Obsah sborníku | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka     

Využití rostlinných bioindikátorů pro hodnocení vlivů cizorodých látek na zemědělskou produkci

Ing. Roman Honzík

Výzkumný ústav rostlinné výroby Praha-Ruzyně

oddělení ekotoxikologie Chomutov

Základním projevem živé hmoty (zvíře, rostlina, člověk) je její schopnost reakce, to znamená, že vnější podnět vyvolá odezvu, obvykle s cílem zachování reagujícího organizmu. Podnětem vyvolávajícím reakci mohou být i cizorodé látky zatěžující životní prostředí [1]. Proto je možné tuto schopnost organizmů považovat za základní princip bioindikace [5]. Při hodnocení bioindikátorů jsou posuzovány ty změny, které se odvozují ze zátěže cizorodými látkami. Rovněž zvýšená akumulace těchto látek v organizmu je hodnocena jako projev bioindikačních schopností sledovaného organizmu [8].

Termín bioindikátor je proto používán pro ty organizmy, které reagují na zátěž cizorodými látkami změnami životních projevů nebo akumulací sledovaných látek. Bioindikátory musí splňovat následující podmínky, aby bylo jejich posuzování dostatečně efektivní [2, 6, 7 ].

1. snadné použití a kultivace
2. možnost standardizace
3. znalost reakčních mechanizmů
4. cenová výhodnost
5. snadné vyhodnocení signálu
6. jednoznačnost a kvantifikace účinku
7. genetická jednota
8. statistická vyhodnotitelnost signálu

Standardním třístupňovým zjišťováním poškození pomocí vhodně volených typů bioindikátorů je možné odhadnout složení znečišťujících látek [ 10 ]. Pro objektivizaci vlivu znečištění na růst a vývoj rostlin je běžně používána třífázová hodnotící metoda:

  v první fázi jsou pomocí akumulačního indikátoru určována množství přijatých znečišťujících látek ve fázi druhé jsou používány reakční indikátory v aktivním monitoringu

  v poslední fázi jsou hodnoceny divoké rostliny rostoucí v zájmové oblasti.

Výsledky získané z předchozích tří typů stanovení jsou pomocí statistické analýzy srovnávány. Zjištěné koncentrace sledovaných látek, jsou pak komplexně hodnoceny.

Pro rutinní použití je třeba, aby bioindikátory splňovaly následujících 7 hlavních obecně platných kritérií [ 2, 6, 7].

1.  
2. Správnost (accuracy) je kvantitativní postižitelnost skutečně vzniklých změn. Hlavním kritériem této zásady není citlivost měření, ale spíše přesné stanovení kvantitativních chyb. Správnost postihuje odchylku mezi zjištěnou a skutečnou hodnotou (systematickou chybu měření nebo pozorování).
3.  
4. Přesnost (precision) je dána hranicemi ve kterých je možné toto měření brát jako spolehlivé. Synonymem přesnosti je reprodukovatelnost , která je vyjadřována relativní standardní odchylkou.
5.  
6. Specifická reakce (specifity) je často u bioindikátorů špatně interpretována. Je to schopnost reagovat ne určitý druh poškozující látky specifickou reakcí přesně odlišitelnou od dalších poškození způsobených jinými stresovými faktory.
7. Citlivost (sensitivity) je schopnost odstupňované reakce indikátoru na různé koncentrace poškozující látky
8.  
9. Platnost (validity range) je místní a časová přenositelnost indikovaných výsledků. Ta je u rostlinných bioindikátorů omezena na jednu vegetační periodu.
10.  
11. Reprezentativnost (representation) je možnost přenosu výsledků z jednoho organizmu na organizmy další (dosud známá pouze u některých bioindikátorů).
12.  
13. Posledním kritériem posuzovaným u všech bioindikátorů je jejich významnost (importance) ta je hodnocena jako velká , pokud je použitý bioindikátor důležitý pro člověka (domácí zvíře) nebo pro ekosystém (dominantní druh), nebo pokud má použitý bioindikátor vysokou reprezentativnost.

Rostlinné bioindikátory rozdělujeme do několika skupin, pasivní a aktivní (expoziční) a dále na akumulační a reakční. Pasivní bioindikace využívá schopnosti selektivního poškození rostlinných částí ( reakční indikátor) či akumulace některých látek ve vybraných rostlinách (akumulační bioindikátor). Při tomto typu sledování se používají buď kulturní plodiny nebo plané rostliny rostoucí v zájmové oblasti.

Mezi oběma uvedenými základními způsoby bioindikace existují také metody kombinující pasivní a aktivní bioindikační postupy. Například mohou být k bioindikaci založeny parcely s podrobnou fyzikální a chemickou analýzou půdy, na nichž jsou pěstovány vybrané citlivé plodiny. Tento postup je zvláště vhodný pro zachycení pohybu sledovaných látek v komplexu ovzduší - půda - voda. Schéma 1 zobrazuje základní rozdělení rostlinných bioindikátorů.

