En bioindicator (eller bioindicator ) er en indikator som består av en plante , sopp eller dyrearter eller ved en gruppe av arter (øko sosiologisk gruppe ) eller plantegruppe hvis nærvær eller tilstand gir informasjon om visse økologiske karakteristika (dvs. (dvs. fysisk-kjemisk, pedologisk, mikroklimatisk, biologisk eller funksjonell) av miljøet eller om innvirkningen av visse fremgangsmåter.
En sentinelart , også kalt en økologisk sentinel , reagerer raskt på endringer i miljøforholdene. På grunn av denne følsomme bioindikatorkarakteren blir denne arten ofte valgt for bioovervåking ( miljødiagnose , økologisk overvåking av miljøer, spesielt som et middel til å advare om mesologisk nedbrytning ).
Tanken om at kvaliteten på landskapet og rikdommen i visse plante- eller dyrearter indikerer en generell kvalitet på miljøet, er ikke ny. J. Perrève, tidligere kongsadvokat og dommer, skrev i 1845 : “Naturen har plantet plantene som passer til innbyggernes mat på alle jordens steder. og av rikdommen i grønnsaksriket avhenger privat av alle dyrs eksistenser ” . Det etablerte en kobling av avhengighet mellom fauna og flora.
Den rasjonelle og vitenskapelige bruken av bioindikasjon er imidlertid nylig, særlig med miljømessig biovurdering (overvåking av miljøtilstanden eller effektiviteten av kompenserende eller gjenopprettende tiltak).
I 1974 utviklet H. Ellenberg numeriske indikatorverdier for de økologiske preferansene til en plante. I 1977 endret E. Landolt metoden: de første faktorene gjaldt jorda: gjennomsnittlig fuktighet, surhet eller basitet (pH), innhold av nitrogenholdige næringsstoffer, innhold av humus, struktur og lufting, saltinnhold; følgende er lys, gjennomsnittstemperatur, kontinentalitet (variasjoner i temperatur og fuktighet) og biologisk type.
Prinsippet er å observere biologiske eller økosystemeffekter , på nivået til individet og / eller populasjoner eller økosystemer (på nivået med biosfæren eller muligens store biomer ).
Disse effektene må måles via observasjon av forskjellige grader av morfologiske, atferdsmessige, vevs- eller fysiologiske endringer (vekst og reproduksjon), noe som i ekstreme tilfeller fører til at disse individene dør eller til en befolkning forsvinner.
Hver art eller gruppe av arter har en primær biotop . Vi vet for eksempel at:
Noen bioindikatorer er også biointegratorer ; de kan være dobbelt nyttige i bioovervåkningsprogrammer .
Bioindikatorarter kan gi informasjon om økosystemet . Således, for eksempel, tilstedeværelse av bakke biller , diplopods og staphylins indikerer en edaphic mikroklima . I Fontainebleau-skogen er den lave tilstedeværelsen av gjengrodde arter karakteristisk for nylige lysninger og forklares av utilstrekkelig søppelinngang. Noen arter er bioindikatorer for metallholdige avleiringer , slik som Buchnera cupricola , som er motstandsdyktig mot svært høye konsentrasjoner av kobber (se metallofytter ).
Bioindicatrix-artene gjør det også mulig å diagnostisere miljøendringer knyttet til menneskelig aktivitet. Det er bioindikasjoner av menneskeskapte fenomener (reduksjon i meitemarkpopulasjonen etter dyp brøyting); bioindikasjoner av luftforurensning (reduksjon i antall edderkopper , for eksempel i områder der industriell røyk faller ned); og biotoksikologiske bioindikasjoner (et kjent historisk eksempel er død av tusenvis av dyr i en California-innsjø, Clear Lake , etter en anvendelse av DDD i årene 1940-1950).
Biologisk indikasjon på luftkvaliteten er bruk av organismer som er utsatt for et gitt forurensende middel med synlige effekter makroskopisk og mikroskopisk, for å vurdere luftkvaliteten . Dette gir halvkvantitativ informasjon om atmosfærisk forurensning og gjør det mulig å direkte vurdere miljøpåvirkningen av forurensende stoffer.
