Биологические методы контроля окружающей среды кратко

Обновлено: 02.07.2024

Длительное время наблюдения, которые мы с использованием современной терминологии называем мониторингом, производились лишь за изменениями концентраций в среде тех или иных вредных веществ, и некоторыми другими параметрами состояния природной среды, связанными в основном с естественными причинами. В отличие от динамики экосистем, вызываемой естественными факторами, их изменения под воздействием антропогенных и техногенных факторов происходят весьма быстро.

Логично предположить, что, поскольку на живые организмы сильно и негативно воздействуют различные химические примеси в среде, именно химическими методами и следует оценивать качество среды. Однако это не совсем так. Дело в том, что нередко химические методы не способны определить наличие в среде вредных веществ в силу их низкой концентрации, однако за счет эффекта кумуляции их вредное воздействие оказывается ощутимым.

Точно также химические методы не могут отобразить специфику совместного действия на организм нескольких вредных веществ, которая не сводится к суммации отдельных воздействий. Наконец, существует явление адаптации, благодаря которому воздействие одних и тех же концентраций тех же самых загрязнителей на разные поколения организмов неравнозначно. Все эти недостатки химических методов становятся несущественными для биологических.

Биологические тест-объекты

Тест-объекты - это организмы, используемые для оценки токсичности химических веществ, промышленных выбросов, атмосферных примесей, природных и сточных вод, почв, донных отложений водоемов, кормов и др.

Готовые работы на аналогичную тему

В качестве таких объектов используют самые разные организмы – растения, беспозвоночных и позвоночных животных.

Методики исследований также различны. Это изучение видового состава и численности биоиндикаторов в сообществах, лабораторные исследования, в которых отмечается воздействие тестируемой среды на выживаемость, плодовитость, стабильность развития организмов. Популярными объектами таких исследований являются:

  • семена ряда растений,
  • лишайники,
  • дафнии,
  • многие водные беспозвоночные,
  • рыбы,
  • и т.д.

По используемому объекту нередко называют и весь метод, например, метод, основанный на использовании в качестве тест-объекта лишайников называется лихеноиндикацией.

Тест-объекты должны чутко реагировать на характер и состав субстрата, на микроклиматические условия и состав среды. Использованию их как объектов глобального мониторинга способствует широкое распространение и выраженная реакция на внешнее воздействие, притом, что собственная изменчивость этих организмов должна быть относительно незначительной.

Тест-объекты служат интегральным индикатором состояния среды и косвенно выражают свей реакцией общую "благоприятность" комплекса абиотических факторов среды для биоты. Кроме того, большая часть химических соединений, вредно влияющих на организмы, входит в состав выбросов большинства промышленных производств, что позволяет использовать биологические тест-объекты для тонкой индикации антропогенной нагрузки.

Наиболее тонким механизмом подобных исследований является изучение стабильности развития, при этом появляется возможность оценивать слабые уровни воздействия на среду, не приводящие к гибели организмов.


агностики качества окружающей среды.

Оценивать качество окружающей среды, степень её благоприятности для человечества необходимо, преж-

де всего, в целях:

определения состояния природных ресурсов;

разработки стратегии рационального использования региона;

определения предельно допустимых нагрузок для любого региона;

решение судьбы районов интенсивного промышленного и сельскохозяйственного использования, за-

грязненных территорий и т.д.;

решения вопроса о строительстве, пуске или остановке определённого предприятия;

оценки эффективности природоохранных мероприятий, введения очистных сооружений, модернизации

производства и т.д.;

введения новых химикатов и оборудования;

создания рекреационных и заповедных территорий.

Ни один из этих вопросов не может быть объективно решён лишь на уровне рассмотрения формальных

показателей, а требует проведения специальной разносторонней оценки качества среды обитания, т.е. необхо-

дима интегральная характеристика её состояния, биологическая оценка.

Прямые (интегральные) методы оценки экологической обстановки в свою очередь тоже можно разделить

на две группы – биоиндикации и биотестирования (последние называют также токсикологическими метода-

Объектом исследования первых являются организмы или сообщества организмов-биоиндикаторов, на-

блюдаемые в естественных условиях обитания.

Биоиндикаторами называются растительные и животные организмы, наличие, количество и состояние

которых служат показателями изменения качества среды их обитания. Глубина биоиндикации может быть

различной от простой визуальной диагностики растений до изучения иммунных и генетических изменений в

Вторая группа методов изучает реакции тест-объектов – организмов, помещаемых в исследуемую среду.

Они подразумевают оценку токсических свойств загрязняющих веществ с использованием модельных живых

систем (тест-объектов). Оценка токсичности производится, как правило, в лабораторных условиях.

Методы биоиндикации основаны на наблюдениях отдельных организмов, популяции или сообществ орга-

низмов в естественной среде обитания с целью определения по их реакциям (изменениям) качества окружаю-

щей среды. В сельском хозяйстве широко применяется метод биоиндикации для диагностики питания сельско-

хозяйственных культур. Данный метод визуальной биоиндикации основан на изучении внешних признаков фи-

то- и биоценозов, которые отражают качественные изменения среды обитания.

