A környezet állapotát, minőségét meghatározó tényezők és változások ellenőrzésére és nyomon követésére a fizikai és kémiai mutatók műszeres mérésén túlmenően az élő szervezetek vizsgálata is alkalmas.
A bioindikátorok olyan fajok egyedei, vagy olyan társulások, amelyek életfunkciói adott környezeti tényezőkkel szoros kapcsolatot mutatnak, azoktól valamilyen módon függenek, így ezek kimutatására alkalmazhatóak. A bioindikátorok segítségével végzett környezeti monitoring eljárásokat összefoglaló néven biomonitoring eljárásoknak nevezzük.
A biomonitoring vizsgálatoknak alapvetően két csoportját különböztetjük meg:
Passzív monitoring
A passzív monitoringnál egy adott földrajzi hely élővilágából választják ki a megfigyelt faj, vagy társulás egyedeit. Ennek előnye, hogy a hely specifikus flóra illetve fauna vizsgálható.
Aktív monitoring
Az aktív monitoring alkalmával a vizsgálni kívánt földrajzi pontokra adott időtartamra indikátor fajok egyedeit helyezik ki. E módszer előnye, hogy az egyes pontokon kapott eredmények összehasonlíthatóvá válnak, a vizsgálat nem jeleníti meg az egyes élőhelyeken megjelenő örökletes különbségeket.
Az aktív monitoringnál alkalmazott tesztélőlényeknél annak alapján, hogy a különböző környezeti hatásokra külső, jól látható elváltozással vagy bizonyos anyag felhalmozásával reagálnak, beszélhetünk reakciós- vagy hatásindikátorokról és akkumulációs indikátorokról.
- reakciós- vagy hatásindikátorok: amelyekben a környezetbe jutó anyagok már kis mennyiségben is anyagcsere-változásokat, érzékelhető élettani reakciókat, elváltozásokat váltanak ki.
- akkumulációs indikátorok: amelyekben a környezetbe jutó anyagok felhalmozódnak észrevehető élettani hatás nélkül.
A biomonitoring előnyei a hagyományos eljárásokkal szemben
Alacsony költségek
Terület jellemzőit mutatja pontszerű adatok helyett
Nagy területet fedhet le
Környezeti tényezők hatását jelzi (immisszió vizsgálata emisszió mérése helyett)
Változásokat jelzi
Alacsony mértékű, de tartós környezeti hatásokat is kimutathat
Társadalmi szemléletformáláshoz is hozzájárul
A biomonitoring hátrányai
Nem abszolút mérési módszer
Nehezen, vagy nem szabványosítható
Értékelése bonyolult
Az év meghatározott időszakában (vegetációs időszak) használható
Sok esetben csak a további vizsgálatok megalapozását szolgálja
A biomonitoring során növény-, gomba- és állatfajok, valamint társulások egyaránt szolgálhatnak bioindikátorként. Közismert példa a zuzmók alkalmazása levegőminőség vizsgálatok során, illetve a kagylók, csigák vizsgálata nehézfém terhelések megállapítására.
Méhek a biomonitoring vizsgálatokban
Méheket több évtizede használnak környezeti terhelések megfigyelésére. J. Svoboda 1935-ben fedezte fel, hogy a mézelő méh (Apis mellifera) alkalmas az ipari eredetű szennyezések kimutatására. 1962-ben ő és munkatársai méhek segítségével mutatták ki a radioaktív stroncium 90 izotóp koncentrációjának emelkedését a környezetben. Az 1970-es évektől egyre nagyobb mértékben alkalmaztak méhcsaládokat ipari eredetű szennyezések (főként nehézfémek), mezőgazdasági eredetű környezeti terhelések (elsősorban peszticidek), de radioaktív szennyezések kimutatására is.
A méhekkel végzett biomonitoring vizsgálatok újabb eredményeiről több irodalmi forrásból tájékozódhatunk. A. J. A. Charlton és A. Jones különböző fungicidek és maradványaik gázkromatográfiás kimutatására használt méheket 2006-ban, S. Walorczyk és B. Gnusowski peszticidek kimutatását végezte el méhek segítségével 2009-ben, szintén gázkromatográfia módszerrel. L. Wiest és társai méhekből, mézből és virágporból vett mintákban 80 környezetszennyező anyag kimutatását végezték el 2011-ben, Y. Li és társai két módszerrel vizsgálták a méhekben és a mézben kimutatható peszticideket 2015-ben.
PAH vegyületek méhekkel történő vizsgálatára is található irodalmi adat, O. Lambert és társai 2012-ben méhekből, viaszból és mézből vett mintákban mutatták ki 4 PAH vegyület jelenlétét. Megállapításaik között a mi kutatásaink szempontjából is fontos, hogy a méhek kiválóan alkalmazhatók PAH vegyületek kimutatására, hiszen alacsony koncentráció mellett is jól jelzik azokat.
Különböző területek (városi és természetes) környezeti minőségének összehasonlítására használt méheket A. Badiou-Bénéteau és társai 2012-ben. Munkájuk során a különböző szennyező anyagok területi és szezonális eltéréseit is megfigyelték.
Napjainkra a technikai lehetőségek fejlődésének köszönhetően egyre szélesebb körben vonnak be méhcsaládokat a környezeti hatások értékelésébe. Jellemzően két irány látszik kialakulni: egyrészt a méhcsalád életjelenségeivel összefüggő paraméterek (aktivitás, mortalitás, hőmérséklet, páratartalom, stb.) valós idejű (real-time) megfigyelésén és vizsgálatán, másrészt pedig a méhek által gyűjtött különböző anyagok (nektár, virágpor, propolisz, víz) vizsgálatán alapuló monitoring. Ez utóbbi egyik legismertebb példája a Németországban található repülőterek méhcsaládokra alapozott biomonitoring rendszere.
A mézelő méhet számos tulajdonsága alkalmassá teszi környezeti monitoring vizsgálatokhoz. Ezek az alábbiak:
Önmagában már a méhcsalád jelenléte, aktivitása is a környezet állapotára utaló jelzés, hiszen csak kellő biodiverzitás mellett tudja begyűjteni a fejlődéséhez szükséges nektárt, virágport, propoliszt, valamint vizet, és maradhat életben a család.
A méhek által a környezetből gyűjtött anyagok mindegyike (eltérő mértékben) tartalmazhat a szennyező anyagokat. A méhcsaládok a begyűjtött anyagokat felhasználják (beépül az utódok szervezetébe), illetve raktározzák. Az elraktározott anyagok, de akár a méhek testének analízise információt nyújthat a környezetben található szennyező anyagokról.
A méhcsalád meghatározott területről gyűjti be a fenti anyagokat. Ez jellemzően a kaptár körüli 1,5 – 2 km sugarú kör. Ezt a területet viszont „ellenőrzése alatt tartja”, vagyis szinte teljes mértékig bejárja virágok után kutatva. Ennek megfelelően egy-egy vizsgálati céllal telepített méhészet mintegy 7 – 12 km2 területről szolgáltat értékes információt.
Egy-egy méhcsalád átlagosan 60.000 ezer egyedéből mintegy a fele, közel 30.000 méh végez gyűjtő munkát, miközben egy napon belül többször is kirepül gyűjtőútra, összességében több száz virágot felkeresve. A visszatérő méhek a begyűjtött anyagokkal hatalmas mennyiségű információt is a kaptárba visznek, melyeknek kinyerése és értékelése segít figyelemmel kísérni a környezet állapotát.