Observasjonen av bioindikatororganismer utfyller vanligvis automatiske måleinstrumenter eller styrer valget av molekyler som skal analyseres.
EksemplerVannkvalitets bioindikasjon er bruk av organismer som er følsomme for et gitt forurensende stoff med makroskopisk eller mikroskopisk synlig effekt for å vurdere vannkvaliteten. Dette gir halvkvantitativ informasjon om forurensning av vannmiljøet og gjør det mulig å direkte vurdere miljøpåvirkningen av forurensende stoffer.
EksemplerFor bioovervåking av ferskvann brukes amfibier , Odonata og bentiske virvelløse dyr (inkludert samlinger oligochaete ) ofte til biovurdering av kvaliteten på våtmark eller vann og sedimenter .
Visse bentiske virvelløse dyr er veldig gode bioindikatorer av ferskvannskvalitet og kan også studeres spesielt for evaluering av konsentrasjonen av forskjellige metaller, metalloider eller visse organiske forurensninger (se for eksempel saprobisk grad ). Det er derfor viktig å bestemme ruten for forurensningens innføring i kroppen. Enkeltpersoner kan absorbere giftstoffer fra vann direkte gjennom gjellene og / eller gjennom mat ved å innta byttedyr. Den relative betydningen av en inngangsvei varierer avhengig av arten og forurensningene som er studert, og kan oppnås ved å utsette bioindikatoren for forskjellige behandlinger for forurensningens tilstedeværelse i vann eller mat. Mediumets pH er også av stor betydning, for eksempel gjør forsuring lettere sirkulasjon av metaller.
I en organisme akkumulerer visse organer som nyrene eller leveren eller skjelettet forskjellig tungmetaller eller andre forurensende stoffer (spesielt i fisk). Metaller som kommer inn i en organisme kan absorberes av metalloproteiner som avgifter cellulære medier. De produseres i nærvær av forurensningen og er grunnlaget for reguleringsmekanismen. De lysosomene og cellepelletene kan også brukes til å beslaglegge disse metaller. Mekanismene varierer i henhold til bioindikatorene og forurensningene som er undersøkt. De siste studiene gjør det mulig å kjenne den subcellulære partisjonen av metaller i et bestemt vev ( lever , gjeller , tarm ), som alle gir informasjon om arten av forurensningene i et miljø og om varigheten og graden av eksponering for. disse forurensningene for artene i et gitt økosystem. Tilstedeværelsen av mutasjoner , sår, parasitter eller degenerasjoner gir ytterligere informasjon som også er av interesse for økotoksikologen og økologen .
Bløtdyr brukes også mye som bioindikatorer, enten det er i ferskvannsmiljøer eller kystnære marine miljøer. Strukturen i deres befolkning, deres fysiologi, deres oppførsel og nivåene av akkumulering av forskjellige forurensninger i vevet deres kan gi veldig viktig informasjon om helsetilstanden til et miljø og dets nivå av forurensning. De er spesielt nyttige fordi de er sittende og derfor karakteristiske for stedet de blir funnet eller implantert. Blant de mest kjente applikasjonene kan vi sitere imposeksen eller det amerikanske musselursprogrammet , som er veldig gode eksempler på hva som finnes i dag i forskjellige land.
Disse begrepene, som noen ganger er forvirrede, presenterer to forskjeller knyttet til nivået på den biologiske organisasjonen som studeres og målene som forfølges i bruken. På den ene siden gir bioindikatorarter informasjon om endringer i økosystemet gjennom deres tilstedeværelse, fravær og overflod, det vil si gjennom deres populasjonsdynamikk, mens sentinelarter gir informasjon om de samme endringene gjennom endringer i molekylære, cellulære, fysiologiske eller atferdsnivå, som avslører eksponering for forurensende stoffer (i det første tilfellet er studien på populasjonsnivået av antall individer, i det andre tilfellet er det på individnivå - vev, morfologisk). På den annen side brukes bioindikatorarter til å kjenne et økosystem, og ikke bare for å måle effekten av forurensning; derimot blir sentinelarter mobilisert innenfor rammen av økotoksikologi for miljøovervåking.
