RU2595867C2 - Method of detecting and selecting organisms-biosensors for operative bioindication and biomonitoring of sea and fresh water, including drinking and waste water - Google Patents

Method of detecting and selecting organisms-biosensors for operative bioindication and biomonitoring of sea and fresh water, including drinking and waste water Download PDF

Info

Publication number
RU2595867C2
RU2595867C2 RU2014118194/15A RU2014118194A RU2595867C2 RU 2595867 C2 RU2595867 C2 RU 2595867C2 RU 2014118194/15 A RU2014118194/15 A RU 2014118194/15A RU 2014118194 A RU2014118194 A RU 2014118194A RU 2595867 C2 RU2595867 C2 RU 2595867C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
organisms
biosensors
biosensor
monitoring
reactions
Prior art date
Application number
RU2014118194/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014118194A (en
Inventor
Александр Владимирович Гудимов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН)
Priority to RU2014118194/15A priority Critical patent/RU2595867C2/en
Publication of RU2014118194A publication Critical patent/RU2014118194A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595867C2 publication Critical patent/RU2595867C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ecology.
SUBSTANCE: invention relates to ecology, particularly, to environmental protection, and can be used for operative bioindication and biomonitoring of sea and fresh water, including drinking and waste water. For this purpose organism-bioindicator is selected by determining distribution and abundance of type (types) and assessment of their availability, application of test effects to selected organisms. Selection criteria for organisms-biosensors as rapid bioindicators are determination of their survival rate, technological effectiveness, reactivity and assessment of reaction adequacy. First assessment of technological effectiveness of using organisms-potential biosensors-by checking their ability to transfer manipulation in experiments, transportation, drying, temperature difference and possibility to use it in certain technical system for monitoring operational bioindication. Then selected organisms-potential biosensors-on are checked on reactivity by determining speed and stability of physiological and behavioral reactions on various limiting and non-toxic factors of medium effect with determining response capacity for each type of test effect. Based on derived data final selection of organisms-biosensors is performed. Based on recurrence of certain reactions with identical by force effects of medium parameters of monitoring biosensors are selected.
EFFECT: invention provides continuous biological monitoring in operative biological assessment (display) of quality for both sea and fresh water, including drinking and waste water in natural or artificial conditions in real time mode.
3 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей природной среды и может быть использовано как при непрерывном биологическом мониторинге, так и при оперативной биологической оценке (индикации) качества как морских, так и пресных вод, включая питьевую и сточные воды в естественных или искусственных условиях в режиме реального времени.The invention relates to the field of ecology and environmental protection and can be used both for continuous biological monitoring and for operational biological assessment (indication) of the quality of both sea and fresh waters, including drinking and wastewater in natural or artificial conditions in real time.

Современные системы биологического мониторинга должны функционировать в непрерывном автоматическом режиме и, практически, в режиме реального времени обнаруживать и определять степень экологической опасности загрязнений, формировать сигналы тревоги и передавать их в соответствующие центры слежения. Это важно не только для систем водоснабжения городов и населенных пунктов, но и для крупных хозяйственных и производственных объектов, неизбежно загрязняющих окружающую среду. Поэтому важно осуществлять такой контроль как в зонах выпускных коллекторов городов и промышленных предприятий, так и в местах разработки и транспортировки нефтяных и газовых месторождений, особенно в условиях уязвимых экосистем Арктики.Modern biological monitoring systems should operate in a continuous automatic mode and, practically, in real time, detect and determine the degree of environmental hazard of pollution, generate alarms and transmit them to the appropriate tracking centers. This is important not only for the water supply systems of cities and towns, but also for large economic and industrial facilities that inevitably pollute the environment. Therefore, it is important to exercise such control both in the zones of the exhaust manifolds of cities and industrial enterprises, and in the places of development and transportation of oil and gas fields, especially in conditions of vulnerable ecosystems in the Arctic.

Непрерывный контроль качества вод (оперативный биомониторинг) основывается на использовании группы организмов-биоиндикаторов, обладающих свойствами биосенсоров, то есть биоиндикаторов, быстро реагирующих на опасные/значительные изменения состояния среды. Для этих целей в Европе, например, широко используются системы раннего оповещения о появлении опасных для биоты концентраций загрязняющих агентов в водной среде - Musselmonitor и Dreissenamonitor. При отборе моллюсков-биосенсоров для использования в данных системах опираются на уже известные данные о биологии, экологии, физиологии и поведении данных животных, полученные ранее. Однако такой подход является недостаточным, ограниченным только областью известных знаний. Особенно это важно в тех случаях, когда в условиях малоизученных экосистем применяются новые виды животных - индикаторов (биосенсоров), экология и физиологические реакции которых плохо изучены или не известны вообще.Continuous water quality control (operational biomonitoring) is based on the use of a group of bioindicator organisms that have the properties of biosensors, that is, bioindicators that quickly respond to dangerous / significant changes in the state of the environment. For these purposes, in Europe, for example, early warning systems for the occurrence of hazardous concentrations of pollutants in the aquatic environment, Musselmonitor and Dreissenamonitor, are widely used. When selecting mollusk biosensors for use in these systems, they rely on previously known data on the biology, ecology, physiology, and behavior of these animals. However, this approach is insufficient, limited only to the field of known knowledge. This is especially important in cases when new species of animals are used in conditions of poorly studied ecosystems - indicators (biosensors), the ecology and physiological reactions of which are poorly studied or not known at all.

Применение отобранных животных в качестве организмов индикаторов - биосенсоров состояния водной среды без проверенного биологического обоснования (тестирования) и анализа их возможностей приводит к значительным потерям, как технологическим, так и финансовым. В итоге следствием ошибок в выборе организма-индикатора является потеря эффективности он-лайн биомониторинга: потеря чувствительности, надежности и автоматичности, усложнение процесса, увеличение трудоемкости и доли ручного труда, большое количество сбоев, помех, ложных сигналов тревоги, а также преждевременной гибели животных, что приводит к финансовым потерям и сильному снижению качества работы систем вплоть до их непригодности.The use of selected animals as indicator organisms - biosensors of the state of the aquatic environment without proven biological justification (testing) and analysis of their capabilities leads to significant losses, both technological and financial. As a result, the consequence of errors in choosing an indicator organism is the loss of the effectiveness of online biomonitoring: loss of sensitivity, reliability and automaticity, complication of the process, increase in labor intensity and share of manual labor, a large number of failures, interference, false alarms, as well as premature death of animals, which leads to financial losses and a strong decrease in the quality of systems to the point of their unsuitability.

