Как биоиндикатры помогают следить за экологией Москвы

Что общего у байкальской губки, белого медведя и раковинных амёб? На первый взгляд, ничего. Однако это не так. Все перечисленные живые организмы в своей среде обитания могут служить биоиндикаторами состояния окружающей среды. Губка – на Байкале, белый медведь – в Арктике, а раковинные амёбы – в Москве.

Разбираемся, что такое растения и животные биоиндикаторы и что они могут рассказать о состоянии окружающей среды.

Что такое биоиндикаторы

Биоиндикаторы — это организмы, присутствие, количество, состояние и особенности развития которых являются показателями естественных процессов в природе или антропогенных воздействий на среду обитания. В качестве биоиндикаторов применяются различные организмы: бактерии, водоросли, грибы, лишайники, растения, животные.

С помощью биоиндикаторов можно отследить состояние воздуха, почвы, воды, причем как в лучшую, так и в худшую стороны.

Например, наличие в водоемах таких растений как ряска, роголистник, рдест, а также сине-зеленые водоросли (цианобактерии) говорит о чрезмерном скоплении на дне органики и живущих в ней вредных грибов, и бактерий, а также при наличии в воде большого количества биогенных веществ (соединений фосфора и азота).

А о чистоте воды говорит наличие таких растений как белая кувшинка, водяной орех и водокрас.

Биоиндикаторы на страже чистоты

Использование животных и растений биоиндикаторов – история давняя. Еще в 19 веке при разработке шахт работники брали с собой клетку с канарейкой. Эти маленькие птички спасли не одно поколение шахтеров. Они очень чувствительны к изменению воздуха. Главный маркер – поведение птицы. Если канарейка поет и не проявляет беспокойства, то работе ничего не угрожает, подземных газов можно не бояться. Как только птица начинала проявлять беспокойство или замолкала, рудокопы поднимались из шахты на поверхность.

История с использованием канареек экспериментально доказана шотландским физиологом Джоном Скоттом Холдейном. Его теория базировалась на том, что маленькой птице нужно меньше газа для смертельного исхода.

Один из известных эффективных способов слежения за качеством воды – двустворчатые моллюски. Эти организмы работают как фильтры, пропуская через себя воду. Например, одна черноморская мидия длиной 6–7 см пропускает через себя 2–3,5 литра в час. А мидии на участке в 1 м² фильтруют за сутки около 200 м³ воды.

Возможности мидий вполне успешно используют в Польше. Основной водозабор в Варшаве на нужды жителей столицы идет из реки Вислы. Воду берут на глубине семи метров от дна, а затем ее очищают на Центральном заводе. За контролем качества воды следят мидии - резервуар, в котором они находятся, подключают к системному контроллеру, который регистрирует степень открытости раковин. Если качество воды ухудшается, моллюски закрываются, чтобы изолировать себя от загрязненной окружающей среды. Это автоматически запускает сигнал тревоги и отключает подачу воды.

Несколько лет назад Московский водоканал трудоустроил на предприятие… мидий. Биомониторинг осуществлялся на Рублевской станции водоподготовки, это был эксперимент, который дал удовлетворительные результаты. Из оборудования было три аквариума, в каждом из которых находилось по четыре моллюска, к каждому из которых были прикреплены сенсорные диоды — с их помощью на экран компьютера выводилась кардиограмма моллюска. Вода к створчатым подавалась из водоисточника. Доктор химических наук и профессор кафедры органической химии химфака МГУ Валерий Петросян, участвовавший в разработке системы биомониторинга воды с помощью моллюсков, пояснил, что контроль за качеством осуществляется благодаря особенностям строения организма створчатых.

«Сердечный ритм моллюсков зависит от чистоты воды. Если вода чистая, то кардиоритм ровный, если вода грязная, в сердцебиении происходят сбои», - отметил ученый.

Эксперимент завершился в соответствии с утвержденным календарным планом и программой испытаний. Помимо моллюсков российские ученые в качестве возможных биоиндикаторов рассматривают также крабов, улиток и морских тараканов. Например, камчатский краб или морской таракан могут стать индикаторами утечки газа при эксплуатации морских газопроводов. Улитки — биоиндикаторами качества воздуха и газовых выбросов, так как они весьма чувствительны к загрязнению атмосферы.

Также известно, что за качеством воды в цехе биологической очистки следила царь-рыба. Стерлядь в этих вопросах едва ли не лучший эксперт, ведь осетровые живут только в чистых водоемах.

Эффективные инструменты в руках ученых

Ученые также активно используют биоиндикаторы в своей работе. Например, не первый год специалисты изучают экологическое и рекреационное состояние Казенного пруда.

«Регулярные экологические исследования — основа грамотного управления природными территориями столицы. Город активно поддерживает научные проекты, которые помогают отследить изменения состояния флоры и фауны под влиянием человека и климата. Это позволяет принимать эффективные решения — не на краткосрочную перспективу, а с учетом будущего Москвы как зеленого, экологически благополучного города», — рассказала руководитель столичного Департамента природопользования и охраны окружающей среды Юлия Урожаева.

В апреле группа российских ученых начала исследование биоразнообразия водоемов «Лосиного острова». Эксперты взяли пробы фито- и зоопланктона из Бабаевского пруда, а также бентосных организмов, обитающих в грунте. Затем гидробиологи отобрали пробы воды и придонных осадков в Казенном пруду и образцы верхнего слоя донных отложений. Это делается для того, чтобы оценить текущее экологическое и рекреационное состояние водоемов.

Следующий этап – анализ видового состава раковинных амеб (бентосных организмов, обитающих на дне) и ветвистоусых рачков кладоцер (представителей планктона). Эти микроорганизмы являются биоиндикаторами, по наличию которых и структуре их популяций можно судить о степени загрязненности водоема. Например, раковинные амебы особенно чувствительны к тяжелым металлам, нефтепродуктам и дорожной соли. Кладоцеры реагируют на общую органическую нагрузку.

Потенциал для роста

Пока в России внедрение системы биоиндикации пока носит точечный характер. Но кейсы, которые появились за последние годы, действительно доказывают важность биомониторинга и необходимость его внедрения на институциональном уровне. Один из примеров – создание системы биоиндикации на Московском НПЗ, похожие проекты крупного бизнеса есть в Тобольске, Кемерове и нескольких других городах.

Эксперты отмечают, что если раньше создание экологических троп или заказников было направлено на снятие конфликтности в регионе, то в процессе постосмысления компании пришли к выводу, что это полезная площадка для внедрения биомониторинга. Сегодня важно поддержать тренд на внедрение системы биоиндикаторов, и это может сделать только регулятор. Есть информация, что в Минприроды России занимаются разработкой нормативной базы создания системы биологических показателей состояния окружающей среды. Так что у биоиндикации есть все шансы закрепиться и приносить максимальную пользу.