Biologického indikátoru (nebo biologického indikátoru ) je indikátorem skládá z několika rostlinných , houbových nebo živočišných druhů, nebo skupinou druhů (ekologické sociologický skupina ) nebo rostlinné skupiny , jejichž přítomnost nebo stavu poskytuje informace o některých ekologických vlastností (tj. (Tj fyzikálně-chemický, pedologický, mikroklimatický, biologický nebo funkční) životního prostředí nebo na dopad určitých postupů.
Sentinel druhy , označovaný také jako ekologický sentinel , rychle reaguje na změny v podmínkách prostředí. Kvůli tomuto citlivému bioindikátorovému charakteru je tento druh často vybrán pro biomonitorovací studie (environmentální diagnostika, ekologické monitorování prostředí, zejména jako prostředek varování před mezologickou degradací ).
Myšlenka, že kvalita krajiny a bohatství určitých druhů rostlin nebo živočichů naznačuje celkovou kvalitu životního prostředí, není nová. J. Perrève, bývalý královský právník a soudce, napsal v roce 1845 : „Příroda zasadila na všech místech světa rostliny vhodné k jídlu jejích obyvatel; a na bohatství rostlinné říše závisí soukromě na všech zvířecích existencích “ . Jasně stanovila souvislost závislosti mezi faunou a flórou.
Racionální a vědecké využití bioindikace je však nedávné, zejména pokud jde o biologické hodnocení životního prostředí (monitorování stavu životního prostředí nebo účinnosti kompenzačních nebo obnovovacích opatření).
V roce 1974 navrhl H. Ellenberg numerické hodnoty indikátorů ekologických preferencí rostliny. V roce 1977 E. Landolt upravil metodu: první faktory se týkaly půdy: průměrná vlhkost, kyselost nebo zásaditost (pH), obsah dusíkatých živin, obsah humusu, struktura a provzdušňování, slanost; následující jsou světlo, průměrná teplota, kontinentálnost (kolísání teploty a vlhkosti) a biologický typ.
Principem je pozorování biologických nebo ekosystémových účinků na úrovni jednotlivce a / nebo populací či ekosystémů (na úrovni biosféry nebo případně velkých biomů ).
Tyto účinky musí být měřitelné pozorováním různých stupňů morfologických, behaviorálních, tkáňových nebo fyziologických změn (růst a reprodukce), které v extrémních případech vedou ke smrti těchto jedinců nebo k zmizení populace.
Každý druh nebo skupina druhů má primární biotop . Víme například, že:
Některé bioindikátory jsou také biointegrátory ; mohou být dvojnásobně užitečné v biomonitorovacích programech .
Bioindikátorové druhy mohou poskytovat informace o ekosystému . Tak, například, přítomnost pozemních brouky , diplopods a staphylins označuje půdních mikroklima . V lese Fontainebleau je pro nedávné mýtiny charakteristická nízká přítomnost druhů nad hlavou a je to vysvětleno nedostatečnými vstupy vrhu. Některé druhy jsou bioindikátory kovových ložisek , například Buchnera cupricola , která je odolná vůči velmi vysokým koncentracím mědi (viz metalofyty ).
Druhy bioindicatrix také umožňují diagnostikovat změny prostředí spojené s lidskou činností. Existují bioindikace antropogenních jevů (pokles populace žížal po hluboké orbě); bioindikace znečištění ovzduší (snížení počtu pavouků , například v oblastech, kde padají průmyslové výpary); a biotoxikologické bioindikace (známým historickým příkladem je smrt tisíců potápek v kalifornském jezeře Clear Lake po aplikaci DDD v letech 1940–1950).
Biologickou indikací kvality ovzduší je použití organismů citlivých na danou znečišťující látku s viditelnými účinky makroskopicky a mikroskopicky k hodnocení kvality ovzduší . To poskytuje semikvantitativní informace o kontaminaci atmosféry a umožňuje přímo posoudit dopady znečišťujících látek na životní prostředí .
Pozorování bioindikátorových organismů obecně doplňuje automatická měřicí zařízení nebo řídí výběr molekul, které mají být analyzovány.