Известен способ биоиндикации по патенту РФ на изобретение №2213350 C2 от 24.12.2001 г., включающий выбор группы индикаторов, формирование эталонной среды с разбивкой ее по классам качества, определение видов индикаторов, способных существовать в диапазоне классов качества эталонной среды, извлечение из среды всех возможных видов из группы индикаторов. По каждому классу качества среды устанавливают виды индикаторов и определяют класс качества среды по максимальному значению суммарной классовой значимости индикаторов. Осуществляют оценку возможности самоочищения среды путем дополнительных извлечений индикаторов из среды и определений суммарной классовой значимости индикаторов до момента расположения максимального значения суммарной классовой значимости и наибольшего после него значения в соседних областях классности качества среды. Способ может быть использован как экспресс-метод при разовом обследовании и для проведения мониторинга сред, обладает кратковременностью сбора биоиндикаторов, малой стоимостью, возможностью сопоставления информации об экологической полноценности и хозяйственной значимости обследованных сред. Данный способ неприменим для систем оперативной биоиндикации.A known bioindication method according to the RF patent for the invention No. 2213350 C2 dated 12.24.2001, including the selection of a group of indicators, the formation of a reference medium with a breakdown by quality classes, the determination of the types of indicators that can exist in the range of quality classes of a reference medium, extraction of all possible views from the group of indicators. For each class of environmental quality, the types of indicators are established and the class of environmental quality is determined by the maximum value of the total class significance of the indicators. They assess the possibility of self-cleaning the environment by additionally extracting indicators from the environment and determining the total class significance of the indicators until the maximum value of the total class significance and the highest value after it are located in neighboring areas of the environmental quality class. The method can be used as an express method for a one-time examination and for monitoring media, has the short duration of the collection of bio-indicators, low cost, the ability to compare information about the ecological usefulness and economic significance of the examined media. This method is not applicable for operational bioindication systems.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ формирования референтных групп тест-организмов, изложенный в статье «Биоэлектронный мониторинг поверхностных вод» (С.В. Холодкевич, А.В. Иванов, Е.Л. Корниенко, А.С. Куракин, В.А. Любимцев Журнал «Мир измерений», №1. - 2011 г.). Для формирования таких групп осуществляется выбор для каждого из видов тест-организмов физиологических, биохимических или поведенческих показателей (биомаркеров), которые являлись бы необходимыми и достаточными для оценки их физиологического состояния (ФС) и адаптивной способности. Предложены следующие критерии выбора тест-организмов для биоиндикации и биомониторинга:Closest to the claimed method is a method of forming reference groups of test organisms described in the article "Bioelectronic monitoring of surface water" (S. V. Kholodkevich, A. V. Ivanov, E. L. Kornienko, A. S. Kurakin, V. A. Lyubimtsev Magazine "World of Measurements", No. 1. - 2011). To form such groups, a choice is made for each type of test organism of physiological, biochemical, or behavioral indicators (biomarkers) that would be necessary and sufficient to assess their physiological state (PS) and adaptive ability. The following selection criteria for test organisms for bioindication and biomonitoring are proposed:

- присутствие в исследуемой экосистеме (по возможности в большом количестве) потенциальных объектов биоиндикации с однородными свойствами;- the presence in the ecosystem under study (if possible in large numbers) of potential bioindication objects with homogeneous properties;

- широкое географическое распространение организма-биоиндикатора и его представительство в различных местах обитания;- wide geographical distribution of the bioindicator organism and its representation in various habitats;

- легкость идентификации биоиндикатора и доступность в получении материала;- ease of identification of bioindicator and accessibility in obtaining material;

- отсутствие сезонных отличий в доступности и использовании биоиндикаторов;- lack of seasonal differences in the availability and use of bio-indicators;

- относительная устойчивость биоиндикатора к воздействию/накоплению стрессора;- the relative stability of the bioindicator to the effects / accumulation of the stressor;

- наличие корреляции или функциональной связи между реакцией организма биоиндикатора и уровнем воздействия стрессора на экосистему. Для отбора в качестве биоиндикаторов животных, а именно раков, предложено применять к ним дополнительно ряд стрессовых тест-воздействий, так как различия раков, взятых из одной природной популяции и отобранных по вышеуказанным показателям, могут достигать 40…50% по характеристикам кардиоактивности (ЧСС) и общему белку гемолимфы. По их реакциям на специально разработанные стандартизованные нагрузки (тест-воздействия) формируют референтную группу тест-организмов, функциональное состояние которых однородно по физиологическим показателям. Недостатком данного способа отбора биоиндикаторов является его значительная трудоемкость, затратность и узкая направленность. Во-первых, существуют не две, а множество характеристик неоднородности помимо кардиоактивности и белка гемолимфы; во-вторых, показатели, однородные во время теста, могут сильно различаться впоследствии; в-третьих, именно однородность референтных особей снижает объективность биоиндикации природных вод, так как неоднородность (генетическая, физиологическая, биохимическая) организмов одного вида является неотъемлемым свойством природы. Разнообразие реакций (по силе и скорости) отражает объективную реакцию всей популяции, а не одной отобранной по ряду признаков группы, особи которой могут быть меньшинством в популяции. Следовательно, создание искусственных групп, удобное для работы, делает индикацию необъективной в отношении природных объектов. Однако такая искусственная группа пригодна для тестирования таких искусственных объектов, как источники водопроводной и технической воды, аквариумы; или для проведения биотестов в экспериментах. Главным недостатком является направленность на отбор группы здоровых особей внутри одного вида (раков), а не на отбор наилучшего вида-биосенсора среди нескольких потенциальных видов.- the presence of a correlation or functional relationship between the response of the bio-indicator organism and the level of stressor impact on the ecosystem. In order to select animals, namely crayfish, as bioindicators, it is proposed to apply an additional series of stress test effects to them, since the differences in crayfish taken from the same natural population and selected according to the above indicators can reach 40 ... 50% in terms of cardiac activity (HR) and total hemolymph protein. Based on their reactions to specially developed standardized loads (test effects), a reference group of test organisms is formed, the functional state of which is uniform in physiological parameters. The disadvantage of this method of selection of bioindicators is its significant complexity, cost and narrow focus. First, there are not two, but many characteristics of heterogeneity in addition to cardioactivity and hemolymph protein; secondly, indicators that are uniform during the test can vary greatly afterwards; thirdly, it is the homogeneity of the reference individuals that reduces the objectivity of the bioindication of natural waters, since the heterogeneity (genetic, physiological, biochemical) of organisms of one species is an integral property of nature. The variety of reactions (in terms of strength and speed) reflects the objective reaction of the entire population, and not of one group selected for a number of characteristics, whose individuals may be a minority in the population. Consequently, the creation of artificial groups, convenient for work, makes the indication biased in relation to natural objects. However, such an artificial group is suitable for testing such artificial objects as sources of tap and industrial water, aquariums; or to conduct biotests in experiments. The main drawback is the focus on the selection of a group of healthy individuals within one species (crayfish), and not on the selection of the best biosensor species among several potential species.

Заявляемый способ, как и известные, включает выбор организмов-биоиндикаторов путем определения распространения и обилия вида (видов) и оценки их доступности, применение к выбранным организмам ряда тест-воздействий.The inventive method, as well as known, includes the selection of bioindicator organisms by determining the distribution and abundance of the species (s) and assessing their availability, applying a number of test effects to the selected organisms.

Задача, решаемая изобретением, заключается в улучшении качества он-лайн биомониторинга за счет разработки основ правильного отбора биоиндикаторов, а также в уменьшении ресурсных потерь, включая финансовые, за счет обеспечения надежной работы биоиндикаторов-биосенсоров без их замены в течение определенного периода.The problem solved by the invention is to improve the quality of on-line bio-monitoring by developing the basics of the proper selection of bio-indicators, as well as reducing resource losses, including financial, by ensuring the reliable operation of bio-indicators-biosensors without replacing them for a certain period.

