BIOINDICATORS: ลักษณะและประเภท - สิ่งแวดล้อม

biomarkersเป็นกระบวนการทางชีวภาพชุมชนหรือสปีชีส์ในการประเมินคุณภาพของสภาพแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงในเวลาที่ ใช้ในการประเมินผลกระทบของกิจกรรมของมนุษย์ที่มีต่อระบบนิเวศโดยการศึกษาการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตต่อความเครียดที่เกิดขึ้น

เราต้องพิจารณาว่าทุกกิจกรรมก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งอาจเป็นบวกหรือลบ อย่างไรก็ตามกิจกรรมของมนุษย์ได้สร้างผลกระทบทางลบต่อสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศและสิ่งมีชีวิต

รูปที่ 1. Canary นกที่ใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของก๊าซพิษในเหมือง ที่มา: pixabay.com

ท่ามกลางความเสียหายด้านสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ได้แก่ มลภาวะที่มีการปล่อยมลพิษและขยะมูลฝอยในอุตสาหกรรมหรือในเมืองการใช้ทรัพยากรธรรมชาติจนหมดลงเนื่องจากการใช้จ่ายมากเกินไปเป็นต้น

ผลกระทบทั้งหมดนี้ก่อให้เกิดความเครียดในสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ดังนั้นจึงเรียกว่าปัจจัยความเครียดจากมนุษย์เพื่อแยกความแตกต่างจากปัจจัยกดดันตามธรรมชาติเช่นช่วงเวลาที่แห้งแล้งรุนแรงหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเนื่องจากผลกระทบทางภูมิอากาศ

การพัฒนาและการประยุกต์ใช้ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเกิดขึ้นในทศวรรษที่ 1960 และตั้งแต่นั้นมาละครของพวกเขาได้ขยายออกไปในการศึกษาสภาพแวดล้อมทางน้ำและบนบกภายใต้อิทธิพลของแรงกดดันจากมนุษย์

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพช่วยให้สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมทางเคมีและกายภาพตรวจสอบกระบวนการทางนิเวศวิทยาตรวจจับการมีอยู่ของสารมลพิษทั้งทางตรงและทางอ้อมและโดยทั่วไปตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม

ลักษณะทั่วไปของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพไม่ว่าจะเป็นกระบวนการทางชีวภาพชุมชนหรือสิ่งมีชีวิตโดยไม่คำนึงถึงประเภทของการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมที่วัดได้และพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่เป็นปัญหาจะต้องมีคุณสมบัติบางประการ:

- ต้องมีความไวต่อความวุ่นวายหรือความเครียด แต่ไม่ตายหรือหายไปเพราะมัน สายพันธุ์หรือชุมชนตัวบ่งชี้ทางชีวภาพต้องมีความทนทานต่อความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อมในระดับปานกลาง

- ควรจะวัดการตอบสนองต่อความเครียดได้ กระบวนการทางชีวภาพภายในแต่ละบุคคลสามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ

- คำตอบของคุณต้องเป็นตัวแทนของระบบนิเวศประชากรหรือสายพันธุ์ทั้งหมด

- ต้องตอบสนองตามระดับของมลพิษหรือความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม

- ต้องมีจำนวนมากและมีอยู่ทั่วไปโดยมีความหนาแน่นของประชากรเพียงพอในพื้นที่เฉพาะที่อยู่ระหว่างการศึกษา นอกจากนี้ยังต้องมีความเสถียรการเอาชนะความแปรปรวนของสภาพอากาศและสภาพแวดล้อมในระดับปานกลาง

- ต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับตัวบ่งชี้ทางชีวภาพความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับนิเวศวิทยาและประวัติชีวิตของมันและอนุกรมวิธานที่มีเอกสารอย่างดีและมีเสถียรภาพ นอกจากนี้การสุ่มตัวอย่างต้องง่ายและราคาไม่แพง

- ต้องมีความสำคัญต่อสาธารณะเศรษฐกิจและการค้าเพื่อวัตถุประสงค์อื่น

ในกรณีที่ใช้บุคคลเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพต้องพิจารณาอายุและความผันแปรทางพันธุกรรม นอกจากนี้ควรได้รับการตรวจสอบว่าปัจจัยแวดล้อมอื่น ๆ ไม่รบกวนการศึกษาและกรอกข้อมูลด้วยการทดสอบทางพิษวิทยาสิ่งแวดล้อม

ประเภทของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ

การจำแนกประเภทของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพจะแตกต่างกันไปตามลักษณะที่จะเน้นในระบบการจำแนกประเภท ตัวอย่างเช่นเราสามารถจำแนกตัวบ่งชี้ทางชีวภาพตามความซับซ้อนเป็นชนิดตัวบ่งชี้ทางชีวภาพชุมชนหรือระบบนิเวศ แต่เรายังสามารถจำแนกตามสภาพแวดล้อมที่ตรวจสอบได้อีกด้วย

สายพันธุ์ Bioindicator

สิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ทั้งหมด (หรือการรวมกันของสายพันธุ์) สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมทางกายภาพเคมีและชีวภาพในช่วง จำกัด คุณสมบัตินี้สามารถใช้เพื่อประเมินคุณภาพสิ่งแวดล้อม

ตัวอย่างเช่นปลาเทราท์ที่อาศัยอยู่ในลำธารน้ำเย็นทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกาทนต่ออุณหภูมิระหว่าง 20 ถึง 25 ° C ดังนั้นจึงสามารถใช้ความไวต่อความร้อนนี้เป็นตัวบ่งชี้อุณหภูมิของน้ำได้

ปลาเทราท์ชนิดเดียวกันเหล่านี้ตอบสนองในระดับเซลล์เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ (โดยการเผาและตัดไม้ในป่าโดยรอบ) ในกรณีเหล่านี้พวกเขาสังเคราะห์โปรตีนช็อกความร้อนที่ช่วยปกป้องเซลล์ของพวกเขาจากผลกระทบของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

การวัดปริมาณของโปรตีนช็อกความร้อนเหล่านี้ในสายพันธุ์นี้ทำให้สามารถวัดความเครียดจากความร้อนของปลาเทราท์และประเมินการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมโดยอ้อมเนื่องจากการตัดและการเผาป่าโดยรอบแหล่งน้ำ

ชุมชน Bioindicator

ชุมชนทั้งหมดที่ครอบคลุมช่วงความอดทนต่อปัจจัยแวดล้อมหลายอย่างสามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเพื่อประเมินสภาพสิ่งแวดล้อมจากวิธีการที่ซับซ้อนและเป็นองค์รวม การศึกษาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการใช้การวิเคราะห์ตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมหลายตัวแปร

ระบบนิเวศ Bioindicator

การสูญเสียบริการระบบนิเวศเช่นน้ำและอากาศที่สะอาดแมลงผสมเกสรพืชเป็นต้นถือเป็นตัวบ่งชี้สุขภาพของระบบนิเวศ

ตัวอย่างเช่นการสูญเสียพันธุ์ผึ้งซึ่งเป็นแมลงผสมเกสรถือเป็นตัวบ่งชี้การสูญเสียสุขภาพสิ่งแวดล้อมเนื่องจากพวกมันไวต่อการมีโลหะหนักยาฆ่าแมลงและสารกัมมันตภาพรังสี

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพตามสภาพแวดล้อมที่ตรวจสอบ

ตามที่ระบุไว้ข้างต้นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสามารถจำแนกได้ตามสภาพแวดล้อมที่พวกเขาให้ข้อมูล จากการจำแนกประเภทนี้เรามีตัวบ่งชี้คุณภาพอากาศน้ำและดิน

ตัวบ่งชี้คุณภาพอากาศ

ในบรรดาตัวบ่งชี้คุณภาพอากาศคือสิ่งมีชีวิตที่ไวต่อการแปรผันของความเข้มข้นของก๊าซบางชนิด

ตัวอย่างเช่นไลเคน (ความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างเชื้อราสาหร่ายขนาดเล็กและหรือไซยาโนแบคทีเรีย) และไบรโอไฟต์มีความไวต่อก๊าซในชั้นบรรยากาศมากเนื่องจากดูดซึมผ่านร่างกาย

สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่มีล่อนหรือรากและอัตราส่วนพื้นผิว / ปริมาตรที่สูงช่วยให้เกิดการดูดซึมและการสะสมของสารมลพิษในชั้นบรรยากาศเช่นก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ดังนั้นการหายไปในบางพื้นที่จึงเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพอากาศที่ไม่ดี

ในทางกลับกันยังมีไลเคน (เช่น Lecanora conizaeoides) ซึ่งบ่งบอกถึงคุณภาพอากาศที่ไม่ดี

รูปที่ 2. ไลเคน Lecanora conizaeoides ที่มา: Jerzy Opiołaจาก Wikimedia Commons อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้นกคีรีบูนมายาวนานเป็นตัวบ่งชี้สภาวะที่ไม่ปลอดภัยในเหมืองถ่านหินใต้ดินในสหราชอาณาจักรเนื่องจากมีความไวอย่างเฉียบพลันต่อก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO ₂ ) และก๊าซมีเทนที่มีความเข้มข้นเพียงเล็กน้อย(CH ₄ )

