Биоиндикация состояния окружающей среды

БИОИНДИКАЦИЯ 
СОСТОЯНИЯ 
ОКРУЖАЮЩЕЙ 
СРЕДЫ

Москва 
ИНФРА-М 
20МОНОгРАфИЯ

В.С. ГруздеВ

УДК 504.054:504.064(075.4)
ББК 20.18
 
Г90

 
Груздев В.С.
 
 
Биоиндикация состояния окружающей среды : монография / 
В.С. Груздев. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 160 с. — (Научная мысль). — 
DOI 10.12737/monography_5a6f02e2738690.08466285.

ISBN 978-5-16-013797-1 (print)
ISBN 978-5-16-106594-5 (online)
Монография написана на основе обобщения собственных полевых 
исследований автора, проведенных в Тверской, Вологодской и Московской 
областях, с анализом литературных данных по биоиндикации компонентов 
экосистем и экосистем в целом. Отдельные главы посвящены биоиндикации 
состояния атмосферного воздуха, почв, вод, растительности. 
Подробно рассмотрены методы биоиндикации и их применение совместно 
с ландшафтной индикацией. Приведены практические рекомендации 
по применению методов биоиндикации. 
Монография представляет интерес для экологов, географов, может быть 
использована в работе государственных органов по мониторингу  состояния 
окружающей среды и при разработке мероприятий по охране ландшафтов 
и экосистем от  загрязнения и истощения, а также в учебном процессе — 
преподавателями, научными сотрудниками и студентами, изучающими 
экологию, природопользование, биологию, охрану окружающей среды, 
инженерное обустройство территории. 

УДК 504.054:504.064(075.4)
ББК 20.18

Р е ц е н з е н т ы:
Замана С.П., доктор биологических наук, профессор;
Крылов М.П., доктор географических наук

ISBN 978-5-16-013797-1 (print)
ISBN 978-5-16-106594-5 (online)
© Груздев В.С., 2018

Г90

Введение

В современный период в связи с обострением проблем состояния 
окружающей природной среды и ее компонентов все 
большее значение приобретает использование для ее оценки методов 
биоиндикации. Биоиндикация — выявление количественных 
и качественных параметров окружающей среды и ее компонентов 
на основе анализа изменения морфологии, химического состава, 
жизненности и распространения видов организмов и их сообществ. 
Следует различать биотестирование и биоиндикацию. 

Биотестирование — определение параметров окружающей среды 

и ее компонентов при помощи видов организмов, выполняющих 
роль биотестов. Оно применяется в основном в лабораторных 
условиях для определения токсичности почв, вод. В качестве био-
тестов используют некоторые виды растений и животных. На-
пример, при определении степени токсичности природных вод 
часто применяют мелких пресноводных рачков — дафний. В неко-
торых случаях в качестве биотеста для субстратов и пр. может быть 
использована быстро размножающаяся мушка дрозофила.
При изучении почв также бывает необходимо знать не только 

содержание химических веществ в почве, но и степень токсичности 
для растений данного комплекса химических веществ. Нами, 
в частности, для этих целей в качестве биотестов были использо-
ваны проростки редиса и салата, семена которых высевались в об-
разцы в разной степени загрязненных почв. Эти растения быстро 
прорастают, и в течение 7–10 дней уже можно сделать вывод о сте-
пени токсичности образцов почв. Используют и другие биотесты.
В отличие от биотестирования биоиндикация в основном приме-
няется в полевых условиях в процессе маршрутно-ключевых иссле-
дований состояния окружающей среды. Результаты полевых иссле-
дований в дальнейшем уточняются в процессе камеральной обра-
ботки полевых материалов. При этом используются разнообразные 
экологические шкалы (увлажнения, трофности, аллювиальности, 
высотности и др.), а также экологические и морфологические клас-
сификации видов растений и животных. Использование методов 
биоиндикации представляет большой интерес, так как позволяет 
сделать выводы о состоянии окружающей среды больших терри-
торий, в том числе труднодоступных, без применения или с огра-
ниченным применением (для ключевых участков) дорогостоящих 
химических анализов. Такие методы можно назвать полуколичест-
венными. Биоиндикация обычно применяется совместно с ланд-
шафтной индикацией. В литературе имеются материалы по приме-

нению биоиндикации в разных природных зонах в России и за 
рубежом. Но эти материалы разрозненны, и, учитывая возрас-
тающую популярность биоиндикации, мы предприняли попытку 
обобщить биоиндикационные данные собственных исследований, 
а также проанализировать имеющиеся по данной теме литера-
турные данные. 