Технический результат заключается в создании способа выявления и отбора организмов-биосенсоров для оперативной биоиндикации и биомониторинга с целью обеспечения их эффективной и надежной работы в условиях мониторинга и уменьшении количества сбоев, помех, ложных сигналов тревоги.The technical result consists in creating a method for identifying and selecting biosensor organisms for operational bioindication and biomonitoring in order to ensure their effective and reliable operation in conditions of monitoring and reducing the number of failures, interference, false alarms.

Технический результат достигается тем, что критериями отбора организмов-биосенсоров как оперативных биоиндикаторов являются определение их выживаемости, технологичности, реакционноспособности и оценка адекватности реакций, при этом сначала определяют выживаемость видов организмов - потенциальных биосенсоров путем проведения экспериментов с размещением этих видов в конкретных условиях мониторинга (поверхность воды, толща или дно водоема), производят оценку технологичности использования организмов - потенциальных биосенсоров - путем проверки их способности переносить манипуляции в экспериментах, транспортировку, обсыхание, перепады температур и возможности использования его в определенной технической системе мониторинга и оперативной биоиндикации, затем осуществляют проверку отобранных организмов потенциальных биосенсоров на реакционноспособность путем определения скорости и устойчивости физиологических и поведенческих реакций на различные лимитирующие и нетоксичные факторы воздействия среды с установлением потенциала реагирования для каждого вида тестируемого воздействия; выбирают параметры мониторинга биосенсоров на основе повторяемости определенных реакций при одинаковых по силе воздействиях среды, проводят оценку адекватности выбранных реакций организма к интересующим факторам загрязнения среды путем их тестирования, затем определяют диапазон и пороги реакций выбранных биосенсоров на изменение загрязнения разных типов; на основании полученных данных производят окончательный отбор организмов-биосенсоров.The technical result is achieved by the fact that the criteria for the selection of biosensor organisms as operational bioindicators are the determination of their survival, manufacturability, reactivity and assessment of the adequacy of reactions, while first determining the survival of species of organisms - potential biosensors by conducting experiments with the placement of these species in specific monitoring conditions (surface water, thickness or bottom of the reservoir), evaluate the technological effectiveness of the use of organisms - potential biosensors - put m testing their ability to tolerate manipulations in experiments, transportation, drying, temperature changes and the possibility of using it in a specific technical monitoring system and operational bioindication, then they test the selected organisms of potential biosensors for reactivity by determining the speed and stability of physiological and behavioral reactions to various limiting and non-toxic environmental factors with the establishment of response potential for each type of test timed exposure; select the monitoring parameters of biosensors based on the frequency of certain reactions under the same environmental influences, evaluate the adequacy of the selected body reactions to the environmental pollution factors of interest by testing them, then determine the range and thresholds of the responses of the selected biosensors to changes in various types of pollution; Based on the data obtained, the final selection of biosensor organisms is carried out.

Эксперименты по выживанию организмов-биосенсоров проводят в течение 1-2 зимних (критических) месяцев в экстремальных условиях, сходных с природными, или проводят полевые эксперименты в конкретных условиях мониторинга.Experiments on the survival of biosensor organisms are carried out for 1-2 winter (critical) months under extreme conditions similar to natural ones, or field experiments are conducted under specific monitoring conditions.

При отборе организмов-биосенсоров из других экосистем производят создание резервной группы организмов-биосенсоров путем размещения их в условиях мониторинга в подвешенных садках.When selecting biosensor organisms from other ecosystems, a reserve group of biosensor organisms is created by placing them under monitoring conditions in suspended cages.

Определение выживаемости организмов - потенциальных биосенсоров путем проведения экспериментов с размещением этих видов в конкретных условиях мониторинга (поверхность воды, толща или дно водоема), обеспечивает возможность работы систем оперативной биоиндикации и биомониторинга в данных условиях, повышение их эффективности и надежности, а также уменьшение ресурсных потерь, включая финансовые.Determining the survival of organisms - potential biosensors by conducting experiments with the placement of these species in specific monitoring conditions (water surface, thickness or bottom of the reservoir), provides the possibility of operation of operational bioindication and biomonitoring systems in these conditions, increasing their efficiency and reliability, as well as reducing resource losses including financial.

Оценка технологичности использования организма - потенциального биосенсора - путем проверки его способности переносить манипуляции в экспериментах, транспортировку, обсыхание, перепады температур и возможности использования его в определенной технической системе мониторинга или оперативной биоиндикации обеспечивает сохранение адекватности организма-биосенсора применяемой технологии, в том числе соответствие вида животного используемой установке мониторинга и регистрирующей аппаратуре, без чего проведение биосенсорного мониторинга технически невозможно.An assessment of the technological use of an organism - a potential biosensor - by testing its ability to tolerate manipulations in experiments, transportation, drying, temperature changes and the possibility of using it in a specific technical monitoring system or operational bioindication ensures that the biosensor organism is adequate for the technology used, including the correspondence of the type of animal used monitoring installation and recording equipment, without which holding a biosensor monitor Inga is technically impossible.

Проверка организма - потенциального биосенсора - на реакционноспособность путем определения скорости и устойчивости физиологических и поведенческих реакций на различные лимитирующие и нетоксичные факторы воздействия среды с установлением потенциала реагирования для каждого вида тестируемого воздействия обеспечивает нужный уровень чувствительности мониторинга к внешним воздействиям, уменьшение количества сбоев, помех, ложных сигналов тревоги.Testing the body - a potential biosensor - for reactivity by determining the speed and stability of physiological and behavioral reactions to various limiting and non-toxic environmental factors with the establishment of the response potential for each type of test exposure provides the desired level of monitoring sensitivity to external influences, reducing the number of failures, interference, false alarms.

Выбор реакций и параметров мониторинга организма-биосенсора на основе технических возможностей регистрации, а также исследований повторяемости выбранных реакций при одинаковых по силе воздействиях среды; оценка адекватности выбранных реакций организма к интересующим факторам загрязнения среды путем их тестирования, определение диапазона и порогов реакций выбранных биосенсоров на изменение загрязнения разных типов, обеспечивает достоверность и точность биосенсорного мониторинга и биоиндикации.The choice of reactions and monitoring parameters of the biosensor organism based on the technical capabilities of registration, as well as studies of the repeatability of the selected reactions under identical environmental influences; assessment of the adequacy of the selected reactions of the body to the environmental pollution factors of interest by testing them, determining the range and thresholds of the responses of the selected biosensors to changes in various types of pollution, ensures the reliability and accuracy of biosensor monitoring and bioindication.

Совокупность вышеуказанных отличительных признаков, вместе взятых, обеспечивает получение заявляемых технических результатов.The combination of the above distinguishing features, combined, provides the claimed technical results.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

После определения объекта мониторинга (вода морская, или пресная, или стоки, или водопроводная) и его задач начинается подбор видов потенциальных биосенсоров из числа известных видов-биоидикаторов. Для этого в начале по имеющимся данным проводят исследование биологии и экологии потенциальных видов-биосенсоров: определение их выживаемости в условиях мониторинга, диапазонов их толерантности, доступности как для отбора и проведения экспериментов, так и последующего применения в мониторинге. На основе таких критериев, как выживаемость, технологичность, реакционноспособность, контактность, доступность, адекватность реакций и других, осуществляют выбор списка потенциальных видов-биосенсоров.After determining the monitoring object (sea water, or fresh, or effluent, or tap water) and its tasks, the selection of the types of potential biosensors from among the known bio-indicator species begins. To do this, in the beginning, according to available data, a study of the biology and ecology of potential biosensor species is carried out: determining their survival under monitoring conditions, their tolerance ranges, accessibility both for selecting and conducting experiments, and subsequent application in monitoring. On the basis of criteria such as survival, manufacturability, reactivity, contact, availability, adequacy of reactions and others, a list of potential biosensor species is selected.

