қоршаған ортаның жағдайын шырша тұқымдас өсімдіктердің көмегімен анықтау. Ортаның ластануына шырша өсімдігінің қатты әсер ететіні белгілі. Қоршаған ортаның қолайсыз жағдайы және атмосфераның газды құрамы шыршаның көлемін, бұтақ беруін, қалындығын, ұзындығын, шишка беру санынкемітеді. Шыршалар жыл бойы биоиндикаторлар бола алатындықтан қолайлы. Жұмыс жүргізуге керекті құралдар технохимиялық таразы, сызғыш, өлшейтін және жай лупалар, 4-10 рет үлкейтетін, милиметровка, терматат, қаланың ішіндегі немесе завод зонасында өсетін шырша бұтағы, және қала шетіндегі таза зонадағы шырша бұтағы.

Жұмыс істеу тәртібі.

Сабақтан бір апта бұрын студент қала жағдайында өсетін шырша бұтағын 2м кесіп алады. Лас ауа, автотранспорт бойында өсетін. Бақылау жүргізу үшін таза ауада өсетін шырша бұтағы.

4. 
   Лупаның көмегімен шыршаны қарап хлорозбен, некрозды шырша инелерінің ұшынан қарайды. Әсіресе жас инелер зақымдану түстері сары қоныр, қызғылт, және бұл түстер ақпараттық сапа белгілері болып келеді.
   
5. 
   Өлшегіш лупа арқылы шырша бұтағының ұзындығын, еңін өлшеп оны миллиметровкаға түсіреді.
   
6. 
   Шырша инеледрін тазалап оларды термостатқа салып кептіріп, құрғақ массамен өлшейді. Нәтижесінде лас зонада өскен шырша бұтағы таза ауада өскен зонадағы шырша бұтағынан өсу нәтижесі 10 см кем болады.
   

Құралдар: Дистилденген су, азот қышқылының ерітіндісі, ауа шығынын өлшегіш, жиналған шаңды алатын күрекше, 8 рет үлкейтетін микроскоп, ауа соратын насос, пипетка, қағаз фильтрлері, шыны.

Жұмыстың орындалуы:

Шыныға бір тамшы су тамызып 15 минутқа қояды. Шыныдағы тамшының үстіне тағы шыны жауып, микроскоппен қарайды. Шаңның санын тамшыдағы санап, сапалық құрамын қарайды (түрі, құрылымы, орналасу ерекшеліктері)

Шаңның сапалық құрамын анықтау:

Күрекшемен жиналған санды алып шыныға салып үстінен шынымен жауып микроскоппен қарайды. Шаңның неден тұратынын (сыртқы түрін, формасын, көлемін, түсі) қарайды. Бұдан кейін жауып тұрған шыныны ашып қышқыл ерітіндісін тамызып микроскоппен қарайды. Қышқыл ерітіндісіндегі шаңның өзгерісін байқаныздар.

Заттың температурасы неғұрлым жоғары болса, энергия деңгейінде орналасқан бөлшектердің саны көп болады және сәуле шығару интенсивтілігі де жоғары болады. Сондықтан эмиссияны қоздырудың негізгі түрі термиялық әдіс (жоғарғы температуралық электр пештері-атомизаторларды, жалындарды, локалды лазерлі қыздыруды қолдану жолдары арқылы) болып табылады. Келесі жиі қолданылатын әдіс -газ разряды жағдайында бос электрондар мен иондардың соқтығысуы есебінен талданатын затқа энергия беру (электр доғасында, жоғарғы вольтты ұшқынды разрядта, плазма көзінде, т.б. кездеседі) болып табылады.

Заттың электр магнитті сәулелерін жұту нәтижесінде (люминесценция) және экзотермиялық химиялық реакциялардың жүруі есебінен (хемилюминесценция) алынатын эмиссиялық спектрлер зерттеледі. Фотон шығарудың соңғы екі түрі қозған күйіндегі молекулалардың өмір сүру уақыты бойынша фосфоресценция мен флуоресценцияга бөлінеді. Эмиссия спектрлері бірлік уақыттағы шыққан фотондар санының

(Сәулелену интенсивтілігі) גнемесе V тәуелділігін береді,

мұндағы ג- толқын ұзындығы, V - толқын саны. Олардың арасында келесі қатынастар болады: с= ג V,

Осыдан шыққан фотонның энергиясы Е = Һ V = һс V,

мұндағы с - жарық жылдамдығы;

һ - Планк тұрақтысы;

V сәулелену жиілігі.