В качестве признаков визуальной биоиндикации используется внешний вид растений. Таких признаков,

связанных с нарушением питания растений, множество, в частности: замедление роста стеблей; ветвей и кор-

Для целей биоиндикации качества окружающей среды могут применяться популяционные и экосистемные

критерии, которые характеризуются показателями: численности и биомассы отдельных видов; соотношением в

сообществах различных видов, их распределение по обилию и т.п.

Для получения более достоверных, долгосрочных прогнозов наряду с видами-индикаторами отслеживают-

ся изменения, происходящие в популяциях устойчивых видов, способных выдерживать значительные возму-

щающие воздействия (воздействия экологически неблагоприятных факторов) в течение длительного времени.

Под влиянием загрязняющих веществ в организме происходят перестройка структуры и функции клеток.

Результаты гистологических исследований таких изменений могут свидетельствовать о качестве окружающей

среды. Злокачественный рост клеток, дегенеративные изменения или появление некротических очагов характе-

ризуют высокую степень токсичности среды обитания.

Патолого-анатомические и гистологические методы биоиндикации особое внимание уделяют изучению

репродуктивной системы, любые изменения которой непосредственно связаны с жизненно важными парамет-

рами популяции. Репродуктивная система очень чувствительна к стрессовым воздействиям, и любое нарушение

можно рассматривать как сигнал о наличии неблагоприятных изменений в окружающей среде.

Эмбриональные методы диагностики базируются на том обстоятельстве, что наиболее уязвимыми к воз-

действию внешних возмущений являются ранние стадии развития многоклеточных организмов. На стадиях

дробления и формирования зародышевых органов и тканей даже незначительные воздействия, как правило,

приводят к видимым уродствам более поздних стадий или даже гибели зародышей. В качестве биоиндикаторов

обычно используются быстро развивающиеся и дающие многочисленное потомство организмы (рыбы, моллю-

ски, земноводные, насекомые). Данные организмы могут быть использованы и как тест-объекты для биотести-

рования окружающей среды.

Более тонкими и точными методами биодиагностики являются иммунологические и генетические методы.

Иммунологические – основаны на измерениях показателей иммунной системы под воздействием внешних

возмущающих факторов. В результате любого рода отрицательного воздействия на иммунную систему живых

организмов в первую очередь изменяется функциональное состояние иммунокомпетентных клеток – спленоци-

тов и лимфоцитов. При введении в клетки организма специальных веществ – стандартных мутагенов (липопо-

лисахаридов и др.) – в зависимости от вида воздействия ингибирование реакции может свидетельствовать о

нарушении иммунологического статуса организма.

Генетические методы позволяют анализировать генетические изменения, возникающие вследствие небла-

гоприятных внешних воздействий. Появление таких изменений характеризует мутагенную активность среды, а

возможность их сохранения в клеточных популяциях отражает эффективность иммунной потенции организма.

В нормальных условиях большая часть генетических аномалий удаляется из популяций посредством им-

мунной системы организма. Наличие таких аномалий можно использовать в качестве индикатора стресса, ве-

дущего к продукции аномальных клеток и снижению способности иммунной системы организма их уничто-

Такое разнообразие методов биоиндикации говорит об их несовершенстве. Действительно, биоиндикация

предусматривает контроль уже состоявшегося или происходящего загрязнения компонентов окружающей сре-

ды по функциональным характеристикам их обитателей и экологическим характеристикам организмов.

Разработка единой системы показателей токсичного загрязнения окружающей среды на сегодняшний день

встречает серьезные трудности. Постепенные изменения видового состава формируются в результате длитель-

ного отравления и становятся явными в случае далеко зашедших изменений. Таким образом, видовой состав не

даёт оценки на момент исследования. В этом плане методы биоиндикации загрязнения окружающей среды

инерционны. В холодное время года системы биологической индикации малоэффективны.

Однако отличительная простота методов оценки экологической обстановки методами биоиндикации, от-

сутствие потребности в специальном инструментальном обеспечении являются их бесспорным достоинством.

Умение объединить в комплексную форму биоиндикацию, биотестирование и химико-аналитические ме-

тоды диагностики экологической обстановки позволяет минимизировать затраты на исследования. Именно

комплексное использование методов обеспечивает перспективу биоиндикации.

