53

Bucovina Forestierã XI, 1. Comentarii

Aspecte privind utilizarea bioindicatorilor însupravegherea ecosistemelor

Anca Mãciucã

Omul este parte componentă a ecosis-temelor naturale şi, în decursul timpului,influenţa lui asupra acestor ecosisteme acunoscut transformări fundamentale. Dacăiniţial modificările antropice ale ecosiste-melor au fost imperceptibile, odată cu pro-gresul umanităţii efectele activităţii umaneau devenit din ce în ce mai vizibile.

Amploarea ingerinţei umane în func-ţionarea ecosistemelor a crescut mereu,activitatea umană ajungând în prezent săafecteze ecosfera. Într-o primă perioadă,oamenii nu au fost conştienţi de implicaţiiledezvoltării societăţii şi a progresului tehno-logic asupra mediului înconjurător. Ulteri-or, au început să fie evidente efectele nega-tive ale intervenţiei umane masive asupraecosistemelor, care a afectat echilibrul foar-te complex, dar şi foarte sensibil al biosfe-rei. Ca urmare a activităţii antropice, auapărut deja modificări globale ale climei,precum şi ale circuitelor biogeochimiceglobale, cu repercusiuni asupra tuturor eco-sistemelor terestre. Implicaţiile acestei stăride fapt pot deveni foarte grave, deoarecede buna funcţionare a acestor ecosistemedepinde, în ultimă instanţă, supravieţuireanoastră ca specie şi eventuala continuare aevoluţiei umanităţii.

După conştientizarea existenţei perico-lului dezechilibrării ecosistemelor care sus-

ţin viaţa pe întreaga planetă, s-a căutatgăsirea unor modalităţi de supraveghere aacestora.

Scopul acestei supravegheri este repre-zentat, în primul rând, de detectarea dintimp a unor eventuale modificări în func-ţionarea şi componenţa sistemelor biolo-gice, care le-ar putea conduce pe acestea înfinal la dezorganizare, la colaps, sau le-arputea angaja într-o direcţie de evoluţienefavorabilă. Alertarea din timp a specia-liştilor dă posibilitatea factorilor de deciziesă ia măsuri pentru remedierea situaţiei,înainte să apară efecte negative ireversibile.

În al doilea rând, se urmăreşte studiereareacţiei şi a răspunsului biosistemelor lamodificarea globală a mediului, care ră-mâne o realitate, în ciuda eforturilor inter-naţionale care au început să se facă pentrurealizarea unei dezvoltări durabile, carepresupune concomitent şi conservareamediului. Informaţiile obţinute pe baza sis-temelor de supraveghere sunt stocate înbaze de date, pentru a da posibilitatea rea-lizării unor comparaţii în timp.

Pe plan global există mai multe reţele desupraveghere a ecosistemelor sau doar aanumitor parametri abiotici. Aceste reţeleau o desime şi o extindere variate şi suntdotate cu aparatură mai mult sau mai puţinsofisticată. Cea mai extinsă reţea de supra-

veghere a ecosistemelor se află în Europa.Monitorizarea poate fi instrumentală sau

biologică. Monitorizarea biologică sau bio-monitoringul poate să înlocuiască sau săcompleteze monitoringul instrumental.Biomonitoringul este de preferat monito-rizării instrumentale, în cazul în care nu sedispune de resurse financiare suficientepentru amplasarea şi întreţinerea unui echi-pament sofisticat (cum este în general cazulîn ţările în curs de dezvoltare sau subdez-voltate); el este foarte convenabil pentrucazurile în care se urmăreşte monitorizareape timp foarte îndelungat a unor suprafeţede mari dimensiuni. Complementaritateabiomonitoringului rezidă în faptul că supra-vegherea instrumentală realizează măsură-tori instantanee şi periodice legate, în gene-ral, de factorii abiotici, furnizând doar infor-maţii cantitative, separat pentru fiecare din-tre aceştia; monitoringul biologic, înschimb, poate oferi indicaţii despre variaţiaîn timp, acumularea sau efectul interacţiuniianumitor factori abiotici şi despre răspunsulorganismelor vii individuale sau al comu-nităţilor de organisme la modificările medi-ului.

