Наблюдать за изменениями животных в нарушенной среде значительно сложнее, чем за неподвижными растениями. Более доступны насекомые и моллюски. Эти группы чаще других используют в целях биоиндикации.
1. Морфологические изменения (размеров, пропорций, покровов, окраски, уродства):
а) размеры и пропорции тела на загрязненных участках достоверно отличаются:
· У ряда тлей (ширина головы, длина бедра и голени, усиков, хвостика и сифона);
· Некоторых брюхоногих моллюсков в почве (размеры раковинок);
· На загрязненном корме размеры личинок насекомых обычно уменьшаются;
б) покровы. У тли (Aphis fabae) после добавления к пище сульфит-ионов существенно изменялись полигоны и зернистость кутикулы у потомком;
в) окраска. Явление промышленного меланизма (более темной окраски) в загрязненных районах отмечено у:
· Бабочки пяденицы березовой;
· Двухточечной божьей коровки (доля черных форм обычно 2-3%, а в загрязненных районах много выше);
· Коллемболы (Orchelesella villosa);
г) уродства. Под действием ксенобитотиков (дизельного топлива, ДДТ и др.) возникают нарушения формообразующих процессов в онтогенезе насекомых. В опытах доля аномальных бабочек огневки выросла от 5 до 35% при добавлении в пищу PbO.
Исследования рыб (плотва, лещ, карась и др.) в р. Москве в пределах города выявило следующие уродства: нарушение формы тела, искривление позвоночника, нарушение пигментации, «оплавление» лучей спинного плавника, редукцию плавников, «мопсовидность» головы, слепоту, редукцию зрачка, бельмо на глазу, выпуклость глаз, ожирение, длиннохвостость и пр. У плотвы доля особей с уродствами (иногда несколькими сразу) колебалась от 10 до 70%.
д) изменение толщины скорлупы яиц у птиц. Индекс Ратклиффа отражает зависимость толщины скорлупы яиц от концентрации ДДТ.
2. Физиологические изменения. Следующие изменения покажут принцип использования физиологических показателей в целях биоиндикации:
а) у личинок водных насекомых имеются хлоридные клетки, способные активно поглощать анионы, особенно хлорид-ионы, обеспечивая постоянство их концентрации в гемолимфе. Эти клетки обычно расположены на жабрах (личинки поденок) или на брюшке (личинки ручейников). Число этих клеток обратно пропорционально уровню солености, при каждой линьке их число приводится в соответствие с соленостью среды. От линьки к линьке можно определить тенденции в изменении солености водоема;
б) общее физиологическое состояние организма насекомого может быть охарактеризовано общим количеством гемоцитов (клеток гемолимфы) в единице объема и соотношением их основным типов. Например, в зоне загрязнения сернистым газом количество гемоцитов у гусениц сосновой пяденицы падает вдвое, при этом возрастает количество фагоцитов с 5 по 32%.
в) неспецифическая биоиндикация индустриальных загрязнений возможна по содержанию гемоглобина в крови обыкновенной полевки;
г) в тканях моллюсков при загрязнении водоемов возрастает удельное содержание каратиноидов.
3. Размножение. Плодовитость обычно падает, например:
· У тлей и непарного шелкопряда при окуривании их сернистым газом;
· У птиц при действии тяжелых металлов и ДДТ уменьшается кладка;
Иногда плодовитость повышается, например:
· У коллембол (Onychiurus armatus, Orrchesella cincta) на участках, загрязненных тяжелыми металлами.
В лабораторных условиях в качестве тест-организмов могут быть использованы саранчовые (Acrotylus patruelis, Aiolopus thalassinus). При действии хлорида ртути у этих видов возрастает число яиц в кладке, при действии мочевины (>0,055 г./кг почвы) уменьшается число яиц в кладке и количество кладок.
4. Онтогенез и продолжительность жизни:
а) нарушение течения линек у насекомых:
· При загрязнении у бабочек снижается доля окукливающихся гусениц и процент вылета имаго;
· Удлинение личиночной стадии у совки (Scotia segetum) при интоксикации медью и у непарного шелкопряда при фумигации фтористым водородом (HF) и метилмеркаптаном;
б) сокращение сроков развития:
· У совки (Scotia segetum) на 4-7 дней при добавлении хлорида кадмия (CdCI2);
· У коллембол (Isotoma notabilis, Onychiurus armatus) при загрязнении тяжелыми металлами;
в) изменение срока жизни. Обычно он сокращается, например:
· У кобылки (Acrotylus patruelis) при увеличении концентрации HgCI2;
· У гусениц (особенно младших возрастов) непарного, тутового и соснового шелкопрядов, сосновой пяденицы и многих других при питании загрязненным кормом и фумигации промышленными выбросами;
· У личинок мухи (Calliphora vicina) пропорционально концентрации сернистого газа.
Реже наблюдают удлинение срока жизни, например, у дрозофилы при добавлении в пищу 0,3% антиоксиданта пропилгаллата срок жизни возрастает на треть.
5. Поведение - это чувствительный индикатор нарушений в среде:
а) изменение циркадного (суточного) ритма рыб в рыборазводных прудах - пример неспецифической биоиндикации. Двигательная активность рыб отражает условия содержания, реагируя на обеспеченность кислородом и органическое загрязнение;
б) у крабов (Pachygrapsus) после воздействия масляного экстракта (результат утечки горючего) нарушается половое поведение: самцы не реагируют на самок.
Примеры биоиндикации на популяционно-видовом уровне
Популяция - естественная пространственная группировка особей одного вида. Характеризуется плотностью, структурой (половозрастной, экологической и пр.), особенностями динамики. Отклонения этих показателей от нормы и положены в основу биоиндикации с помощью популяций.
