tema 9 monitoring bio 2012

5/28/2018 Tema 9 Monitoring BIO 2012

1/10

MONITORINGUL INTEGRAT AL MEDIULUITema 9

Lector dr. Radu MIHAIESCU - Note de curs2012 1

Tema 9. MONITORINGUL BIOLOGIC I BIOMONITORINGUL

1. INTRODUCEREMonitoringul biologic reprezint sistemul complex de observare, apreciere i

prognoz ale tuturor schimbrilor constatate la nivelul componentei biotice subaciunea unor factori naturali sau antropici.

n cadrul monitoringului biologic se pot identifica dou domenii de investigare:Primul domeniu este acela de investigare a biosului ca i parte component amediului, cu urmrirea efectelor factorilor naturali sau antropici asupra acestuia,reprezentnd monitoringul biologic propriu-zis.

Al doilea domeniu se refer la utilizarea unor componente biotice (plante,animale, sau chiar omul) ca i bioindicatori calitativi i cantitativi ai impactelor demediu, respectiv biomonitoringul.

Monitoringul biologic poate evidenia procese naturale ce se desfoar la scride timp foarte mari (de exemplu, succesiuni populaionale, fitocenologice) saufenomene accidentale (perturbri determinate de foc, invazii de duntori, migraii).Prin intermediul lui pot fi surprinse procese subtile (vizibile prin analize ale ciclurilor

biogeochimice n cadrul nencetatelor fluctuaii permanente diurne, sezoniere, anualesau multianuale) i fenomene complexe (relaii viu-neviu la nivel ecosistemic sau la celglobal al ecosferei).

Pe lng monitorizarea instrumental exist (mai mult cu caracter experimental)monitorizarea biologic sau biomonitoringul. Acesta poate s nlocuiasc sau scompleteze monitoringul instrumental oferind alte tipuri de date.

Pentru utilizarea diverselor componente vii n monitoring (ca bioindicatori),

acestea trebuie s ntruneasc cteva caracteristici:s prezinte o mare sensibilitate sau capacitate de acumulare fa de modificrilemediului nconjurtor;s reflecte starea general a mediului n condiiile fluctuaiilor permanente alefactorilor de mediu. Vieuitoarele aflndu-se n stare aproape de echilibru,evideniaz media fluctuaiilor din ambiana vie i nevoia pe o perioad mai multsau mai puin ndelungat, permit o caracterizare s intetic, global;s semnalizeze depirea limitelor suportabile de ctre organisme prin apariiaunor modificri fiziologice, morfologice sau genetice.

Monitorizarea biologic sau biomonitoringul poate s nlocuiasc sau scompleteze monitoringul instrumental. Biomonitoringul este de preferat monitorizriiinstrumentale, n situaiile n care nu se dispune de resurse financiare suficiente pentruamplasarea i ntreinerea unui echipament sofisticat. Procedurile specificebiomonitoringului sunt foarte convenabile n cazul n care se urmrete monitorizareape timp foarte ndelungat a unor suprafee de mari dimensiuni.

Complementaritatea biomonitoringului rezid n faptul c supraveghereainstrumental realizeaz msurtori instantanee i periodice legate, n general, de


2/10



factorii abiotici, furniznd doar informaii cantitative. Monitoringul biologic, n schimb,poate oferi indicaii despre variaia n timp, acumularea sau efectul interaciuniianumitor factori abiotici i despre rspunsul organismelor vii individuale sau alcomunitilor de organisme la modificrile mediului.

1.1. Glosar de termeniBioindicatorii sunt specii, populaii sau ansambluri de specii care, datoritvariabilitii lor (biochimice, fiziologice, etologice sau ecologice), permitcaracterizarea strii unui ecosistem i pun n eviden, ct mai precoceposibil, modificrile naturale sau antropice ale acestuia.

Biota sunt specii, populaii sau ansambluri de specii care, datoritvariabilitii lor (biochimice, fiziologice, etologice sau ecologice), permitcaracterizarea strii unui ecosistem i pun n eviden, ct mai precoce

posibil, modificrile naturale sau antropice ale acestuia.