Bioindicatorii sunt specii, populaţii, sauansambluri de specii care, datorită variabi-lităţii lor (biochimice, fiziologice, etolo-gice sau ecologice), permit caracterizareastării unui ecosistem şi pun în evidenţă, câtmai precoce posibil, modificările naturalesau antropice ale acestuia (Blandin, 1986,citat de Lucău, 1997)

Ideea speciilor bioindicatoare este vehi-culată încă din secolul trecut, când a fostobservată capacitatea indicatoare a liche-nilor în ceea ce priveşte compoziţia, puri-tatea şi umiditatea aerului. În a doua jumă-tate a secolului XX, cercetările au vizat îngeneral găsirea unor indicatori şi punerea lapunct de metode care să ofere informaţiilegate de poluanţi (ai aerului, solului,

apelor). Ulterior, pe măsura apariţiei pre-ocupărilor legate de alte tipuri de degradarea ecosistemelor, s-a căutat identificareaunor bioindicatori care să ofere informaţiilegate de stabilitatea ecosistemelor, demenţinerea biodiversităţii, de gestionareadurabilă a unor ecosisteme forestiere sauagricole (efectul anumitor măsuri sau teh-nici de gestionare asupra acestor ecosis-teme), sau informaţii legate de răspunsulecosistemelor la modificarea globală aclimei.

În ceea ce priveşte indicatorii poluării,aceştia sunt de două tipuri: specii sensibile,care indică prezenţa unui poluant prinapariţia unor leziuni sau malformaţii şi spe-cii acumulatoare, care concentrează polu-antul în corpul lor. Mai există şi o altă ca-tegorie, şi anume specii care proliferează şidevin abundente în zonele poluate. Indi-catorii poluării pot fi animali sau vegetali,aceştia din urmă mai numeroşi. Bioindica-torii pentru poluare au ca avantaj, faţă demonitorizarea instrumentală, faptul că potoferi un răspuns la efectul combinat al anu-mitor poluanţi, spre deosebire de instru-mente care măsoară separat cantităţile fie-cărui poluant) şi pot da indicaţii, în urmaanalizei de ţesuturi, legate de cantităţifoarte mici de poluanţi din mediu, precumşi de evoluţia poluantului în timp, pe peri-oade mai îndelungate.

Aşa cum s-a menţionat, primele şi celemai cunoscute specii folosite ca indicatoareale calităţii aerului au fost speciile de li-cheni. Valoarea lor ca bioindicatori a fostrecunoscută încă de acum 100 de ani, darmetode concrete de monitorizare a poluăriiaerului cu dioxid de sulf, prin intermediullichenilor, au fost puse la punct şi îmbună-tăţite în ultimii 30 de ani (Case, 2002).

Alte specii de plante au fost utilizate caindicatori ai poluării cu ozon; aceşti bio-indicatori (împreună cu alţi indicatori ai

54

Bucovina Forestierã XI, 1 Comentarii

poluării aerului) pot fi încadraţi în douăcategorii: (1) specii introduse, în generalplante ierbacee, repede-crescătoare, uni-forme genetic, numite generic “specii santi-nelă” (utilizarea lor face obiectul metodeiactive de biomonitorizare) şi (2) speciicare cresc natural într-o anumită zonă, suntplante perene, arbuşti sau arbori, cucreştere înceată şi care au o reacţie lentă lacreşterea concentraţiei de poluant, efecteleapărând mai târziu în decursul perioadei decreştere; aceste specii sunt numite generic“specii detector” sau biomonitori (uti-lizarea lor face obiectul metodei pasive demonitorizare).

Exemple pentru speciile din prima cate-gorie sunt tutunul (Nicotiana tabacum L.)şi urzicuţa (Urtica urens L.), iar pentru spe-ciile din a doua categorie, în S.U.A. se uti-lizează: mălinul american (Prunus serotinaEhrh.), pinul galben (Pinus ponderosaLaws.), frasinul american (Fraxinus ameri-cana L.), frasinul de Penssylvania (Fraxi-nus pennsylvanica Marsh.), plopul temură-tor (Populus tremuloides L.), arborele lalea(Liriodendron tulipifera L.).