Глава 1 
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БИОИНДИКАЦИИ

Любой вид деятельности человека неизбежно вызывает какие-
либо изменения в окружающей природной среде. На это было об-
ращено внимание уже в древности, и уже тогда в некоторых циви-
лизациях были введены некоторые ограничения на пользование 
природными ресурсами. К настоящему времени сформировалась 
концепция, что любая человеческая деятельность должна быть рег-
ламентирована. Забота о жизни и среде обитания человека на Земле 
требует углубленного изучения природных процессов и явлений 
и учета этих знаний в перспективном планировании деятельности 
человека. Охрана окружающей среды (ОС) имеет следующие ас-
пекты.
1. Экономический.
2. Оздоровительно-гигиенический.
3. Воспитательный.
4. Эстетический.
5. Научно-познавательный.
Конечная цель охраны ОС заключается в обеспечении благо-
приятных условий для существования человека, развития хозяй-
ства, науки и культуры всех народов планеты.
Первобытные люди жили первоначально за счет собирательства 

и охоты, они тесно общались с природой, и уже в первобытном об-
ществе накопилась некоторая сумма знаний о свойствах, строении 
и местообитаниях видов животных и растений. В эпоху древних ци-
вилизаций объем этих знаний значительно возрос. В трудах древних 
ученых — Аристотеля и Теофраста — уже описано около 600 видов 
полезных растений, произрастающих в Европе, Средиземноморье 
и в странах востока. Знания о свойствах растений в основном на-
капливались в процессе развития земледелия и медицины. 

Аристотель и Теофраст, жившие за 300 лет до нашей эры, сде-
лали попытку собрать и обобщить накопившиеся сведения о рас-
тениях. В своих сочинениях Теофраст, которого называют отцом 
ботаники, все известные в то время растения подразделил на де-
ревья, травы и кустарники, причем культурные растения он описал 
отдельно от дикорастущих. Возделывание культурных растений 
в Римской империи было весьма распространено, на что указывают 
фамилии древних патрициев (Исаин, 1946), происшедшие от ла-
тинских названий растений: Лентулы от чечевицы (Lens), Цице-
роны от нута (Cicer), Фабии от боба (Faba), Пизоны от гороха 
(Pisum). 

В I веке н.э. большой популярностью пользовались сочинения 

Плиния Старшего и Диоскорида, расширивших описание растений 
до 1000 и подразделивших их на питательные, медицинские, арома-
тические и дающие спиртные напитки. В трудах Плиния Старшего 
имеются указания — обращать внимание на растительность при от-
воде новых земель под виноградники и посевы различных культур. 
В IХ веке н.э. греческий ученый Павсаний писал о возможности 
оценки почв по растительности, в частности по растущим на почве 
деревьям и рощам. В следующие 15 веков в ботанических трудах 
имело место преклонение перед трудами Аристотеля, Теофраста 
и Диоскорида, и новых знаний о растениях и животных почти 
не появлялось. В последовавшую затем эпоху Возрождения наблю-
дается развитие мореплавания, открываются новые земли с бо-
гатым растительным и животным миром, но пока еще продолжа-
ется «собирательный период». 

В России в ХI веке Ярослав Мудрый ввел ограничения промысла 

диких животных. Царь Алексей Михайлович (1667) издал указ 
об охоте — заповедовал Семиостровье (около Мурманска). Петр I 
уделял внимание охране лесов, защите от загрязнения рек, ввел 
штат лесных надсмотрщиков. Екатерина II ввела запрет на охоту 
с 1 марта по 29 июня. 