Dyr kan brukes i epidemiologi for å forutse epizootics . Dyrene som brukes kan være fangne eller ville, og arten som brukes må oppfylle flere kriterier for å være brukbar:
Det er også mulig å utføre analyser på fuglekropp.
Denne teknikken har god følsomhet. I tilfelle av West Nile-feber , var Camargue-fangstsentrene i fangenskap i stand til å oppdage aktiviteten til viruset som var ansvarlig i 2001 og 2002, selv om det ikke påvirket risikopopulasjoner, og i 2004 kunne dets aktivitet forventes før det påvirket hester.
Menneske, sædceller , fertilitet hos mennesker, gjennomsnittlig levetid , kreftfrekvens (og deres art) eller frekvensen av andre sykdommer kan være blant batteriene til indikatorer som vurderer miljøtilstanden .
De er de mest objektive "naturlige integratorene" av en miljøtilstand og derfor av virkningene av menneskelige aktiviteter kombinert med mulige naturlige "biogeo-klimatiske" farer, noe som til slutt gjør dem lettere tvilsomme. Fordelen er at de gjenspeiler en biologisk virkelighet. De kan bekrefte eller nekte ytelsesindeksene. Ulempen er at de noen ganger er frustrerende for brukeren, for hvis de fremhever et problem og dets symptomer, påpeker de ikke med sikkerhet (før en bekreftelsesopplevelse) årsakene.
Bioindikatorer er ikke en samling av målte indikatorer. De integrerer naturlig den ekstreme kompleksiteten, synergier og treghet som er spesifikke for økosystemer.
Mange aktører som sannsynligvis vil være ansvarlige for miljøforringelse, vil derfor lett nekte sitt ansvar. Bioindikasjon er imidlertid nyttig eller nødvendig for mange evalueringsprotokoller og noen ganger for anvendelse av forsiktighetsprinsippet .
Den EU-kommisjonen i 2007, etter fire år med diskusjoner om emnet “ Helse-Miljø ”, validert et pilotprosjekt for overvåking av biologisk miljø hos mennesker.
Etter en fase av vitenskapelig forskning og validering, utvikling av bruken av bioindikasjon av AASQA og av miljøvåkenettverk av industriister, statlige tjenester, og det faktum at den bruker levende materiale for å skaffe informasjon (kvalitativ og noen ganger kvantitativ) om tilstanden til miljøledende aktører til å produsere stadig mer standardiserte protokoller slik at de er nyttige for alle, inkludert på mer nylig utforskede felt som innendørs luftkvalitet, miljøhelse ( menneskelig bioovervåking ) eller pedagogisk bruk av bioindikasjon.
For vann, i Europa, er minimumsrammen for WFD , som ble avvist i 2010 i Frankrike med en ordre som spesifiserte metodene og kriteriene for å evaluere den økologiske tilstanden , den kjemiske tilstanden og det økologiske potensialet .
Den bioindication var gjenstand for fremskritt syntetisert i 2013 ved ONEMA i en føring publisert i 2013. vann kvalitetsvurdering reglene ijanuar 2010gjelder bare den første evalueringssyklusen i WFD (2010-2015). De vil deretter utvikle seg for den andre DCE-syklusen (2016-2021) med en interkalibrering og bedre relevans og "DCE-kompatibilitet" av bioindikasjonsmetoder ved å integrere fremdriften i kunnskap om menneskeskapte påvirkninger og press på ressursen.
Det er også mange guider ment å harmonisere miljødiagnosen (inkludert for eksempel prosedyrer for prøvetaking av planter.
Den phytosociology ble først festet til beskrive og navngi plante assosiasjoner som er karakteristisk for naturlige habitat, noe som gir et rammeverk for bioindication av planter. Da den franske botanikeren Gérard Ducerf fant ut at det manglet et ekvivalent for mat og medisinplanter , forpliktet han seg til å liste opp og beskrive bioindikatorplanter i åker og enger for å hjelpe bønder (eller gartnere) til å vurdere tilstanden og egenskapene til jord, historien til disse jordene og deres agroøkologiske behov og potensiale; eller vilkårene for å løfte frøsvalen, basert på observasjon av planter som lever der spontant.