EN
The following species of sedentary birds with widespread and common occurrence are the most convenient as bioindicators: Magpie Pica pica, Feral Pigeon Columba livia f. domestica, House Sparrow Passer domesticus or Tree Sparrow Passer montanus, Blackbird Turdus merula, Goshawk Accipiter gentilis (feathers) and nestlings of various species. The non-destructive method of feather analysis is suitable mainly for assessment of Pb, Cd, As, Sb, Ge, Tl, and Hg. It cannot be applied for Mn, Ni, Sr, Rb, Mo and Fe that are cumulated in feathers at similar levels in polluted and unpolluted areas. Hg, Zn, Cu, Cr, As and Se have stronger affinity to keratin than others. The method requires strict standardisation, particularly in the way samples are to be collected and prepared for mineralisation. None of feather cleaning procedures removes all contaminants from vane surfaces. With respect to many elements, analysing "concentration in feathers" is a measurement of external deposition therefore metal levels found in feathers correspond more strongly to the data on immission than to the element pool available in food. Mercury is an exception here. In cases of toxic elements as Pb, Cd or Tl it is possible to predict their concentrations in internal tissues on the basis of feather analysis.
PL
Bioindykatory to organizmy lub grupy organizmów, których występowanie lub łatwo rozpoznawalna reakcja na bodziec środowiskowy są tak wysoce skorelowane z określonymi warunkami środowiskowymi, że mogą dostarczać informacji o stanie tego środowiska. Reakcją tą może być m. in. kumulacja ksenobiotyków — związków chemicznych zupełnie obcych organizmom, często dla nich szkodliwych. Organizmy gromadzące je w swoich tkankach w sposób proporcjonalny do puli dostępnej w środowisku noszą nazwę bioindykatorów kumulacyjnych. Powinny to być gatunki osiadłe, szeroko rozprzestrzenione, często występujące i łatwe do pozyskania. W warunkach europejskich najbardziej przydatnymi bioindykatorami spośród ptaków mogą być: gołąb miejski, wróbel, mazurek, sroka, kos, jastrząb lub puszczyk (pióra) oraz pisklęta niektórych gatunków. W pracy omówiono przydatność tych ptaków dla biomonitoringu określonych biotopów. W naszym kraju szczególnie dogodna do celów bioindykacyjnych jest sroka, zwłaszcza, że obserwuje się ostatnio wzrost jej populacji. Jest to gatunek najlepiej w Europie zbadany pod względem przydatności jego tkanek wewnętrznych i piór dla potrzeb bioindykacji. Jaja jako bioindykacyjny materiał analityczny nadają się bardziej do kontroli obecności w środowisku ksenobiotyków organicznych, np. pestycydów chloroorganicznych czy polichlorowanych dwufenyli, niż metali ciężkich. W przypadku wielu metali, istotnych dla środowiska z ekotoksykologicznego punktu widzenia, często stwierdza się ich ograniczony transfer do jaj oraz brak korelacji z poziomami notowanymi w środowisku lub w tkankach samic składających jaja. Wyjątek stanowi rtęć i dlatego jej poziom był w jajach najczęściej dotychczas badany. Ostatnio szczególnego znaczenia nabrały badania nad pozyskiwaniem materiału analitycznego metodami nie wymagającymi zabijania zwierząt. Niedostatecznie wykorzystywanym dotychczas materiałem bioindykacyjnym są wypadające z gniazd pisklęta czapli siwej. Metoda powinna być jednak ograniczona do czaplińców nad dużymi rzekami, gdyż tylko takie rzeki są w stanie wyżywić kolonię. W przypadku innych zbiorników i cieków wodnych czaple mogą przynosić pożywienie z dalekich okolic. Utrudnia to zlokalizowanie