Біотестування_вчителі_2025

1. Сучасні методи біоіндикації у природничій галузі

Ірина Бровко, к.б.н.
Директор Інституту Агробіології

2.

Методики біотестування, як
способи виявлення забруднення
довкілля за допомогою живих
організмів.
Такий підхід дає комплексну
оцінку якості середовища, адже
враховує сукупний вплив всіх
можливих забруднювачів, а не
лише
присутність
окремих
хімічних речовин.
Це
зможе
«оживити»
уроки
біології,
продемонструвати
вплив
забруднювачів на живі істоти у
зрозумілій для учнів формі.
2

3.

Навіщо це потрібно?
1. Біотести більш наочні.
2. Забруднювачі мають різну дію та різні ефекти, що
можуть виявити лише живі системи.
3. Такі дослідження розвивають у школярів навички
наукового
експерименту:
постановка
гіпотези,
проведення досліду і обговорення результатів.
3

4.

МЕТОДИКИ БІОТЕСТУВАННЯ ЗАБРУДНЕНЬ НАВКОЛИШНЬОГО
СЕРЕДОВИЩА (ВОДИ, ҐРУНТУ ТА ПОВІТРЯ)
Водойми – річки, озера, ставки
нерідко є «приймачами» забруднення:
сюди можуть потрапляти стічні води,
хімікати з полів, важкі метали з
промисловості
4

5.

ТЕСТ НА ДАФНІЯХ: ОЦІНКА ТОКСИЧНОСТІ ВОДИ ЗА ДОПОМОГОЮ ВОДЯНИХ
РАКОПОДІБНИХ
Тут досліджуємо загальну токсичність води
для водних безхребетних. Можна виявити
гостру токсичність, коли організми швидко
гинуть від отрути, або сублетальні ефекти,
тобто поведінкові зміни.
Учні спостерігають за особинами протягом
визначеного часу (24–48 годин) для оцінки
смертності. Спостерігають чи жваво вони плавають,
чи випали на дно нерухомо. В найпростішому
варіанті через добу рахуємо, скільки дафній вижило
у кожній склянці, і порівнюємо з контролем (100%
живих).
5

6.

ТЕСТ НА ДАФНІЯХ: ОБГОВОРЕННЯ З УЧНЯМИ
Результати такого досліду дуже наочні для
дискусії. Якщо в контрольній склянці всі дафнії
живі та активні, а в забрудненому зразку
половина загинула або мляві це привід
поговорити про токсичність.
Варто згадати про харчові ланцюги,
дафнії основа раціону мальків риб,
отже якщо дафнії гинуть, це загрожує
всій екосистемі водойми.
За бажанням обговоріть з дітьми
етичний аспект: ми використовуємо
живих істот у експерименті. Тому слід
поводитися гуманно.
Після досліду бажано промити дафній у
чистій воді і, якщо можливо, повернути
до нормальних умов (наприклад, у
шкільний акваріум). Це теж виховує
екологічну і етичну культуру.
6

7.

ТЕСТ НА РЯСЦІ (LEMNA MINOR): РОСЛИННИЙ ІНДИКАТОР
ВАЖКИХ МЕТАЛІВ.
Досліджуємо наявність важких металів та
інших
домішок,
що
пригнічують
ріст
водоростей. Ряска мала надзвичайно швидко
розмножується і при цьому дуже чутлива до
складу води. Якщо у воді є токсиканти, ряска
змінює колір, зупиняє ріст або навіть гине.
У
кілька
скляних
баночок
наливаємо
зразки
води
для
тестування, розкладаємо рослини,
спостерігаємо протягом 2-х діб,
звертаємо увагу на колір, здорова
ряска яскраво- або середньо-зелена, а
під впливом деяких металів може
червоніти, жовкнути чи біліти.
Цілісність
рослинок
чи
не
розпадаються вони, чи не виглядають
слизистими, з некрозами. Кількість і
7
розмір нових листочків.

8.

ТЕСТ НА РЯСЦІ (LEMNA MINOR): ОБГОВОРЕННЯ З УЧНЯМИ
Цей експеримент чудова можливість поговорити
про важкі метали та стійкі забруднювачі. Учні
можуть згадати, що важкі метали і інші хімікати
інактують ферменти, руйнують хлорофіл, тому
рослина жовтіє чи гине.
Обговоріть поняття ГДК (гранично допустимої
концентрації). Учням буде цікаво дізнатися, що
існують міжнародні стандарти тестування на
водоростях: наприклад, методика оцінки гострої
токсичності води на одноклітинних водоростях.
Також ця непримітна рослина допомагає
науковцям контролювати стан стічних вод,
перевіряти ефективність очисних споруд.
Також ряску використовують у космічних біосферних
експериментах як модельну рослину. Тобто
демонструючи тест з ряскою, ви не лише вчите
екології, а й показуєте учням приклад практичного
застосування біології у технологіях.
8

9.

ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ БАКТЕРІЇ: ШВИДКИЙ ТЕСТ ЯКОСТІ ВОДИ (ДЕМОНСТРАЦІЯ
СУЧАСНОГО ПІДХОДУ).
Тут досліджуємо миттєву токсичність води для
бактерій, яка проявляється зміною інтенсивності
їхнього біолюмінесцентного світіння.
Певні морські бактерії (родів Vibrio,
Photobacterium) здатні світитися в темряві завдяки
біохімічним реакціям. Якщо вода отруєна, їхнє
світіння слабшає або зовсім зникає. Таким чином,
за інтенсивністю світла можна зробити висновок
про наявність токсичних забруднень.
У пробірку з досліджуваною водою додають
стандартну культуру люмінесцентних бактерій
(вони зазвичай висушені у вигляді порошку), до
суспензії додають зразок води, скажімо, воду з
річки, куди міг потрапити промисловий стік.
Спеціальний прилад (люмінометр) заміряє
інтенсивність світла до і після додавання зразка.
Вже за 15–30 хвилин можна кількісно оцінити,
наскільки впала яскравість. Значне падіння
сигналу означає високу токсичність.
9

10.

ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ БАКТЕРІЇ: ОБГОВОРЕННЯ З УЧНЯМИ
Цей метод відкриває чудову тему для
обговорення сучасних технологій в екології та
екотоксикології. Біологи поєднали природний
феномен (світіння бактерій) із приладами,
отримавши високочутливий індикатор.
Можна згадати, що вже створено
генетично модифіковані бактерії кишечної
палички з геном люціферази, які світяться і
реагують
на
забрюднювачі.
Їх
застосовують для контролю якості прісної
води також. Це привід поговорити про
клітинний метаболізм, навіть торкнутися
теми впливу токсинів на дихальні
ферменти.
Розглянуті методи показують, чи є у воді шкідливі речовини, але кожен по-своєму.
Якщо всі три тести провести паралельно, то вийде дуже наочна наукова робота. Але і
будь-який один з них у шкільній програмі вже цінний досвід практичної екології.
10

11.

БІОТЕСТУВАННЯ ГРУНТУ
Ґрунт – це середовище, де живуть
і рослини, і тварини, і мікроорганізми.
Забруднення ґрунтів може довго
лишатися непоміченим. Традиційно
хіміки аналізують ґрунт на вміст
конкретних металів, нафтопродуктів
тощо. Біологи можуть визначити
загальну
токсичність
ґрунту
за
допомогою біотестів. Розглянемо два
основних підходи: фітотести (на
рослинах) і зоотести (на ґрунтових
тваринах).
11

12.

ФІТОТЕСТИ ДЛЯ ОЦІНКИ СТУПЕНЯ ЗАБРУДНЕННЯ ГРУНТУ
Фітотести, показують чи містить ґрунт
або вода із ґрунту речовини, що
пригнічують ріст рослин. Іншими словами,
фітотоксичність середовища. Насінина
може не прорости, або прорости, але дати
слабкий,
деформований
паросток.
Найчастіше у таких тестах використовують
швидкоростучі рослини: пшеницю, крессалат, редис, тощо, або цибулини ріпчастої
цибулі.
Варіант А: насіння. Пророщуємо насіння на
фільтрувальному папері, порівнюючи варіанти з
чистою водою та з витяжкою з грунту. Як
позитивний контроль можна використовувати
розчин мідного купоросу чи оцту, що точно має
пригнічувати ріст.
Залишаємо при кімнатній температурі на
3–5 днів. Якщо в ґрунті є шкідливі речовини ми
побачимо затримку проростання, меншу
довжину корінців, можливо, побуріння тканин
паростків чи інші аномалії, порівняно з
контролем.
12

13.

ФІТОТЕСТИ ДЛЯ ОЦІНКИ СТУПЕНЯ ЗАБРУДНЕННЯ ГРУНТУ
Варіант Б: цибуля. Це класичний
Allium-тест, який широко використовується
в екотоксикології. Беремо звичайні
невеликі цибулини. З цибулин знімаємо
сухі верхні луски і обрізаємо суху верхівку,
щоб оголити денце, де знаходиться кільце
кореневих зачатків. У маленькі склянки
наливаємо наші зразки. Поміщаємо
цибулини денцем вниз, залишаємо в
темряві.
Через 72 години знімаємо цибулини і
вимірюємо довжину корінців у кожної. У
контролі зазвичай корінці відростають на кілька
сантиметрів, утворюючи цілий пучок (як
«борода»). Якщо ж зразок токсичний, корінці
будуть коротенькі або взагалі не проросли. За
науковими протоколами критерієм токсичності
є саме інгібування (пригнічення) росту корінців
щодо контролю.
13

14.

ФІТОТЕСТИ ДЛЯ ОЦІНКИ СТУПЕНЯ ЗАБРУДНЕННЯ ГРУНТУ:
ОБГОВОРЕННЯ З УЧНЯМИ
Які
саме
забруднювачі
ґрунту
найнебезпечніші, наприклад пестициди,
важкі метали від промисловості, кислотні
дощі, нафтові розливи.
Можна запитати, а чи завжди наші
саджанці будуть реагувати однаково?
Можливо, є рослини більш стійкі, а є
ультра-чутливі? Це підведе до теми
біоіндикаторних видів серед флори.
Можна згадати про посівні проби в екології
коли на різних ґрунтах висівають однакові
культури і дивляться, де краще росте. Такі
методи широко застосовуються в агрономії
(для визначення фітотоксичності ґрунту).
Таким чином, зі шкільного досліду є
місточок до реальних задач охорони
довкілля і сільського господарства.
14

15.