Для этого сначала проводят полевые и лабораторные эксперименты по исследованию реакций и выживания этих видов в условиях мониторинга (поверхность воды, толща или дно водоема). В последующих экспериментах осуществляют длительное содержание выбранных видов в аквариальных постоянных условиях с проведением специальных экспериментов для:To do this, first conduct field and laboratory experiments to study the reactions and survival of these species under monitoring conditions (surface of the water, thickness or bottom of the reservoir). In subsequent experiments, the selected species are kept for a long time under constant aquarium conditions with special experiments for:

- определения изменчивости параметров биосенсора в постоянных условиях (наличие устойчивых ритмов, трендов);- determining the variability of the biosensor parameters in constant conditions (the presence of stable rhythms, trends);

- установления скорости и устойчивости реакций (физиологических и поведенческих) на различные воздействия, то есть диапазон и скорость реакций на нетоксичные воздействия (стрессоры) - свет, вибрация, движение воды, кислород и др.;- establishing the speed and stability of reactions (physiological and behavioral) to various effects, that is, the range and speed of reactions to non-toxic effects (stressors) - light, vibration, water movement, oxygen, etc .;

- определения выживаемости в условиях голодания и влияния лимитирующих факторов (температура, соленость, взвесь и др.);- determination of survival under conditions of starvation and the influence of limiting factors (temperature, salinity, suspension, etc.);

- тестирование реакций и выживания по нескольким группам загрязнения (взвесь, тяжелые металлы, нефтепродукты, модельные токсиканты).- testing of reactions and survival in several pollution groups (suspension, heavy metals, petroleum products, model toxicants).

Выбранные организмы-биосенсоры должны, как правило, быть доступны в достаточном количестве или распространены по всему району исследования (мониторинга) и доступны для сбора во все сезоны. Они должны обеспечивать возможность градации реакции на стресс в зависимости от его длительности и интенсивности и, по-возможности, демонстрировать специфичность реакций, так чтобы можно было определить тип воздействия. Важна контактность биосенсора, т.е. степень его физиологического восприятия антропогенных воздействий через постоянную связь с локальной средой обитания.The selected biosensor organisms should, as a rule, be available in sufficient quantity or distributed throughout the study (monitoring) area and be available for collection in all seasons. They should provide the possibility of gradation of the reaction to stress depending on its duration and intensity and, if possible, demonstrate the specificity of the reactions so that it is possible to determine the type of impact. The biosensor contact is important, i.e. the degree of its physiological perception of anthropogenic influences through a constant connection with the local environment.

Отбор организмов-биосенсоров из списка видов-биоиндикаторов производится по следующим параметрам (показателям), проходя последовательную ступенчатую фильтрацию.The selection of biosensor organisms from the list of bioindicator species is carried out according to the following parameters (indicators), passing sequential stepwise filtering.

1. Выживание. Прежде всего, выбор организма-биосенсора определяется его способностью выживать в условиях проведения мониторинга. Например, в солоноватоводных и эстуарных зонах или местах сброса выживают немногие организмы. Биосенсорами могут быть как местные животные (предпочтительнее), так и привнесенные из других экосистем, показавшие себя ранее надежными биосенсорами. Для определения способности животных - потенциальных биосенсоров (местных или привнесенных) - длительно выживать в условиях места (точки) мониторинга проводятся экспериментальные и полевые испытания. Организм-биосенсор должен сохранять активность в условиях испытания, т.е. производится оценка его фактической толерантности.1. Survival. First of all, the choice of a biosensor organism is determined by its ability to survive under monitoring conditions. For example, few organisms survive in brackish and estuary zones or discharge sites. Biosensors can be either local animals (preferable), or introduced from other ecosystems that have proven themselves to be reliable biosensors. To determine the ability of animals - potential biosensors (local or introduced) - to survive for a long time in the conditions of the place (point) of monitoring, experimental and field trials are conducted. The biosensor organism must remain active under test conditions, i.e. an assessment of its actual tolerance is made.

При этом предпочтительно, если организм способен прокормить себя сам; только при отсутствии таковых используются виды-биосенсоры (например, ракообразные), которые необходимо регулярно кормить.Moreover, it is preferable if the body is able to feed itself; only in the absence of such species are biosensor species (for example, crustaceans) that need to be fed regularly.

2. Технологичность. Организм-биосенсор не только должен быть чувствителен к изменениям интересующих факторов среды (каких именно - зависит от задач, выбранных для мониторинга), но проявлять свои реакции заметным способом, который может улавливаться и регистрироваться датчиком-сенсором автоматически, не нарушая при этом нормальных физиологических процессов.2. Manufacturability. The biosensor organism should not only be sensitive to changes in environmental factors of interest (which depends on the tasks chosen for monitoring), but also manifest its reactions in a noticeable way, which can be detected and recorded by the sensor-sensor automatically, without disturbing normal physiological processes .

Сам организм по своей морфологии и экологическим способностям должен подходить для использования в конкретной технической (регистрирующей) установке: в частности, быть устойчивым к манипуляциям, в том числе в экспериментах, соответствовать по размерам и прочности требованиям прикрепления к нему регистрирующих устройств (датчиков), переносить обсыхание, нагрев и перепады температур или иные воздействия во время технологических операций без привлечения особых сложных и затратных процессов и соблюдения комплекса строгих правил содержания животных.According to its morphology and environmental abilities, the organism itself must be suitable for use in a specific technical (recording) installation: in particular, it must be resistant to manipulations, including experiments, meet the size and strength requirements of the attachment of recording devices (sensors) to it, transfer drying, heating and temperature changes or other influences during technological operations without involving special complex and costly processes and observing a set of strict rules containing tions of animals.

Сначала, на первом этапе, технологичность оценивают по внешним признакам, потом, в процессе экспериментов - по способности сохранять нормальную жизнедеятельность в установке: контактность, устойчивость поведения и надежность прикрепления.First, at the first stage, manufacturability is assessed by external signs, then, in the course of experiments - by the ability to maintain normal life activity in the installation: contact, behavior stability and reliability of attachment.

3. Реакционноспособность. Определяется способность организма - потенциального биосенсора реагировать как на постепенные, так и резкие (острые) изменения тех факторов среды, которые выбраны для мониторинга. Физиологические или поведенческие реакции проверяются в серии экспериментов с созданием искусственных градиентов факторов (температуры, солености, загрязнения и др.) и при отдельных острых воздействиях. Устанавливается потенциал реагирования для каждого вида тестируемых животных.3. Reactivity. The ability of an organism, a potential biosensor, to respond to both gradual and abrupt (acute) changes in environmental factors that are selected for monitoring is determined. Physiological or behavioral reactions are checked in a series of experiments with the creation of artificial gradients of factors (temperature, salinity, pollution, etc.) and with individual acute influences. The response potential for each type of test animal is established.