skażeń, chociaż może świadczyć o sytuacji w skali makroregionu. Pilotażowe badania piór martwych piskląt z trzech dużych czaplińców położonych nad największymi polskimi rzekami wykazały w przypadku niektórych pierwiastków, a zwłaszcza Hg, Ba, Pb, Cu i Mn wyraźną korelację pomiędzy koncentracją metali w piórach i w osadach dennych (ryc. 1). Metoda ta może być szczególnie dogodna do monitoringu poziomów rtęci. Metale ciężkie w piórach Niedestrukcyjnym sposobem kontroli stanu skażenia środowiska są również analizy zawartości metali ciężkich w piórach. Istotne było tu ustalenie generalnych zasad kumulacji. Pula metali ciężkich mierzona w poddanym czyszczeniu i mineralizacji piórze jest wypadkową co najmniej trzech czynników: 1) drogi endogennej — dopływu pierwiastków obecnych we krwi do stale rosnącego pióra, dopóki istnieje kontakt pomiędzy układem krwionośnym a silnie unaczynioną brodawką pióra; 2) drogi egzogennej — osadzania się drobin pyłowych zawierających metale ciężkie na powierzchni pióra i niemożności ich usunięcia przed analizą, nawet poprzez bardzo złożone spłukiwanie; 3) odkładania się metali ciężkich w wydzielinie gruczołów kuprowych i następnie ich „wsmarowywania” w powierzchnię piór. Może to być pula metali szczególnie trudna do usunięcia. Żadna ze stosowanych rutynowo metod czyszczenia piór takich jak płukanie w wodzie redestylowanej, acetonie, heksanie, eterze, detergentach czy poddawanie działaniu ultradźwięków nie usuwają wszystkich drobin pyłowych spomiędzy splątanej struktury mikrofilamentów tworzonej przez promienie i promyki pióra. Konsekwencją przewagi odkładania się wielu metali na powierzchni piór są różnice zawartości tych pierwiastków stwierdzane w różnych częściach pióra: 1) pomiędzy stosiną i chorągiewkami, które kumulują więcej skażeń (ryc. 2), 2) pomiędzy poszczególnymi odcinkami piór; najwięcej zawierają zawsze części szczytowe, ku nasadzie koncentracja maleje (ryc. 2, ryc. 4 — Pb, Ba, Fe), 3) pomiędzy chorągiewkami kolejnych piór w sekwencji; pióra wymieniane najwcześniej podczas pierzenia dłużej są eksponowane na zanieczyszczenia; pióra zakrywające inne pióra lub położone skrajnie mają największy kontakt z prądami powietrza podczas lotu i kumulują najwięcej zanieczyszczeń (ryc. 3). Takie rozmieszczenie pierwiastków w poszczególnych częściach pióra proponuje się nazywać „dystrybucją typu Pb”, w przeciwieństwie do odmiennego rozmieszczenia „typu Hg”. Stała transformacja związków rtęci, w tym także ulatnianie się Hg” powodują, że pierwiastek ten prawie nie odkłada się na powierzchni piór. Pula Hg wnikająca drogą egzogenną nie jest maskowana zanieczyszczeniami z zewnątrz, sama zaś rtęć wykazuje duże powinowactwo do keratyny, kumulując się w niej równomiernie. Poziom Hg jest dość podobny w stosinie i chorągiewce oraz podobny w częściach dystalnych i proksymalnych pióra. Badania wielu pierwiastków w różnych fragmentach piór bielików wykazały, że równie silne powinowactwo do keratyny wykazują też Cu, Zn, Cr, Se (ryc. 4) oraz As. Pozostałe badane pierwiastki, w porównaniu z chorągiewkami, ulegały absorpcji w stosinach tylko w niewielkim stopniu, co może sugerować znacznie mniejsze powinowactwo do czystej keratyny. Szczyty piór kumulowały zawsze najwięcej. Podobne rozmieszczenie, „typu Pb”, wykazywały także Ba, Fe, W, Sb, Cd, Mn, Tl, Sr, Sn, Ge, Ni i Co. W przypadku pierwiastków o kumulacji „typu Pb” dominacja skażenia egzogennego prowadzi do tego, że poziomy metali mierzone w piórach odzwierciedlają bardziej imisję (opad pyłów) niż pulę pierwiastków dostępnych drogą pokarmową (ryc. 6). Należy w tym przypadku traktować pióra jako specyficzne „bioindykatory — wyłapywacze pyłów”. Dla porównania takich danych niezbędna jest bardzo precyzyjna standaryzacja sposobu zbierania i czyszczenia piór. Istotne znaczenie ma identyczny czas odłowów, a porównania powinny dotyczyć tych samych rodzajów piór i ich części. Zastosowanie metod niedestrukcyjnych Taka standardowa technika została zastosowana, gdy w latach 1988 — 1994 przeprowadzono w Polsce kompleksowe badania przydatności srok dla potrzeb biomonitoringu w 20 miejscowościach różniących się stopniem industrializacji i urbanizacji (Dmowski 1997 in print, Dmowski & Golimowski 1993,1998). Badania prowadzono m. in. okolicach hut (cynku, ołowiu, chromu, miedzi, żelaza), rafinerii ropy, elektrowni, wysypisk odpadów oraz na terenach rekreacyjnych i rolniczych. Oznaczano zawartość 21 pierwiastków (Pb, Ba, Cd, Zn, Mn, Fe, Hg, Tl, Sb, Sn, Mo, Sr, Rb, Se, As, Ge, Cu, Ni, Co, Cr, V) w chorągiewkach zewnętrznych sterówek srok. Wyniki badań wykazały dużą zgodność ze składem pierwiastków, których emisja była zależna od procesów technologicznych stosowanych przez poszczególne zakłady przemysłowe, w pobliżu których żyły sroki (tab. 2). Stwierdzono, że metoda nie może mieć zastosowania dla Co, Fe, Mn, Mo, Ni, Rb, Sr, które we wszystkich próbach kumulowały się w bardzo podobny sposób, niezależnie od stopnia skażenia terenu. Badania unaoczniły skalę zróżnicowania skażenia pomiędzy poszczególnymi terenami. Pokazały zwłaszcza jak bardzo zanieczyszczony był region Górnego Śląska, a szczególnie okolice hut cynku, pod koniec lat 1980-ych (tab. 2). Jeszcze więcej informacji na ten temat dostarczyła zastosowana metoda tzw. „profili pierwiastkowych”, wykazując bardzo wysoki poziom skażenia w dzielnicy Katowic — Szopienicach (ryc. 7). Badania srok pozwoliły też ustalić proporcje pomiędzy kumulacją wybranych metali ciężkich w piórach i w tkankach wewnętrznych tych samych osobników. Wykorzystywanie piór do analiz środowiskowych, w porównaniu z analizą tkanek wewnętrznych, ma następujące zalety (ryc. 8): 1) jest metodą niedestrukcyjną, 2) standaryzacja poboru piór niweluje problem rozrzutu wyników u różnych wiekowo osobników, 3) umożliwia wielokrotne pobieranie prób od tych samych osobników, 4) umożliwia łatwe przechowywanie piór (do tzw. prób wstecznych) bez potrzeby głębokiego zamrażania, 5) w przypadku takich toksycznych pierwiastków jak Pb, Cd, Tl umożliwia przewidywanie ich koncentracji w tkankach wewnętrznych (ryc. 9). Analizy piór nie należy traktować jako metody alternatywnej do analiz tkanek wewnętrznych, ale raczej jako wstępny, niedestrukcyjny etap kontroli stanu środowiska. Stwierdzenie podwyższonego poziomu któregoś z ksenobiotyków powinno być sygnałem do dalszych badań, w tym także analiz tkanek wewnętrznych. W artykule przedstawiono również przykłady uzyskiwania informacji o stanie środowiska na podstawie analiz tkanek ptaków nie spełniających wszystkich kryteriów dla bioindykatorów. Dotyczyło to m.in. skażenia metylortęcią obszarów rolniczych w krajach skandynawskich, skażenia rtęcią dużych cieków wodnych (ryc. 10), skażenia ołowiem osadów dennych itp. Wzrastająca precyzja detekcji licznych metali ciężkich w mikropróbach wkrótce umożliwi również wykorzystanie krwi jako materiału bioindykacyjnego, pobieranego metodami niedestrukcyjnymi. Krew może też służyć do badań biomarkerów. Przydatność niektórych z nich omówiono w artykule.