Les bioindicateurs : l’indicateur naturel de la pollution de l’environnement

Les bio-indicateurs sont des organismes vivants, présents au sein de tous les écosytèmes terrestres : plantes, planctons, animaux, insectes, microbes/bactéries … Ils sont utilisés pour analyser la santé de l’écosystème naturel et les changements biogéographiques dans l’environnement.

Chaque entité organique à l’intérieur d’un système biologique fournit une indication sur la santé de son environnement. Il pourra par exemple servir de biomarqueur important pour évaluer la qualité du sol ainsi que d’un indicateur de pollution de l’eau : sur une parcelle agricole, quelques observations simples peuvent apporter beaucoup d’éléments de réponse, avant d’entamer une analyse biochimique lourde et coûteuse.

Pour approfondir le sujet des plantes bioindicatrices, bénéfiques pour la caractérisation d’un milieu : 

L’utilité d’un bioindicateur pour caractériser un agrosystème

Les bioindicateurs naturels sont utilisés pour évaluer la santé d’un agrosystème et détecter les changements autant positifs que négatifs. Plusieurs facteurs régissent la présence de bioindicateurs dans l’environnement tels que la porosité, le taux d’infiltration, le pH, la teneur en azote … Les changements de compositions des couches du sol. Grâce à l’observation de bioindicateurs, nous pouvons qualifier l’état naturel d’un sol et soulever de premier indicatifs sur le santé de celui-ci. Les avantages associés à l’utilisation des bioindicateurs sont les suivants :

• Les impacts biologiques peuvent être déterminés.
• Possibilité de surveiller les impacts synergiques et antagonistes de divers polluants.
• Établir un diagnostic à un stade précoce et comprendre les effets nocifs des toxines sur les plantes (cultures commerciales et couverts végétaux).
• Alternative économiquement viable par rapport à d’autres systèmes de mesures spécialisés.

Utilisation d’un bioindicateur

L’expression « bioindicateur » est utilisée comme un terme global désignant toutes les sources de réactions biotiques et abiotiques aux changements écologiques. Au lieu de simplement servir de jauges des changements naturels, ces indicateurs sont utilisés pour montrer les impacts des changements naturels environnants. Ils sont utilisés pour détecter les changements dans l’environnement naturel ainsi que pour indiquer les impacts bénéfiques ou non aux cultures. Pour un agrosystème, on s’intéressera tout particulièrement à la possibilité de détecter des changements dus à un déséquilibre du sol. On le remarque en observant la biodiversité de l’environnement, ainsi que les espèces qui y sont présentes. L’état de l’environnement est efficacement surveillé par l’utilisation d’espèces en raison de leur résistance à la variabilité écologique.

Par exemple, Hylocomium splendens est une mousse utilisée comme indicateur naturel des métaux lourds dans l’environnement éloigné de la toundra du nord-ouest de l’Alaska. Le contenu des métaux lourds à l’intérieur du tissu de mousse a été analysé à différentes distances de la mine d’extraction. Les concentrations de métaux dans les tissus de mousse étaient principalement adjacentes à la mine et réduites avec la distance, ce qui étayait la théorie selon laquelle le transport terrestre modifiait en fait l’environnement englobant.

 

Être à l’écoute des indications données par écosystème 

Les mêmes genres d’expérience sont faites avec du lichen. Les lichens ont été par exemple utilisés comme biomoniteurs en utilisant l’estimation quantitative des concentrations de métaux à l’intérieur des lichens individuels.

Des marqueurs naturels, biologiques et de biodiversité peuvent être trouvés dans divers organismes. Les lichens (une symbiose entre les bactéries cyano, les algues et / ou les champignons) et les bryophytes (hépatiques) sont fréquemment utilisés pour surveiller la contamination de l’air. Les lichens et les bryophytes sont de puissants bioindicateurs de la qualité de l’air. En effet, ils n’ont pas de racines. Leur rapport surface / volume élevé soutient la théorie de leur utilisation comme bio-indicateur des contaminants de l’air.

Types de bio-indicateurs

Les bioindicateurs sont actuellement utilisés et promus par diverses organisations, comme moyen de gérer la biosurveillance et d’évaluer les impacts humains.

• Bioindicateur :
  • pollution : détecte la présence de polluants (animaux, plantes,…)
  • environnement : détecte ou surveille le changement dans l’environnement (animaux indicateur ou macro invertébrés)
  • biodiversité : détecte les changements dans la biodiversité et les espèces qui la composent (Plantes, animaux et réseaux microbiens)
  • écologie : détecte les changements d’environnement naturel et leur impact (Lichens, plantes)

Les plantes bio-indicatrices

Les plantes sont utilisées comme des outils très sensibles pour la prédiction et la reconnaissance des stress environnementaux. Récemment, en raison de l’industrialisation et de l’urbanisation, le problème de la contamination et de la pollution de l’eau s’intensifie. Elles fournissent des informations précieuses pour prédire l’état de l’environnement. En effet, elles obtiennent rapidement un équilibre avec leur environnement naturel. La présence ou l’absence de certaines plantes spécifiques ou d’autres végétaux fournit de nombreuses informations sur la santé environnementale. Les lichens généralement trouvés sur les troncs des arbres et des roches réagissent aux changements écologiques dans les forêts, y compris les changements dans la structure de la forêt, la qualité de l’air et le climat.