Методы биотестирования. Биотестирование как способ интегральной оценки токсичности загрязнений

уже достаточно давно используется в системе мониторинга качества окружающей среды за рубежом и начинает

применяться в нашей стране. Аргументами в пользу целесообразности использования подходов биотестирова-

ния качества окружающей среды являются их универсальность, экспрессность, простота, доступность и деше-

визна. Высокая чувствительность тест-организмов к действию загрязняющих веществ привела ряд специали-

стов даже к идее о возможности полной замены всех гигиенических нормативов единственным критерием ка-

чественной оценки окружающей среды на основе биотестирования. Это определило необходимость изучения

эффективности последнего. В частности, для выявления залповых сбросов загрязняющих веществ в водные

объекты и особенно в целях обнаружения резких изменений качества питьевой воды биотестирование имеет

значение как сигнальный показатель экспресс-контроля, позволяющий уже в течение одного часа получить

данные интегральной оценки токсичности воды и принять необходимые меры для защиты населения, в то вре-

мя как органолептические свойства воды могут оставаться без изменения, а на идентификацию веществ, посту-

пивших в воду, химическими методами требуется несколько часов и даже суток.

В настоящее время особое внимание уделяется приёмам токсикологического биотестирования, т.е. исполь-

зования в контролируемых условиях биологических объектов в качестве средства выявления суммарной ток-

При оценке биологического действия загрязняющих веществ интактные организмы или их сообщества

специально вводятся в испытуемую среду. Таким образом, режим воздействия задаётся заранее. Для исследова-

ния общетоксикологических закономерностей применяются разнообразные методы практически из любой сфе-

ры биологии и смежных научных областей. Обобщающей основой таких исследований оказывается воздейст-

вие загрязняющих веществ, других факторов среды или их совокупности на систему биологического происхо-

ждения. Это может быть биохимическая система – выделенный элемент клеточной структуры организма; раз-

личные показатели функции и структуры организма; интегральные характеристики организма; параметры, ха-

рактеризующие состояние популяций, сообществ, организмов и экосистем.

В зависимости от поставленных задач предъявляются различные требования к методам и всей системе

биотестирования (постановка опытов и оценка результатов). В качестве объектов биотестирования применяют-

ся разнообразные организмы – бактерии, водоросли, высшие растения, пиявки, моллюски, рыбы и др. Каждый

из организмов имеет свои преимущества, но ни один организм не может служить универсальным объектом.

Растения могут оказаться наиболее чувствительными к присутствию в среде гербицидов, дафнии – к присутст-

вию инсектицидов и т.д. Кроме того, тест-реакция может выявить токсикант по его функции-мишени, напри-

мер, пропанид избирательно поражает фотосинтетический аппарат водорослей. В связи с этим для гарантиро-

ванного выявления присутствия токсического объекта неизвестного химического состава должен использовать-

ся набор различных групп, представителей водного сообщества. С введением каждого дополнительного объек-

та эффективность схемы испытаний повышается, однако нет смысла бесконечно расширять ассортимент обяза-

тельных объектов для использования в такой оценке.

Оптимальной может быть система, в которую включено три – пять видов, состояние которых оценивается

по параметрам относящихся к разным уровням интегральности (например, по одному виду водных растений,

беспозвоночных и рыб). Для контроля самого тест-объекта необходима периодическая постановка опытов с

некоторым стандартным токсикантом в одной и той же концентрации. Этот контроль позволяет оценить изме-

нение реактивности тест-объекта на стандартное токсическое воздействие. В качестве такого токсиканта часто

применяется дихромат калия (К2Сr2О7).

Важное условие правильного проведений биотестирования – использование генетически однородных ла-

бораторных культур, так как они проходят поверки чувствительности, содержатся в специальных, оговорённых

стандартами лабораторных условиях, обеспечивающих необходимую сходимость и воспроизводимость резуль-

татов исследований, а также максимальную чувствительность к токсическим веществам.

Длительность биотестирования зависит от задачи, поставленной исследователем. Существуют следую-

щие виды биотестов:

острые биотесты (acute tests), выполняемые на различных тест-объектах по показателям выживаемо-

сти, длятся от нескольких минут до 24 – 96 ч;

краткосрочные (short-term chronic tests) хронические тесты, длятся в течение семи суток и заканчива-

ются, как правило, после получения первого поколения тест-объектов;

хронические тесты (chronic tests), распространяются на общую плодовитость ракообразных, охватывая

Генетически однородные культуры тест-объектов (водных беспозвоночных и водорослей) можно получить

в специализированных научных учреждениях, аккредитованных в системе сертификации на проведение анали-

зов с использованием необходимого тест-объекта.

В последние годы в России и ряде стран мира внедряются методы биотестирования качества поверхност-

ных вод с использованием инфузорий, дафний и других водных биоценозов. В законодательном порядке уста-

новлена необходимость биотестирования водных вытяжек опасных отходов для определения их токсичности.

зательным методом при анализе качества природных и сточных вод. Любая комбинация традиционных анали-

тических приборов не в состоянии предусмотреть специфический биологический эффект, выявленный в про-

цессе контроля токсичности в качестве интегрального показателя.

Основные нормативные документы по биотестированию в России:

 РД 52.18.344–93 Методика выполнения измерений интегрального уровня загрязнения почвы техноген-

ных районов методом биотестирования.