ЗООТЕСТИ: ТЕСТ З ДОЩОВИМИ ЧЕРВ’ЯКАМИ: ПОВЕДІНКА ҐРУНТОВИХ ТВАРИН У
ЗАБРУДНЕНОМУ ҐРУНТІ
Дощові черви (родини Lumbricidae,
особливо вид Eisenia fetida – червоний
каліфорнійський черв’як) живуть у верхніх
шарах ґрунту і дуже чутливі до його складу.
Якщо ґрунт забруднений важкими металами,
нафтопродуктами або пестицидами, черви
або гинуть, або тікають із такого місця.
На цьому заснований тест
уникнення: він показує, чи будуть
тварини
уникати
контакту
із
забрудненим ґрунтом. Цей метод
доповнює фітотести, адже інколи
речовини можуть не сильно впливати
на рослини, але шкодити тваринам, і
навпаки. Зазвичай результати такі:
якщо забруднення сильне, майже всі
черв’яки переберуться на чистий ґрунт,
у «отруйному» секторі буде 1–2 або
жодного. Якщо різниця незначна або
забруднення слабке розподіл буде
15
близький до 50/50.

16.

ЗООТЕСТИ: ТЕСТ З ДОЩОВИМИ ЧЕРВ’ЯКАМИ: ОБГОВОРЕННЯ З УЧНЯМИ
Обговоріть роль черв’яків у екосистемі
ґрунту: якщо їх не стане, порушаться
ґрунтоутворення,
аерація,
переробка
органіки. Тобто забруднення впливає на
весь екологічний ланцюг.
Також зверніть увагу, що це був
поведінковий тест. На відміну від
попередніх, де ми міряли ріст чи
смертність, тут ми оцінили сублетальний
ефект: невелика доза отрути може не
вбити черв’яка відразу.
Завжди потрібно зважати на характер та
дію забруднювача і варто
щоб учні
розуміли, що у науки немає простих
універсальних методів, кожен має свою
галузь застосування.
16

17.

БІОТЕСТУВАННЯ ПОВІТРЯ: МЕТОД ЛІХЕНОІНДИКАЦІЇ: ОЦІНКИ
ЧИСТОТИ ПОВІТРЯ ЗА ЛИШАЙНИКАМИ.
Лишайники поглинають всі елементи з
повітря дуже швидко і не можуть вивести
токсини.
Якщо
в
повітрі
присутній
забруднювач,
він
може
порушувати
фотосинтез як наслідок, лишайник відмирає.
Тому в промислових районах багато видів
лишайників зникають зовсім.
Навпаки, де повітря чисте –
лишайників багато, різних форм і
кольорів. Отже, наявність або відсутність
лишайників, а також їх різноманіття є
індикатором якості повітря.
Метод можна реалізувати як польове дослідження з учнями. Обравши кілька
контрастних локацій: центр міста, спальний район з парком, селище або лісопарк за
межами міста. Для простоти можна класифікувати за формою талому: накипні,
листуваті і кущисті. За отриманими даними видно: в центрі міста, найімовірніше,
будуть або тільки накипні лишайники, або взагалі нічого. У парку вже зустрінуться
листуваті форми, кілька видів. За містом і листуваті, і кущисті, різноманіття
максимальне. Цей градієнт наочно демонструє, що чим чистіше повітря, тим більш
вимогливі лишайники можуть рости.
17

18.

БІОТЕСТУВАННЯ
ПОВІТРЯ.
ОБГОВОРЕННЯ З УЧНЯМИ
МЕТОД
ЛІХЕНОІНДИКАЦІЇ:
Цей метод дуже близький до екології «в
полі», діти відчувають себе дослідниками
довкілля. Обговорювати можна біологію
лишайників: нагадайте, що це за істоти,
чому вони такі чутливі. Нехай учні самі
зроблять висновок чому лишайники
природні
сигналізатори
чистоти
атмосфери.
Також поговоріть про забруднювачі
повітря: окрім SO₂, це оксиди азоту
(вихлопи авто), важкі метали в пилу (від
заводів, ТЕЦ).
На додаток можна згадати, що окрім
лишайників, існують і інші біоіндикатори
повітря. Наприклад, хвойні рослини. Мохи
теж добре накопичують важкі метали. В
школі можна спробувати виростити мох у
різних
умовах
і
побачити
зміни
зовнішнього вигляду.
18

19.

ВИСНОВКИ
Спільним для методів біотестування є
те, що головними вимірювальними
приладами виступають живі організми,
від бактерій до цілих дерев.
Такі експерименти є наочними, живими
і такими, що запам’ятовуються.
Кожен з методів має наукову основу і
проведення біотестів, крім всього іншого
сприяє
виховання
екологічної
відповідальності.
19