Bioindikator-Spezies: Typen und Beispiele

Geschrieben und geprüft von der Biologin Raquel Rubio Sotos

Letzte Aktualisierung: 21. Mai 2024

Die zahlreichen Veränderungen, die derzeit in den Ökosystemen stattfinden, insbesondere die Luftverschmutzung, die Entwaldung oder die Eutrophierung der Gewässer, führen zu Variationen in den verschiedenen ökologischen Nischen der Erde. Sie können mit Hilfe von Bioindikator-Spezies quantifiziert werden.

Diese Variationen können mit physikalisch-chemischen Methoden analysiert werden, die einige relevante Informationen liefern können. Was man mit dieser Technik nicht erhält, sind Informationen darüber, wie sich diese Veränderungen auf die Lebewesen auswirken. Hierfür werden Bioindikatorarten verwendet, die wir hier vorstellen.

Was sind Bioindikator-Spezies?

Bioindikatorarten sind alle Lebewesen und ihre Lebensgemeinschaften, die auf verschiedene Umweltveränderungen reagieren können. Diese Veränderungen können auf physiologischer Ebene, auf der Ebene des Verhaltens oder durch die Anreicherung von Schadstoffen erfolgen. Sie können Informationen über die ökologischen Eigenschaften der Umwelt oder über die Auswirkungen bestimmter Prozesse liefern.

Eigenschaften der Bioindikator-Spezies

Vor Beginn einer Studie mit Bioindikatoren muss eine Vorbewertung durchgeführt werden, um die Arten auszuwählen, die am besten auf die Art des Umweltproblems und seine räumliche und zeitliche Ausdehnung reagieren. Zu diesem Zweck müssen die verwendeten Organismen eine Reihe von Anforderungen erfüllen, wie z. B:

• Sie sollten besonders empfindlich auf Störungen durch verschiedene Umweltfaktoren reagieren.
• Leicht zu untersuchen. und der Wissenschaft gut bekannt.
• Reichlich in allen möglichen Lebensräumen vorhanden sein.
• Es sollte möglich sein, ihre Reaktion auf Stress zu messen.
• Möglichst repräsentativ für das gesamte Ökosystem sein.

Wenn Individuen einer bestimmten Population als Bioindikatoren verwendet werden, sollten ihr Alter und ihr Genotyp berücksichtigt werden. Außerdem muss sichergestellt werden, dass die Untersuchung und die Berechnungen nicht durch andere Umweltfaktoren beeinflusst werden. Um dies zu gewährleisten, können physikalisch-chemische Untersuchungen der Umwelt durchgeführt werden.

Wozu dienen Bioindikator-Spezies?

Bioindikatorarten sind vor allem in diesen drei Situationen besonders nützlich:

• Wenn der Umweltfaktor nicht gemessen werden kann – zum Beispiel zur Rekonstruktion vergangener Umweltfaktoren, auch Paläoökologie genannt.
• Im Biomonitoring – wenn der angezeigte Faktor schwer messbar ist
• Wenn der Umweltfaktor schwer zu interpretieren ist.

Bioindikatoren werden daher hauptsächlich in folgenden Fällen verwendet:

• Zur Beurteilung der Wirkung von Toxinen. Bioindikator-Organismen können nützlich sein, um zukünftige Schäden nach der Freisetzung von Giftstoffen vorherzusagen und. Sie können sogar die schädlichen Auswirkungen von Chemikalien mit ihrer eigenen Physiologie darstellen.
• Zur Bewertung der Auswirkungen menschlicher Tätigkeiten. Das Fehlen, das Vorhandensein oder die Veränderung bestimmter Arten, wenn eine Auswirkung auf ein Ökosystem auftritt, ermöglicht es uns, die Auswirkungen in diesem spezifischen Gebiet zu bewerten.
• Warnung vor Umweltveränderungen. Die Empfindlichkeit von Bioindikatorarten liefert frühzeitige Informationen über Umweltveränderungen und ermöglicht es, die möglichen Folgen eines bestimmten Ereignisses vorherzusagen.
• Bewertung des Artenreichtums. Die Komplexität von Ökosystemen und trophischen Beziehungen macht es oft schwierig, Veränderungen im Artenreichtum abzuschätzen, aber mit Bioindikatoren können die gewonnenen Daten auf die Vielfalt der Umwelt extrapoliert werden.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass in vielen Fällen eine einzelne Art, so repräsentativ sie auch sein mag, nicht auf das gesamte Biom des Standorts übertragen werden kann. Dies muss bei der Interpretation der Daten berücksichtigt werden.