4. Выбор реакции и параметров биомониторинга. Важен выбор самого процесса (физиология - кардиоактивность, дыхание, питание или поведение): с одной стороны, устанавливается техническая возможность непрерывного мониторинга данного типа реакций организма-индикатора в требуемых условиях, с другой - пригодность этой реакции для целей конкретного биосенсорного мониторинга. Для этого, помимо результатов пункта 2, проводится качественная оценка - испытание выбранной реакции к интересующему фактору, обычно к различным видам загрязнения - объектам биосенсорного мониторинга.4. The choice of reaction and biomonitoring parameters. The choice of the process itself is important (physiology - cardiac activity, respiration, nutrition or behavior): on the one hand, the technical feasibility of continuous monitoring of this type of indicator organism reactions under the required conditions is established, on the other hand, the suitability of this reaction for specific biosensor monitoring. For this, in addition to the results of paragraph 2, a qualitative assessment is carried out - testing the selected reaction to the factor of interest, usually to various types of pollution - biosensor monitoring objects.

5. Адекватность. Когда реакция и параметры определены, важно установить его адекватность воздействию. То есть параметр обязательно должен изменяться количественно в зависимости от силы воздействия и специфично (желательно) так, чтобы реакции на разные типы воздействия (особенно загрязнения) отличались.5. Adequacy. When the reaction and parameters are determined, it is important to establish its adequacy to the effect. That is, the parameter must necessarily change quantitatively depending on the strength of the effect and specifically (preferably) so that the reactions to different types of exposure (especially pollution) differ.

Критерием выбора является повторяемость реакции при одинаковых по силе воздействиях (например, при однотипном загрязнении).The selection criterion is the repeatability of the reaction under the same impact (for example, with the same type of contamination).

Определяются диапазоны и пороги реакций на изменение природных факторов и на градиенты загрязнения разных типов. Разница в особенностях реагирования на загрязнение обеспечит генерирование сигнала тревоги при реальной (а не ложной) опасности. Как и в пунктах 2 и 4, оценка адекватности реакций производится с помощью определенных приборов и установок (в частности, актографы, тензометры, вальвометры - для поведения, кардиографы, плетизмографы - для сердечной активности). Для измерения характеристик условий среды могут быть использованы оксиметры (кислородомеры), счетчики частиц и флуориметры (для определения хлорофилла), мини-зонды (для измерения колебаний нескольких факторов среды). В свою очередь набор устройств проверяется условиями и целями мониторинга и зависит также от вида животного, его биологии и экологии.Ranges and thresholds of reactions to changes in natural factors and pollution gradients of different types are determined. The difference in the characteristics of the response to pollution will ensure the generation of an alarm in case of real (rather than false) danger. As in paragraphs 2 and 4, the adequacy of reactions is assessed using certain instruments and devices (in particular, actographs, tensometers, valvometers for behavior, cardiographs, plethysmographs for cardiac activity). To measure the characteristics of environmental conditions, oximeters (oxygen meters), particle counters and fluorimeters (for determining chlorophyll), mini-probes (for measuring fluctuations of several environmental factors) can be used. In turn, the set of devices is checked by the conditions and goals of monitoring and also depends on the type of animal, its biology and ecology.

6. Контактность. Наличие постоянной связи с локальной средой обитания. В отношении мониторинга загрязнения доступность организма для восприятия антропогенных воздействий. Вид должен быть желательно оседлым, прикрепленным или малоподвижным. Во-первых, потому что он должен отражать состояние данной локальной среды; во-вторых, современные технологии еще не разработаны для мониторинга активности подвижных видов (крабов, раков, рыб) в природных условиях, к тому же при выборе подвижных видов приходится искусственно ограничивать их активность и перемещения, и при этом осуществлять их регулярное кормление, что нарушает естественный образ жизни организма, процесс и адекватность мониторинга, увеличивает стоимость и сложность мониторинга.6. Contact. The presence of a permanent connection with the local habitat. With regard to pollution monitoring, the body’s availability for the perception of anthropogenic influences. The view should preferably be sedentary, attached or sedentary. Firstly, because it must reflect the state of a given local environment; secondly, modern technologies have not yet been developed for monitoring the activity of mobile species (crabs, crayfish, fish) in natural conditions; moreover, when choosing mobile species, one has to artificially limit their activity and movements, and at the same time carry out their regular feeding, which violates the body’s natural lifestyle, the process and adequacy of monitoring, increases the cost and complexity of monitoring.

Необходимо изначально установить степень контакта организма-биосенсора со средой его обитания, а затем и со средой мониторинга: морская, пресная, питьевая или сточная вода. Важно определить диапазон и условия применения биоиндикатора-биосенсора. Например, в Голландии приходится выгонять хлор из водопроводной воды, чтоб моллюски-дрейссены были способны вести мониторинг ее качества.It is necessary to establish initially the degree of contact of the biosensor organism with its habitat, and then with the monitoring environment: sea, fresh, drinking or wastewater. It is important to determine the range and conditions of use of the bio-indicator-biosensor. For example, in the Netherlands it is necessary to expel chlorine from tap water so that the mussel-zebra mussel can monitor its quality.

7. Доступность. Вид должен быть доступен для использования в месте мониторинга в любое время. Проводятся исследования распространения и обилия местных видов, оценка их доступности. При невозможности использования местных видов, можно применить проверенные виды биосенсоров, взятых из другой экосистемы.7. Availability. The view must be available for use at the monitoring site at any time. Studies are being conducted on the distribution and abundance of local species, and an assessment of their availability. If it is impossible to use local species, you can apply proven species of biosensors taken from another ecosystem.

В итоге получаем "Профпригодность" отобранных видов в качестве биоиндикаторов и/или биосенсоров.As a result, we get the “Proficiency” of the selected species as bioindicators and / or biosensors.

В соответствии со стандартом ISO TS 16649-3 в список биосенсорных организмов и тестовых реакций включены моллюски (ИСО//Официальный сайт ИСО: http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_ics/catalogue).In accordance with ISO TS 16649-3, mollusks are included in the list of biosensor organisms and test reactions (ISO // Official ISO website: http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_ics/catalogue).

Примеры практического осуществления способа.Examples of the practical implementation of the method.

Пример 1. Для проведения оперативного биомониторинга качества вод рядом с вольерами для тюленей в Кольском заливе были выбраны мидии.Example 1. To conduct operational biomonitoring of water quality, mussels were selected near the enclosures for seals in the Kola Bay.

Первоначально среди всех групп донных беспозвоночных были выбраны двустворчатые моллюски, поскольку как технология, так и аппаратура непрерывного биомониторинга в море разработаны и протестированы в мировой практике именно для этой группы животных.Initially, bivalve mollusks were selected among all groups of bottom invertebrates, since both the technology and the continuous biomonitoring equipment in the sea were developed and tested in the world for this particular group of animals.