Schéma A. Rozdělení rostlinných bioindikátorů

Aktivní (expoziční) bioindikace je založena na vystavení vybraných rostlin vlivům prostředí, ty pak reagují akumulací sledovaných látek ( akumulační indikátor) nebo poškozením (reakční indikátor). Obvykle jsou tyto bioindikátory umísťovány do zájmové oblasti ve standardizovaných kulturách. Dle použitých metodik jsou nádoby vyměňovány jednou nebo dvakrát za měsíc (5 nebo 10 měření ročně) [8].

tabulka a zahrnuje vybrané rostlinné bioindikátory a jejich rozdělení do skupin podle výše uvedeného schématu. V zahraničí je nejlépe propracována standardizovaná kultura jílku mnohokvětého. Proto jsme tuto rostlinu vybrali pro ověřování pěstitelské metody aktivních (expozičních) indikátorů [1]. Pokusně byl pro pěstování ve standardizovaných kulturách ověřován rovněž salát hlávkový. Pro pasivní indikaci byly zvoleny - smetánka lékařská, řebříček obecný, oves hluchý kostřava červená, jitrocel větší, bez černý. Pro kombinované pěstování na pokusných parcelách byly vybrány kukuřice setá, ječmen jarní, sléz kadeřavý, vojtěška setá, špenát setý, ředkvička setá.

Tabulka A. Vyšší rostliny vhodné jako bioindikátory

Pro praktické využití byla naším pracovištěm vyvinuta vlastní modifikace standardizované nádoby. Byl vybrán vhodný substrát a zvolen optimální živinný režim. Na základě literárních údajů a našich zkušeností byly vybrány nejvhodnější bioindikátory a zpracována metodika jejich pěstování, ve standardizovaných kulturách. Tato metodika je použita pro ověřování vlivu cizorodých látek na zemědělskou produkci na 30 stanovištích imisní monitorovací sítě VÚRV.

Literatura :

1. ARNDT, U., NOBEL, W., SCHWEIZER, B.: Bioindikatoren: Möglichkeiten Grenzen u. neue Erkentnisse Stuttgart:Ulmer 1987
2. KAISER, H. 1973: Grundlagen zur Beurteilung von Analyseverfahren. In: KORTE , F.,(Hrsg.): Metodicum chimicum BD.1. Thieme Verl. Stutgart , s. 1-20
3. RABE, R., 1990 Bioindikation von Luftverunreinigung In: KREEB, K. H. 1990: Methoden zur Pflanzenökologie und Bioindikation , Jena Gustav Fischer Verlag s. 275-307
4. KEHLBERGER, S., 1986: Luftverunreinigungen und Bioindikation im Verdichtungsraum Mainz- Wiesbaden In: Mainzer geographishe Studien, Heft 27 Mainzer Umweltforschungen s. 115-224.
5. SCHÖNBECK et. al., 1970: Biologische meßverfahren für Luftverunreinigungen In: VDI - Berichte 149 1970
6. STÖCKER, G., 1977: Ein Modell der Dominanzstruktur und seine Anwendung -II. Bioindikationen, algemeine Ergebnisse, In: Arch f. Naturschutz und Landschaftsforsch. 17
7. STÖCKER, G., 1981: Zu einigen theoretischen und methodischen Aspekten der Bioindikation. In: Arcg f. Naturschutz und Landschaftsforsch. 21
8. VDI 1978: Verfahren der standartisierten Graskultur. richtlinien des Vereins Deutscher Ingineure (3792), Blatt 1
9. WÄBER, M. DIETL, C. et PEICHL, L. 1995: Pilotprojekt Wirkungsmessung: Aktives biomonitoring von Immisionswirkungen im Untersuchungsgebiet München. Endbericht zum F + E Vorgaben, Bayerisches Landesamt für Umweltschutz, München.
10. PEICHL, L., 1994: Biomonitoring: Grundlagen und Zielsetzungen. In: Immisionsökologie Referate aus dem Seminar am 29.9.1994, Bayrisches Landesamt für Umweltschutz, Wackersdorf

Résumé :

Use of Plant Bioindicators for the Effect Assessment of Xenobiotic Substances

on Agricultural Production

The importance of plant indicators for the monitorship over the xenobiotic substances effect on the agricultural production is explained. The basic characteristics of plant indicators for their utilization as a pollution indicators of living environment are assessed here. The categorisation of indications and the schematic demonstration of bioindicator types distribution is presented. The selection of plants suitable for the active and passive bioindication in the conditions of Czech Republic is performed.