Un bioindicator (sau bioindicator ) este un indicator alcătuit dintr - o plantă , fungice sau animale specii sau a unui grup de specii (eco-sociologic grup ) sau grup de plante a căror prezență sau stare furnizează informații cu privire la anumite caracteristici ecologice (adică (adică fizico-chimice, pedologice, microclimatice, biologice sau funcționale) ale mediului sau asupra impactului anumitor practici.
O specie santinelă , numită și sentinelă ecologică , reacționează rapid la schimbările condițiilor de mediu. Datorită acestui caracter bio-indicator sensibil, această specie este adesea aleasă pentru studii de biomonitorizare (diagnostic de mediu, monitorizarea ecologică a mediilor, în special ca mijloc de avertizare a degradării mezologice ).
Ideea că calitatea peisajului și bogăția în anumite specii de plante sau animale indică o calitate generală a mediului nu este nouă. J. Perrève, fost procuror și judecător, scria în 1845 : „Natura a plantat pe toate locurile globului plantele potrivite pentru hrana locuitorilor săi; iar de bogăția regnului vegetal depind în mod privat toate existențele animale ” . A stabilit clar o legătură de dependență între faună și floră.
Utilizarea rațională și științifică a bioindicației este totuși recentă, în special cu bioevaluarea mediului (monitorizarea stării mediului sau a eficacității măsurilor compensatorii sau restaurative).
În 1974, H. Ellenberg a conceput valori indicatoare numerice ale preferințelor ecologice ale unei plante. În 1977, E. Landolt a modificat metoda: primii factori se refereau la sol: umiditate medie, aciditate sau basicitate (pH), conținut de substanțe nutritive azotate, conținut de humus, structură și aerare, salinitate; următoarele sunt lumina, temperatura medie, continentalitatea (variații de temperatură și umiditate) și tipul biologic.
Principiul constă în observarea efectelor biologice sau ecosistemice , la nivelul individului și / sau al populațiilor sau ecosistemelor (la nivelul biosferei sau, eventual, al biomilor mari ).
Aceste efecte trebuie să fie măsurabile prin observarea diferitelor grade de alterări morfologice, comportamentale, tisulare sau fiziologice (creștere și reproducere), ducând în cazuri extreme la moartea acestor indivizi sau la dispariția unei populații.
Fiecare specie sau grup de specii are un biotop primar. Știm, de exemplu, că:
Unii bioindicatori sunt și biointegratori ; pot fi de două ori utile în programele de biomonitorizare .
Speciile bioindicatoare pot furniza informații despre ecosistem . Astfel, de exemplu, prezența gândacilor solizi , diplopodelor și stafilinelor indică un microclimat edafic . În pădurea Fontainebleau, prezența scăzută a speciilor crescute este caracteristică luminișelor recente și se explică prin aporturi insuficiente de așternut. Unele specii sunt bioindicatori ai depozitelor metalifere , cum ar fi Buchnera cupricola , care este rezistentă la concentrații foarte mari de cupru (vezi metalofiți ).
De asemenea, speciile bioindicatoare permit diagnosticarea modificărilor de mediu legate de activitatea umană. Există bioindicații ale fenomenelor antropice (scăderea populației de râme după arătura profundă); bioindicații ale poluării aerului (reducerea numărului de păianjeni , de exemplu, în zonele în care cad fumuri industriale); și bioindicații biotoxicologice (un exemplu istoric cunoscut fiind moartea a mii de grebe într-un lac din California, Clear Lake , ca urmare a aplicării DDD în anii 1940-1950).
Indicația biologică privind calitatea aerului este utilizarea organismelor susceptibile la un anumit poluant cu efecte vizibile macroscopic și microscopic, pentru a evalua calitatea aerului . Aceasta oferă informații semicantitative despre contaminarea atmosferică și face posibilă evaluarea directă a impactului asupra mediului al poluanților.
Observarea organismelor bioindicatoare completează în general dispozitivele de măsurare automată sau ghidează alegerea moleculelor de analizat.