Quelques observations :

• Le stress environnemental peut être indiqué par la disparition du lichen dans les forêts, causé par des changements tels que des augmentations du niveau de dioxyde de soufre (SO2), des polluants de soufre et d’azote (N2).
• « Wolffia globosa ou lentille d’eau » est un outil utile pour montrer la sensibilité au cadmium (sous-produit du zinc). Il est également utilisé pour indiquer la contamination au cadmium.
• Les changements dans la diversité des espèces de phytoplancton, y compris Euglena clastica, Phacus tortus et Trachelon anas, indiquent la pollution des écosystèmes marins.

 

Bioindicateur, les animaux et insectes

Les variations des populations d’animaux peuvent indiquer des changements nocifs dus à la pollution de l’écosystème. Les changements dans la densité de population peuvent indiquer des impacts négatifs sur l’écosystème. Les changements dans les populations peuvent être le résultat de la relation entre les populations et les sources de nourriture. Si les ressources alimentaires se raréfient et ne peuvent pas subvenir à la demande démographique, la réduction de cette population suivra. Les indicateurs animaux aident également à détecter la quantité de toxines présentes dans leurs tissus.

• Les grenouilles sont des bio-indicateurs de la qualité de l’environnement et des changements de l’environnement. Elles sont essentiellement influencées par les changements qui se produisent dans leurs habitats d’eau douce et terrestre. Cela en fait des bio-indicateurs pertinents de la qualité et du changement écologiques.
• Les invertébrés peuvent également servir de bio-indicateurs. Les invertébrés aquatiques ont tendance à se nourrir des organismes (également connus sous le nom de benthos ou macro-invertébrés) vivant près du fond des plans d’eau.
• Autre indicateur très connu, les abeilles et autres pollinisateurs volants. Ils sont très fragiles en règle générale mais encore plus lorsque l’on parle de pesticide ou de pollution de l’air. Si vous observez une diminution ou une recrudescence de ces volants, il y a certainement des conclusions à en tirer !

 

 

Bioindicateur microbien

Les micro-organismes sont également utilisés comme bioindicateurs de santé des écosystèmes aquatiques et terrestres. En raison de leur abondance. Ils sont faciles à observer et facilement disponibles. Certains micro-organismes lorsqu’ils sont exposés à des contaminants au cadmium et au benzène développent de nouvelles protéines appelées protéines de stress qui peuvent être utilisées comme signes avant-coureurs. Ils ont un taux de croissance rapide et réagissent même à de faibles niveaux de contaminants et à d’autres changements physico-chimiques et biologiques.

Du point de vue de la recherche, ils donnent des signes importants de changement environnemental. Les indicateurs microbiens peuvent être utilisés de diverses manières pour détecter les polluants environnementaux. La présence de toxines dans les eaux peut être facilement surveillée par des changements dans le système de digestion des microbes.

La biosurveillance

Les bio-organismes sont essentiellement utilisés pour définir les caractéristiques d’une biosphère. Ces organismes sont connus sous le nom de bioindicateur ou de biomoniteur. Ils peuvent tous deux varier considérablement. Lors de l’étude de l’environnement, la qualité des changements en cours peut être déterminée par des bio-indicateurs.  Quant à eux, les biomoniteurs sont utilisés pour obtenir des informations quantitatives sur la qualité de l’environnement et des sols. La surveillance biologique inclue également des données sur les aggravations passées et les impacts de diverses variables.

La surveillance peut être effectuée pour divers processus ou systèmes biologiques. Le but ?

• Observer les changements temporels et spatiaux de l’état de santé général d’un écosystème,
• Évaluer les impacts d’un environnement spécifique ou de facteurs de stress anthropiques,
• Évaluer la viabilité des mesures anthropiques (par exemple, la remise en état, l’assainissement et la réintroduction).

La diversité des espèces est utilisée comme un aspect primordial de la surveillance biologique. C’est un paramètre précieux pour déterminer la santé de l’environnement. La biosurveillance est l’un des éléments essentiels pour évaluer la qualité de l’eau. Elle est d’ailleurs devenue un élément intégral de la conduite d’études sur la pollution de l’eau.

Les biomoniteurs sont disponibles « gratuitement ». Ils sont utilisés et compris avec un minimum de préparation et d’entraînement. Un certain nombre espèces naturelles puissent être considérées dans une certaine mesure comme des biomoniteurs.

 

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