Поскольку при отборе моллюсков-биосенсоров опираются на уже известные данные о биологии, экологии, физиологии и поведении данных животных, полученные ранее, было проведено предварительное исследование малакофауны данного биотопа по данным отбора проб и литературе. Массовыми моллюсками-сестонофагами, доступными для сбора в данном районе, были мидии, гребешки, хиателлы, модиолусы. Эти виды-биоиндикаторы были выбраны в качестве потенциальных биосенсоров по результатам предшествующих исследований и экспериментов, показавших высокий потенциал применения именно моллюсков-сестонофагов (фильтраторов) для оперативного биомониторинга.Since, when selecting mollusk biosensors, they rely on the already known data on the biology, ecology, physiology, and behavior of these animals obtained earlier, a preliminary study of the malacofauna of this biotope was carried out according to sampling data and literature. The massive mollusk sestophages available for collection in the area were mussels, scallops, hiatella, and modioli. These species-bioindicators were selected as potential biosensors according to the results of previous studies and experiments, which showed a high potential for the use of precisely mollusk-sestonophages (filtrators) for operational biomonitoring.

Оказалось, что в поверхностном водном слое, где расположены вольеры, значительны сезонные колебания солености воды - опреснение, вызванное весенним береговым стоком, понижает соленость с 34 до 20‰ и ниже.It turned out that in the surface water layer where the enclosures are located, seasonal variations in water salinity are significant - desalination caused by spring coastal runoff reduces salinity from 34 to 20 ‰ and lower.

Известно, что в условиях опреснения многие виды морских двустворчатых моллюсков не выживают. Из обитающих в данном районе видов только мидии и, в меньшей степени, хиателлы способны жить при пониженной солености воды.It is known that under the conditions of desalination, many species of marine bivalves do not survive. Of the species living in the area, only mussels and, to a lesser extent, hiatella are able to live with low salinity.

Поэтому дальнейший отбор проводили среди этих двух видов. Однако, в отличие от мидии, массово заселявшей понтоны вольеров с тюленями, хиателла встречалась редко и в меньшем количестве. Это было указанием на ее относительно худшую выживаемость в данных условиях. При этом хиателла имела небольшие размеры (до 1-2.5 см), хрупкую раковину со множеством искривлений поверхности. Все это делало ее малопригодной по признаку технологичности.Therefore, further selection was carried out among these two species. However, unlike the mussel, which massively populated the pontoons of enclosures with seals, the hiatella was rare and in smaller numbers. This was an indication of her relatively worse survival under the given conditions. At the same time, the hiatella was small (up to 1-2.5 cm), a fragile shell with many surface curvatures. All this made it unsuitable for technological reasons.

Таким образом, единственным кандидатом в моллюски-биосенсоры оставалась мидия съедобная Mytilus edulis, имеющая высокую плотность поселений в данных условиях, что указывало на ее прекрасную выживаемость в условиях вольеров, при значительных колебаниях солености, температуры и других факторов среды. Кроме того, предыдущие исследования показали хорошую технологичность и реакционноспособность мидий.Thus, edible mussel Mytilus edulis, which has a high population density under these conditions, remained the only candidate for mollusk biosensors, which indicated its excellent survival in enclosures, with significant fluctuations in salinity, temperature, and other environmental factors. In addition, previous studies have shown good manufacturability and reactivity of mussels.

Выживаемость мидий определяли путем двухнедельной экспозиции их в сетчатых садках в экстремальных условиях - низкой температуры и низкой солености воды весной. Выживаемость оказалась выше 95%.The survival of mussels was determined by a two-week exposure in mesh cages under extreme conditions - low temperature and low salinity of water in spring. Survival was higher than 95%.

Экспериментальное определение реакционноспособности проводилось в диапазоне естественной изменчивости факторов среды природных условий. Обнаружено, что мидии способны реагировать даже на незначительные колебания факторов среды: например, температуры - на 0.1°C (зимой), солености - на 0.2‰ (весной) - в зависимости от сезона.The experimental determination of reactivity was carried out in the range of natural variability of environmental factors in natural conditions. It was found that mussels are able to respond even to minor fluctuations in environmental factors: for example, temperature - by 0.1 ° C (in winter), salinity - by 0.2 ‰ (in spring) - depending on the season.

При выборе параметра для биосенсорного мониторинга были исследованы как физиологические (интенсивность дыхания, скорость фильтрации и кардиоактивность), так и поведенческие параметры моллюсков. Поскольку измерение параметров физиологии в полевых условиях технически проблематично, основным показателем активности моллюска-биосенсора были выбраны его поведенческие реакции (фиг. 1), технология регистрации которых наиболее разработана и доступна. Кроме того, было установлено, что физиологические показатели слишком вариабельны, и по ним затруднительно или не всегда адекватно можно судить об изменениях внешней среды (фиг. 2).When choosing a parameter for biosensor monitoring, we studied both physiological (respiration rate, filtration rate, and cardiac activity) and behavioral parameters of mollusks. Since the measurement of physiological parameters in the field is technically problematic, the main indicator of the activity of the mollusk-biosensor was chosen for its behavioral reactions (Fig. 1), the registration technology of which is the most developed and available. In addition, it was found that physiological indicators are too variable, and it is difficult or not always adequate to judge changes in the environment (Fig. 2).

Изменения в поведении мидий оценивали по элементарным поведенческим актам и трем параметрам движений створок моллюсков: уровню и амплитуде раскрытия створок (УРС и АМП, % от максимума) и по частоте схлопывания раковин - аддукции (АДД).Changes in the behavior of mussels were evaluated by elementary behavioral acts and three parameters of the movements of the mollusk valves: the level and amplitude of the opening of the valves (URS and AMP,% of the maximum) and the frequency of shell collapse - adduction (ADD).

После выбора параметров мониторинга был определен диапазон и адекватность поведенческих реакций мидий в различных условиях путем определения реакций как на отдельные воздействия, так и на градиенты изменения природных факторов и загрязнения разных типов (фиг. 3-7).After choosing the monitoring parameters, the range and adequacy of the behavioral responses of mussels under various conditions was determined by determining the reactions to both individual effects and gradients of change in natural factors and various types of pollution (Fig. 3-7).

На основании комплекса тестов и полученных данных был произведен окончательный выбор мидии Mytilus edulis, как организма-биосенсора для оперативного биомониторинга в данных условиях.Based on a set of tests and the data obtained, the final selection of mussel Mytilus edulis was made as a biosensor organism for operational biomonitoring under these conditions.

В дальнейшем для оперативного биомониторинга воды у вольеров с тюленями была проведена регистрация поведенческих реакций 30 экземпляров взрослых мидий (от 30 до 65 мм), собранных из естественного обрастания канатов прикрепления вольеров в непосредственной близости от вольеров и на одной с ними глубине.Subsequently, for the operational biomonitoring of water in enclosures with seals, the behavioral reactions of 30 specimens of adult mussels (from 30 to 65 mm) collected from the natural fouling of the ropes of attachment of enclosures in the immediate vicinity of the enclosures and at the same depth were recorded.

Полевые эксперименты по оперативному биосенсорному мониторингу показали, что это был единственный вид-биоиндикатор, который сохранял чувствительность реакций (тесты на фоновые реакции и загрязнение) в условиях сильного опреснения и мог жить в этих условиях практически неограниченное время (тесты на выживание).Field experiments on operational biosensor monitoring showed that this was the only bioindicator species that retained the sensitivity of reactions (tests for background reactions and pollution) under conditions of severe desalination and could live under these conditions for almost unlimited time (survival tests).

