Общественная терпимость, вызванная загрязнением - Pollution-induced community tolerance - Wikipedia

Общественная терпимость, вызванная загрязнением (ИЗОБРАЖЕНИЕ) - это подход к измерению отклика загрязнение -индуцированное избирательное давление на сообщество. Это экотоксикологический инструмент что приближается к сообществу толерантность к загрязнению с целостной точки зрения. Общественная толерантность может увеличиваться одним из трех способов: физическим. приспособления или же фенотипическая пластичность, подбор выгодных генотипы, и замена чувствительных разновидность толерантными видами в сообщество.

PICT отличается от подхода популяционной толерантности к толерантности сообщества тем, что его можно легко применить к любой экосистеме, и использование репрезентативного тестового организма не критично, как в случае подхода популяционной толерантности.

Сообщество терпимости

Толерантность сообщества может использоваться в качестве индикатора для определения наличия токсикант имеет беспокойство в открытом сообществе для нескольких типов организмы.[1] Толерантность к токсиканту может увеличиваться тремя способами: физиологическая адаптация, также известная как фенотипическая пластичность человека; толерантные генотипы, отобранные в популяции с течением времени; и замена видов более терпимыми в сообществе.[2] Физиологическая адаптация или фенотипическая пластичность - это способность отдельного организма изменять свои фенотип в ответ на изменения в окружающей среде.[3] Это может происходить при огромных различиях между типом организма и типом нарушения, которое они испытывают. Естественный отбор это происходит в течение нескольких поколений, заставляя целую популяцию демонстрировать специфический отбор генотипов.[4] Со временем толерантные генотипы могут быть выбраны вместо нетолерантных и могут вызвать сдвиг в популяции. геном.[5] Естественный отбор также может вызвать замену менее толерантных видов более толерантными.[4] Все эти аспекты могут радикально изменить структуру сообщества, и, если токсикант может быть идентифицирован как виновник, могут быть предприняты действия для предотвращения дальнейшего накопления этого токсиканта.[1] PICT может использоваться для установления связи между причиной и следствием токсикантов из-за структуры сообщества, которое пережило событие, также известного как сукцессия, вызванная токсикантом (TIS).[5] Последовательность, вызванная токсикантом, приведет к развитию более устойчивых поколений после того, как химическое вещество будет введено в окружающую среду.

Возможны два типа допусков: множественные и совместные допуски. Множественная толерантность может повысить способность человека переносить сразу несколько токсичных веществ.[2] Это означает, что химические вещества, присутствующие в окружающей среде, концентрация, и затронутые организмы могут изменить окружающую среду множеством разных способов. Совместная толерантность - это способность организма развивать толерантность к определенному токсиканту в краткосрочных тестах и ​​получать толерантность к другим токсикантам, аналогичную первому.[2] Может быть трудно определить, какой тип толерантности имеет место, если в сообществе существует несколько типов токсичных веществ, потому что они могут действовать одновременно. По сути, трудно понять, что именно может происходить в сообществе, не проверив это с помощью нескольких экотоксикологических инструментов с помощью тестов на долгосрочную и краткосрочную токсичность.

Полевые исследования

Оценка толерантности сообщества к загрязнению может быть выполнена с использованием на месте методы, многие из которых включают использование известных или созданных градиентов химического воздействия. Одним из примеров является использование известного градиента концентрации Три-н-бутилин оценить PICT в перифитон.[6] Образцы толерантности показали, что толерантность была наиболее близкой к пристани для яхт, которая была источником загрязнения. Использование контрольных участков в дополнение к загрязненным участкам также обычно используется для оценки транслокации PICT. В ходе исследования в Германии перифитон культивировали на стеклянных дисках в двух речных системах к северу от Лейпцига, Германия. Одна система была загрязненной зоной исследования, а другая - в 10 км выше по течению и незагрязненной, и была предназначена для использования в качестве эталона. После периода колонизации 6 из 10 стоек со стеклянными дисками были перенесены в другую речную систему. Во время эксперимента структура сообщества, присутствующая на стеклянных дисках из контрольного участка, при перемещении на зараженный участок изменилась, чтобы отразить структуру контрольных дисков, оставленных на зараженных участках.[1] В другом исследовании, проведенном в Дании, были проведены эксперименты в ограждении, что позволило оценить PICT с использованием озерной воды из озера Буре в качестве исходного уровня. При использовании этой воды из озера потенциально смешанные переменные будут сведены на нет путем сравнения результатов с контролем. Концентрации атразин и медь были добавлены в эти корпуса в различных концентрациях. Как и в других экспериментах, обсуждавшихся ранее, в этом эксперименте использовали сообщества перифитона, которые культивировали с использованием стеклянных дисков. Фотосинтетический активность измерялась и использовалась как измерение PICT на протяжении всего эксперимента. Эксперимент показал, что повышенные уровни Cu приводят к толерантности сообщества фитопланктона, а также к совместной толерантности к цинку. Общий Биомасса снизилась в начале испытаний с участием высоких концентраций Cu, что указывает на то, что толерантность сообщества увеличилась из-за прямой гибели чувствительных видов.[7]