Ecosistem sunt specii, populaii sau ansambluri de specii care, datoritvariabilitii lor (biochimice, fiziologice, etologice sau ecologice), permitcaracterizarea strii unui ecosistem i pun n eviden, ct mai precoceposibil, modificrile naturale sau antropice ale acestuia.

Utilizarea speciilor bioindicatoare este vehiculat nc din secolul trecut, cnd afost observat capacitatea de reacie a lichenilor la compoziia, puritatea i umiditateaaerului. n a doua jumtate a secolului XX, cercetrile au vizat n general gsirea unorindicatori i punerea la punct de metode care s ofere informaii legate de poluani (aiaerului, solului, apelor). Ulterior, pe msura apariiei preocuprilor legate de alte tipuride degradare a ecosistemelor, s-a cutat identificarea unor bioindicatori care s ofereinformaii legate de stabilitatea ecosistemelor, de meninerea biodiversitii, degestionarea durabil a unor ecosisteme forestiere sau agricole (efectul anumitor msurisau tehnici de gestionare asupra acestor ecosisteme), sau informaii legate de rspunsulecosistemelor la modificarea global a climei.

n ceea ce privete bioindicatorii, acetia sunt de dou tipuri:specii sensibile, care indic prezena unui poluant prin apariia unorleziuni sau malformaii

specii acumulatoare, care concentreaz poluantul n esutul lor. O altcategorie aparte este reprezentat de speciile care prolifereaz i devinabundente n zonele poluate.

Bioindicatorii polurii pot fi animali sau vegetali, acetia din urm mai numeroi.Bioindicatorii pentru poluare au ca avantaj, fa de monitorizarea instrumental, fap tulc pot oferi un rspuns la efectul combinat al anumitor poluani, spre deosebire deinstrumente care msoar separat cantitile fiecrui poluant) i pot da indicaii, n urma


3/10



analizei de esuturi, legate de cantiti foarte mici de poluani din mediu, precum i deevoluia poluantului n timp, pe perioade mai ndelungate.

n ceea ce privete indicatorii polurii, acetia sunt de trei tipuri:specii sensibile, care indic prezena unui poluant prin apariia unorleziuni sau malformaii,

specii acumulatoare, care concentreaz poluantul n corpul lor,specii care prolifereaz i devin abundente n zonele poluate .

Aa cum s-a menionat, primele i cele mai cunoscute specii folosite caindicatoare ale calitii aerului au fost speciile de licheni. Valo area lor ca bioindicatori afost recunoscut nc de acum 100 de ani, dar metode concrete de monitorizare apolurii aerului cu dioxid de sulf, prin intermediul lichenilor, au fost puse la punct i

mbuntite n ultimii ani.

Speciile de plante utilizate ca bioindicatori ai polurii pot fi ncadrate n doucategorii:

Specii autohtone care cresc natural ntr-o anumit zon, suntreprezentate de plante perene, arbuti sau arbori, cu cretere nceat icare au o reacie lent la creterea concentrai ei de poluant, efecteleaprnd mai trziu n decursul perioadei de cretere. Aceste specii suntnumite specii detector sau biomonitori de acumulare (utilizarea lorface obiectul metodei pasive de monitorizare). Din aceast categorie seutilizeaz n S.U.A.: pinul galben, frasinul american. Aceste specii detector


4/10



nu necesit msuri speciale de ngrijire n mediul natural n care cresc.Exemple: tutunul (Nicotiana tabacum L.) i urzicua (Urtica urens L.).

Urtica urensL.

Nicotiana tabacum L.