ExempleBioindicația calității apei este utilizarea organismelor sensibile la un anumit poluant cu efecte vizibile macroscopic sau microscopic pentru a evalua calitatea apei. Aceasta oferă informații semicantitative privind contaminarea mediului acvatic și face posibilă evaluarea directă a impactului asupra mediului al poluanților.
ExemplePentru biomonitorizare de apă dulce , de amfibieni , The Odonata și nevertebrate bentonice (inclusiv asamblari Oligochete ) sunt utilizate în mod obișnuit pentru bio-evaluare a calității zonelor umede sau a apelor și a sedimentelor .
Anumite nevertebrate bentice sunt bioindicatori foarte buni ai calității apei dulci și pot fi, de asemenea, studiate în mod specific pentru evaluarea concentrațiilor diferitelor metale, metaloizi sau anumiți poluanți organici (vezi de exemplu gradul saprobic ). Prin urmare, este important să se determine calea de intrare a contaminantului în organism. Indivizii pot absorbi toxinele din apă direct prin branhii și / sau prin alimente prin ingerarea prăzii. Importanța relativă a unei căi de intrare variază în funcție de specie și de contaminanții studiați și poate fi obținută prin supunerea bioindicatorului la diferite tratamente pentru prezența contaminantului numai în apă sau alimente. PH-ul mediului are, de asemenea, o mare importanță, acidificarea facilitând, de exemplu, circulația metalelor.
Într-un organism, anumite organe precum rinichii sau ficatul sau scheletul se bioacumulează diferențial metale grele sau alți poluanți (în special la pești). Metalele care intră într-un organism pot fi absorbite de metaloproteine care detoxifică mediul celular. Acestea sunt produse în prezența contaminantului și stau la baza mecanismului de reglementare. De lizozomii si Peletele de celule pot fi de asemenea folosite pentru a sechestra aceste metale. Mecanismele variază în funcție de bioindicatori și de contaminanții studiați. Cele mai recente studii permit cunoașterea partiției subcelulare a metalelor dintr-un anumit țesut ( ficat , branhii , intestine ), toate acestea oferind informații despre natura poluanților dintr-un mediu și despre durata și gradul de expunere. acești poluanți pentru speciile unui ecosistem dat. Prezența mutațiilor , rănilor, parazitozelor sau degenerărilor oferă informații suplimentare care sunt de interes și pentru ecotoxicolog și ecolog .
Moluștele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca bioindicatori, fie pentru medii de apă dulce, fie pentru medii marine de coastă. Structura populației lor, fiziologia lor, comportamentul lor și nivelurile de acumulare a diferiților contaminanți în țesuturile lor pot oferi informații foarte importante despre starea de sănătate a unui mediu și nivelul de contaminare al acestuia. Sunt deosebit de utile deoarece sunt sesile și, prin urmare, caracteristice locului în care sunt găsite sau implantate. Dintre cele mai faimoase aplicații, putem cita impozitul sau Programul American Watch pentru midii, care sunt exemple foarte bune de ceea ce poate fi găsit astăzi în diferite țări.
Aceste concepte, care sunt uneori confuze, prezintă două diferențe legate de nivelul de organizare biologică studiat și de obiectivele urmărite în utilizarea lor. Pe de o parte, speciile bioindicatoare furnizează informații despre schimbările ecosistemului prin prezența, absența și abundența lor, adică prin dinamica populației lor, în timp ce speciile santinelă oferă informații despre aceleași schimbări prin schimbări la nivel molecular, celular, fiziologic sau nivel comportamental, care dezvăluie expunerea lor la substanțe poluante (în primul caz studiul este la nivelul populației din numărul de indivizi, în al doilea caz, este la nivel individual - țesut, morfologic). Pe de altă parte, speciile bioindicatoare sunt utilizate pentru a cunoaște un ecosistem și nu doar pentru a măsura efectele poluării; pe de altă parte, speciile santinelă sunt mobilizate în cadrul ecotoxicologiei pentru monitorizarea mediului.