Егер қозған бөлшек атом болса, онда спектрдің түрі сызықты болады. Осындай спектрдің пайда болуы әрі карай Зоммерфельд,Борнмен жетілдірілген Бордың негізгі квант заңымен түсіндіріледі. Қозбаған атомдар (негізгі күйдегі) минималды энергияға ие болады және сәуле шығармайды. Барлық электрондар ең төменгі энергиялық деңгейде орналасады. Сыртқы әсерден энергия жұту нәтижесінде атомның бір немесе бірнеше валенттік электрондарыі жоғарғы энергетикалык деңгейге ауысады (қозады), яғни ядродан алшақ орбитальда орналасады. Осындай қозған күйдегі атомның өмір сүру уақыты шамамен 10^-8 с болады, осы уақыт өткеннен кейіні атом негізгі күйге немесе аралық қозған күйге ауысады. Ал атомның қозған күйі мен соңғы күйінің айырымына тең болатын бөлінген Е энергия фотон түрінде сәулеленіп шығады. Сәулелену жиілігі белгілі қатынаспен анықталады:

Энергетикалық ауысулардың мүмкін саны әрбір элементтің электрон деңгейінің құрылымына байланысты, ал көп электронды атомдар үшін (электрон аралық әсерлесу күшіне сәйкес) электронның атомы 4 квантты сандармен анықталады. Осыған байланысты әрбір атом энергиялық деңгейлердің жеке жүйесіне, яғни шығаудың сипаттамалык спектрлеріне ис болады. Осыдан әрбір элементке сапалы спектрлі талдау жасау (эмиссиялық спектрлердегі сызыктардың саны мен орналасуы бойынша), сонымен қатар атомды газдардың термодинамикалық сипатын анықтау мүмкіндігі пайда болады.

Егер жұтылған энергия негізгі және ең жоғарғы қозған деңгейдің айырмасының максималды мәнінен жоғары болса, онда электрон атомнан үзіліп, иондану жүреді. Атомдық иондардың спектрлері де сызықты болады. Бірақ бір элементтің атомдарының иондануының әр түрлі сатысындағы спектрлері бір-бірінен ерекшеленеді. Практикада эмиссияны қоздыру әдісіне сәйкес бір элементтің эмиссиялық спектрлерінің айырмашылығын ескеру қажет.

1-сурет. Сәуле шығармайтын - а, б жэне бір фотонды сәуле шыгаратын - в, г, д ауысулар сызбасы



Практикалы жұмыс № 12

Қоршаған ортаның биондикация бойынша антропогенді әсерден ластануының халықаралық бағдарламасы
Биоиндикация - тірі организмдер мен олардың қауымдастықтарына тигізген әсеріне қарай антропогендік факторларды анықтау.

Биоиндикатор (био... және грек. іndіco — көрсеткіш, анықтағыш) — организмдердің бір жерде тұрақты мекендеуі, олардың сандары, құрылымы және дамуы, табиғи процестер мен тіршілік ортасы жағдайларының көрсеткіші. Қоршаған ортаның жағдайлары мен кейбір процестердің маңызын бағалау мақсатында биоиндикатор қолдану организмдердің белгілі бір факторларға біржақты бейімделушілік қасиетіне негізделген. Мысалы, балықпен қоректенетін құстардың бір жерге көптеп жиналуы — судың сол бөлігінде балықтардың шоғырлануының, ал су микрофлорасының құрамы — оның тазалығы мен ішуге жарамдылығының, топырақ құрамы — оның құнарлылық дәрежесінің көрсеткіші бола алады. Ғарыштық зерттеулерде ғарыш факторларының организмге тигізетін әсерін анықтау үшін жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдер биоиндикатор есебінде пайдаланылады.

Биоиндикатор - қандай да бір табиғат процестерінің, құраушыларының, ерекшеліктерінің немесе қоршаған ортаның өзгерістерінің бар-жоғын немесе қарқындылығын көрсететін көрсеткіш болып табылатын өсімдіктердің немесе жануарлардың (немесе тұтастай биоталық бірлестіктің) жеке түрі. Биоиндикатор бірқатар пайдалы қазбаларды іздегенде, топырақ пен табиғи суларды және тағы да басқалары бағалауда қолданылады.

қажет. Адам табиғи ортаны қолданған кезде, соның ішінде, табиғиресурстарды ұрпаққа қызмет етуді қалыптастыру қажет. Адам баласы сонымен қатар өзі қоныстанған ортада және айналасында тіршілік етіп жатқан жабайы түрлердің биоалуантүрлілігінің сақталуына моральдық жауапкершілік алады.

Биоиндикация – бұл әдіс биологиялық жүйелер көмегімен тірі организмге абиотикалық және биотикалық факторлардың әсерлерін анықтау және бағалау. Әдетте тірі ағзалар қандай да болмасын деңгейде қоршаған ортаның өзгерісіне сезімталкеледі, ал кейбір жағдайда бұл өзгерстерді физикалық және химиялық әдістермен анықтау мүмкінемес, себебі кейбір приборлардың немесе химиялық анализдің мүмкіндіктері шектеулі. Бұләдістермен мүмкін, мысалға: тек бөлек токсикалық заттектердің өсімдіктер мен жануарлар ағзасындағы биологиялық жиынтығы анықталады.