Arten von Bioindikator-Organismen

Wir können Bioindikatoren auf verschiedene Weise klassifizieren. Einer von ihnen ist durch das Medium, das untersucht wird. Im Folgenden werden wir alle möglichen Arten mit diesen Eigenschaften behandeln.

Boden-Bioindikatoren

Die verschiedenen menschlichen Aktivitäten im Zusammenhang mit der Siedlungsentwicklung und der Ausbeutung von Ressourcen haben zu zahlreichen Veränderungen und Auswirkungen auf den Boden geführt. Infolgedessen gingen Lebensräume verloren, Hydrographie und Erosion wurden verändert und viele Substrate wurden kontaminiert. Drei Bioindikatororganismen sind für die Bewertung dieser Auswirkungen besonders wichtig:

• Pilze: Diese Organismen werden hauptsächlich zur Untersuchung der Radioaktivität des Bodens verwendet. Pilze akkumulieren Radionuklide in ihren Geweben, die dann in andere Nahrungsketten wie Nagetiere oder Menschen übertragen werden können. Aus diesem Grund wird die Qualität ihres Gewebes untersucht, um festzustellen, ob es eine Anreicherung von Radioaktivität aufweist.
• Milben: Milben sind reichlich vorhanden, repräsentativ und leicht zu sammeln. Sie reagieren empfindlich auf verschiedene Schadstoffe und ihre weite geographische Verbreitung ermöglicht einen einfachen Vergleich ihrer Reaktion in verschiedenen Ökosystemen. Sie reagieren in der Regel sehr empfindlich auf Insektizide, die zu einem Rückgang der Populationen führen.
• Springschwänze: Sie gehören zu den wichtigsten Gruppen der Bodenfauna. Ihre große Zahl, Vielfalt, Diversität und Aktivität machen sie zu hervorragenden Bioindikatorarten. Die Belastung dieser Organismen durch Säuren, Schwermetalle, Stickstoffverbindungen und Pestizide führt zu einem Rückgang ihrer Häufigkeit und ihres Artenreichtums.

Wasser-Bioindikatoren

Die anthropogene Verschmutzung beeinflusst die Verbreitung und das Wachstum aquatischer Arten ebenso wie klimatische, geographische und symbiotische Faktoren. Die folgenden Bioindikatorarten sind in diesem Zusammenhang besonders wichtig:

• Fische: Wenn sich die Umwelt, in der sie leben, verändert, können Fische ethologische, morphologische, physiologische, biochemische und molekulare Veränderungen aufweisen, die durch den Stress verursacht werden, den die Umweltbedingungen hervorrufen. Sie reagieren sehr empfindlich auf diese Veränderungen und sterben häufig oder verschwinden ganz. Das Vorhandensein von Forellen und Lachsen in einem Fluss ist ein Indikator für ein gesundes Ökosystem.
• Amphibien: Diese Tiere reagieren sehr empfindlich auf Trockenheit und Schadstoffe. Durch ihre durchlässige Haut nehmen sie Schadstoffe, sauren Regen, Düngemittel und Insektizide leicht auf und reichern sie in ihrem Körper an. Deshalb gehören sie zu den wichtigsten Arten, die bei Veränderungen ihres Ökosystems aussterben.
• Insekten : Unter den im Wasser lebenden Makroinvertebraten sind Insekten eine der am besten geeigneten biologischen Gruppen, um die Qualität des Ökosystems zu bestimmen. Eigenschaften wie ihre Empfindlichkeit gegenüber Schadstoffen, ihre schnelle Reaktion auf Veränderungen und ihre Nutzung praktisch aller verfügbaren Lebensräume machen sie zu einer hervorragenden Untersuchungsgruppe.

Luft-Bioindikatoren

Luftverschmutzung ist eines der größten Umweltprobleme unserer Zeit. Die Fähigkeit, die Luftqualität zu “überwachen”, ist für das reibungslose Funktionieren der Ökosysteme und für die menschliche Gesundheit von entscheidender Bedeutung. Einige der verwendeten Bioindikatororganismen sind:

• Bienen: Bienen sind Schlüsselarten in Ökosystemen. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass sie die Auswirkungen des Klimawandels und der Fragmentierung von Lebensräumen anzeigen. Außerdem werden sie zur Überwachung von Umweltverschmutzung, Schwermetallen, Radioaktivität, Industrieabfällen und -schadstoffen, Pestiziden und Herbiziden eingesetzt.
• Flechten: Flechten sind Symbiosen zwischen Algen und Pilzen. Da sie die meisten ihrer Nährstoffe aus der Atmosphäre beziehen, reagieren sie sehr empfindlich auf Veränderungen in der Luft. Eine der Hauptursachen für ihr Verschwinden ist Schwefeldioxid, das die Umwelt versauern lässt.
• Geckos: Diese Reptilien sind gute Bioindikatoren, da sie dazu neigen, Giftstoffe aus der Luft anzureichern, die hauptsächlich aus ihrer Nahrung stammen. Zu diesen Stoffen gehören unter anderem Cd, Se, As und Pb. Außerdem sind die Individuenzahlen in kontaminierten Gebieten aufgrund der verminderten Fruchtbarkeit in der Regel geringer.