ความไวนี้เกิดจากการที่นกคีรีบูนมีความจุปอดต่ำและระบบระบายอากาศแบบทิศทางเดียว ด้วยเหตุนี้นกคีรีบูนจึงมีความไวต่อก๊าซที่เป็นอันตรายมากกว่ามนุษย์

ตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำ

ในบรรดาตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำทางชีวภาพ ได้แก่ จุลินทรีย์แบคทีเรียโปรโตซัวสัตว์มีกระดูกสันหลังสาหร่ายและมอสเป็นต้น ไวต่อการปรากฏตัวของมลพิษที่เป็นพิษ

ตัวอย่างเช่นการปรากฏตัวของชุมชนของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังมาโครสัตว์น้ำที่แตกต่างกันในแม่น้ำเป็นตัวบ่งชี้ทางนิเวศวิทยาและความหลากหลายทางชีวภาพ ยิ่งมีจำนวนแท็กซ่ามากเท่าไหร่สุขภาพของน้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพอื่น ๆ ของสถานะของแม่น้ำคือนากเนื่องจากพวกมันทิ้งแหล่งน้ำอย่างรวดเร็วโดยมีสารมลพิษในปริมาณต่ำ การปรากฏตัวของพวกเขาบ่งบอกถึงสภาพที่ดีของแม่น้ำ

ฟองน้ำทะเลยังถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของโลหะหนักเช่นปรอทและแคดเมียมสารในอุจจาระเป็นต้น การตรวจจับการหายไปของฟองน้ำในน่านน้ำทะเลเป็นตัวบ่งชี้การสูญเสียคุณภาพน้ำ

การมีอยู่ในแหล่งน้ำของสาหร่ายที่มีความเข้มข้นหนาแน่นบ่งบอกถึงฟอสฟอรัสและไนโตรเจนที่ละลายในปริมาณสูงซึ่งอาจมาจากปุ๋ยที่ทิ้งลงในน้ำ ปุ๋ยที่ทิ้งจะทำให้เกิดการสะสมของธาตุอาหารและยูโทรฟิเคชันของอาหารที่เป็นน้ำ

ตัวบ่งชี้คุณภาพดิน

ในฐานะที่เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพของดินเราสามารถพูดถึงส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตในที่อยู่อาศัยนี้ได้นั่นคือพืชเชื้อราและจุลินทรีย์แบคทีเรียบางชนิด

หากพวกเขานำเสนอข้อกำหนดเฉพาะเพื่อความอยู่รอดสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะเป็นตัวบ่งชี้การดำรงอยู่ของเงื่อนไขเหล่านี้

ตัวอย่างเช่นไส้เดือนดินเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพของดินเนื่องจากสิ่งมีชีวิตบางชนิดเช่น Eisenia fétidaและ E. andrei มีความไวต่อยาฆ่าแมลงอนุพันธ์ของน้ำมันโลหะหนักเป็นต้น ตัวบ่งชี้ชีวภาพเหล่านี้ใช้ในการศึกษาความเป็นพิษในดิน

อ้างอิง

Celli, G. และ Maccagnani, B. (2003). ผึ้งเป็นตัวบ่งชี้มลพิษทางสิ่งแวดล้อม แถลงการณ์แมลงวิทยา 56 (1): 137-139.
Conesa Fdez-Vítora, V. (2010). คู่มือระเบียบวิธีสำหรับการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อม พิมพ์ครั้งที่สี่. รุ่น Mundi-Prensa หน้า 864
Gadzala-Kopciuch, R. , Berecka, B. , Bartoszewicz, J. และ Buszewski, B. (2004). ข้อควรพิจารณาบางประการเกี่ยวกับตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม Polish Journal of Environmental Studies Vol. 13, No. 5, 453-462
Market, BA, Breure, AM และ Zechmeister, HG (2003) คำจำกัดความกลยุทธ์และหลักการในการบ่งชี้ทางชีวภาพ / การตรวจสอบทางชีวภาพของสิ่งแวดล้อม ใน: Bioindicators and biomonitors. Market, BA, Breure, AM และ Zechmeister บรรณาธิการ HG Elsevier Science Ltd.
Markert, B. (2007). คำจำกัดความและหลักการสำหรับการบ่งชี้ทางชีวภาพและการตรวจสอบทางชีวภาพของโลหะติดตามในสิ่งแวดล้อม วารสาร Trace Elements in Medicine and Biology, 21, 77–82 ดอย: 10.1016 / j.jtemb.2007.09.015

BIOINDICATORS: ลักษณะและประเภท - สิ่งแวดล้อม - 2025