PříkladyBioindikace kvality vody je použití organismů citlivých na danou znečišťující látku s makroskopicky nebo mikroskopicky viditelnými účinky k hodnocení kvality vody. To poskytuje semikvantitativní informace o kontaminaci vodního prostředí a umožňuje přímo posoudit dopady znečišťujících látek na životní prostředí.
PříkladyPro biomonitoring ze sladké vody , se obojživelníci , tím Odonata a bentických bezobratlých (včetně sběru máloštětinatci ) se běžně používají pro biologické hodnocení kvality mokřadů nebo vody a sedimentů .
Někteří bentičtí bezobratlí jsou velmi dobrými bioindikátory kvality sladké vody a lze je také specificky studovat pro hodnocení koncentrací různých kovů, metaloidů nebo určitých organických znečišťujících látek (viz například stupeň saprobity ). Je proto důležité určit cestu vstupu kontaminující látky do těla. Jednotlivci mohou absorbovat toxiny z vody přímo přes své žáby a / nebo prostřednictvím jídla požitím kořisti. Relativní důležitost vstupní cesty se liší podle druhu a studovaných kontaminantů a lze ji dosáhnout podrobením bioindikátoru různým úpravám na přítomnost kontaminující látky pouze ve vodě nebo v potravinách. Velmi důležité je také pH média, například okyselení usnadňující cirkulaci kovů.
V organismu se určité orgány, například ledviny nebo játra nebo kostra, odlišně bioakumulují těžké kovy nebo jiné znečišťující látky (zejména u ryb). Kovy vstupující do organismu mohou být absorbovány metaloproteiny, které detoxikují buněčná média. Vyrábějí se v přítomnosti kontaminující látky a jsou základem regulačního mechanismu. K sekvestraci těchto kovů lze také použít lysozomy a buněčné pelety. Mechanismy se liší v závislosti na studovaných bioindikátorech a kontaminujících látkách. Nejnovější studie umožňují poznat subcelulární rozdělení kovů v konkrétní tkáni ( játra , žábry , střeva ), které všechny poskytují informace o povaze znečišťujících látek v prostředí a o délce a stupni expozice. tyto znečišťující látky pro druhy daného ekosystému. Přítomnost mutací , ran, parazitóz nebo degenerací poskytuje další informace, které jsou také zajímavé pro ekotoxikologa a ekologa .
Měkkýši se také široce používají jako bioindikátory, ať už ve sladkovodním prostředí nebo v pobřežních mořských prostředích. Struktura jejich populace, jejich fyziologie, chování a úrovně akumulace různých kontaminantů v jejich tkáních mohou poskytnout velmi důležité informace o zdravotním stavu životního prostředí a jeho úrovni kontaminace. Jsou zvláště užitečné, protože jsou přisedlé, a proto jsou charakteristické pro místo, kde jsou nalezeny nebo implantovány. Z nejznámějších aplikací můžeme uvést imposex nebo Americký program sledování mušlí, což jsou velmi dobré příklady toho, co lze dnes najít v různých zemích.
Tyto koncepty, které jsou někdy zaměňovány, představují dva rozdíly spojené s úrovní studované biologické organizace a cíli sledovanými při jejich používání. Na jedné straně poskytují bioindikátorové druhy informace o změnách v ekosystému prostřednictvím své přítomnosti, nepřítomnosti a hojnosti, tj. Prostřednictvím své populační dynamiky, zatímco sentinelové druhy poskytují informace o těchto stejných změnách prostřednictvím změn na molekulární, buněčné, fyziologické nebo biologické úrovni. úroveň chování, která odhaluje jejich expozici znečišťujícím látkám (v prvním případě je studie na populační úrovni počtu jedinců, v druhém případě na úrovni jednotlivce - tkáňové, morfologické). Na druhé straně se bioindikátorové druhy používají k poznání ekosystému, nejen k měření účinků znečištění; na druhé straně jsou sentinelové druhy mobilizovány v rámci ekotoxikologie pro monitorování životního prostředí.