Animalele pot fi utilizate în epidemiologie pentru a anticipa epizootiile . Animalele utilizate pot fi captive sau sălbatice, iar speciile utilizate trebuie să îndeplinească mai multe criterii pentru a putea fi utilizate:
De asemenea, este posibil să se efectueze analize pe cadavre de păsări.
Această tehnică are o bună sensibilitate. În cazul febrei Nilului de Vest , siturile de sentinelă captive Camargue au reușit să detecteze activitatea virusului responsabil în 2001 și 2002, deși nu a afectat populațiile cu risc și în 2004, activitatea sa ar putea fi anticipată înainte de a afecta caii.
Omul, sperma , fertilitatea umană, durata medie de viață , rata cancerelor (și natura lor) sau rata altor boli pot fi printre bateriile indicatorilor care evaluează starea mediului .
Ele sunt cele mai obiective „integratoare naturale” ale unei stări de mediu și, prin urmare, ale impactului activităților umane combinate cu posibile pericole naturale „bio-geo-climatice”, ceea ce le face în cele din urmă mai ușor de pus la îndoială. Avantajul este că reflectă o realitate biologică. Aceștia pot confirma sau refuza indicii de performanță. Dezavantajul este că acestea sunt uneori frustrante pentru utilizator, deoarece dacă evidențiază o problemă și simptomele acesteia, nu indică cu certitudine (înainte de un experiment de confirmare) cauzele (adesea multiple).
Bioindicatorii nu sunt o agregare de indicatori măsurați. Ele integrează în mod natural complexitatea extremă, sinergiile și inerțiile specifice ecosistemelor.
Mulți actori susceptibili să fie responsabili pentru degradarea mediului își vor nega cu ușurință responsabilitatea. Cu toate acestea, bioindicația este utilă sau necesară pentru multe protocoale de evaluare și, uneori, pentru aplicarea principiului precauției .
Comisia Europeană în 2007, după patru ani de discuții pe tema „ Sănătate-Mediu “, a validat un proiect pilot de biomonitorizare la om.
După o etapă de cercetare științifică și validare, dezvoltarea utilizării bioindicației de către AASQA și a rețelelor de vigilență a mediului de către industriași, servicii de stat și faptul că folosește material viu pentru a obține informații (calitative și uneori cantitative) cu privire la starea mediul conduce actorii să producă protocoale din ce în ce mai standardizate, astfel încât să fie utile pentru toți, inclusiv în domenii explorate mai recent, precum calitatea aerului interior, sănătatea mediului ( biomonitorizarea umană ) sau utilizarea educațională a bioindicației.
Pentru apă, în Europa, cadrul minim este cel al DCA , declinat în 2010 în Franța printr-un ordin care specifica metodele și criteriile de evaluare a stării ecologice , a stării chimice și a potențialului ecologic .
Bioindication a fost subiectul avansurilor sintetizate în 2013 de către ONEMA într - un ghid publicat în 2013. Evaluarea calității apei normelor stabilite înianuarie 2010se aplică numai primului ciclu de evaluare a DCA (2010-2015). Apoi vor evolua pentru al doilea ciclu DCE (2016-2021) cu intercalibrare și o mai bună relevanță și „compatibilitate DCE” a metodelor de bioindicație prin integrarea progresului cunoașterii impacturilor antropice și a presiunilor asupra resursei.
Există, de asemenea, multe ghiduri menite să armonizeze diagnosticul de mediu (inclusiv, de exemplu, cu privire la procedurile de prelevare a probelor de plante.
Fitosociologie a fost primul atașat pentru a descrie și denumi caracteristica asociațiilor vegetale habitatelor naturale, oferind un cadru pentru bioindication de plante. Aflând apoi că lipsa unui echivalent pentru hrană și plante medicinale , botanistul francez Gérard Ducerf s-a angajat să enumere și să descrie plantele bioindicatoare ale câmpurilor și pajiștilor, pentru a ajuta fermierii (sau grădinarii) să evalueze starea și caracteristicile lor. solurile, istoria acestor soluri și nevoile și potențialul lor agroecologic; sau condițiile de ridicare a repausului semințelor, bazate pe observarea plantelor care trăiesc acolo spontan.