 ПНД ФТ 14.1:2:3:4.7–02,16.1:3:3:3.4–02 «Токсикологические методы контроля. Методика определения

токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадки сточных вод, отходов по смертности и изменению плодо-

Техногенная нагрузка на водную, как на любую другую экосистему, оказывает существенное влияние на поток энергии и трансформацию вещества в данной системе, на жизнеспособность биоценозов. Посредством системы механизмов приспособления биоценоз достигает относительного соответствия своего метаболизма с изменяющимися условиями существования.

ВложениеРазмер
lektsiya_5_biologicheskie_metody_kontrolya_-_biologicheskiy_monitoring.docx 18.28 КБ

Предварительный просмотр:

Техногенная нагрузка на водную, как на любую другую экосистему, оказывает существенное влияние на поток энергии и трансформацию вещества в данной системе, на жизнеспособность биоценозов. Посредством системы механизмов приспособления биоценоз достигает относительного соответствия своего метаболизма с изменяющимися условиями существования.

Метаболический процесс загрязненных биоценозов – один из путей, которым биосфера поддерживает сбалансированность биогеохимического круговорота веществ в условиях антропогенной дифференциации биоценозов.

В водной экосистеме особенности биоценоза определяют скорость и эффективность процессов самоочищения в условиях формирования чистой воды.

Особенности состояния биоценозов отражают особенности биотопов, на чем и основаны все методы гидробиологического анализа качества вод и донных отложений.

В настоящее время, кроме физико-химического мониторинга, активно развивается гидробиологический мониторинг , который основывается на анализе реакций живых организмов, их отклики на внешние негативные воздействия на биотипы.

В гидробиологическом мониторинге, как и в биологическом, в целом, имеют место два направления мониторинга:

Биоиндикация водной среды

Биоиндикация основана на контроле за естественной экосистемой при ее функционировании в естественной среде. При анализе качества вод гидробиологическими биоиндикационными методами используются практически все группы организмов, обитающих в водоемах: планктонные и бентосные беспозвоночные, простейшие водоросли, бактерии, макрофиты, рыбы.

Ведущая роль в индикации изменения качества воды в процессе эвтрофирования водоемов принадлежит фитопланктону. Здесь особенно отчетливо проявляется сукцессия его видового состава; велика роль в качестве индикатора качества воды и зоопланктона , особенно при контроле качества вод озер и водохранилищ. В тех случаях, когда необходима оценка качества вод в конкретный момент времени надежными индикаторами являются простейшие . При изучении особенностей загрязнения донных отложений и придонных слоев воды в качестве индикаторов выступают макрозообентос и мейобентос .

В контроле качества вод важное место занимают наблюдения за состоянием высшей водной растительности (макрофитов), четко реагирующие на изменение состояния природной окружающей среды. Значение макрофитов достаточно велико при реконстеровочных гидробиологических обследованиях водоемов.

При общей оценки состояния водных объектов, особенно при определении допустимых уровней загрязнения рыбохозяйственных водоемов, важное значение имеют данные по ихтиофауне .

При всесторонней характеристике конкретной биосистемы особое внимание следует уделять видовому составу главнейших сообществ и количественным данным о видовых популяциях – доминантах и индикаторных видах.

Сапробиологическая характеристика водоемов

Одно из важнейших мест в гидробиологическом мониторинге принадлежит сапробиологической методике, при этом одним из наиболее распространенных является метод Панкле и Букка . S – Индекс сапробности по Панкле и Букку определяется формулой (2):

где S – индекс сапробности, s – индикаторная значимость организмов, h – относительное число особей в пробе.

Сапробность организма обуславливается как его потребностью в органическом питании, так и резестивносью по отношению к вредным продуктам распада и дефициту кислорода в загрязненных водах.

Сапробиологический анализ можно использовать в случае загрязнения вод, как бытовыми стоками, так и при промышленном загрязнении.

Метод биотических индексов, разработанный Вудивисом, нашел широкое применение при гидробиологическом анализе загрязнения вод и донных отложений рек по составу донного макрозообентоса. В нем объединяется принцип индикаторного значения отдельных таксонов и принцип уменьшения разнообразия фауны в условиях загрязнения.

Индикатором степени загрязнения вод могут служить личинки хирономид. Для определения качества вод предложен коэффициент К, отражающий соотношение представителей трех основных подсемейств хирономид. Большим преимуществом предложенного индекса служит то, что его расчет не требует определения видового состава личинок хирономид.

При ботанической индикации (по высшей водной растительности) трофического статуса водоема используются признаки жизненного состояния растений – развитие нормальное, выше или ниже нормального и общий облик растений.

В системе гидрометеорологической службы наблюдения и контроля

Поверхностных вод принят классификатор качества вод по 6 классам. Класс вод определяется на основании сведений о состоянии зообентоса, перифитона, фитопланктона и бактериопланктона в тех случаях, когда этот показатель используется.