Пример 2. Для проведения биосенсорного мониторинга в губе Дальняя Зеленецкая по проекту совместных российско-французских исследований в 2012-2014 гг. в качестве организмов-биосенсоров были успешно использованы, наряду с мидиями, морские гребешки Chlamys islandica, отловленные в удаленном на несколько миль от губы месте. При выборе данного вида использовались все перечисленные выше ступени отбора организма-биосенсора.Example 2. For biosensor monitoring in the Dalnaya Zelenetskaya Bay under the project of joint Russian-French research in 2012-2014. Chlamys islandica scallops, caught at a distance several miles from the lip, were successfully used as biosensor organisms, along with mussels. When choosing this species, all the above stages of selection of the biosensor organism were used.

Оперативный биомониторинг в губе производился на глубине 15 м, в условиях относительно стабильной и высокой солености воды. Из литературы и предшествующих исследований было известно, что гребешки не выносят значительных колебаний солености и тем более опреснения, но в условиях высокой (морской) солености проявляют высокую чувствительность к изменениям факторов среды. Ранее гребешки обитали в губе, но даже тогда встречались в небольших количествах. Другие потенциальные моллюски-биосенсоры на данных глубинах отсутствовали.Operational biomonitoring in the lip was carried out at a depth of 15 m, under conditions of relatively stable and high salinity of the water. From literature and previous studies it was known that scallops do not tolerate significant fluctuations in salinity and especially desalination, but in conditions of high (marine) salinity they are highly sensitive to changes in environmental factors. Earlier scallops lived in the lip, but even then they were found in small quantities. Other potential biosensor mollusks at these depths were absent.

Выживаемость гребешков (50 экз.) в губе Дальняя Зеленецкая была проверена в течение их годовой экспозиции в садках на глубине 12-15 м, она составила 98% в среднем.The survival of scallops (50 specimens) in Dalnaya Zelenetskaya Bay was checked during their annual exposure in cages at a depth of 12-15 m, it amounted to 98% on average.

Многие признаки указывали на то, что Ch. islandica может подходить на роль организма-биосенсора. Этот моллюск-сестонофаг широко распространен и обилен в водах Мурманского прибрежья. Раковина гребешка крупная, крепкая, уплощенная; в мануальных операциях он хорошо переносит хендлинг и непродолжительное (до 30 мин) обсыхание, а также приклеивание датчиков специальным клеем, механические воздействия. Все это делает его походящим объектом по критерию технологичности. Тестирование реакционоспособности и адекватности реакций гребешка проводили аналогично с таковым у мидий как под воздействием изменения природных факторов, так и по отдельным видам загрязнения (фиг. 7-11).Many signs indicated that Ch. islandica may be suitable as a biosensor organism. This mollusk-sestonophage is widespread and abundant in the waters of the Murmansk coast. The scallop shell is large, strong, flattened; in manual operations, it tolerates handling and short-term (up to 30 min) drying, as well as gluing sensors with special glue, mechanical stresses. All this makes it a suitable object according to the criterion of manufacturability. Testing the reactivity and adequacy of the scallop reactions was carried out similarly with that of mussels both under the influence of changes in natural factors and for individual types of pollution (Fig. 7-11).

Исследовались поведенческие реакции гребешка по тем же основным параметрам, что и у мидий (УРС, АМП, АДД). Результаты показали, что гребешки чувствительны ко многим воздействиям и изменениям среды, их реакции на загрязнение адекватны силе воздействия (уровню токсичности и концентрации).The scallop behavioral reactions were studied using the same basic parameters as mussels (URS, AMP, ADD). The results showed that scallops are sensitive to many influences and environmental changes, their responses to pollution are adequate to the strength of the effect (level of toxicity and concentration).

Резкое увеличение частоты смыкания створок (аддукции) с увеличением температуры и наоборот отражает линейную зависимость между аддукцией и температурой (фиг. 8). Зависимость наиболее выражена в диапазоне температур в местах природного обитания моллюсков.A sharp increase in the frequency of closure of the valves (adduction) with increasing temperature and vice versa reflects a linear relationship between adduction and temperature (Fig. 8). The dependence is most pronounced in the temperature range in the natural habitats of mollusks.

Тестирование гребешков показало их полное соответствие организмам-биосенсорам и их пригодность для оперативного биомониторинга прибрежных вод на глубинах от 12-15 м и более.Testing of scallops showed their full compliance with biosensor organisms and their suitability for operational biomonitoring of coastal waters at depths of 12-15 m and more.

В последующем 16 экз. морского гребешка использовались для оперативного (он-лайн) биомониторинга водной среды в губе Дальняя Зеленецкая в 2012-2015 гг. Данные о поведении моллюсков автоматически передавались по мобильному каналу связи через Интернет в режиме реального времени.In the subsequent 16 copies. scallops were used for operational (on-line) biomonitoring of the aquatic environment in the Dalnaya Zelenetskaya Bay in 2012-2015. Data on the behavior of mollusks were automatically transmitted via a mobile communication channel via the Internet in real time.

Заявляемый способ обеспечивает эффективную работу и повышение надежности систем оперативной биоиндикации и биомониторинга, уменьшение количества сбоев, помех, ложных сигналов тревоги.The inventive method provides efficient operation and increasing the reliability of operational bio-indication and biomonitoring systems, reducing the number of failures, interference, false alarms.

Claims (3)