Speciile-santinelă reacţionează de obi-cei rapid la creşterea concentraţiei de ozondin aer, fiind folosite pentru a semnala detimpuriu prezenţa acestuia. Reacţia rapidăeste însă caracteristică doar stadiilor juve-nile şi de aceea plantele trebuie reintroduseperiodic. Ele sunt în prealabil cultivate înaer curat, lipsit de poluanţi şi transplantateapoi în zonele monitorizate; fiind uniformegenetic, şi reacţia lor la poluant este relativuniformă.

Speciile-detector nu fac obiectul unormăsuri speciale de îngrijire în mediul natu-ral în care cresc. Trebuie menţionat că doarunii indivizi dintr-o populaţie şi anume ceisensibili, reacţionează la concentraţii ridi-cate de ozon. De asemenea, reacţia indi-vizilor este condiţionată şi de celelalte

condiţii staţionale.Printre alte specii de plante care sunt

utilizate ca bioindicatori pentru diferiţipoluanţi se pot menţiona: sunătoarea(Hypericum perforatum L.) pentru acidfluorhidric, urzicuţa (Urtica urens L.) pen-tru ozon şi pentru peroxiacetil-nitraţi, zâza-nia (Lolium multiflorum Lam.) pentru acidfluorhidric şi metale grele, fetica (Vale-rianella locusta Betke.) pentru metalegrele, lucerna (Medicago sativa L.) pentrudioxidul de sulf, orzul (Hordeum vulgareL.) pentru metale grele şi compuşi ai floru-lui, porumbul (Zea mays L.) pentru acidfluorhidric, dioxid de sulf, metale grele etc.

Alături de plante, ca bioindicatori ai po-luării se folosesc insectele, cum sunt al-bina (Apis mellifera L.) pentru acid fluo-rhidric, sau păduchele socului (Aphis sam-bucci L.) pentru dioxid de sulf, iar dintremamifere, şobolanul (Rattus rattus L.) pen-tru dioxidul de azot. După cum s-a men-ţionat, indicatorii biologici nu sunt utilizaţidoar în cazul poluării, ci si pentru alte scop-uri.

Astfel, furnicile (Formicidae, Hyme-noptera) sunt utilizate ca bioindicatori încondiţiile reconstrucţiei ecologice în anu-mite zone (zone degradate de activităţiminiere, zone distruse de incendii) sau cabioindicatori ai diversităţii. În general, sestudiază ansamblul de specii de furnici dinzonele respective şi relaţiile lor cu pradasau prădătorii (Andersen, 1997).

Alte specii de insecte, şi anume cara-bidele (Carabidae, Coleoptera), sunt un fi-del indicator al modului de distribuţie avegetaţiei: există specii caracteristice me-diului alpin, subalpin sau forestier. Acestespecii au, faţă de condiţiile abiotice (şi im-plicit biotice), exigenţe foarte stricte (dealtfel, o condiţie a alegerii speciilor bioindi-catoare este ca ele să fie stenotope); în pluscarabidele sunt caracterizate printr-o mare

Mãciucã Aspecte privind utilizarea bioindicatorilor ...

55

mobilitate, astfel încât orice perturbare amicroclimatului lor specific determină oreacţie rapidă şi deplasarea indivizilor sprealt habitat, mai convenabil. Răspunsul in-sectelor la modificările mediului este mairapid ca al vegetaţiei, de exemplu. Inven-tarierea, la un anumit interval de timp, aansamblului de specii de carabide şi sto-carea acestor informaţii în baze de datepoate oferi, prin comparaţie, informaţiiprivitoare la dinamica ecosistemelor (Pena,2001).

Alte insecte, cum sunt libelulele (Odo-nata), pot oferi, în urma studierii evoluţieidistribuţiei acestora în spaţiu, indicaţiidespre apariţia unei perturbări în funcţi-onarea ecosistemului din care acestea facparte. Fluturii (Lepidoptera) pot oferi infor-maţii despre reapariţia şi succesiunea speci-ilor vegetale pe teren denudat (Doucet,1999). De asemenea, păianjenii (Araneide)pot fi utilizaţi ca bioindicatori ai echilibru-lui ecosistemelor.