Beispiele für Bioindikatoren

Bioindikatoren lassen sich entsprechend ihrer Verwendung in drei Kategorien einteilen:

• Ökologische Bioindikatoren: Arten, von denen bekannt ist, dass sie empfindlich auf Verschmutzung, Fragmentierung des Habitats oder andere Belastungen reagieren. Die Reaktion des Indikators ist repräsentativ für die Gemeinschaft.
• Umwelt-Bioindikatoren: Arten oder Artengruppen, von denen bekannt ist, wie sie auf Störungen oder Veränderungen der Umwelt reagieren.
• Biodiversitäts-Bioindikatoren: Der Artenreichtum eines Indikatortaxons wird als Indikator für den Artenreichtum einer Lebensgemeinschaft verwendet. Dies kann auch durch messbare Diversitätsparameter wie Endemismus, genetische Parameter oder populationsspezifische Parameter geschehen.

Viele Bioindikatororganismen können gleichzeitig ökologische, Umwelt- und Biodiversitätsindikatoren sein, d.h. sie sind keine ausschließlichen Kategorien. Lass uns das Thema mit einigen konkreten Beispielen abschließen.

Fischotter

Diese fleischfressenden Säugetiere der Familie Mustelidae sind praktisch auf der ganzen Welt verbreitet. Sie ernähren sich hauptsächlich von Fischen und Krebstieren und sind daher einer der wichtigsten Räuber in aquatischen Ökosystemen.

Es ist erwiesen, dass Fischotter ihr Revier verlassen, wenn das Ökosystem stark gestört ist. Dies kann auch mit der Abnahme oder dem Verlust der Qualität ihrer Nahrung zusammenhängen.

Darüber hinaus wurden Untersuchungen an ihren Exkrementen durchgeführt, um die Menge an Schwermetallen und anderen Stoffen zu bestimmen, die durch Bioakkumulation in der Nahrungskette in ihren Körper gelangen können. Der Kot kann die Wasserqualität, in der Fischotter leben, ziemlich genau, einfach und schnell widerspiegeln.

Käfer

Diese Insekten können ausgezeichnete Bioindikatoren sein. Je nach Familie und Art können sie uns verschiedene relevante Informationen über Ökosysteme liefern.

Mistkäfer, die sich von Exkrementen ernähren, reagieren sehr empfindlich auf die Fragmentierung und Umwandlung von Wäldern. Sie können aber auch helfen, die Regeneration von Ökosystemen zu beurteilen.

Scolytinae sind wichtige Schädlinge, die während längerer Trockenperioden in Ökosystemen auftreten. Diese Insekten können Umweltveränderungen aufgrund des Klimawandels und möglicher Wüstenbildung vorhersagen. Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Arten, die bei Trockenheit auftreten.

Ein weiteres gutes Beispiel sind die Käfer in den Alpen, die sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen reagieren und oft endemisch sind. Diese Käfer werden mit steigender Temperatur größer oder können im Falle der Wasserkäfer sogar aussterben.

Vögel

Laut SEO Birdlife sind Vögel ein hervorragendes Instrument, um die Vielfalt und Integrität von Ökosystemen weltweit zu bewerten. Das liegt daran, dass Vögel schnell auf Veränderungen in der Nahrungskette reagieren oder auf Veränderungen in ihrer physischen Umgebung eine Reaktion zeigen.

Ein gut untersuchtes Beispiel – das mit der Nahrungskette zusammenhängt – sind Vögel, die in Feuchtgebieten leben. Mit der Nahrung, die sie fressen, reichern sich Schwermetalle und andere Giftstoffe in ihrem Körper an, wenn sie sich in kontaminierten Gebieten aufhalten.

Ein besseres Verständnis und die Erforschung von Bioindikatoren sind für den Schutz und die Korrektur von Veränderungen in Ökosystemen unerlässlich. Diese Lebewesen ermöglichen es uns, die Verschlechterung der Umwelt mehr oder weniger schnell und effizient zu erkennen, aber auch Verbesserungen in den Ökosystemen vorzunehmen, die es uns ermöglichen, unseren Planeten zu erhalten.