Specii alohtone introduse, care cuprind n general plante erbacee,

repede-cresctoare, uniforme genetic, numite generic specii santinel. Utilizarea lorface obiectul metodei active de biomonitorizare) Exemple din aceast categorie sunttutunul i urzicua. Speciile-santinel reacioneaz de obicei rapid la cretereaconcentraiei de poluani din aer, fiind folosite pentru a semnala de timpuriu prezenaacestora. Plantele sunt cultivate n aer curat, lipsit de poluani i transplantate apoi nzonele monitorizate; fiind uniforme genetic, i reacia lor la poluant este relativuniform. Exemple: mlinul american (Prunus serotina Ehrh.), pinul galben (Pinusponderosa Laws.), frasinul american (Fraxinus americana L.), frasinul de Penssylvania

(Fraxinus pennsylvanica Marsh.), plopul temurtor (Populus tremuloides L.), arborelelalea (Liriodendron tulipifera L.).Speciile-santinel reacioneaz de obicei rapid la creterea concentraiei de ozon

din aer, fiind folosite pentru a semnala de timpuriu prezena acestuia. Reacia rapideste ns caracteristic doar stadiilor juvenile i de aceea plantele trebuie reintroduseperiodic. Ele sunt n prealabil cultivate n aer curat, lipsit de poluani i transplantateapoi n zonele monitorizate; fiind uniforme genetic, i reacia lor la poluant este relativuniform.


5/10



Speciile-detector nu fac obiectul unor msuri speciale de ngrijire n mediulnatural n care cresc. Trebuie menionat c doar unii indivizi dintr-o populaie i anumecei sensibili, reacioneaz la concentraii ridicate de ozon. De asemenea, reaciaindivizilor este condiionat i de celelalte condiii staionale.

Printre alte specii de plante care sunt utilizate ca bioindicatori pentru diferi i

poluani se pot meniona: suntoarea (Hypericum perforatum L.) pentru acid fluorhidric,urzicua (Urtica urens L.) pentru ozon i pentru peroxiacetil-nitrai, zzania (Loliummultiflorum Lam.) pentru acid fluorhidric i metale grele, fetica (Valerianella locustaBetke.) pentru metale grele, lucerna (Medicago sativa L.) pentru dioxidul de sulf, orzul

(Hordeum vulgareL.) pentru metale grele i compui ai florului, porumbul (Zea mays L.)pentru acid fluorhidric, dioxid de sulf, metale grele etc.

Alturi de plante, ca bioindicatori ai polurii se folosesc insectele, cum suntalbina pentru acid fluorhidric, sau pduchele socului pentru dioxid de sulf, iar dintr emamifere, obolanul pentru dioxidul de azot.

Indicatorii biologici nu sunt utilizai doar n cazul polurii, ci pot fi utilizai i

pentru alte scopuri. Astfel, furnicile sunt utilizate ca bioindicatori n condiiilereconstruciei ecologice n anumite zone (zone degradate de activiti miniere, zonedistruse de incendii) sau ca bioindicatori ai diversitii. n general, se studiaz ansamblulde specii de furnici din zonele respective i relaiile lor cu prada sau prdtorii.

Alte specii de insecte, i anume carabidele(Carabidae, Coleoptera), sunt un fidelindicator al modului de distribuie a vegetaiei: exist specii caracteristice mediuluialpin, subalpin sau forestier. Aceste specii au, fa de condiiile abiotice (i implicitbiotice), exigene foarte stricte (de altfel, o condiie a alegerii speciilor bioindicatoareeste ca ele s fie stenotope); n plus carabidele sunt caracterizate printr-o maremobilitate, astfel nct orice perturbare a microclimatului lor specific determin oreacie rapid i deplasarea indivizilor spre alt habitat, mai convenabil. Rspunsul

insectelor la modificrile mediului este mai rapid ca al vegetaiei, de exemplu.Inventarierea, la un anumit interval de timp, a ansamblului de specii de carabide istocarea acestor informaii n baze de date poate oferi, prin comparaie, informaiiprivitoare la dinamica ecosistemelor (Pena,2001).

Alte insecte, cum sunt libelulele (Odonata), pot oferi, n urma studierii evoluieidistribuiei acestora n spaiu, indicaii despre apariia unei perturbri n funcionareaecosistemului din care acestea fac parte. Fluturii (Lepidoptera) pot oferi informaiidespre reapariia i succesiunea speciilor vegetale pe teren denudat (Doucet, 1999). Deasemenea, pianjenii (Araneide) pot fi utilizai ca bioindicatori ai echilibruluiecosistemelor.