В ХVII веке благодаря созданию микроскопа развиваются ана-
томия и физиология растений. Карл Линней в ХVIII веке создал 
науку — систематику растений и животных. В начале ХVIII века зна-
чительный вклад в развитие в биологии идей биоиндикации внесли 
труды французского ученого Ж.Б. Ламарка (1744–1829). Он разви-
вает учение об изменчивости видов растений и животных. Ламарк 
в своих трудах показал, что всякая перемена в окружающей среде 
приводит к значительным изменениям в развитии частей растений, 
вызывая появление и развитие одних частей, ослабление и даже ис-
чезновение других. Это происходит благодаря изменению в пи-
тании, в процессах поглощения и выделения веществ, в получа-
емом количестве тепла, света и влаги. Он приводит такие примеры: 
в сухую весну луговые травы растут плохо, остаются тощими и сла-
быми, их цветение и плодоношение наступает при достижении рас-
тениями лишь небольших размеров. Наоборот, весна с перемежаю-
щимися ясными и дождливыми днями вызывает хороший рост тех 
же самых трав. В ХIХ веке Шлейден и Шванн сформулировали кле-
точную теорию строения организмов.
В трудах русских ученых ХVIII века М.В. Ломоносова, А.Н. Ра-
дищева имеются упоминания о том, что растения указывают 
на особенности почв, горных пород, залегание грунтовых вод. 
М.В. Ломоносов писал, что почвы хвойных лесов бедны перегноем, 
а лиственных — значительно богаче. А.Н. Радищев в своих трудах 

писал, что подмосковная почва «видом сера», а в сухом состоянии 
«почти бела» и там «где растет дуб, клен, вяз… — земля добра». 
В работах президента Российской Академии наук, лесовода 
А.А. Нартова указано, что сосна предпочитает довольно сухие 
почвы, а ель — влажные.
В 1859 г. вышла в свет книга Ч. Дарвина «Происхождение видов 

путем естественного отбора…», в которой наряду с другими данными 
было показано, что под влиянием внешней среды у организмов 
появляются изменения. Доказанное Ч. Дарвином наличие 
изменчивости у организмов в дальнейшем имело решающее значение 
для возникновения и развития биоиндикации. Ч. Дарвин показал, 
что способность изменяться составляет одно из важнейших 
свойств всех живых существ. Он, опираясь на морфологические, 
экологические, палеонтологические, археологические и исторические 
данные, доказал происхождение сортов культурных растений 
и пород домашних животных от диких предков. Ч. Дарвин 
подробно анализирует роль различных условий внешней среды, 
способных вызвать изменения у растений и животных. Он также 
выдвинул тезис о накоплении воздействий внешней среды, что 
особенно ценно для биоиндикации загрязнений окружающей 
среды и пр.
В ХIХ веке в работах ботаников-географов — А. Гумбольдта, 

А. Декандоля, А. Гризебаха была показана связь растительности 
с климатом и выделены по растительности природные зоны. О воз-
можности индикации по растительности горных пород писал геолог 
А.М. Карпинский (1841). Геолог П.А. Ососков (1896) при состав-
лении геологических карт учитывал распределение растительных 
сообществ. Известный русский агроном и почвовед С.К. Чаянов 
(1909) использовал растительные сообщества при создании поч-
венных карт.
Большое влияние на развитие биоиндикации оказали работы 

основателя науки почвоведения — В.В. Докучаева. В работе «Рус-
ский чернозем» (1883) он писал о значении растительности для 
формирования почв. О связях типов леса и почв писал основатель 
научного лесоведения Г.Ф. Морозов (1916). В начале ХХ века в Рос-
сии уже проводились индикационные исследования Б.А. Келлером 
(1911), на основе которых он составил первый индикационный 
определитель почв по растительным ассоциациям. После револю-
ции индикационные исследования стали широко применяться для 
оценки земель. Для определения по растительности почв и сельхо-
зугодий в 1926 г. И.В. Ларин издал специальный индикационный 
справочник для Западного Казахстана. Был поставлен вопрос о не-
обходимости региональных индикационных исследований и пуб-
ликации специальных справочников. 