Păsările sunt foarte buni bioindicatori(şi în unele cazuri, singurii) ai schimbărilorde mediu, la care reacţionează prin modifi-carea compoziţiei speciilor din cadrul uneibiocenoze, prin modificarea comportamen-tului sau a aspectului şi a capacităţii de re-producere. Păsările pot fi utilizate pentru aexamina efectele pe termen lung ale frag-mentării habitatelor lor, efectul introduceriide noi specii în ecosistem, pentru monito-rizarea calităţii apelor, pentru obţinerea deinformaţii privind sănătatea populaţiilor depeşti, pentru identificarea unor poluanţi,cum sunt pesticidele organoclorurate, me-talele grele sau substanţele radioactive. Unavantaj al utilizării păsărilor ca bioindica-tori este reprezentat de faptul că au fost înamănunt studiate în trecut şi, ca urmare, sedispune deja de numeroase date privitoarela răspândirea lor naturală, la ecologia şietologia lor, care pot fi comparate cu date

noi, obţinute din ecosisteme afectate even-tual de degradare sau perturbări diverse(Mckown, 2003).

Astfel, pentru supravegherea calităţiiapelor izvoarelor de munte din ecosistemeforestiere, în Statele Unite este utilizat cabioindicator sturzul de apă (Seiurus mota-cilla L). El a fost ales ca bioindicator pen-tru stabilitatea ecosistemelor forestiere careadăpostesc izvoare, pentru stabilirea mă-surilor prioritare de conservare a acestorecosisteme şi stabilirea unor obiective pen-tru reconstrucţia ecologică, acolo unde estecazul (ecosistemele respective fiind afec-tate de fragmentarea suprafeţelor forestiereşi de acidificarea apelor datorită tehnicilorde drenare miniere). Sturzul de apă a fostselectat ca bioindicator deoarece este legatatât de calitatea apelor de munte, cât şi desuprafeţe întinse de pădure matură (Brookset al., 2000).

Diferite specii de bufniţe au fost şi eleutilizate ca specii santinelă, pentru averti-zare precoce în cazul degradării ecosiste-melor. Aceste specii, la fel ca şi alte speciide prădători, au fost utilizate ca biomonitorideoarece sunt larg răspândite, au un com-portament teritorial, nu sunt migratoare, auo rată de înmulţire ridicată şi un metabo-lism rapid. Fiind consumatori de ordin su-perior, bufniţele pot concentra în corpul lor,datorită prăzii consumate, diverse substanţepoluante. Bufniţele s-au dovedit sensibile lao variată gamă de poluanţi, cum sunt pesti-cidele (organoclorurate sau organofos-forice), metalele grele, floruri, şi concen-trează în corp, datorită hranei consumate,pesticide. Speciile folosite ca indicatori îndiverse zone ale globului, mai ales în Ame-rica de Nord (Canada şi S.U.A.), Europa(Norvegia, Olanda, Spania, Marea Britanie)şi Africa (Africa de sud) sunt reprezentatede ciuful de pădure (Asio otus L), striga(Tyto alba L.), buha (Bubo bubo L., Bubo

Bucovina Forestierã XI, 1 Comentarii

56

virginianus L.), ciuful de câmp (Asioflameus L.), ciuvica (Glaucidium perlatumL.). Utilizarea acestor specii ca bioindica-tori presupune studii privind modificare acomportamentului legat de reproducere,studii ale grosimii cojii ouălor, studii legatede enzimele de detoxifiere din ficat şi ana-lize nedistructive, cum sunt cele ale pene-lor, sângelui sau excreţiilor.

Un alt bioindicator care a fost frecventutilizat şi bine studiat este şoimul călător(Falco peregrinus L.), ale cărui populaţii auînregistrat în trecut o drastică diminuaredatorită expunerii la D.D.T şi la alte insec-ticide organoclorurate. După interzicereaacestor insecticide, populaţiile speciei s-aurefăcut în numeroase ţări şi interesul pentruaceastă specie ca bioindicator a mai scăzut,locul ei fiind luat de diferitele specii debufniţe menţionate anterior (Sheffield,1997).

Se fac cercetări, de asemenea, pentrupunerea la punct a metodelor de folosire achiţcanilor (Soricidae, Insectivora) şi lilie-cilor (Chiroptera) ca bioindicatori ai efecte-lor fragmentării habitatelor, defrişărilor,utilizării pesticidelor, diminuării diversităţiibiotopurilor. Se urmăreşte, concomitent,găsirea de măsuri pentru protejarea acestorspecii şi implicit pentru conservarea biodi-versităţii ecosistemelor din care fac parte(Vaughn, 2002).