Окончательная оценка качества вод осуществляется с учетом других важнейших показателей, а именно:

  • численности и биомассы организмов;
  • общего числа видов;
  • соотношения различных групп организмов в отдельных сообществах;
  • состояние макрофитов и интенсивности микробиологических процессов.

Общая оценка качества вод в каждом конкретном случае дается по совокупности гидробиологических показателей с учетом экологических и зоогеографических особенностей водоема.

Биотестирование водных объектов

Более оперативным контролем окружающей среды является метод биотестирования. В его основу положены наблюдения за жизненными функциями различных биологических объектов, помещенных в испытуемую среду, по изменению которых делается заключение об опасности среды.

В качестве объектов для биотестирования применяется широкий спектр организмов, среди которых бактерии, водоросли, различные беспозвоночные, рыбы и т.д. Анализы осуществляются в соответствии с методическим руководством и ГОСТом по биотестированию. Рассмотрим краткую характеристику биологических объектов.

Одноклеточные водоросли являются одним из наиболее распространенных тест-объектов. Короткий цикл их развития позволяет проследить на нескольких поколениях действие токсичных веществ. Водоросли используются для биотестирования широкого класса веществ – тяжелых металлов, хлора, фосфорорганических соединений.

По их видовому и количественному составу судят о степени загрязненности водоемов. Кроме того, используются общие биологические характеристики этого объекта, такие как скорость роста и выживаемость.

Низшие ракообразные – дафнии

Методы биотестирования воды с помощью дафний наиболее разработаны и используются чаще других. Они обладают высокой чувствительностью к широкому классу загрязнителей, простотой содержания и тестирования. Для контроля используются как биологические, так и физиологические показатели, такие как: подвижность, газообмен и д.р.

Тест обладает высокой чувствительностью ко многим загрязнителям. Наиболее распространенный способ контроля среды – поведенческие реакции.

Широко применятся в международных и национальных стандартах для биотестирования качества вод. Помимо общих биологических показателей для контроля состояния среды используются особенности поведения, состояние нервной системы, обменных процессов, дыхание и д.р.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Урок педагогики по рейтингово - накопительной системе разработан для студентов СПО по специальности 050146 Преподавание в начальных классах. Урок, разработанный по рейтингово - накопительной сис.

Урок педагогики по рейтингово - накопительной системе разработан для студентов СПО по специальности 050146 Преподавание в начальных классах. Урок, разработанный по рейтингово - накопительной сис.

Контрольные карты как один из эффективных статистических методов контроля качества.

Среди статистических методов контроля качества наиболее распостранены так называемые семь инструментов контроля качества. Одним из основных инструментов контроля качества является контрольная ка.

Методический доклад "разнообразие форм и методов контроля знаний с целью развития профессиональных навыков специалиста"

Данный методический доклад представляет интерес для преподавателей средних специальных учебных заведений. Доклад содержит направления практико - ориентированного обучения, формы и методы контроля знан.


"СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ" КАК НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ОБЩИХ КОМПЕТЕНЦИЙ НА ЗАНЯТИЯХ ПО ФАРМАКОЛОГИИ.

Формирование профессионального мышления будущих медицинских специалистов во многом зависит от эффективности применяемых в учебном процессе приемов и средств овладения практическими умениями и навыками.


Лекция по теме "Методы контроля. Методы и принципы организации ремонта"

Написать конспект по теме и ответить на вопросы.


Тема 5 Физические, физико-химические, химические и биологические методы анализа лекарственных средств

Данная тема рассматиривается при изучении МДК 02.02 Контроль качества лекарственных средств и предназначена для студентов 2 курса специальности Фармация.



Биологический контроль представляет собой метод борьбы против вредителей , таких как вредителей (насекомых, клещей, нематод и т.д.), заболеваний (грибковых, бактериальных, вирусных и т.д.) или сорняков (растения сорняков ) до посредством антагонистических живых организмов, так называемые агенты биологической борьбы (которые относятся к группе вспомогательных средств сельскохозяйственных культур ). Он основан на использовании хищников ( нематоды , членистоногие , позвоночные, моллюски ), паразитоидов , патогенов ( вирусы , бактерии , грибы и т. Д.), Травоядных (или фитофагов) без использования пестицидов. Его цель - удерживать популяции вредных организмов ниже порога вредоносности .

Существует три стратегии биологического контроля: классический контроль (акклиматизация введенных вспомогательных агентов), усиливающий (повторяющиеся обработки вспомогательными агентами) и консервативный (продвижение существующих вспомогательных агентов).

Интерес к биологическому контролю возрос благодаря знанию вредного воздействия химических пестицидов на экосистемы и здоровье человека. Законы об охране окружающей среды направлены на сокращение использования пестицидов в традиционном сельском хозяйстве. Растущий спрос на органические продукты также делает все более популярным биологический контроль.