Zvířata lze v epidemiologii použít k předvídání epizootiky . Použitá zvířata mohou být v zajetí nebo divoká a použitý druh musí splňovat několik kritérií, aby byl použitelný:
Je také možné provádět analýzy na ptačích mrtvolách.
Tato technika má dobrou citlivost. V případě západonilské horečky dokázaly zajatecká místa v Camargue detekovat aktivitu odpovědného viru v letech 2001 a 2002, i když neovlivňovala rizikové populace a v roce 2004 bylo možné očekávat jeho aktivitu dříve, než zasáhl koně.
Mezi baterie indikátorů hodnotících stav životního prostředí patří člověk, spermie , lidská plodnost , průměrná délka života , míra rakoviny (a její povaha) nebo míra jiných nemocí .
Jsou to nejobjektivnější „přirození integrátoři“ stavu životního prostředí, a tedy dopadů lidské činnosti v kombinaci s možnými přírodními „bio-geo-klimatickými“ nebezpečími, což je nakonec činí snadněji zpochybnitelnými. Výhodou je, že odrážejí biologickou realitu. Mohou potvrdit nebo vyvrátit výkonnostní indexy. Nevýhodou je, že jsou pro uživatele někdy frustrující, protože pokud zdůrazní problém a jeho příznaky, nepoukazují s jistotou (před potvrzením) na (často více) příčiny.
Bioindikátory nejsou agregací měřených indikátorů. Přirozeně integrují extrémní složitost, synergie a setrvačnosti specifické pro ekosystémy.
Mnoho aktérů, kteří pravděpodobně budou odpovědní za zhoršování životního prostředí, proto svou odpovědnost snadno popře. Bioindikace je však užitečná nebo nezbytná pro mnoho protokolů hodnocení a někdy pro uplatnění zásady předběžné opatrnosti .
Evropská komise v roce 2007, po čtyřech letech diskusí na téma „ Zdraví-Environment “, schválilo pilotní projekt biomonitorování u lidí.
Po fázi vědeckého výzkumu a validace byl vývoj využívání bioindikace AASQA a sítí environmentální bdělosti průmyslníky, státními službami a skutečností, že používá živý materiál k získání informací (kvalitativních a někdy i kvantitativních) o stavu životní prostředí vede aktéry k vytváření stále standardizovanějších protokolů tak, aby byly užitečné pro všechny, a to i v nověji prozkoumaných oblastech, jako je kvalita vnitřního ovzduší, zdraví životního prostředí ( biomonitoring člověka ) nebo vzdělávací použití bioindikace.
Pokud jde o vodu, v Evropě je minimálním rámcem rámcová směrnice o vodě , která ve Francii poklesla v roce 2010 vyhláškou, která specifikovala metody a kritéria pro hodnocení ekologického stavu , chemického stavu a ekologického potenciálu .
Bioindikace byla předmětem záloh syntetizovaných v roce 2013 od ONEMA ve vedení publikoval v roce 2013. Při posuzování kvality vody pravidla stanovená vledna 2010platí pouze pro první hodnotící cyklus rámcové směrnice o vodě (2010–2015). Poté se vyvinou pro druhý cyklus DCE (2016–2021) s mezikalibrací a lepší relevancí a „DCE kompatibilitou“ metod bioindikace integrací pokroku znalostí antropogenních dopadů a tlaků na zdroj.
Existuje také mnoho příruček určených k harmonizaci environmentální diagnostiky (včetně například postupů při odběru vzorků rostlin).
Fytocenologie byl nejprve připojen k popisu a název rostlinné sdružení charakteristiku přirozeného prostředí, poskytuje rámec pro bioindikace rostlinami. Poté, co si francouzský botanik Gérard Ducerf všiml nedostatku ekvivalentu pro potraviny a léčivé rostliny , zavázal se, že uvede a popíše bioindikátorové rostliny polí a luk, aby pomohl zemědělcům (nebo zahradníkům) posoudit stav a vlastnosti jejich půdy, historie těchto půd a jejich agroekologické potřeby a potenciál; nebo podmínky pro zvednutí klidu semen na základě pozorování rostlin, které tam samy žijí.