BIOINDICATEURS: CARACTÉRISTIQUES ET TYPES - ENVIRONNEMENT - 2024

Les biomarqueurs sont des processus biologiques, des communautés ou des espèces, pour évaluer la qualité de l'environnement et sa dynamique dans le temps. Ils permettent d'évaluer l'impact des activités humaines sur les écosystèmes, à travers l'étude de la réponse du biote au stress généré.

Nous devons considérer que toute activité génère un impact environnemental qui peut être positif ou négatif. Cependant, l'activité humaine a presque exclusivement généré des impacts environnementaux négatifs qui affectent les écosystèmes et leur biote.

Figure 1. Canari, oiseau utilisé comme bio-indicateur de gaz toxiques dans les mines. Source: pixabay.com

Parmi les dommages environnementaux générés par les activités humaines figurent la pollution par les émissions et les déchets solides industriels ou urbains, l'épuisement des ressources naturelles dû à la surexploitation, entre autres.

Tous ces impacts génèrent du stress dans le biote existant et sont donc appelés facteurs de stress anthropiques, pour les différencier des facteurs de stress naturels, tels que les périodes de sécheresse intense ou les variations de températures dues aux effets climatiques.

Le développement et l'application des bio-indicateurs ont émergé dans les années 1960 et depuis lors, leur répertoire s'est élargi dans l'étude des environnements aquatiques et terrestres sous l'influence de facteurs de stress anthropiques.

Les bio-indicateurs permettent de surveiller les changements environnementaux physico-chimiques, de surveiller les processus écologiques, de détecter directement ou indirectement l'existence de polluants et, en général, de détecter les altérations environnementales.

Caractéristiques générales des bio-indicateurs

Un bio-indicateur, qu'il s'agisse d'un processus biologique, d'une communauté ou d'une espèce, quel que soit le type d'altération environnementale qu'il mesure et la région géographique en question, doit répondre à certaines caractéristiques:

-Il doit être sensible aux perturbations ou au stress, mais ne pas mourir ou disparaître à cause de cela. Une espèce ou une communauté bio-indicatrice doit avoir une tolérance modérée à la variabilité environnementale.

-Il devrait être possible de mesurer votre réponse au stress. Les processus biologiques chez un individu peuvent également agir comme des bio-indicateurs.

-Votre réponse doit être représentative de celle de l'ensemble de l'écosystème, de la population ou de l'espèce.

-Il doit répondre en fonction du degré de pollution ou de dégradation de l'environnement.

-Il doit être abondant et commun, présentant une densité de population adéquate dans la zone spécifique à l'étude. De plus, il doit être relativement stable, surmontant les variations climatiques et environnementales modérées.

-Il doit y avoir des informations sur le bio-indicateur, une bonne compréhension de son écologie et de son cycle biologique, et une taxonomie bien documentée et stable. De plus, son échantillonnage doit être simple et peu coûteux.

-Il doit avoir une importance publique, économique et commerciale à d'autres fins.

Dans le cas de l'utilisation d'individus comme bio-indicateurs, leur âge et leur variation génotypique doivent être pris en compte. Il convient également de vérifier que d'autres facteurs environnementaux n'interfèrent pas avec l'étude et complètent les informations par des tests toxicologiques environnementaux.

Types de bio-indicateurs

La classification des bio-indicateurs varie en fonction des caractéristiques à mettre en évidence dans le système de classification. Par exemple, nous pouvons classer les bio-indicateurs en fonction de leur complexité, en espèces, communautés ou écosystèmes de bio-indicateurs. Mais on peut aussi les classer en fonction de l'environnement qu'ils surveillent.

Espèces bioindicateurs

Toutes les espèces existantes (ou assemblages d'espèces) peuvent tolérer une gamme limitée de conditions environnementales physiques, chimiques et biologiques. Cette fonction peut être utilisée pour évaluer la qualité de l'environnement.

Par exemple, les truites qui vivent dans les cours d'eau froids de l'ouest des États-Unis, tolèrent une température comprise entre 20 et 25 ° C, par conséquent, cette sensibilité thermique peut être utilisée comme un bioindicateur de la température de l'eau.

Ces mêmes truites répondent au niveau cellulaire aux augmentations de température de l'eau (en brûlant et en abattant les forêts environnantes). Dans ces cas, ils synthétisent une protéine de choc thermique qui protège leurs cellules des effets de l'augmentation de la température.

La quantification de ces protéines de choc thermique chez cette espèce permet de mesurer le stress thermique de la truite, et d'évaluer indirectement l'altération de l'environnement due à la coupe et au brûlage des forêts entourant le plan d'eau.