1. Способ выявления и отбора организмов-биосенсоров для оперативной биоиндикации и биомониторинга морских и пресных вод, включая питьевую и сточные воды, включающий выбор организмов-биоиндикаторов путем определения распространения и обилия вида (видов) и оценки их доступности, применение к выбранным организмам ряда тест-воздействий, отличающийся тем, что критериями отбора организмов-биосенсоров как оперативных биоиндикаторов являются определение их выживаемости, технологичности, реакционноспособности и оценка адекватности реакций, при этом сначала определяют выживаемость видов организмов - потенциальных биосенсоров - путем проведения экспериментов с размещением этих видов в конкретных условиях мониторинга (поверхность воды, толща или дно водоема), производят оценку технологичности использования организмов - потенциальных биосенсоров - путем проверки их способности переносить манипуляции в экспериментах, транспортировку, обсыхание, перепады температур и возможности использования его в определенной технической системе мониторинга и оперативной биоиндикации; затем осуществляют проверку отобранных организмов потенциальных биосенсоров на реакционноспособность путем определения скорости и устойчивости физиологических и поведенческих реакций на различные лимитирующие и нетоксичные факторы воздействия среды с установлением потенциала реагирования для каждого вида тестируемого воздействия; выбирают параметры мониторинга биосенсоров на основе повторяемости определенных реакций при одинаковых по силе воздействиях среды, проводят оценку адекватности выбранных реакций организма к интересующим факторам загрязнения среды путем их тестирования, затем определяют диапазон и пороги реакций выбранных биосенсоров на изменение загрязнения разных типов; на основании полученных данных производят окончательный отбор организмов-биосенсоров.1. A method for identifying and selecting biosensor organisms for operational bioindication and biomonitoring of marine and fresh waters, including drinking and wastewater, including the selection of bioindicator organisms by determining the distribution and abundance of the species (s) and assessing their availability, applying a number of tests to selected organisms -exposures, characterized in that the selection criteria for biosensor organisms as operational bioindicators are the determination of their survival, manufacturability, reactivity and assessment of the adequacy of reactions, At the same time, the survival of species of organisms — potential biosensors — is first determined by conducting experiments with the placement of these species under specific monitoring conditions (water surface, thickness or bottom of the reservoir), the technological effectiveness of the use of organisms — potential biosensors — is assessed by checking their ability to tolerate manipulations in experiments, transportation, drying, temperature differences and the possibility of using it in a specific technical monitoring system and operational bioindication; then they check the selected organisms of potential biosensors for reactivity by determining the speed and stability of physiological and behavioral reactions to various limiting and non-toxic environmental factors with the establishment of the response potential for each type of test exposure; select the monitoring parameters of biosensors based on the frequency of certain reactions under the same environmental influences, evaluate the adequacy of the selected body reactions to the environmental pollution factors of interest by testing them, then determine the range and thresholds of the responses of the selected biosensors to changes in various types of pollution; Based on the data obtained, the final selection of biosensor organisms is carried out. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эксперименты по выживанию организмов-биосенсоров проводят в течение 1-2 зимних месяцев в экстремальных условиях, сходных с природными, или проводят полевые эксперименты в конкретных условиях мониторинга.2. The method according to p. 1, characterized in that experiments on the survival of biosensor organisms are carried out for 1-2 winter months in extreme conditions similar to natural ones, or field experiments are carried out in specific monitoring conditions. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после окончательного отбора организмов-биосенсоров из других экосистем производят создание резервной группы организмов-биосенсоров путем размещения их в условиях мониторинга в подвешенных садках. 3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that after the final selection of biosensor organisms from other ecosystems, a reserve group of biosensor organisms is created by placing them under monitoring conditions in suspended cages.
RU2014118194/15A 2014-05-05 2014-05-05 Method of detecting and selecting organisms-biosensors for operative bioindication and biomonitoring of sea and fresh water, including drinking and waste water RU2595867C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014118194/15A RU2595867C2 (en) 2014-05-05 2014-05-05 Method of detecting and selecting organisms-biosensors for operative bioindication and biomonitoring of sea and fresh water, including drinking and waste water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014118194/15A RU2595867C2 (en) 2014-05-05 2014-05-05 Method of detecting and selecting organisms-biosensors for operative bioindication and biomonitoring of sea and fresh water, including drinking and waste water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014118194A RU2014118194A (en) 2015-11-10
RU2595867C2 true RU2595867C2 (en) 2016-08-27

Family

ID=54536281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014118194/15A RU2595867C2 (en) 2014-05-05 2014-05-05 Method of detecting and selecting organisms-biosensors for operative bioindication and biomonitoring of sea and fresh water, including drinking and waste water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2595867C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202021104009U1 (en) 2021-07-28 2021-08-17 Ecosoph Gmbh Large-scale ecotoxicological early warning system with a freely movable bio-indicator and a compact electronic measuring and transmitting device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013125987A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-29 Общество с ограниченной ответственностью "Алгоритм" Method for determining glucose concentration in human blood
RU2521254C1 (en) * 2012-12-17 2014-06-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" Method for measuring amount of energy consumed by individual with food

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013125987A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-29 Общество с ограниченной ответственностью "Алгоритм" Method for determining glucose concentration in human blood
RU2521254C1 (en) * 2012-12-17 2014-06-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" Method for measuring amount of energy consumed by individual with food

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БИОХИМИЯ, под ред. Северина Е.С., М, Геотар-Медиа, 2003, стр. 308-312, найдено 23.11.2015 в Интернете на сайте http://biochemistry.ru/biochimia_severina/B5873Part46-308/html. РУМЯНЦЕВ В.А., Биоиндикакция в мониторинге пресноводных экосистем., Сборник материалов международной конференции, СпБ, изд. Любавич, 2011, стр. 7-10, 31-33, найдено 09.06.2015 в Интернете на сайте http://www.limno.org.ru/ref/bioind2.pdf. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202021104009U1 (en) 2021-07-28 2021-08-17 Ecosoph Gmbh Large-scale ecotoxicological early warning system with a freely movable bio-indicator and a compact electronic measuring and transmitting device
DE102021129084A1 (en) 2021-07-28 2023-02-02 Ecosoph Gmbh Large-scale ecotoxicological early warning system with a freely movable bio-indicator and a compact electronic measuring and transmitting device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014118194A (en) 2015-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Danovaro et al. Implementing and innovating marine monitoring approaches for assessing marine environmental status
Coble et al. eDNA as a tool for identifying freshwater species in sustainable forestry: A critical review and potential future applications
Mächler et al. Fishing in the water: effect of sampled water volume on environmental DNA-based detection of macroinvertebrates
Spear et al. Using environmental DNA methods to improve detectability in a hellbender (Cryptobranchus alleganiensis) monitoring program
Kholodkevich et al. Applicability of a bioelectronic cardiac monitoring system for the detection of biological effects of pollution in bioindicator species in the Gulf of Finland
Heino et al. Catchability of pelagic trawls for sampling deep-living nekton in the mid-North Atlantic
Rohtla et al. Life history of anadromous burbot (L ota lota, L inneaus) in the brackish B altic S ea inferred from otolith microchemistry
Mack et al. A synthesis of marine monitoring methods with the potential to enhance the status assessment of the Baltic Sea
Kuznetsova et al. Comparative assessment of surface water quality through evaluation of physiological state of bioindicator species: Searching a new biomarkers
Nordstrom et al. A review of applications of environmental DNA for reptile conservation and management
Koslow et al. Pacific Ocean observation programs: Gaps in ecological time series
Berger et al. Groundtruthing of pelagic forage fish detected by hydroacoustics in a whale feeding area using environmental DNA
RU2595867C2 (en) Method of detecting and selecting organisms-biosensors for operative bioindication and biomonitoring of sea and fresh water, including drinking and waste water
Gorokhova et al. Alterations in swimming behavior of Daphnia exposed to polymer and mineral particles: towards understanding effects of microplastics on planktonic filtrators
Uglem et al. Age determination of European lobsters (Homarus gammarus L.) by histological quantification of lipofuscin
RU2541456C1 (en) Method for biological assessment of toxicity level of marine environment
RU2395082C1 (en) Rapid bioindication method
Kholodkevich et al. Physiological testing of Mytilus galloprovincialis for the environmental assessing of coastal marine areas: a case study in Boka Kotorska Bay (the Adriatic Sea)
Loayza et al. Evidence of microplastics in water and commercial fish from a high-altitude mountain lake (Lake Titicaca)
Ogonowski et al. Temperature moderates eDNA–biomass relationships in northern pike
Khalsa et al. Identifying under‐ice overwintering locations of juvenile Chinook salmon by using environmental DNA
RU2758337C1 (en) Method for conducting environmental monitoring using aquaculture
RU2726128C1 (en) Method of organizing ecological studies of the marine environment using a system of stationary biostations within the framework of industrial environmental monitoring
Kholodkevich et al. In situ measurements of cardiac activity characteristics in indigenous macrobenthic invertebrates for water quality bioindication
Amina et al. Integrated use of condition indexes, genotoxic and cytotoxic biomarkers for assessing pollution effects in fish (Mullus barbatus L., 1758) on the west coast of Algeria.

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20160318

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20160511