Psrilesunt foarte buni bioindicatori (i n unele cazuri, singurii) ai schimbrilorde mediu, la care reacioneaz prin modificarea compoziiei speciilor din cadrul uneibiocenoze, prin modificarea comportamentului sau a aspectului i a capacitii dereproducere. Psrile pot fi utilizate pentru a examina efectele pe termen lung alefragmentrii habitatelor lor, efectul introducerii de noi specii n ecosistem, pentrumonitorizarea calitii apelor, pentru obinerea de informaii privind sntateapopulaiilor de peti, pentru identificarea unor poluani, cum sunt pesticideleorganoclorurate, metalele grele sau substanele radioactive. Un avantaj al utilizrii


6/10



psrilor ca bioindicatori este reprezentat de faptul c au fost n amnunt studiate ntrecut i, ca urmare, se dispune deja de numeroase date privitoare la rspndirea lornatural, la ecologia i etologia lor, care pot fi comparate cu date noi, obinute dinecosisteme afectate eventual de degradare sau perturbri diverse (Mckown, 2003).

Astfel, pentru supravegherea calitii apelor izvoarelor de munte din ecosisteme

forestiere, n Statele Unite este utilizat ca bioindicator sturzul de ap (Seiurus motacillaL). El a fost ales ca bioindicator pentru stabilitatea ecosistemelor forestiere care

adpostesc izvoare, pentru stabilirea msurilor prioritare de conservare a acestorecosisteme i stabilirea unor obiective pentru reconstrucia ecologic, acolo unde estecazul (ecosistemele respective fiind afectate de fragmentarea suprafeelor forestiere ide acidificarea apelor datorit tehnicilor de drenare miniere). Sturzul de ap a fostselectat ca bioindicator deoarece este legat att de calitatea apelor de munte, ct i desuprafee ntinse de pdure matur (Brooks et al., 2000).Diferite specii de bufnie au fost i ele utilizate ca specii santinel, pentru avertizareprecoce n cazul degradrii ecosistemelor. Aceste specii, la fel ca i alte specii de

prdtori, au fost utilizate ca biomonitori deoarece sunt larg rspndite, au uncomportament teritorial, nu sunt migratoare, au o rat de nmulire ridicat i unmetabolism rapid. Fiind consumatori de ordin superior, bufniele pot concentra ncorpul lor, datorit przii consumate, diverse substane poluante. Bufniele s-au doveditsensibile la o variat gam de poluani, cum sunt pesticidele (organoclorurate sauorganofosforice), metalele grele, floruri, i concentreaz n corp, datorit hraneiconsumate, pesticide. Speciile folosite ca indicatori n diverse zone ale globului, mai ales

n America de Nord (Canada i S.U.A.), Europa (Norvegia, Olanda, Spania, MareaBritanie) i Africa (Africa de sud) sunt reprezentate de ciuful de pdure (Asio otus L),striga (Tyto alba L.), buha (Bubo bubo L., Bubo virginianus L.), ciuful de cmp (Asio

flameus L.), ciuvica (Glaucidium perlatum L.). Utilizarea acestor specii ca bioindicatori

presupune studii privind modificare a comportamentului legat de reproducere, studii alegrosimii cojii oulor, studii legate de enzimele de detoxifiere din ficat i analizenedistructive, cum sunt cele ale penelor, sngelui sau excreiilor.

Un alt bioindicator care a fost frecvent utilizat i bine studiat este oimul cltor(Falco peregrinus L.), ale crui populaii au nregistrat n trecut o drastic diminuaredatorit expunerii la D.D.T i la alte insecticide organoclorurate. Dup interzicereaacestor insecticide, populaiile speciei s-au refcut n numeroase ri i interesul pentruaceast specie ca bioindicator a mai sczut, locul ei fiind luat de diferitele specii debufnie menionate anterior (Sheffield, 1997).