Важное значение для развития индикации имели работы геобо-
таника-эколога Л.Г. Раменского, под руководством которого были 
разработаны экологические шкалы и опубликованы в книге «Эко-
логическая оценка кормовых угодий по растительному покрову» 
(Раменский и др., 1956). В этой работе для видов растений приво-
дятся пределы их встречаемости по ступеням увлажнения, актив-
ного богатства засоления почвы, пастбищной дигрессии. Для со-
здания экологических шкал были проведены массовые геоботани-
ческие исследования, проанализированы тысячи геоботанических 
описаний растительности и сравнены с анализами увлажнения 
почв и содержания в ней питательных веществ. Индикаторная роль 
видов растений и растительных сообществ была использована 
также при разработке классификаций лесной растительности (Во-
робьев, 1953; Погребняк, 1955; Сукачев, 1930, 1947, 1964 и др.). 

За рубежом используются экологические шкалы Элленберга 

(1991). В этих шкалах каждый вид растений характеризуется циф-
ровыми показателями по отношению к свету, теплу, увлажнению, 
реакции почвы, доступности азота. По увлажнению — 12-балльная 
шкала, а по остальным факторам — 9-балльные шкалы. В ступе-
нях Ландольта (1977) каждый вид охарактеризован по отноше-
нию к увлажнению, богатству почвы, гранулометрическому составу 
почвы, освещенности, континентальности по 5-балльным шкалам. 
Для шкал Элленберга и Ландольта используются геоботанические 
описания фитоценозов по системе Браун-Бланке. Для всех западно-
европейских шкал отмечается непропорциональное увеличение 
индикаторного значения видов при переходе от одного балла к дру-
гому (Работнов, 1979). Но в целом шкалы дают хорошее совпадение 
результатов.
При классификации растительности франко-швейцарская 

школа во главе с Браун-Бланке существенное значение придает 
видам, имеющим высокую степень верности. Верность вида — это 
показатель степени его привязанности к определенной ассоциации. 
Браун-Бланке предложил использовать следующие ступени вер-
ности видов.
Характерные виды:
5 — виды, встречающиеся исключительно в данной ассоциации;
4 — виды, встречающиеся преимущественно в данной ассоциации, 
но также изредка в других, смежных ассоциациях;
3 — виды, встречающиеся во многих ассоциациях, но все же 

предпочитающие данную ассоциацию.
Сопутствующие виды:
2 — виды, встречающиеся во многих, разных ассоциациях.
Случайные виды:
1 — виды, случайно попавшие в ассоциацию, чуждые ей.

Степень верности вида устанавливается на основе сравнения 

видового состава разных ассоциаций. Виды, имеющие 5 баллов, 
редки, это очень хорошие индикаторы. Виды с баллом 4 и 3 наиболее 
обычны для ассоциации. При этом возможен случай, когда 
сообщества, объединяемые в одну ассоциацию, то есть с одинаковым 
набором характерных видов, различаются по своим эдифи-
каторам. Например, по Браун-Бланке в одну ассоциацию могут 
попасть участки соснового и широколиственного леса. Ассоциации 
в этой шкале объединяются в союзы, порядки, классы, округа. 