Bioindicatorii deschid un câmp larg decercetare; numeroase proiecte de cercetaresunt în curs de desfăşurare şi definitivare,deoarece sunt încă numeroase aspecte declarificat şi este necesară punerea la punct aunor metode coerente de supraveghere amediului prin intermediul bioindicatorilor.Pentru ca aceştia să poată fi utilizaţi în modconcret, în practică trebuie alese speciicapabile să furnizeze informaţiile necesarescopului urmărit prin monitorizare şi alecăror relaţii cu factorii de mediu şi cu cele-

lalte specii din biocenoză să fie foarte binecunoscute. La elaborarea metodelor con-crete de monitorizare trebuie să se ţină contde scara la care se fac determinările şi dedatele exacte care se culeg, precum şi demodalitatea de prelucrare şi stocare a aces-tor date, pentru ca ele să fie relevante, iarinterpretările realizate pe baza lor să fie câtmai apropiate de realitate. Ţinând cont de dificultăţile financiare

existente în ţara noastră şi de alte motiveobiective, care fac dificilă supraveghereainstrumentală a ecosistemelor forestiere,biomonitoringul reprezintă o alternativă(sau o eventuală completare) deosebit deinteresantă.

Bibliografie

Andersen, A. 1997. Using ants as bioindicators:Multiscale Issues in Ant Community Ecology,http://www.consecol.org/vol1/iss1/art8.

Brooks, R., et al. 2000. Progress Report: UsingBioindicators to develop a Calibrated Index ofRegional Ecological Integrity for ForestedHeadwater Ecosistems, http//es.epa.gov/ncer/progress/grants/97/ecoind/brooks99.html.

Case, J., 2002. What is biomonotoring?http://members.shaw.ca/james.case/lichens/bio-monitoring.html.

Doucet, P., L’utilisation des indicateurs biologiquespour caracteriser les stress environnementaux,http://www.usherbrooke/environnement/essais/PDoucet.html. Accesat în 2002.

Lucău Anca, 1997. Conceptul de bioindicator,revista Natura, Editura Universităţii Bucureşti,pag. 50-57.

Mckown, M., 2003. Why birds?. http://www.audubon.org/bird/wb.html.

Pena, M., 2001. Les Carabides (Coleoptera) deshauts-sommets de Charlesvoix: assemblages etcycles d’activité dans les environnements alpin,subalpin et foresti?r, http://www.crad.ulaval.ca/Maurice_Pena.pdf

Sheffield, S., 1997. Owls as Biomonitors ofEnvironmental Contaminants, http://nrcs.fs. fed.us/epubs/owl/SHEFFIE.pdf

Vaughn, Nancy, 2002. Interaction between agricul-

Mãciucã Aspecte privind utilizarea bioindicatorilor ...

57

tural management, biodiversity and life history:Insectivorous mammals and their prey asbiondicators ,ht tp/ /www.bio.bris .ac.uk/research/mammal/bioindicators.html

Summary

Aspects of bioindicator’s using in the moni-toring of ecosystems

The paper presents some aspects concerningthe use of different species in ecosystem monitor-ing. The introduction of bioindicator species forthe ecological control (and future protection) ofecosystems dates from about thirty years but in therecent period more and more species are identifiedand used for this purpose. If at the begining theaccent was posed on vegetal species as indicator ofenvironmental contaminants, in our days animalspecies are used as indicators of all kinds of per-turbations and stresses of ecosystems, not onlydamages caused by pollution. The biomonitoringpresents an special interest for developing coun-tries, like ours.

Key words: species used as bioindicators, san-tinel-organism, biomonitor, environmental con-taminants, ecosystem damage, ecosystem stress,biomonitoring

Bucovina Forestierã XI, 1 Comentarii

58

Autorul. Dr. ing. Anca Măciucă activează ca şefde lucrări la Facultatea de Silvicultură din cadrulUniversităţii “Ştefan cel Mare” Suceava. Poate ficontactată la adresa email ancam@eed.usv.ro