К естественным противникам насекомых-вредителей или средств биологической борьбы относятся хищники ( членистоногие , нематоды , позвоночные , моллюски ), паразитоиды (членистоногие) и патогены (вирусы, бактерии, грибы). Биологическая борьба с болезнями основана на использовании антагонистических патогенов, также называемых биопестицидами . Агенты борьбы с сорняками включают семенных хищников, травоядных животных и патогенов.

Биологический контроль является одним из компонентов комплексной борьбы с вредителями, болезнями и сорняками, который объединяет все доступные средства борьбы, химические, биологические, механические, термические и т. Д. и который направлен не на уничтожение вредителей, а на удержание их популяции ниже экономически приемлемого порога .

Резюме

Краткая история биологического контроля

Биологический контроль путем сохранения и классический биологический контроль очень старые.

Приведенные различные примеры имеют одну общую характеристику: они являются результатом наблюдений, часто связанных со случайностью, и изначально - с ограниченными достижениями.

Помимо насекомых, птиц и земноводных часто рассматривают с точки зрения их сельскохозяйственной полезности до 1945 года . Экономическое значение птиц как средства биологической борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, действительно , было изучено и продемонстрировал в начале XX - го века. После Второй мировой войны триумф химических методов борьбы с вредителями затмил роль вспомогательных агентов в биологической борьбе. Тем не менее сторонники менее химической и более биологической борьбы все еще существуют или уже существуют. Так , например, VIII - й Международный конгресс энтомологии (Стокгольм, Июль 1948 г. ) провел встречу экспертов в области биологической борьбы с вредителями под эгидой UISB ( Международного союза биологических наук ), чтобы обсудить интерес к созданию Международной комиссии по биологическому контролю, которая могла бы координировать исследования, проводимые в мире по эта тема, которая была создана вскоре после этого.

Первый неоспоримый источник признания классического биологического контроля, осуществляется в глобальном масштабе, является акклиматизацией в Калифорнии в божией коровке Novius кардинала - произрастающий в Австралию , чтобы уничтожить масштаб насекомых Icerya purchasi , вредитель случайно введенный из Австралии. Во Франции П. Маршал выпустил первые божьи коровки в 1912 году в Приморских Альпах . Другие акклиматизации, более или менее успешные, будут следовать друг за другом в межвоенный период с некоторыми неудачами (например, пулуляция азиатской божьей коровки , которая в ее интродуцированном виде считалась нелетающей и неспособной к перезимовке, но которая, тем не менее, развивалась и которая является отодвигая родных божьих коровок).

Правила введения вспомогательного оборудования ужесточились. Тогда будет тенденция сначала попытаться найти методы биологического контроля путем сохранения, которые представляют меньший риск для экосистем и местных видов.

Кроме того, молекулярные технологии расширяют и разнообразят определение биологического контроля за счет интеграции концепций филогеографии и отслеживания биоинвазивных процессов. Отныне любые генетические манипуляции или улучшения растения, антагониста или мутуалиста направлены на улучшение борьбы с вредителями (в частности, с генетически модифицированными организмами). Благодаря этому биологический контроль играет ключевую роль в борьбе с вредителями в глобальном масштабе, даже несмотря на то, что цели правительства и выраженная общественным мнением тенденция направлены на сокращение использования агрофармацевтических продуктов в окружающей среде.

Основные формы биологического контроля

Биологический контроль путем сохранения

Мы можем продвигать целые группы видов или желаемый конкретный вид, обеспечивая присутствие его хозяина или кормового растения, например, Diadegma insulare - очень полезный паразитоид рода Ichneumon , личинки которого паразитируют на других насекомых, но взрослому человеку нужен нектар. или пыльца диких цветов в пищу во время размножения и, следовательно, может получить пользу от цветочных лент на краю полей.

Например, реинтродукция видов растений, искорененных в наших культурах, позволила вернуть аборигенных паразитоидов в оливковые рощи.

  • Действие осуществляется двойным повторным введением:
    • Вегетативный хозяин (и), связанный или действующий как ретранслятор (например, вязкая инула , посеянная по краям оливковых рощ),
    • Паразиты ( Myopites stylata ) и паразитоиды ( Eupelmidae sp. ),

    Восстановление экологического баланса происходит самопроизвольно за счет прекращения использования пестицидов ( гербицидов ).

    Классический биологический контроль


    Классический биологический контроль основан на ввозе энтомофага или экзотического патогена против вредителя, ранее завезенного из другого региона земного шара. Представления обычно спонсируются государственными органами.

    Процесс импорта включает определение происхождения занесенного вредного организма, затем изучение и сбор естественных врагов, связанных с этим вредным организмом или близкородственными видами, которые, вероятно, смогут акклиматизироваться и контролировать вредителя в этом районе, его новой среде обитания. Затем отобранные естественные враги оцениваются, тщательно проверяются на неблагоприятное воздействие на коренное население, а затем помещаются в карантин, чтобы гарантировать их эффективность и отсутствие заноса нежелательных организмов (например, гиперпаразитоидов) в одно и то же время. Если естественный враг проходит испытания и объявляется пригодным для ввоза, его затем производят массово и, наконец, выпускают в новое окружение. Последующие исследования проводятся для определения того, успешно ли обосновался естественный враг на месте выброса, и для оценки долгосрочной выгоды от его присутствия.