Communautés de bioindicateurs

Des communautés entières qui couvrent une grande variété de plages de tolérance à de multiples facteurs environnementaux peuvent servir de bio-indicateurs pour évaluer l'état de l'environnement à partir d'une approche complexe et holistique. Ces études impliquent l'utilisation de l'analyse de multiples variables environnementales.

Écosystèmes bioindicateurs

La perte de services écosystémiques, tels que l'eau et l'air purs, les pollinisateurs végétaux, entre autres, est considérée comme un indicateur de la santé de l'écosystème.

Par exemple, la perte d'espèces d'abeilles - qui sont des pollinisateurs - est considérée comme un indicateur de la perte de santé environnementale, car elles sont sensibles à la présence de métaux lourds, de pesticides et de substances radioactives.

Les bio-indicateurs en fonction de l'environnement qu'ils surveillent

Comme indiqué ci-dessus, les bio-indicateurs peuvent également être classés en fonction de l'environnement à partir duquel ils fournissent des informations. Suite à cette classification, nous avons des bio-indicateurs de la qualité de l'air, de l'eau et du sol.

Bioindicateurs de la qualité de l'air

Parmi les bio-indicateurs de la qualité de l'air figurent les organismes sensibles aux variations de concentration de certains gaz.

Par exemple, les lichens (associations symbiotiques entre un champignon, des microalgues et / ou des cyanobactéries) et les bryophytes, sont très sensibles aux gaz atmosphériques, car ils les absorbent à travers leur corps.

Ces organismes ne possèdent ni cuticules ni racines et leur rapport surface / volume élevé favorise l'absorption et l'accumulation de polluants atmosphériques, comme le dioxyde de soufre. Par conséquent, sa disparition dans certaines zones est un indicateur de mauvaise qualité de l'air.

D'autre part, il y a aussi des lichens (tels que Lecanora conizaeoides), dont la présence indique une mauvaise qualité de l'air.

Figure 2. Lichen Lecanora conizaeoides. Source: Jerzy Opioła, de Wikimedia Commons Un autre exemple est l'utilisation de longue date des canaris comme bio-indicateurs de conditions dangereuses dans les mines de charbon souterraines au Royaume-Uni, grâce à leur sensibilité aiguë aux faibles concentrations de monoxyde de carbone (CO ₂) et de méthane. (CH ₄).

Cette sensibilité est due au fait que les canaris ont une faible capacité pulmonaire et un système de ventilation unidirectionnel. Pour cette raison, les canaris sont beaucoup plus sensibles que les humains aux gaz nocifs.

Bioindicateurs de la qualité de l'eau

Parmi les bio-indicateurs de la qualité de l'eau figurent les microorganismes bactériens, les protozoaires, les macroinvertébrés, les algues et les mousses, entre autres; sensible à la présence de polluants toxiques.

Par exemple, la présence de communautés de différents taxons de macroinvertébrés aquatiques dans une rivière est un indicateur écologique et de biodiversité. Plus le nombre de taxons présents est élevé, meilleure est la santé du plan d'eau.

D'autres bio-indicateurs de l'état des rivières sont les loutres, car elles quittent rapidement des plans d'eau avec de faibles quantités de polluants. Leur présence indique alors le bon état de la rivière.

Les éponges marines ont également été utilisées comme bio-indicateurs de métaux lourds, tels que le mercure et le cadmium, des substances fécales, entre autres. La détection de la disparition d'éponges dans les eaux marines est un indicateur de la perte de qualité de l'eau.

La présence dans un plan d'eau d'algues en concentrations denses est un indicateur de niveaux élevés de phosphore et d'azote dissous, qui peuvent provenir d'engrais déversés dans l'eau. Les engrais rejetés génèrent l'accumulation de leurs nutriments et l'eutrophisation du milieu aqueux.

Bioindicateurs de la qualité du sol

Comme indicateurs de la qualité du sol, nous pouvons citer une partie du biote de cet habitat, c'est-à-dire des plantes, des champignons et des microorganismes bactériens.

S'ils présentent des exigences spécifiques pour leur survie, ces organismes seraient des indicateurs de l'existence de ces conditions.

Par exemple, les vers de terre sont des bio-indicateurs de la qualité du sol, car certaines espèces, comme Eisenia fetida et E. andrei, sont sensibles aux pesticides, aux dérivés pétroliers, aux métaux lourds, entre autres. Ces bioindicateurs sont utilisés dans les études de toxicité des sols.

Références

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