Использование PICT на месте не ограничивается водными системами. Исследование с участием 2,4,6-тринитротолуол использованный респирометрический методы измерения толерантности сообщества почвенных микробов к загрязнению в ответ на присутствие TNT. Результаты этого исследования дополнительно подтверждают теорию PICT в том, что обработка с длительным воздействием TNT содержала большую долю резистентных к TNT бактерий, чем почвы с низким уровнем TNT.[8] Этот PICT, вызванный TNT, также присутствовал в другом исследовании.[9]

В идеале толерантность сообщества к загрязнению может быть оценена в полевых условиях с использованием репрезентативной выборки природного сообщества в ответ на загрязнение окружающей среды. Однако это не всегда так, поэтому лабораторные исследования являются необходимыми добавками для правильной оценки PICT.

Лабораторные исследования

Лабораторное исследование PICT необходимо для устранения других факторов, помимо загрязнения, которые могут повлиять на структуру сообщества.[2] Его можно проводить в сочетании с полевыми исследованиями, как в исследовании Blanck and Dahl (1996). В этом исследовании результаты лабораторных тестов на острую токсичность ТБО на перифитоне подтвердили результаты полевого исследования, подтвердив вывод о том, что токсичность для перифитона является результатом загрязнения ТБО на исследуемой территории.[6] Результаты от Острая токсичность Таким образом, тесты могут помочь определить, вызван ли выявленный эффект конкретным загрязнителем.

Существует множество методов лабораторного тестирования, но общий формат включает: отбор проб, а биоанализ, а также анализ структуры сообщества.

Образцы можно собирать как на искусственных, так и на естественных субстратах. на месте или в лаборатории.[10] Должна быть проведена серия образцов, подверженных воздействию различных концентраций загрязняющих веществ и контроль образец. Отбор проб на месте включает установку устройства для отбора проб в водной экосистеме и предоставление ей возможности колонизировать в течение некоторого времени (например, пары недель). Одним из примеров является диатометр, устройство, которое устанавливается в воде, которая становится колонией диатомеи, а затем удаляется для анализа.[11] Устройства для отбора проб на месте устанавливаются на увеличивающихся расстояниях от источника загрязнения в случае точечный источник загрязнения. Таким образом, образцы представляют собой градиент концентрации загрязнителя, предполагая, что загрязнитель становится более разбавленным по мере увеличения расстояния от точечного источника. Пример лабораторного отбора проб был использован в исследовании Schmitt-Jansen и Altenburger (2005). В течение 14 дней сообществам позволяли закрепиться на дисках, установленных в лабораторных аквариумах, которые постоянно перемешивали и инокулировали водоросли из пруда. В аквариумы дозировали разные концентрации гербицид для получения градиента долгосрочного (14-дневного) воздействия загрязнителей. Один раз в неделю аквариумную воду полностью заменяли и добавляли гербицид.[12]

А биоанализ проводится на образцах для проверки корреляции между переносимостью и долгосрочным воздействием загрязняющих веществ. Сначала образцы подвергаются воздействию загрязнителей различной концентрации. Затем измеряется конечная точка для определения токсического воздействия на образцы организмов. Результаты этих измерений используются для получения EC50.[12] И Бланк (1996), и Шмитт-Янсен, и Альтенбургер (2005) фотосинтез в качестве их конечной точки.[6][12]

Структура сообществ образцов анализируется для проверки корреляции между распространенностью видов и долгосрочным воздействием загрязнителей. Образцы таксономически классифицированы для определения состава и видовое разнообразие сообществ, сформировавшихся в результате длительного воздействия. Результаты сравниваются с концентрацией загрязняющего вещества при длительном воздействии, чтобы сделать вывод, была ли обнаружена взаимосвязь в исследовании.[12]