Se fac cercetri, de asemenea, pentru punerea la punct a metodelor de folosire a

chicanilor (Soricidae, Insectivora) i liliecilor (Chiroptera) ca bioindicatori ai efectelorfragmentrii habitatelor, defririlor, utilizrii pesticidelor, diminurii diversitiibiotopurilor. Se urmrete, concomitent, gsirea de msuri pentru protejarea acestorspecii i implicit pentru conservarea biodiversitii ecosistemelor din care fac parte(Vaughn, 2002).

Bioindicatorii deschid un cmp larg de cercetare; numeroase proiecte de

cercetare sunt n curs de desfurare i definitivare, deoarece sunt nc numeroase


7/10



aspecte de clarificat i este necesar punerea la punct a unor metode coerente desupraveghere a mediului prin intermediul bioindicatorilor.

Pentru ca acetia s poat fi utilizai n mod concret, n practic trebuie alesespecii capabile s furnizeze informaiile necesare scopului urmrit prin monitorizare iale cror relaii cu factorii de mediu i cu celelalte specii din biocenoz s fie foarte bine

cunoscute. La elaborarea metodelor concrete de monitorizare trebuie s se in cont descara la care se fac determinrile i de datele exacte care se culeg, precum i demodalitatea de prelucrare i stocare a acestor date, pentru ca ele s fie relevante, iarinterpretrile realizate pe baza lor s fie ct mai apropiate de realitate.

Monitorizarea vegetaiei

Cele mai uzuale msurtori se fac asupra vegetaiei forestiere, care este cea maistabil, cea mai bine organizat i totodat este gestionat n cadrul unei structuriinstituionale bine definite.

n cadrul monitoringului forestier se fac msurtori biologice (privind masaarborilor, ritmurile de cretere, sporul anual de biomas, msurtori dendrologiceuzuale, rezistena la doborturi, boli i duntori), producia fructelor de pdure. Deasemenea se urmresc caracteristicile fiziologice (productivitate, bioacumulareametalelor grele), intesitatea fotosintezei, evapotranspiraia.

Este cunoscut faptul c fitocenozele arboricole sau ierboase sufer modificristructurale semnificative sub influena polurii; se declaneaz succesiuni rapide, aparinvazii de specii rezistente la poluare, se intensific doborturile de vnt i atacurileduntorilor.

innd cont de dificultile financiare existente n ara noastr i de alte motiveobiective, care fac dificil supravegherea instrumental a ecosistemelor forestiere,

biomonitoringul reprezint o alternativ (sau o eventual completare) deosebit deinteresant.


8/10




9/10




10/10



Bibliografie

1. Andersen, A. 1997. Using ants as bioindicators: Multiscale Issues in AntCommunity Ecology, http://www.consecol.org/vol1/iss1/art8.

2. Brooks, R., et al. 2000. Progress Report: Using Bioindicators to develop aCalibrated Index of Regional Ecological Integrity for Forested HeadwaterEcosistems, http//es.epa.gov/ncer/progress/grants/97/ecoind/brooks99.html.

3. Case, J., 2002. What is biomonotoring?http://members.shaw.ca/james.case/lichens/biomonitoring.html.

4. Doucet, P., Lutilisation des indicateurs biologiques pour caracteriser les stressenvironnementaux,

http://www.usherbrooke/environnement/essais/PDoucet.html.

5. Lucu Anca, 1997. Conceptul de bioindicator, revista Natura, Editura UniversitiiBucureti,pag. 50-57.

6. Mckown, M., 2003. Why birds?. http://www.audubon.org/bird/wb.html.7.

Pena, M., 2001. Les Carabides (Coleoptera) deshauts-sommets de Charlesvoix:assemblages et cycles dactivit dans les environnements alpin,subalpin etforesti?http://www.crad.ulaval.ca/Maurice_Pena.pdf

8. Sheffield, S., 1997. Owls as Biomonitors of Environmental Contaminants,http://nrcs.fs. fed.us/epubs/owl/SHEFFIE.pdf

9. Vaughn, Nancy, 2002. Interaction between agricultural management,biodiversity and life history: Insectivorous mammals and their prey as

bioindicators, http//www.bio.bris.ac.uk/research/mammal/bioindicators.html

tema 9 monitoring bio 2012

Documents