    Другой пример - интродукция паразитоида Gonatocerus ashmeadi ( Hymenoptera : Mymaridae) во Французскую Полинезию для борьбы с мочистой цикадкой Homalodisca vitripennis ( Homoptera : Cicadellidae ). Он успешно зарекомендовал себя и контролировал 95% популяций цикадок без какого-либо побочного воздействия на местную фауну.

    Эти преимущества (и желаемые свойства) классического биологического контроля являются:

    • Большая автономия и значительная мобильность вспомогательных агентов, что приводит к хорошей способности к диспергированию, обнаружению вредителей и выживанию в окружающей среде.
    • Хорошая способность к самораспространению с длительным эффектом, даже постоянным и умеренно усиленным, когда хост доступен.
    • Безопасность для здоровья человека и бережное отношение к окружающей среде.
    • Высокая специфичность, позволяющая точно поражать конкретного вредителя или родственную группу.

    Биологическая борьба с наводнениями

    Биологическая борьба с наводнениями направлена ​​на искусственное увеличение популяции паразитов за счет внешних воздействий . Организм-антагонист должен высвобождаться или инокулироваться (в больших количествах) каждый раз, когда количество вредных организмов опасно увеличивается, как в случае биологической борьбы с наводнениями. Необходимо овладеть методами размножения энтомофага (в инсектарии) или патогенного микроба (в ферментерах для бактерий, на живых организмах для вирусов), кондиционирования, хранения и распространения при сохранении постоянного качества продукта. Такие вспомогательные вещества, предназначенные для многократного применения в современной сельскохозяйственной практике, подвергаются многочисленным проверкам, чтобы гарантировать их безопасность для нецелевых живых существ. Их диапазон хозяев (в принципе очень ограниченный) исследуется, а также их возможные токсические или аллергенные свойства. Путем отбора и операций генной инженерии делаются попытки улучшить эти вспомогательные вещества, например, придав им свойства устойчивости к экстремальным климатическим условиям, инсектицидам или фунгицидам. Использование этого метода все еще ограничено из-за технических трудностей, с которыми он сталкивается, чтобы определить полезные вспомогательные средства, которые являются специфическими для целей контроля и не оказывают вредного воздействия на местное население, а затем обеспечить их массовое производство, чтобы позволить широкомасштабное внедрение. .

    Примером может служить использование трихограммы , яйцеклетки-паразитоида, для борьбы с насекомыми-вредителями семейства чешуекрылых и, в частности, против европейского кукурузного мотылька.

    Сначала трихограмма производится массово в промышленных масштабах, а затем используется в виде сезонных выбросов паводков (от 300 000 до 600 000 насекомых на гектар) для борьбы с большим количеством насекомых-вредителей сельскохозяйственных культур. Против разных вредителей используют разные виды трихограмм:

    - Trichogramma brassicae против европейского кукурузного мотылька ( Ostrinia nubilalis ) ежегодно выпускается почти на 50 000 гектаров кукурузы в Европе из расчета 300 000 трихограмм на гектар.

    - T. cacœciae против виноградной ягодной моли ( Lobesia botrana и Eupœcilia ambiguella ) выпущен из расчета 600 000 трихограмм на гектар.

    - T. evanescens и T. vœgelei против томатной моли ( Heliothis armigera и Chrysodeixis chalcites ).

    Биологический контроль с использованием трихограммы применялся в течение нескольких десятилетий в больших масштабах (более 32 миллионов гектаров) во всем мире против многих вредителей полевых культур (зерновые, хлопок, соя и т. Д.), Сельскохозяйственных культур. лес. Во Франции работа над трихограммой, которая привела к текущим достижениям, началась в 1972 году в INRA Antibes и все еще находится в стадии разработки.

    Биологический контроль паводков широко используется для защиты тепличных культур.

    Возникшие проблемы

    • Высокая стоимость их массового производства, требующая особого режима поставки.
    • Сложность их транспортировки к местам вмешательства, а также их хранения.
    • Относительная длительность начала их действия.
    • Неопределенность в отношении достигнутого уровня контроля, связанного с их средой.
    • Их высокая специфичность, ограничивающая круг целевых вредителей и возможность их самораспространения при слабом присутствии хозяина.

    Другие формы биологического контроля

    Подобный метод использует половые феромоны, чтобы привлечь самцов в ловушки или просто дезориентировать их путаницей и, таким образом, предотвратить размножение насекомых-вредителей или переносчиков болезней.

    Наконец, весь аспект борьбы проистекает из ассоциации растений и их взаимодействия. Например, выращивание помидоров рядом с морковью отталкивает личинку моркови .