Индикатор – ағзалар тек экологиялық факторлардың аз дозасына ғана емес, сонымен қатар кешенді факторлардың әсерін – синергизм,эмерджент, ингибирлену. Экологиялық потенциал ағзаның факторға әсерін көрсетеді. Физиологиялық толеранттылық және экологиялық потенция оның индикаторының маңыздылығын анықтайды. Нәтижесінде, ағзалардың жағдайымен қатар олардың саны, популяция құрылымы қоршаған ортаның қолайлы жағдайын көрсетеді. Атмосфераның ластануының объективті жағдайын бағалау үшін зерттеуді 2 бағытта жүргізу қажет .

Біріншіден, инструментальды химиялық анализдерінің әдістерінің жетілуі, екіншіден, биоиндикаторларды мақсатты түрде қолдану тиімді. Қоршаған ортаның ластануына сыртқы визуалды белгілері арқылы қоршаған ортаның ластануын анықтаудың бірнеше тиімді жақтары бар. Бұл қымбат және анализдердің қиын физико-химиялық әдістерінің қолданылуын қысқартады

немесе мүлдем қолданбауға мүмкіндік береді. Биоиндикаторлар ластанудың биологиялық маңызды әсерлерін анықтайды. Олар болып жатқан өзгерістердің жылдамдығын, экожүйелерде түрлі токсиканттардың жинақталу жолдары мен орнын, адамға қауіпті әсер қосылыстарының

түрлерін анықтайды. Ортаның фондық ластануы. Тіпті қорықтарда да соңғы 40 жылда жануарлар саны мен түрі азайып кетті. Бұл ортадағы биоиндикацияға байланысты.

Биоиндикация жер-ауа ортаcындағы өсімдіктер көмегімен жүреді. Фитоиндикация ортадағы сапаны жақсартудағы өсімдіктердің пайдаланылуы. Ең жақсы эффект өсімдіктер қауымдастығы болып табылады, бұларнайы атауға да ие индикаторлық геоботаника.__

Биоиндикация барлық ұйымдастырылған тірі дәрежеде бола алады: биологиялық молекула, талшықтар, ұлпалар мен мүшелер, ағзалар, популяция (ерекше бір түрдің әлемінің топтамасы), орта, экожүйе және барлық биосфера. Бұл факті – биоиндикацияның жаңашыл теориясының жетістігі. Биоиндикацияның төменгі дәрежесінде биоиндикацияның тікелей және спецификалық формасы, жоғарлауда – тек жанама және спецификалық емес. Бірақ та, соңғысы табиғатқа антропогенді әсерге комплексті баға береді. Клеткалық және субклетқалық дәрежеде биоиндикация биотикалық және физиологиялық өту реакциясында құрылған. Оның бағалысы жоғарғы сезімталдықты бұзуға, сонымен қатар поллютанттарға сай емес концентрацияға мүмкіндік беретін және оны тез шығаруға. Тек бұл дәрежеде ғана ортаның ерте бұзылуына мүмкіндік туады. Жетіспеушілік санына, биоиндикаторлар-талшықтар және молекулалар күрделіаппаратураны талап ететіні кіреді.Агросферада кездесетін поллютанттардың мутагендік потенциалын анықтау және ластағыштар кешеніне әсер ететін, агроценоздардың ксенобиотиктармен ластануын объективті бағалау үшін тест-жүйелер мен фитотесттерді қолданады .

Биоиндикация тәжірибесінде криптомагтардың картографиясымен қатар жоғары өсімдіктердің морфологиялық өзгерістері де ескеріледі. Нидерландыда және басқа елдерде морфологиялық индикаторлар ұлттық мониторинг

жүйесінде қолданылады. Морфологиялық өсімдіктерге негізделген биоиндикациялық әдістердің көмегімен көптеген антропогендік әсер етулердің картосхемаларының көп бөлігі алынды. Организмдердің бiрлестiктерiнiң ерекше және экологиялық мiнездемелерi функционалдық мiнездемелер бойынша қоршаған ортада тұрған немесе болып жататын ластануын ескеріп

биоиндикацияны атап өту керек. Бiртiндеп түрлi құрамның өзгерiстерi суаттың нәтижесінде ұзақ улану, және анық өзгерiстердiң жағдайларында алысқа

баратын болып қалыптасады. Сонымен келгенде, балшықталатын суаттан су бионттарының түрлi құрамын зерттеу оның бағасы уақыттың кейбiр аралығына, су ортасының токсикологиялық қасиеттерiнiң мiнездемесiмен қызмет көрсете бермейдi.

Оңайлықпен, жылдамдықпен және ортаның сапасын арзандықпен сонымен бiрге шартта биоиндикациясының өзектiлiгi айқындалады . Мысалы, өлкелер бойынша мұндай топырақтар тұздалуда тағы да сап ете түсіп сарғаяды. Мұндай участкілер, қандыағаштар жай ғана шығып айқындалуы мүмкiн. Биоиндикация бұл жағдайда өте кiр басқан тұрғын жерлерерді бiлдiруге жылдам мүмкiндiк бередi.

Аутэкология және синэкология түрлерінің қоршаған ортада биондикациялық бақылануы. Биомонитор және генотоксикалогия аумағындағы жаңа жетістіктері