В нашей стране классификации строят по принципу фитоцено-
тического сходства, которое выражается в общности доминант, 
эдификаторов и жизненных форм, а для единиц более высокого, 
чем ассоциация, ранга — в экологической и физиологической близости 
эдификаторов. Основной единицей классификации на Брюссельском 
ботаническом конгрессе в 1910 г. было преложено считать 
ассоциацию. Ассоциация — это тип фитоценоза. В России обычно 
применяется классификация, построенная по принципу соподчинения, 
то есть мелкие категории, или таксоны, входят в более 
крупные. В России наиболее часто применяют эколого-физиономический 
принцип классификации. Ассоциации объединяют 
в группы ассоциаций. К одной группе относят ассоциации, отличающиеся 
по составу одного из ярусов растительности (например, 
ельники зеленомошные) Затем иногда выделяют классы ассоциаций. 
Группы и классы ассоциаций объединяют в формации, выделяемые 
по общему эдификатору. Например, формация сосны сибирской. 
К одной группе формаций относят формации с одной 
жизненной формой их эдификаторов (темнохвойные и светлохвойные 
леса). К классу формаций относят группы формаций, 
у которых эдификаторы относятся к близким жизненным формам 
(хвойные леса, лиственные леса). К одному типу растительности 
относят классы формаций, ассоциации которых в господствующем 
ярусе сложены одной жизненной формой. Выделяют типы растительности: 
леса, луга, степи, болота и др. 

Ведущей идеей, лежащей в основе биоиндикации является идея 

единства организма и окружающей среды. Окружающая природная 
среда — единое целое, в котором предметы и явления неразрывно 
связаны друг с другом и обусловливают друг друга. Единство организма 
и среды следует понимать в том смысле, что, с одной стороны, 
организмы связаны со средой, зависят в своей жизнедеятельности 
от среды, которая определяет индивидуальное развитие функций 
и органов, а с другой стороны, — органический мир сам влияет 
на окружающую среду, изменяя ее, сам является частью окружающей 
среды.

Во второй половине ХХ века индикационные исследования получили 
широкое применение при изучении динамики природных 
комплексов в Средней Азии и Казахстане (Викторов и др., 1980; 
Вышивкин и др., 1981 и др.). При полевых исследованиях на основе 
биоиндикации устанавливали зависимость развития растительного 
покрова от гранулометрического состава и засоления почв, уровня 
залегания грунтовых вод и пр. В дальнейшем эта методика стала 
использоваться при изучении загрязнения атмосферного воздуха, 
почв и вод. Для аридных территорий Средней Азии и Казахстана 
методы биоиндикации стали применять совместно с использова-
нием аэро- и космофотоснимков. Необходимость использования 
дистанционных материалов диктуется большими размерами и часто 
слабой освоенностью аридных территорий.
В дальнейшем в полевых условиях стали использовать прямые 

и косвенные ботанические индикаторы совместно с геоморфологи-
ческими индикаторами, а также комплексные ландшафтные инди-
каторы (закономерное сочетание форм рельефа, типов почв и рас-
тительных сообществ). Биоиндикация начиная с 1945 г. получила 
широкое применение при разработке дешифровочных признаков 
при применении аэро- и космоснимков. На основе применения 
биоиндикации получили развитие новые направления (Викторов, 
1955, 1973, 1981 и др.) — гидроиндикационное и галоиндикацион-
ное районирование (в основном для аридных территорий). Термин 
«индикационная геоботаника» был предложен в 60-х годах ХХ века 
С.В. Викторовым.
Биоиндикация в ХХ веке стала широко применяться во всех 

природных зонах, на разных объектах и индикатах. Особенно много 
индикационных исследований посвящено изучению динамики 
природной среды, вызванной как природными, так и антропоген-
ными, в том числе техногенными, воздействиями. Индикационные 
исследования с привлечением сравнительного метода, метода ана-
логов, а также ретроспективного анализа применяются в целях про-
гноза динамики окружающей природной среды в будущем при 
разных уровнях антропогенного воздействия, при предполагаемом 
изменении климата.
Применение методов биоиндикации характеризуется разной 

широтой территориального охвата. Наиболее часто эти методы 
применяются при локальных исследованиях (например при загряз-
нении природной среды выбросами предприятий и т.п.). Но име-
ются также работы по оценке состояния окружающей среды на ре-
гиональном, зональном и даже глобальном уровнях. Например, 
оценка степени загрязнения окружающей среды стран Скандинав-
ского полуострова произведена на основе применения в качестве 
индикаторов мхов и лишайников (Евсеев и др., 1983).