Рекомендации

  1. ^ а б c Роттер, Стефани; Санс-Пиче, Фредерик; Streck, Георг; Альтенбургер, Рольф; Шмитт-Янсен, Мехтильд (2011). «Активный биомониторинг загрязнения водных систем - эксперимент по перемещению на месте с применением концепции PICT». Водная токсикология. 101 (1): 228–236. Дои:10.1016 / j.aquatox.2010.10.001. PMID  21087798.
  2. ^ а б c d Бланк, Ганс; Wangberg, S.A .; Моландер, С. (1988). «Толерантность сообщества, вызванная загрязнением - новый экотоксикологический инструмент». Функциональные испытания водной биоты для оценки опасности химических веществ ». Американское общество испытаний и материалов. STP. 988: 219–230.
  3. ^ Майнер, Бенджамин Г., Соня Э. Султан, Стивен Г. Морган, Дайанна К. Падилла и Рик А. Релиа. 12 декабря 2005 г. «Экологические последствия фенотипической пластичности». Эльзевир. Тенденции в экологии и эволюции. 20 (12): 685–692). http://bama.ua.edu/~rlearley/Miner_2005.pdf.
  4. ^ а б Дарвин, Чарльз. 1859 г. «Происхождение видов посредством естественного отбора или сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». Лондон: Джон Мюррей. 1-е издание. http://graphics8.nytimes.com/packages/images/nytint/docs/charles-darwin-on-the-origin-of-species/original.pdf
  5. ^ а б Бланк, Ганс. 22 сентября 2010 г. «Критический обзор процедур и подходов, используемых для оценки толерантности сообщества, вызванной загрязнением (PICT), в биотических сообществах, оценки рисков для человека и окружающей среды». Оценка рисков для человека и окружающей среды. 8 (5): 1003–1034. http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/1080-700291905792.
  6. ^ а б c Бланк, Ганс; Даль, Бьорн (1996). «Толерантность сообщества, вызванная загрязнением (PICT) в морскомперифитоне в качестве градиента загрязнения три-н-бутилоловом (TBT)». Водная токсикология. 35 (1): 59–77. Дои:10.1016 / 0166-445X (96) 00007-0.
  7. ^ Густавсон, Ким; Вангберг, Стен-Аке (1995). «Индукция толерантности и сукцессия в сообществах микроводорослей, подверженных воздействию меди и атразина». Водная токсикология. 32 (4): 283–302. Дои:10.1016 / 0166-445X (95) 00002-L.
  8. ^ Гонг, Пинг; Гаспаррини, Пьетро; Ро, Денис; Хавари, Джалал; Тибуто, Соня; Амплеман, Гай; Сунахара, Джефри И. (2000). "Методика in situ респирометрии для измерения толерантности микробного сообщества, вызванного загрязнением, в почвах, загрязненных 2,4,6-тринитротолуолом". Экотоксикология и экологическая безопасность. 47 (1): 96–103. Дои:10.1006 / eesa.2000.1934. PMID  10993709.
  9. ^ Сицилиано, Стивен Д.; Гонг, Пинг; Сунахара, Джеффри I .; Грир, Чарльз В. (2000). «Оценка токсичности 2,4,6-тринитротолуола в полевых почвах с помощью толерантности сообщества, вызванной загрязнением, денатурирующего градиентного гель-электрофореза и анализа прорастания семян». Экологическая токсикология и химия. 19 (8): 2154–160. Дои:10.1002 / и т.д.5620190827.
  10. ^ Бланк, Ганс. 1985. «Простая экотоксикологическая тест-система на уровне сообщества с использованием образцов перифитона». Hydrobiologia. 124: 251–261.
  11. ^ «Инструменты ученого». Осведомленность о городских реках. 2004 г.
  12. ^ а б c d Schmitt-Jansen, M .; Альтенбургер, Р. (2005). «Прогнозирование и наблюдение реакции сообществ водорослей на воздействие гербицидов фотосистемы II с использованием устойчивости сообщества к загрязнению и распределения видовой чувствительности». Экологическая токсикология и химия. 24 (2): 304–312. Дои:10.1897/03-647.1. PMID  15719989.