    Организмы, используемые для биологической борьбы

    Вспомогательные вещества, которые стараются использовать, чаще всего являются энтомофагами или энтомофагами или паразитическими клещами . Хорошо известным хищником является, например, божья коровка, питающаяся тлей . Против кукурузного мотылька , Ostrinia nubilalis , в кукурузном вредителя , вид трихограммы является широко используется, что является микро- перепончатокрылых Trichogrammatidae (0,5 мм ), личинки которых развиваются в ущерб шелкопряда яйца.

    Другими помощниками также могут быть бактерии или вирусы, вызывающие определенные заболевания у вредителей. В случае грибов мы говорим о мускардинах .

    В некоторых случаях также можно использовать рыбу . Таким образом, для борьбы с распространением Anopheles , комары переносчики малярии , то Институт Пастера в Алжире успешно введен в этой стране в 1926 году рыбка из Техаса , в gambouse ( Gambusia ) , который питается от личинок из комаров , обитающих в стоячую воду.

    Хищники

    Хищники - это в основном автономные виды, которые напрямую потребляют большое количество добычи на протяжении всей своей жизни.

    Божьи коровки и, в частности, их личинки, которые активны весной / летом в северном полушарии, являются прожорливыми хищниками тлей, а также могут поедать других мелких насекомых, таких как клещи и маленькие личинки чешуекрылых.

    Личинки многих видов журчалок также питаются преимущественно тлей (личинка может съесть до пятидесяти в день или 1000 за свою жизнь). Они также едят других мелких насекомых, таких как Tetranychidae . Взрослые особи питаются нектаром и пыльцой, которые им необходимы для производства яиц.

    Другими полезными хищниками в борьбе с вредителями сада являются златоглазки , Anthocoridae , Staphylinidae и другие жесткокрылые , тли, хищные мошки, пауки и т. Д., А также более крупные хищники, такие как лягушки, жабы, летучие мыши (насекомоядные микробаты) и птицы.

    Перепончатокрылые

    За исключением нескольких более высоких групп хищников ( Formicidae , Sphecidae , Vespidae ), перепончатокрылые, используемые для биологической борьбы, прежде всего паразиты ( паразитоиды ), используемые против фитофагов .

    Среди паразитоидных насекомых перепончатокрылые являются наиболее часто используемыми для биологической борьбы с вредителями: 88% контрольных испытаний против 12% для двукрылых, в основном Tachinidae .

    Большинство попыток биологической борьбы с перепончатокрылыми было предпринято с насекомыми, принадлежащими к следующим двум суперсемействам: Chalcidoidea (58%) и Ichneumonoidea (31%).

    Микроорганизмы

    Патогенные микроорганизмы включают бактерии, грибы и вирусы. Они убивают или ослабляют своего хозяина и относительно специфичны для хозяина. Различные микробные заболевания насекомых являются естественными, но также могут использоваться в качестве биологических пестицидов .

    Бактерии

    Грибы

    Грибы, используемые для борьбы с насекомыми, известны как энтомопатогенные грибы .

    Например, по крайней мере четырнадцать известных видов атакуют тлю.

    Beauveria bassiana используется для борьбы с различными насекомыми-вредителями, включая белокрылку , трипсов , тлю и долгоносиков .

    Вирус

    Вирусы насекомых - это облигатные патогены, которые размножаются только в насекомых-хозяевах. Они могут стать эффективным и долгосрочным средством борьбы с вредителями. Некоторые вирусы коммерчески доступны, но многие другие естественным образом встречаются в сельскохозяйственных и лесных системах и могут вызывать эпидемии среди насекомых-хозяев без вмешательства человека.

    В бакуловирус являются специфическими для определенных видов насекомых - хозяев и нашел , чтобы быть полезным в биологической борьбе. Например, вирус непарного шелкопряда ( Lymantria dispar ) ( Lymantria dispar multicapsid ядерного полиэдроза, LdMNPV ) может действовать как естественный регулятор популяций этого вредителя лиственных лесов и использовался для обработки больших площадей лесов в Северной Америке, подвергшихся серьезному нападению. Личинки погибают из-за проглоченного вируса и оставляют вирусные частицы на листве, которые заражают других личинок.

    Экологические проблемы

    Вспомогательные средства, способствующие биологическому контролю путем сохранения в сельскохозяйственных системах, чаще всего местные, находятся под угрозой из-за интенсификации методов ведения сельского хозяйства. В Европе они регулярно становятся объектом агроэкологических мер, направленных на популяризацию их популяции и службы биологического контроля.

    И наоборот, внедрение и использование вспомогательных средств в контексте биологической борьбы с наводнениями или традиционного контроля подлежат строгим проверкам со стороны государственных органов в отношении экологических последствий. Организмы биологического контроля не всегда безопасны для диких животных, некоторые виды нематод, используемые для биологического контроля, могут в лабораторных условиях вызывать массовую гибель шмелей.

    Читайте также: