«Индикация состояния окружающей среды

Московский педагогический государственный
университет
Географический факультет
Труды второй международной
научно-практической конференции
молодых ученых
«Индикация состояния
окружающей среды: теория,
практика, образование»
25-28 апреля 2013 года
Москва, 2013
УДК 574
ББК 28
И 60
Рецензент:
кандидат географических наук А.Ю. Ежов
Труды второй международная научно-практической конференция молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование», 25-28 апреля 2013
года : сборник статей / Отв. ред. С.Д. Иванов. - М.: ООО «Буки
Веди». - 480 с.
ISBN 978-5-4465-0107-6
В сборник вошли статьи и тезисы докладов участников конференции.
Издание рассчитано на научных работников, преподавателей, аспирантов, студентов учебных заведений, а также широкий
круг читателей, интересующихся проблемами экологии и биоиндикации окружающей среды.
За содержание фактического материала отвечают авторы. Точка
зрения авторов может не совпадать с точкой зрения редакции.
ISBN 978-5-4465-0107-6
© Коллектив авторов, 2013
© Географический факультет МПГУ, 2013
Труды второй международной конференции
3
Оглавление
Предисловие
Современные методы индикации состояния окружающей
среды
Батраченко Е.А. Особенности оценки экологического
состояния агроландшафтов лесостепной зоны (на
примере Курского района Курской области) . . . .
Бойко Е.В. Дигаплоидные линии пшеницы в качестве
объектов биотестирования . . . . . . . . . . . . . . .
Буковский М.Е., Колкова К.С. Соотношение гидрологических характеристик и гидрохимических показателей качества воды реки Вороны в Тамбовской области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Бурдова В.А., Стойко Т.Г. Оценка состояния прудов с
использованием структурных параметров сообществ зоопланктона . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Владыкина Д.С., Ламоткин С.А., Попина О.А., Конопелько А.С. Вариабельность состава эфирных масел
хвойных растений как современный метод индикации состояния окружающей среды . . . . . . . .
Гаврикова В. С., Игнатюк А. А. Биоиндикация урбанизированных территорий с использованием
Acer platanoides L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Зайцева
А.С.,
Юдина
Н.М.,
Арляпов В.А. Экспресс-определение биохимического
потребления кислорода с использованием биосенсора на основе дрожжей Debaryamyces hansenii . . .
Засимович О.М. Биомониторинг среды в г. Калинковичи
по степени флуктуирующей асимметрии листьев
Вetula pendula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Иващенко К.В., Москаленко С.В. Растительные и почвенные микробные сообщества наземных экосистем
при их «обратном» преобразовании . . . . . . . . .
11
12
12
16
20
25
32
37
42
46
50
4
Индикация состояния окружающей среды
Камаева О.А. Препараты на основе гуминовых веществ
бурых углей для улучшения свойств почв . . . . .
Копылова Л.В. Использование методов биотестирования
для определения токсичности почв урбанизированных территорий . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Маркелов И.Н., Гелашвили Д.Б., Широков А.И., Нижегородцев А.А. Биоиндикационные перспективы геометрических показателей венчика цветка культурных форм примулы многоцветковой (Primula x
polyantha Miller, 1768) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Мельникова И.А., Бурганова З.Ф. Мониторинг продуктивности лесных экосистем заповедных территорий
на южном пределе бореального экотона на примере Приволжского округа . . . . . . . . . . . . . . . .
Мицык Е.П., Хватова Ю.С., Дунаев А.М. Методика оценки
воздействия тяжелых металлов на особо охраняемые территории с помощью бриомониторинга . .
Павлюк Т.С. Измерение плодородия почв электрохимическим методом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Пухлова И.А. Разработка концептуальной базы данных
атмосферных выпадений тяжелых металлов . . . .
Ширапова Г.С. Использование биоиндикаторов для
оценки состояния водных экосистем байкальской
природной территории стойкими органическими
загрязнителями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
60
65
69
74
78
82
87
Результаты индикационных исследований природных и
техногенных биогеосистем
91
Аверкиева И.Ю. Оценка изменений, происходящих в
азотном цикле лесных экосистем, в связи с повышенной техногенной эмиссией NOₓ (на примере
Приокско-Террасного биосферного заповедника) . 91
Алоян Н.И. Исследование содержания тяжелых металлов
в атмосферных осадках г. Еревана . . . . . . . . . . 96
Труды второй международной конференции
5
Асмаловский Н.А. Биоиндикация водных объектов Климовичского района (Белоруссия) на основе использования индекса Шеннона . . . . . . . . . . . . 101
Беликова А.А., Клоков Ю.И., Галанина О.В. Оценка состояния растительных сообществ окрестностей д. Старый Изборск (Псковская область) . . . . . . . . . . . 108
Белов В.А. Возможности применения метода магнитной
восприимчивости почв для определения нарушений в селитебных и естественных ландшафтах . . . 115
Белоконь А.Л. Динамика фитоценозов на Зоринском
участке Центрально-Черноземного заповедника . . 119
Бирюков И.С., Назарова Е.А., Олейник О.В., Самылина Е.В.
Изучение содержания тяжелых металлов и железа в почвенном и снежном покрове приусадебных
участков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Бухарина Т.С. Перспективы использования малакофауны в биоиндикации состояния водных экосистем
на примере оз. Ильменское . . . . . . . . . . . . . . . 129
Быканова М.А. Варьирование численности микроорганизмов в зависимости от вида эксплуатации земель 136
Гальченко С.В., Круглова А.П., Чердакова А.С. Исследование экологического состояния рек Ока, Трубеж,
Листвянка методами биодиагностики . . . . . . . . 140
Голевич Е.В. Структурно-функциональные параметры
ценопопуляций степных многолетников и их индикационное значение . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Григориади А.С., Амирова А.Р. Использование интегрального показателя активности почвы в индикационных исследованиях воздействия углеводородного
загрязнения на экосистему . . . . . . . . . . . . . . . 149
Долганов Ю.В. Эколого-геохимическая оценка состояния
вод Путяевских прудов . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Елагина Д.С., Воробьев В.Н., Архипова Н.С. Влияние условий произрастания на содержание флавоноидов в
листьях мари белой (Chenopodium album L.) . . . . . 158
6
Индикация состояния окружающей среды
Ерёменко Ю.А. Инвазионные древесно-кустарниковые
виды как индикаторы антропогенной трансформации в природных сообществах юго-востока
Украины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Есипенок А.Ю., Пухнаревич Д.А. Результаты индикационных исследований речной части чебоксарского водохранилища на основе видовой структуры макрозообентоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Иванов Е.С., Гальченко С.В., Круглова А.П., Чердакова А.С.
Биомониторинг качества очистки городских сточных вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Иванов Е.С., Гальченко С.В., Чердакова А.С. Результаты исследований фитотоксичных свойств осадка сточных вод очистных сооружений г. Рязани . . . . . .
Ильин М.Ю., Шурганова Г.В., Кудрин И.А., Заева И.А. Результаты биоиндикационных исследований некоторых водоемов и водотоков Пустынской озерноречной системы Нижегородской области . . . . . .
Исеналиева Ж.Н., Волкова И.В. Сезонная динамика нефтепродуктов в акватории дельты р. Волга . . . . . . .
Клепец Е.В. Индикационная значимость водных макрофитов в городских водоемах . . . . . . . . . . . . . .
Кудрин И.А., Шурганова Г.В., Ильин М.Ю., Полянцева Е.В.
Пространственное размещение зоопланктона и
оценка качества воды реки Линда Нижегородской
области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Кутузова О.Г., Якушевская Е.Б. Морфометрические показатели древесных растений и содержание хлорофилла в урбоэкосистемах (на примере г. Читы) . . .
Митрофанова Е.А., Стойко Т.Г. Зоопланктонные сообщества, как индикаторы состояния малых рек бассейна р. Суры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Назаренко Н.Н. Оценка структуры комплекса актиномицетов в техногенно нарушенных почвах урбоэкосистемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
163
167
173
178
183
193
197
201
210
215
225
Труды второй международной конференции
7
Озерова Н.А., Широков Р.С., Снытко В.А., Широкова В.А.
Индикационные исследования геосистем исторических водных путей . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Пожарская В.В. Беспозвоночные в подстилках Хибинского горного массива . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Рудаков В.В., Галанина О.В. Изучение возможного влияния атмосферного загрязнения на верховые болотные массивы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Сафронова Д.В. Электрофизиологические методы оценки качества вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Силин В.Ю. Использование фитопланктонного сообщества при сапробиологическом анализе и биоиндикации состояния водных экосистем на примере
озера Ильменское . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Фёдорова Н. В., Кришталёва А. В. Первые результаты
изучения редких видов растений как индикаторов
свойств почвы в Юго-восточном Забайкалье . . . . 261
Хасанова Г.Ф. Динамика формирования и изменения
ландшафтов бассейна р. Белой (в пределах Южного Урала) в зависимости от влияния естественных
и антропогенных факторов . . . . . . . . . . . . . . . 265
Хватова Ю.С., Мицык Е.П., Дунаев А.М. Биоиндикационное исследование загрязнения окружающей среды в окрестностях городов Ивановской области . . 268
Индикация биологических объектов
276
Бабаджанова В.А., Калимбетова Р.Ю. Биологические особенности эпифитной (дрожжевой) микрофлоры в
Каракалпакстане . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Гарская Н.А., Папченко А.В., Боровлёва Д.В. Использование медоносных пчёл (Apis mellifera l.) в системе
биомониторинга для оценки влияния антропогенной нагрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
8
Индикация состояния окружающей среды
Дмитриев А.П., Шевченко А.В., Полищук В.П., Гуща Н.И.
Влияние тяжелых металлов на развитие вирусных
инфекций у растений . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Емельянова
М.С.,
Величко
Н.В.
Использование молекулярно-генетических маркеров для
биоиндикации осцилляториевых цианобактерий .
Завадская Т.С., Белишева Н.К., Калашникова И.В. Влияние
гелиогеофизических агентов на функциональное
состояние периферической крови человека в условиях Заполярья . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Михайлов Р.Е., Белишева Н.К., Новосельцев Р.Г., Черней С.Д.
Связь смертности в психоневрологическом интернате с вариациями геофизических агентов и распределение частоты смертей по фазам цикла солнечной активности . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Михайлова К.Б. Использование макрофитов в оценке
экологического состояния Псковского озера . . . .
Романова Е.Б., Николаев В.Ю., Дубовицкая Д.С. Биоиндикация состояния водных экосистем: цитогенетический и иммуногематологический подходы . . . .
Сулимова О.С., Жукова А.А. Содержание сестона и хлорофилла в водотоках северо-запада Беларуси . . . .
Яцына А.П. Лихеноиндикационная оценка старинных
усадебных парков Минской области (Беларусь) . .
285
289
294
300
308
315
324
329
Экологическая индикация и образование
334
Митрофанова Е.А. Воспитание экологической культуры
школьников во внеурочное время . . . . . . . . . . 334
Рытов Г.Л., Рытов А.Г. Экологическое воспитание и
образование: социологические аспекты решения
проблемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
Региональные эколого-геохимические исследования
342
Андрухович А.И. Оценка устойчивости городских ландшафтов к техногенным химическим нагрузкам . . 342
Труды второй международной конференции
9
Базарбаева Д.О., Нарымбетова Р.Ж., Бабажанова В.А. Экологические особенностей эпифитной микрофлоры в Каракалпакстане . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
Бакаев В. А. Эколого-геохимическое состояние озёр Новосибирской области . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Барышева Д.А., Кремлева Т.А. Влияние кислотности и
цветности на содержание тяжелых металлов (Al,
Fe, Sr, Si, Mn, Cu, Zn, Cd) в малых озерах Западной
Сибири . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Болдырева А.М., Степанова К.В. Распределение ртути,
свинца и серебра в пост-техногенных ландшафтах
Мещерской низменности . . . . . . . . . . . . . . . . 362
Бугаков А.В., Сафина Д.И. Принципы подбора видов растений для создания устойчивых урбоценозов в
условиях г. Москвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Гаврилова Е.А. Палеопочвы пра-долины Северского Донца 371
Гаспарян Л.А., Климова В.А. Накопление тяжелых металлов макромицетами на территории Окского заповедника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
Гребинка Д.А., Зуева В.В. Особенности структурирования
песков в борах Мещерской низменности . . . . . . 379
Дмитриев А.П. Микроэволюционные процессы у фитопатогенных организмов под влиянием малых доз
хронического облучения . . . . . . . . . . . . . . . . 384
Казанцев И.В., Яицкий А.С. Железнодорожный транспорт
как источник загрязнения почв тяжелыми металлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
Кошовская О.С. Кислотность почв ландшафтов северного Сихотэ-Алиня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
Кремлева Т.А., Третьякова М.Н. Кислотонейтрализующая
способность малых озер Западной Сибири . . . . . 407
Куликова М.В. Эколого-геохимические особенности
формирующихся почвогрунтов Усть-Сокского карьера Самарской области . . . . . . . . . . . . . . . . 413
10
Индикация состояния окружающей среды
Лебедев Я.О. Геохимически-подвижные формы тяжелых
металлов в городских почвах юга острова Сахалин
(на примере города Южно-Сахалинск) . . . . . . . .
Лескова О.А. , Лесков А.П. Содержание тяжелых металлов
в некоторых грибах Забайкальского края . . . . . .
Миронова Н.С. Методология поиска основного источника ртутного загрязнения, вызвавшего накопление
ртути в мышцах рыб рек Окского заповедника . . .
Никитин О.В., Латыпова В.З., Степанова Н.Ю., Бравков А.П. Эколого-геохимическое исследование и
прогноз качества донных отложений водоема
промышленно-урбанизированной территории . . .
Осина Д.Е. Геохимическое изменение снегового покрова
в условиях антропогенной нагрузки (на примере
г.Калуга) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Петин А.Н., Крамчанинов Н.Н. , Погорельцев И.А., Уколов И.М. Изменение качества подземных вод в
зоне влияния Старооскольско-Губкинского горнодобывающего комплекса . . . . . . . . . . . . . . . .
Петина М.А., Новикова Ю.И. Экологическое состояние
Белгородского водохранилища и пути его улучшения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Соколов А.В. Эколого-географические варианты скотоводства запада Внутренней Азии и ее горного обрамления (Саяно-Алтай, Тянь-Шань, Кунь-Лунь) .
Трефилова Т.С. Демографическая ситуация в г. Волжском
в связи с состоянием окружающей среды . . . . . .
Харанжевская
Ю.А.
Региональные эколого-геохимические исследования заболоченной территории южно-таежной подзоны
Западной Сибири . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Шишов С.И., Тобратов С.А. Особенности миграции тяжелых металлов в урочищах западин в пределах Рязанской области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
417
423
427
430
436
443
447
454
464
468
476
Труды второй международной конференции
11
Предисловие
Индикационные исследования в области оценки состояния
окружающей среды получили интенсивное развитие в последние десятилетия, что явилось результатом накопления значительного объема знаний о процессах функционирования биогеосистем, с одной стороны, и необходимости получения оперативной информации о качестве и безопасности различных природных и антропогенных объектов.
Методологически индикационный подход в различных областях естествознания предполагает создание комплексного достоверного представления об окружающей среде на основе относительно быстрых и простых аналитических процедур, минуя
сложные и детализированные подходы и методы в тех случаях, когда отсутствует необходимость/возможность осуществления последних.
Индикационный подход в настоящее время активно применяется в практике экологии, биологии, географии, геологии и
других наук. Он позволяет получать статистически достоверные
выборки данных, лежит в основе картографических работ, классификации и диагностики исследуемых процессов и явлений.
Наряду с этим активно продолжается процесс накопления
информации о возможностях использования результатов индикационного подхода в различных областях естествознания и пределах их достоверности.
Настоящий сборник представляет результаты исследований
молодых ученых, использующих в своей работе принципы и методики индикации окружающей среды и ее отдельных компонентов по наиболее актуальным направлениям развития различных естественнонаучных дисциплин.
12
Индикация состояния окружающей среды
Современные методы индикации
состояния окружающей среды
ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
АГРОЛАНДШАФТОВ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ (НА ПРИМЕРЕ
КУРСКОГО РАЙОНА КУРСКОЙ ОБЛАСТИ)
БАТРАЧЕНКО Е.А.
Курский государственный университет
ostkat@yandex.ru
Последние годы характеризуются усилением антропогенных воздействий на компоненты естественных ландшафтов. Одним из основных преобразований компонентов экосистем в лесостепной зоне является сельскохозяйственное использование.
Конструирование агроландшафтов, в большинстве случаев не
соответствует нормам сбалансированного природопользования.
Вследствие этого возникновение агроландшафтных исследований обусловлено острой необходимостью изучения преобразования компонентов агроландшафтов в целях оптимизации сельскохозяйственного природопользования. При изучении экологического состояния агроландшафтов можно выделить несколько аспектов для оценки их состояния. На наш взгляд, наиболее
репрезентативными являются количественные показатели, характеризующие соотношение стабилизирующих и дестабилизирующих компонентов, а также качественные показатели, отражающие агрохимические и агрофизические характеристики почвенного покрова. Особенно актуальным является оценка энергетического состояния агроландшафта, уровень которого свидетельствует об устойчивости системы[1].
Курский
район расположен в поясе умеренно-континентального климата, в пределах лесостепной зоны, в целом в благоприятных климатических условиях для ведения эффективного сельскохозяйственного производства. Климат характеризуется большой про-
Труды второй международной конференции
13
должительностью безморозного периода, среднегодовая температура воздуха +5,5 ℃, минимальная -35 ℃, максимальная +37 ℃,
достаточным годовым количеством осадков, среднегодовое количество которых составляет 587 мм, максимальное в июле 73 мм,
что дает возможность возделывать все районированные сельскохозяйственные культуры. В районе преобладающие почвы – черноземные – 50,5 % и серые лесные – 31 %. По механическому составу наиболее распространенные – тяжелосуглинистые – 50,7 %
и среднесуглинистые – 32,8 %. Содержание гумуса колеблется от
0,9 % до 4,2 %. Почвы на территории района расположены следующим образом: темно-серые и серые лесные почвы находятся в северной части района, черноземы выщелоченные – в восточной части, черноземы типичные расположены в основном в
южной части территории района. Оценочный балл пашни района по урожайности сельскохозяйственных культур составляет
40,39. По характеру растительности район относится к лесостепной зоне. Леса преимущественно лиственных пород: дуб, ясень,
клен, береза. Общая площадь лесов 16,8 тыс. га или 9,1[2]. Анализ данных выявил преобладание пашни как типа угодий в агроландшафтах Курского района. Удельный вес пашни составляет
занимает 79,7%, что свидетельствует о чрезмерной распаханности территории. Соотношение стабилизирующих и дестабилизирующих компонентов в агроландшафтах количественно реализованное посредством расчета КЭСЛ1 позволяет свидетельствовать о низком уровне стабильности агроландшафтов данной территории (рис. 1).
Оценка экологического состояния агроландшафтов также
требует комплексного исследования почвенного покрова. Достаточно репрезентативным является определение динамики энергетических показателей почв при разных видах землепользования (таблица 1).
Условные обозначения к табл.1: I — слабый выпас; II — умеренный
выпас; III — выпас выше среднего; IV — усиленный выпас; V — вспашка;
VI — минимальная обработка почвы; VII — сенокошение. 1 — запасы
14
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Величина КЭСЛ1 в агрохозяйствах Курского района Курской области.
энергии органического вещества, гДж/га, 2 — уровень энергетического
состояния типичных черноземов.
При исследовании энергетических показателей почв агроландшафтов при различных типах сельскохозяйственного землепользования воздействии нами были выделены группы агросистем:
1. С высокими энергетическими показателями – агросистемы
на выщелоченных и типичных черноземах, подвергающиеся сенокошению, слабому и умеренному выпасу, расположенные преимущественно на выровненных участках;
2. Со средними энергетическими показателями – агросистемы на типичных черноземах умеренно выпасаемых пастбищных участков, сенокосов, прироученных к межводотоковым пространствам, верхним элементам склонов северной, северо-западной экспозиции;
3. С низкими и критическими энергетическими показателями –агросистемы, участков средних элементов склонов
Труды второй международной конференции
15
Табл. 1. Динамика энергетического состояния типичных черноземов при сельскохозяйственном воздействии (гДж/га).
Тип с/х воздействия
СХПК им.Черняховского
1
2
I
2900,5
низкий
II
288,3
низкий
III
2760,5
низкий
IV
2545,3
критический
V
2300,4
критический
VI
2642,4
низкий
VII
3140,6
средний
южной и юго-восточной экспозиции, подвергающихся усиленному выпасу, обработке почвы (вспашка, боронование
и др.) на средне- и сильно эродированных типичных и
оподзоленных черноземах.
Таким образом, методологической и теоретической основой
оценки экологического состояния агроландшафтов является исследование динамики энергетического состояния компонентов
агросистемы при различных типах сельскохозяйственного воздействия. Исследованию подлежат компоненты и их свойства
наиболее интенсивно трансформирующихся при сельскохозяйственном использовании.
Список литературы
1. Батраченко Е.А. Особенности функционирования фитоценозов луговых степей при сельскохозяйственном воздействии
// Научный прогресс на рубеже тысячелетий / сборник научных статей IV международной научно-практической кон-
16
Индикация состояния окружающей среды
ференции. – Пшемысль: Изд-во «Наука и практика». 2008. –
С.45-49.
2. Герасименко В.П., Черкасов Г.Н., Герасименко Е.В. Оценка
эрозионной опасности ливневых осадков для пахотных земель Европейской части России // Модели и технологии
оптимизации земледелия: Сборник докладов Международной научно-практической конференции, 9-11 сентября 2003
г., Курск: Всероссийский НИИ земледелия и зашиты почв от
эрозии РАСХН, 2003. – С. 424-427.
3. Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин Д.А. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. – М.: Изд-во
МСХА им. К.А. Тимирязева, 1993. – 99 с.
ДИГАПЛОИДНЫЕ ЛИНИИ ПШЕНИЦЫ В КАЧЕСТВЕ
ОБЪЕКТОВ БИОТЕСТИРОВАНИЯ
БОЙКО Е.В.
Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина,
Брест, Беларусь
lenivko@brsu.brest.by
В биологическом мониторинге состояния качества воды и
почвы наряду с методами индикации используются методы тестирования, основанные на оценке достоверных различий между ответными реакциями тестируемого объекта в контроле и
опыте. Методы биотестирования, благодаря экспрессивности,
простоте и невысокой стоимости, успешно применяются для получения данных о токсичности, как отдельных химических соединений, так и проб воды, водных вытяжек почвы и др. При
биотестировании производится заключение о качестве компонентов окружающей среды на основе переноса полученных знаний об изменении выбранной тест-функции организма, поэтому
важным является выбор тест-объекта и параметров изменения
Труды второй международной конференции
17
его жизнедеятельности. В настоящее время разработано большое
число методов биотестирования и их модификаций, с использованием различных тест-обектов. Однако информативность методологических подходов пока остается нерешенной проблемой.
Обзор существующих способов повышения точности проводимых определений и получение корректных результатов позволяет подразделить их на две большие группы. В первую входит разработка комплексного подхода с использованием тестсистем, включающих два или три тест-объекта разного трофического уровня. Ко второй группе относится поиск оптимальных
условий экспонирования тест-объектов в лабораторном опыте.
Несмотря на достигнутые результаты в улучшении методов биотестирования, остается резерв для их совершенствования, поскольку высокая внутривидовая вариабельность организмов является основной причиной увеличивающей разброс результатов
исследований при воспроизведении.
В связи с этим актуальной является разработка вопроса об использовании в биотестировании выровненных в генетическом
отношении особей и имеющих одинаковый потенциал реагирования на воздействующие факторы среды. Возможность создания таких организмов появилась с развитием техники культивирования изолированных пыльников растений в условиях
in vitro. Из клеток микроспор изолированных пыльников злаков развиваются эмбриогенные структуры, которые дают начало гаплоидным или дигаплоидным растениям-регенерантам
со спонтанно удвоенным числом хромосом. При семенном размножении полученных таким образом дигаплоидных растений можно получить дигаплоидные линии. Фертильные дигаплоидные линии обладают важной чертой – гомозиготностью по всем генам с присущим ей свойством фенотипической
однородности[1]. Внутрилинейная гомогенность и стабильность
дигаплоидных линий может обеспечить однозначность реакций
растений на стрессовый фактор, что позволяет рассматривать их
в качестве перспективного растительного тест-объекта в научных исследованиях[2].
18
Индикация состояния окружающей среды
Настоящая работа явилась продолжением исследований возможности использования в качестве тест-объекта дигаплоидных
линий мягкой пшеницы Triticum aestivum L., из генетической коллекции кафедры зоологии и генетики БрГУ имени А.С. Пушкина,
при определении биологической активности новых синтезированных кремнийорганических соединений[3].
Проведены исследования по оценке влияния гидрооксалата
γ-аминопропилсилана, синтезированного на кафедре химии БрГУ имени А.С. Пушкина, на лабораторную всхожесть семян трех
дигаплоидных линий Triticum aestivum L. Отобранные дигаплоидные линии созданы путем культивирования in vitro пыльников межсортовых гибридов первого поколения мягкой пшеницы. Дигаплоидная линия Dh 65-32 происходит из F1 межсортового гибрида Безостая 1 × Красноярская, Dh 67-16 – Безостая 1 ×
Мироновская 808, Dh 38-2 – Diamant × Inea. Линии Dh 65-32 и Dh
67-16 имеют сходные электрофоретические спектры глиадинов,
а линия Dh 38-2 отличается от них характером минорных компонентов в γ- и ω-фракциях.
Семена проращивали по ГОСТ 12038-84. Анализ данных эксперимента показал однотипность ответных реакций по вариантам опыта линий Dh 65-32 и Dh 67-16, имеющих сходные электрофореграммы глиадинов и общего предка. Так, лабораторная
всхожесть семян дигаплоидной линии Dh 65-32 в контроле и при
обработке гидрооксалатом γ-аминопропилсилана в концентрациях 10-4 , 10-5 , 10-6 моль/л соответственно составила 96, 83, 90
и 95%. Лабораторная всхожесть семян дигаплоидной линии Dh
67-16 по этим вариантам была на уровне 97, 80, 90 и 97%, а всхожесть семян линии Dh 38-2 оказалась ниже по всем вариантам
(93, 73, 83 и 90%). На основании полученных результатов можно
сделать вывод о том, что несмотря на генотипические различия
гидрооксалат γ-аминопропилсилана в концентрации 10-4 моль/л
оказывает ингибирующее действие на лабораторную всхожесть
семян дигаплоидных линий. При снижении его концентрации
наблюдается повышение исследуемого показателя. Таким образом, дигаплоидные линии мягкой пшеницы позволяют опреде-
Труды второй международной конференции
19
лить направленность действия экзогенного фактора и могут быть
использованы в качестве тест-объектов.
Список литературы
1. Ленивко С.М. О возможности использования дигаплоидных
линий в качестве растительных тест-систем // Сб. науч. трудов «Биотест». Брест, 2003. С. 69 – 73.
2. Ленивко С.М. Применение дигаплоидных линий как растительных тест-систем в научных исследованиях / Материалы
междунар. науч. конф. «От классических методов генетики
и селекции к ДНК-технологиям (к 95-летию со дня рождения
академика Н.В. Турбина)». Мн.: ИООО «Право и экономика»,
2007. С. 51.
3. Ленивко С.М. Дигаплоидные линии мягкой яровой пшеницы и перспективы их использования в качестве тест-систем /
Теоретические основы применения биотехнологии, генетики
и физиологии растений в современной селекции растений и
растениеводстве: материалы междунар. научн.–практ. конф.
Брянск, 2009. С. 86 – 88.
20
Индикация состояния окружающей среды
СООТНОШЕНИЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И
ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ
РЕКИ ВОРОНЫ В ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
БУКОВСКИЙ М.Е., КОЛКОВА К.С.
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина
mikezzz@mail.ru , kolkova-kseniya@mail.ru
Загрязнение рек одна из актуальных проблем, стоящих сегодня перед людьми. Целью работы стал анализ соотношения гидрологических характеристик и гидрохимических показателей качества воды реки Вороны в Тамбовской области.
Ворона – правый приток Хопра (бассейн Дона). Длина реки
454 км, из которых 216 км в Тамбовской области, площадь бассейна 13200 км2 [2].
Расположение гидрологических и гидрохимических постов
представлено на карте Тамбовской области (рис.1).
Гидрологические посты расположены у г. Кирсанова и г. Уварово. Гидрохимические – с. Пересыпкино (граница с Пензенской
областью), с. Терны (5,5 км выше от г. Кирсанова), с. Калаис (5 км
ниже г. Кирсанова), г. Уварово, с. Моисеево (8 км ниже г. Уварово),
с. Алабухи (граница с Воронежской областью).
В ходе работы были обработаны, систематизированы и переведены в электронный вид данные гидрохимических анализов
за период с 1995 по 2011 гг, а также данные о ежедневных расходах воды за этот же период. Данные предоставили Тамбовский
центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды – филиал ФГБУ «Центрально-Черноземное УГМС»[3] и Отдел
водных ресурсов по Тамбовской области Донского бассейнового
водного управления.
После обработки первоначальных гидрохимических данных
нами были посчитаны индексы загрязнённости вод (ИЗВ) за период с 1995 по 2011 гг. Расчёт ИЗВ для поверхностных вод проводился нами согласно Методическим рекомендациям по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям[4].
Труды второй международной конференции
21
Далее, опираясь на данные о ежедневных расходах воды за
17 лет, построили график гидрологического режима реки Вороны у г. Кирсанов и Уварово (рис 2). Используя программу BioStat,
посчитали корреляцию между расходами воды на гидропостах
у г. Кирсанова и г. Уварово. С использованием коэффициента
корреляции Спирмена[1] установлена достоверная связь: rs =0,82
при р=0,001.
Расстояние между гидропостами у г. Кирсанова и г. Уварово
(по прямой) составляет 90 км, в то время как расстояние между
гидропостом у г. Кирсанова и гидрохимическим постом у с. Пересыпкино составляет 25 км, а расстояние между гидропостом у
г. Уварово и гидрохимическим постом у с. Алабухи – 30 км. На
участках Пересыпкино – Кирсанов и Уварово – Алабухи отсутствуют значимые для гидрологического режима притоки и гидротехнические сооружения. Самым большим притоком, на указанных участках является река Ира протяжённостью 70 км.
Вышеизложенные факты позволили нам принять допущение о том, что степень соответствия динамики расходов воды
между гидропостом у г. Кирсанова и с. Пресыпкино, а также между гидропостом у г. Уварово и с. Алабухи значительно выше, по
сравнению со степенью соответствия динамики расходов воды
между гидропостами у городов Кирсанов и Уварово, между которыми, помимо всего прочего, располагаются два крупных пойменных озера, через которые протекает Ворона.
Принимая это допущение, мы с использованием коэффициента корреляции Спирмена проанализировали соотношение
значений индекса загрязнённости вод и расходов воды не только на гидрохимических постах, находящихся рядом с городами
Кирсанов и Уварово, но и на гидрохимических постах с. Пересыпкино и с. Алабухи (табл.1).
Анализируя таблицу 1, следует отметить, что корреляция
между ИЗВ и расходами воды слабая, статистически значимое
соответствие не установлено.
По результатам проведённого исследования пришли к выводу, что достоверная корреляция между расходами воды и инте-
22
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Значения коэффициента корреляции Спирмена (rs ) и
уровней значимости (p)
Гидрохимические посты
rs
p
с. Пересыпкино
0,25
0,014
с. Терны
0,31
0,002
с. Калаис
0,19
0,121
г. Уварово
0,21
0,065
с. Моисеево
0,21
0,069
с. Алабухи
0,13
0,068
гральным показателем, оценивающим качество воды по результатам гидрохимических анализов (ИЗВ) отсутствует.
Список литературы
1. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. – М.,
Практика, 1998. – 459 с.
2. Реки Тамбовской области. Каталог / Под ред. Н.И. Дудника. –
Тамбов, 1991. – 48 с.
3. Росгидромет: Тамбовский Гидрометеоцентр [Электронный
ресурс] – Режим доступа: hp://tambovpogoda.tamb.ru/i1.html,
свободный. – Загл. с экрана.
4. Методические рекомендации по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод
по гидрохимическим показателям [Текст]. – М.: Госкомитет
СССР по гидрометеорологии, 1988.
Труды второй международной конференции
23
Рис. 1. Карта-схема расположения гидрологических постов и гидрохимических створов.
24
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 2. График изменения расхода воды в течение года (в средних
значениях за период с 1995 по 2011 гг).
Труды второй международной конференции
25
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПРУДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ СООБЩЕСТВ
ЗООПЛАНКТОНА
БУРДОВА В.А., СТОЙКО Т.Г.
Пензенский государственный университет
Viktoriya0606@mail.ru, tgstojko@mail.ru
Пруды создаются человеком для отдыха, рыбной ловли, запасания воды и других нужд. В этих водоемах поселяются различные гидробионты. Для понимания особенностей функционирования прудовых экосистем необходимы постоянные исследования водных обитателей.
Цель настоящей работы – одномоментное исследование
структурных параметров прудовых сообществ зоопланктона для
выявления их особенностей и сходства, а также качества воды.
Сообщества зоопланктона изучали в июле 2012 года в восьми прудах на территории Пензенской области: Арбековский (далее А ̲П), Сытинский (С ̲Л), Тоузаковский (Т ̲Л), Тюрьевский (Т
̲В), Тютнярь (Т ̲К), Танеевский (Т ̲П), Варваринский (В ̲Т) и СтароСлавкинский (СС ̲М). Арбековский пруд расположен в микрорайоне г. Пензы и используется гражданами летом для отдыха, а
остальные – вблизи сельских населенных пунктов (рис. 1). У всех
прудов вдоль берегов произрастают ива, верба или ветла, на мелководье – тростник, осока, рогоз. На берегу у некоторых растут
крапива, череда, пырей, овсянка, манник. В каждом из прудов
на трех станциях сетью Апштейна взяты пробы объемом 10 л на
глубине до 50 см у берега. Всего обработано 24 пробы.
Организмы зоопланктона идентифицировали до вида[3].
Число особей каждого вида животных подсчитывали в камере
Богорова. В ходе анализа определены: состав и богатство видов,
плотность, тыс. экз./м3, биомасса, г/м3, относительное обилие таксономических групп (%), доминирующие виды, информационный индекс Шеннона (Н) по биомассе. Для определения сходства
сообществ использовали индексы Морисита и Раупа-Крика. Все
полученные параметры обрабатывали с помощью программ MS
26
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Расположение исследуемых прудов.
Excel 2002 и Past 2.15[4]. Трофическое состояние прудов и качество воды оценивали с использованием коэффициента трофии
(Е)[2], индекса сапробности по методу Пантле и Букк в модификации Сладечека[5].
За период исследования в прудах обнаружен 91 вид зоопланктеров: коловраток – 60 (66%), ветвистоусых – 17 (19%) и веслоногих – 14 (15%) раков, а также их личинки. Только некоторые виды
отмечены почти во всех водоемах. Остальные распределены пространственно неравномерно (табл. 1).
Таким образом, Варваринский и Арбековский, а также Сытинский пруды обладают наибольшей индивидуальностью видового состава сообществ зоопланктона, что подтверждается значениями индекса Раупа-Крика.
По структурным показателям (индекс Морисита) сообщества
зоопланктона Арбековского и Старо-Славкинского прудов отличаются от остальных, которые объединяются в две группы: пер-
Труды второй международной конференции
27
Табл. 1. Распределение количества видов разных таксономических групп в исследуемых прудах (в скобках – количество видов,
встречающихся только в данном водоеме).
Пруды
Rotifera
Cladocera
Copepoda
Всего
Тюрьевский
19 (3)
6
6
31(3)
Сытинский
20 (3)
9 (3)
4
33 (6)
Тоузаковский
13 (2)
6 (1)
2
21 (3)
Арбековский
37 (7)
4
5 (1)
46 (8)
Танеевский
15
3 (1)
3
21 (1)
Тютнярь
11
2
1
14
Варваринский
28 (6)
5 (3)
11 (4)
44
(13)
СтароСлавкинский
8
1
–
9
вая – Танеевского и Тюрьевского, а вторая – Сытинского, Тоузаковского, Варваринского и пруда на Тютняре (рис. 2).
В сообществах Арбековского и Старо-Славкинского прудов
доминируют коловратки и их доля в сообществе самая высокая (рис. 3). Схожесть таксономического состава зоопланктонных сообществ хорошо объясняет и распределение их в оставшихся прудах: Тюрьевского и Танеевского, Варваринского и на
Тютняре, а также Сытинского и Тоузаковского. В первой паре
прудов доминируют веслоногие раки: в Тюрьевском – взрослые
Acanthocyclops americanus, а в Танеевском – копеподитные личинки.
Зоопланктонные сообщества прудов второй группы (Варваринского и на Тютняре) в комплексе доминантов имеют науплиев. В то же время личинки циклопов принадлежат разным видам
28
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 2. Сходство сообществ зоопланктона прудов по структурным
параметрам (индекс Морисита).
веслоногих раков. Так, в Варваринском пруду одновременно отмечены одиннадцать видов циклопов, а в Тютняре – один. В Сытинском и Тоузаковском прудах также науплии среди доминантов, но их доля меньше и неодинакова, поэтому сходство слабое.
Плотность зоопланктонных сообществ выше всего в пруду
Тютнярь, а ниже – в Старо-Славкинском (рис. 4). В Арбековском, Танеевском и Варваринском прудах зоопланктонные сообщества обильнее, чем в Тюрьевском, Сытинском и Таузаковском.
Биомасса зоопланктеров самая низкая в Арбековском и СтароСлавкинском прудах из-за преимущественного развития коловраток. Значения индекса Шеннона (2.74; 2.26, соответственно) в
Арбековском и Варваринском прудах выше остальных. Преобладание мелких организмов, обладающих слабой фильтрационной
способностью по сравнению с ракообразными, ведет к накоплению взвешенного органического вещества и, следовательно,
эвтрофированию водоема. В остальных прудах доля коловраток
Труды второй международной конференции
29
Рис. 3. Таксономическая структура сообществ зоопланктона.
не достигает 50%. Известно, что только крупные ракообразные
в процессе фильтрации поглощают огромное количество взвешенного органического вещества и действуют как естественные
биофильтры[1].
Согласно индексу сапробности Пантле и Букк (S) и коэффициенту трофии (Е) в трех прудах (Сытинский, Тоузаковский и
Варваринский) воды чистые, а в остальных – умеренно загрязненные (табл. 2).
Таким образом, анализ структурных параметров зоопланктонных сообществ, а также показателей сапробности и трофии
позволили определить состояние гидробионтов прудов в середине лета, класс качества и степень загрязненности воды исследуемых водоемов.
30
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 2. Показатели трофического типа и сапробности, характерные для исследуемых прудов.
Пруды
Коэффициент
трофии (E)
Коэффициент Пантле и
Букк (S)
Класс
качества
воды
Степень
загрязненности
воды
Тюрьевский
1.21
1.64
III
Умеренно
загрязненные
Сытинский
0.47
1.46
II
Чистые
Тоузаковский
0.87
1.47
II
Чистые
Арбековский
1.80
1.50
III
Умеренно
загрязненные
Танеевский
2.50
1.58
III
Умеренно
загрязненные
Тютнярь
2.85
1.54
III
Умеренно
загрязненные
Варваринский
0.70
1.46
II
Чистые
Старо Славкинский
9.60
1.83
III
Умеренно
загрязненные
Труды второй международной конференции
31
Рис. 4. Плотность и биомасса сообществ зоопланктона.
Список литературы
1. Андроникова И.Н. Структурно-функциональная организация зоопланктона озерных экосистем. Спб.: Наука, 1996. 198 с.
2. Мяэметс А.Х. Качественный состав пелагического зоопланктона как показатель трофности озера // Тез. докл. 20-й науч.
конф. По изучению водоемов Прибалтики и Белоруссии, 1979.
С. 12–15.
3. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Т.1. Зоопланктон. М.–СПб: Товарищество научных изданий КМК, 2010. Т. 1. 495 с.
4. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Palaeontological
Statistics soware package for education and data analysis //
Palaeontologica electronica. 2001. Vol. 4. Iss. 1. Art. 4. 9 pp.
32
Индикация состояния окружающей среды
5. Sladeček V. System of water quality from biologicol point of view
// Arch. Hydrobiol. Ergeb. Limnol. 1973. № 7. 218 p.
ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СОСТАВА ЭФИРНЫХ МАСЕЛ ХВОЙНЫХ
РАСТЕНИЙ КАК СОВРЕМЕННЫЙ МЕТОД ИНДИКАЦИИ
СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ВЛАДЫКИНА Д.С., ЛАМОТКИН С.А., ПОПИНА О.А., КОНОПЕЛЬКО
А.С.
Белорусский государственный технологический университет,
Минск, Беларусь
Vladykina.darya.bstu@yandex.ru
Увеличение промышленного производства обычно сопровождается эмиссией различных поллютантов в окружающую
среду. В частности промышленная революция приводит к высокой антропогенной эмиссии тяжелых металлов в биосферу[1].
В связи с чем, серьезному негативному воздействию, принявшему в настоящее время глобальные масштабы, подвергается
растительность[2]. Специфика древесных растений, связанная с
их устойчивостью, состоит в том что, защитные биохимические
реакции формируются под влиянием длительно повторяющихся стрессов. Наиболее актуален поиск индикаторов стрессового
состояния, позволяющих проводить раннюю диагностику экологического неблагополучия. Такой цели отвечают биохимические
индикаторы[3].
Нередко в их качестве используют отдельные соединения в
тканях, такие как аминокислоты, белки, углеводы и другие. Однако применение ограничивается рядом факторов, основными
из которых являются существенная разнородность фондов первичного обмена и их сложная временная изменчивость не только
в течение сезона, но и суток. В связи с этим, в настоящее время в
качестве индикаторов состояния среды стали применять вторичные метаболиты[4].
Труды второй международной конференции
33
Из вторичных метаболитов все большее распространение для
оценки воздействия антропогенных факторов окружающей среды находят терпеноидные соединения ассимиляционного аппарата – эфирные масла[5, 6, 7]. Установлено, что компоненты эфирного масла хвои сосны, в частности α-пинен, быстро
реагируют на стрессовые воздействия загрязнений и являются
оптимальными индикаторами ранней диагностики состояния
деревьев[7].
Большое количество работ посвящены изучению вторичных
метаболитов сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) [6, 7] и ели
сибирской (Picea obovata Ledeb.)[5].
В Республике Беларусь основными хвойными насаждениями
являются сосна обыкновенная, ель европейская и можжевельник
обыкновенный. Кроме того, для озеленения дорог, парков и скверов широко применяются ель канадская, ель колючая и пихта одноцветная, которые также весьма чувствительны к загрязнению
воздушной среды[8].
В качестве объекта исследования были выбраны эфирные
масла, полученные гидродистилляцией из хвои 40-летних деревьев, произрастающих на территориях с различным уровнем техногенного загрязнения. Образцы хвои были отобраны с 10 деревьев с целью получения статистики контроля однородности образцов в осенне-зимние месяцы 2012-13 гг., когда выход эфирного масла достигает максимального значения, а его состав стабилизируется.
Анализ состава эфирного масла хвойных растений осуществляли методом газо-жидкостной хроматографии на хроматографе Кристалл 5000.1 с использованием кварцевой капиллярной колонки длиной 60 м с нанесенной фазой 100%-ым диметилсилоксаном. Условия хроматографирования: изотермический режим
при 70°С в течении 20 мин, затем программированный подъем
температуры со скоростью 2°С/мин до 150°С с выдержкой при конечной температуре 40 мин. В целях получения статистических
данных по количественному содержанию основных компонен-
34
Индикация состояния окружающей среды
тов эфирного масла, каждый образец хроматографировался 3 раза.
В результате проведенных исследований установлено, что
хвоя содержит эфирное масло в различных концентрациях. Его
содержание незначительно уменьшилось и в хвое пихты (с 3,26
до 1,25%), ели канадской (с 1,28 до 0,9%), ели колючей (с 0,64 до
0,2%). Это связано со снижением интенсивности биосинтеза фитоорганических веществ из-за загрязнения атмосферы[4].
Коэффициент рефракции при 20°С исследуемых образцов изменялся незначительно от 1,4757 (для чистых образцов пихты)
до 1,4769 (загрязненные), что обусловленно изменением количественного вклада отдельных компонентов в состав эфирного
масла пихты при увеличении загрязнения территории тяжелыми металлами.
Основные компоненты эфирных масел пихты и можжевельника (содержание больше 1 масс.%) представлены в таблице 1.
Так для можжевельника обыкновенного в качестве биохимического индикатора может быть предложено содержание αпинена и 1,8–цинеола. Для пихты – снижение содержания α- и
β-пиненов и лимонена.
Изменения содержания фракционного состава для ели канадской, колючей и европейской представлены на рисунке 1. Следует отметить снижение вклада монотерпеновых соединений ели
колючей и европейской, с одновременным увеличением терпеноидов, вследствие каталитических окислительных реакций под
действием тяжелых металлов, что также может быть использовано в оценке состояния древесных насаждений и окружающей
среды.
Список литературы
1. Svetlana Stevoviс. Environmental impact quantification and
correlation between site location and contents and structure of
Tansy / Svetlana Stevoviс, Nina Devrnja, Dušica ali – Dragosavac
// African Journal of Biotechnology. – 2011. – Vol. 10(26). – Pp.
5075–5083.
Труды второй международной конференции
35
Табл. 1. Основные компоненты эфирных масел пихты и можжевельника (содержание больше 1 масс.%) представлены в таблице.
№
Наименование
компонента
Abies
concolor
чистый
Abies
concolor
город
J. communis
чистый
J. communis
город
1
трициклен
1,11
1,24
0,18
0,23
2
α-пинен
14,76
12,42
62,59
51,11
3
камфен
11,70
13,19
0,64
1,29
4
β-пинен
35,91
32,66
2,22
1,54
5
мирцен
0,93
0,82
3,44
2,91
6
1,8-цинеол
—
—
2,68
19,07
7
лимонен
6,57
4,79
3,59
—
8
камфара
0,24
0,12
0,12
0,23
9
борнеол
2,90
1,67
0,08
0,07
11
αтерпинеол
1,34
1,17
0,11
0,19
12
борнилацетат
12,81
21,48
0,97
0,75
13
βкариофиллен
0,41
0,31
1,37
0,22
1,39
0,33
0,66
0,62
14
δ-кадинен
36
Индикация состояния окружающей среды
2. Моисеев А.Н. Экология в современном мире // Наука и жизнь.
– 1998. – №3. – С. 2–10.
3. Алексеев В.А. Влияние атмосферных загрязнителей на лесные экосистемы: оценка состояния лесов // Взаимодействие
между лесными экосистемами и загрязнителями. Таллин,
1981. – С. 36–39.
4. Марчук, Н.Ю. Влияние антропогенного загрязнения среды на
содержание и состав эфирного масла Cupressus sempervirens
L. / Марчук Н.Ю., Ежов В.Н. // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Серия
«Биология, химия». Том 24 (63). 2011. № 4. С. 151–155.
5. Есякова О.А. Ассимиляционный аппарат ели сибирской как
индикатор загрязнения городской атмосферы / О.А. Есякова,
В.М. Воронин, Р.А. Степень // Хвойные бореальной зоны. –
2008. – Т.25, № 1-2. – С. 109–112.
6. Степень Р.А. Летучие терпеноиды сосновых лесов / Р.А. Степень, С.М. Репях. – Красноярск: СибГТУ, 1998. – 406 с.
7. Фуксман И.Л. Содержание α-пинена в хвое сосны как оптимальный индикатор состояния древостоев в условиях техногенного загрязнения / И.Л. Фуксман // Экология. – 1999. – №
4. – С. 251–256.
8. Ламоткин, С.А. Зависимость состава эфирного масла ели канадской P.glauca (Moench) voss. от экологической обстановки
региона произрастания / С.А. Ламоткин, Д.С. Владыкина, Е.Д
Скаковский // Химия растительного сырья. – 2012. – № 2. – С.
111–117.
9. Лебедева, В. П. Сезонная динамика древесных растений / В.
П. Лебедева // Химия растительного сырья. – 2011. – № 1. – С.
75–79.
Труды второй международной конференции
37
БИОИНДИКАЦИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ACER PLATANOIDES L.
ГАВРИКОВА В. С., ИГНАТЮК А. А.
Научный центр экомониторинга и биоразнообразия мегаполиса
НАН Украины, Киев, Украина
viktoria100@i.ua
Биоиндикация – один из наиболее простых и адекватных методов оценки окружающей среды. Перспективным подходом в
данном направлении является оценка качества среды с использованием показателей стабильности-нестабильности индивидуального развития видов-индикаторов. В качестве меры стабильности развития используется флуктуирующая асимметрия (ФА).
Как растительные, так и животные объекты успешно используются в этом направлении в последние годы[1, 2]. Однако биоиндикация по показателю ФА листовых пластинок высших растений имеет ряд преимуществ – прикрепленный образ жизни
позволяет оценить качество среды за продолжительный период времени, одновременная реакция на изменения как воздушоназемной, так и почвенной среды увеличивает интегральность
оценки, возможность ежегодного проведения индикации с использованием одних и тех же особей (методика предусматривает
использование лишь незначительной части вегетативных органов) нигилирует влияние внутривидовой изменчивости.
В качестве тест-объекта нами использовались зрелые деревья Acer platanoides L., поскольку этот вид широко распространен на территории Украины, используется в озеленении, не гибридизирует с другими видами рода Acer и легко идентифицируется в полевых условиях. Сбор материала проводился после
остановки роста листьев (июнь-июль). Листья для морфометрии
непосредственно после пробоотбора дигитализировали с помощью сканера. Изображения обрабатывали в программном пакете CorelDRAW, определяя 5 параметров: 1 – угол между проксимальной и дистальной боковыми жилками первого порядка; 2 –
угол между центральной и проксимальной боковой жилкой пер-
38
Индикация состояния окружающей среды
вого порядка; 3 – угол между центральной и дистальной боковой
жилкой первого порядка; 4 – длина дистальной боковой жилки
первого порядка; 5 – длина проксимальной боковой жилки первого порядка. Величину флуктуирующей асимметрии каждого
параметра определяли как отношение удвоенного модуля разности левых и правых (относительно центральной жилки) значений параметра к их сумме. Затем находили среднее арифметическое для листка, дерева и точки пробоотбора. Математическая
обработка данных выполнялась в программном пакете Еxcel. Достоверность отличий определяли с использованием F-критерия
Фишера (р=0,05). Точки отбора проб и их краткая характеристика
приведена в табл. 1. В каждой точке случайным образом было выбрано 10 деревьев, из нижней части кроны каждого для анализа
было изьято по 30 неповрежденных листьев.
Результаты проведенных исследований показали, что асимметрия листьев присутствовала у всех деревьев во всех пробах.
Однако достоверных отличий значений ФА как в пределах отдельного дерева, так и пробы не было обнаружено. Полученные
значения ФА листовой пластинки A. platanoides по всем точкам
пробоотбора представлены на рис. 1 в порядке увеличения величины показателя. Расчет F-критерия Фишера (р=0,05) показал,
что достоверные отличия величины ФА отсутствуют между точками пробоотбора УФ; ГП и ПВ, а также между КУ и ДП. Величины
ФА для всех остальных точек пробоотбора достоверно отличаются друг от друга.
Представленная диаграмма (рис.1) демонстрирует существенное превышение величин показателя ФА точек пробоотбора ВП и ДП над ПВ и СГ. Подобные отличия могут быть вызваны
следующими факторами. Во-первых – ПВ и СГ, в отличии от ВП и
ДП, находятся на значительном расстоянии от дорог с интенсивным автомобильным трафиком, который увеличивает загрязнение атмосферного воздуха. Во-вторых – более высокий уровень
рекреационной нагрузки (ДП) увеличивает уплотнение почвы, а
также способствует поступлению в почвенные воды загрязняющих веществ как вследствие рекреации, так и благодаря приле-
Труды второй международной конференции
39
Рис. 1. Значения ФА листовых пластин A. platanoides в точках пробоотбора (условные обозначения соответствуют табл.1).
жащим автодорогам. Иными словами, для точек с максимальными значениями ФА налицо негативная трансформация как
воздушо-наземной, так и почвенной среды. Значения показателя ФА точек пробоотбора ГП, УФ и ЛГ, которые являются производными естественных сообществ, а не искусственными насаждениями, близки. Для них характерна значительная рекреационная нагрузка и отсутствие интенсивного автотрафика в непосредственной близости к растениям. Величина показателя ФА точки
пробоотбора КУ имеет значение близкое к предыдущим, несмотря на искусственное происхождение насаждений и умеренную
интенсивность движения автотранспорта по данной улице. Такие результаты дают нам основания высказать предположение,
что в городе фоновые атмосферные негативные воздействия являются более существенными, чем почвенные. Это полностью
40
Индикация состояния окружающей среды
соответствует современным представлениям о последствиях загрязнения атмосферного воздуха, однако высказанное предположение требует проверки – поиска зависимости между величинами ФА листьев и количественными характеристиками загрязнений почвы и воздуха. Подобные исследования запланированы
нами на ближайший сезон.
Таким образом, проведенные исследования показали достоверное увеличение ФА листовых пластинок A. platanoides как в
местах с высокой интенсивностью движения автотранспорта (загрязнение воздуха и почвы), так и в местах значительной рекреационной нагрузки (загрязнение почвы). Это свидетельствует о
пригодности использования данного вида с целью биоиндикации, а также о возможности использования величины ФА в качестве интегрального показателя качества среды обитания. Также
следует отметить, что ФА деревьев в искусственных насаждениях выше.
Список литературы
1. Гавриков Д.Е, Баранов С.Г. Методика оценки стабильности
развития на примере березы (Betula pendula). Бюллетень
ВСНЦ СО РАМН, 2006, №2 (48). С. 13-17.
2. Романов Н.С. Флуктуирующая асимметрия лососей заводского и естественного воспроизводства. // Чтения памяти В.Я. Леванидова, вып. 1. 2001, С. 328-335.
Точка пробоотбора
урочище
Феофания
проспект
Воссоединения
улица Ивана
Кудри
Голосеевский парк
им.
М.Т. Рыльского
урочище Лысая
Гора
парк Пуща Водица
парк Сырецкий
Гай
Деснянский парк
№
1
2
3
4
5
6
7
8
ДП
СГ
ПВ
50°30′26″ c.ш.
30°35′50″ в.д.
50°47′73″ c.ш.
30°42′73″ в.д.
50°32′24″ c.ш.
30°20′33″ в.д.
50°23′42″ c.ш.
30°32′50″ в.д.
50°23′25″ c.ш.
30°30′26″ в.д.
ГП
ЛГ
50°41′66″ c.ш.
30°53′71″ в.д.
КУ
50°43′98″ c.ш.
30°61′73″ в.д.
50°20′30″ c.ш.
30°29′40″ в.д.
УФ
ВП
Координаты
Условное
обозначение
Искусственные насаждения, намывной песок на заливных
лугах, интенсивная рекреационная нагрузка, умеренный
автомобильный трафик.
Грабово-дубовые сообщества, серые супесчаные и
легкосуглинковые почвы, слабая рекреационная нагрузка
Сосново-дубовые сообщества, песчаные и супесчаные почвы,
слабая рекреационная нагрузка
Грабово-дубовые сообщества, серые супесчаные и
легкосуглинковые почвы, интенсивная рекреационная
нагрузка
Грабово-дубовые сообщества, серые супесчаные и
легкосуглинковые почвы, интенсивная рекреационная
нагрузка
Искусственные насаждения вдоль дороги, надзаплавная
боровая терраса, умеренный автотрафик
Искусственные насаждения вдоль дороги, пойма Днепра,
высокий автотрафик
Грабово-дубовые сообщества, серые супесчаные и
легкосуглинковые почвы, интенсивная рекреационная
нагрузка, отсуствие автотрафика
Краткая характеристика
Табл. 1. Характеристика точек пробоотбора.
Труды второй международной конференции
41
42
Индикация состояния окружающей среды
ЭКСПРЕССОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО
ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
БИОСЕНСОРА НА ОСНОВЕ ДРОЖЖЕЙ DEBARYAMYCES
HANSENII
ЗАЙЦЕВА А.С., ЮДИНА Н.М., АРЛЯПОВ В.А.
Тульский государственный университет
Ayuta_Zaytseva@mail.ru
На территории России практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из
них не отвечает нормативным требованиям. Для оценки степени загрязненности/чистоты воды органическими веществами в
настоящее время применяют параметр, определенный как «индекс биохимического потребления кислорода (БПК)». Существующий метод определения БПК, регламентируемый в ПНДФ[1],
основан на тестах, продолжительность которых составляет 5, 10
или 20 суток. В силу значительной продолжительности процедуры метод не является адекватным в современных условиях жизни, поскольку представляет результаты анализа со значительной
задержкой (минимум 5 суток от момента поступления пробы).
По указанной причине возникают экологически опасные ситуации, при которых остаются незамеченными поступление на водоочистные сооружения аварийно загрязненных вод или наоборот, недоочистка их в процессе регенерации. Сегодня все водоочистные сооружения РФ используют для повседневного рутинного анализа сточных вод упомянутый метод БПК.
В данной статье предлагается использование альтернативного экспресс-метода определения БПК с использованием биосенсорного анализатора, основанного на применении
микроорганизмов[2].
В основу БПК-биосенсора положен многофункциональный
анализатор Эксперт-001, интегрированный с персональным компьютером (рис.1). Датчиком является кислородный электрод
Кларка с иммобилизованными клетками микроорганизмов. В работе был использован дрожжевой штамм Debaryamyces hansenii
Труды второй международной конференции
43
Рис. 1. Внешний вид лабораторной модели БПК-биосенсора.
BKM-Y-2482, полученный во Всероссийской коллекции микроорганизмов УРАН Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина (Пущино). Формирование рецепторного элемента проведено включением клеток микроорганизмов в гель поливинилового спирта (ПВС), модифицированного
N-винилпирролидоном (N-ВП)[3].
С использованием модельной системы на основе глюкозоглутоматной смеси (ГГС) определены основные характеристики
используемого биорецепторного элемента. Результаты исследования приведены в таблице 1.
Также показано, что иммобилизованные микроорганизмы
Debaryamyces hansenii обладают широкой субстратной специфичностью – способны окислять широкий спектр органических веществ, которые могут быть обнаружены в стоках различных производств. Таким образом, использование данного биорецепторного элемента для оценки БПК является перспективным.
44
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Характеристики разработанного рецепторного элемента.
Характеристика
Значение
Операционная стабильность, %
4,2
Долговременная стабильность, сутки
20
Коэффициент
чувствительности, мин−1
Предел обнаружения ГГС, мг/дм3
0,0045
±0,0003
0,4
Нижняя граница определяемых концентраций
ГГС, мг/дм3
1
Диапазон определяемых концентраций БПК5 ,
мг/дм3
0,7-204
Длительность одного измерения, мин
6-9
Далее был проведен анализ образцов сточных вод – талые воды ЗАО «Индустрия Сервис», ЗАО «Водоканал» пос. Грицовский
сточная вода после очистных вооружений и ЗАО «Водоканал»
«Наладка» очистные сооружения торгового центра «Строй депо» сточная вода на входе в очистные сооружения – с использованием разработанного БПК-биосенсора и стандартным методом. Результаты анализа приведены в таблице 2.
Таким образом, значение БПК, определенное с помощью биосенсора на основе дрожжевого штамма Debaryamyces hansenii во
всех случаях показывает хорошую корреляцию со стандартной
методикой, что позволяет использовать анализаторы нового поколения промышленными предприятиями и систем водоочистки РФ, станциями санитарно-эпидемиологического контроля,
службами МЧС, МинПрироды, экологическими структурами.
Труды второй международной конференции
45
Табл. 2. Результаты измерения БПК полученные с использованием биосенсора и стандартным методом.
Анализируемые образцы
сточных вод
БПК, измеренное с
помощью
биосенсора, мг/дм3
БПК5 , измеренное
стандартным
методом, мг/дм3
ЗАО «Индустрия сервис»
Талые воды
11,1±0,1
11±2
ЗАО «Водоканал»
пос. Грицовский
4,0±0,2
3,5±0,5
ЗАО «Водоканал»
«Наладка»
61,6±0,4
60±10
Список литературы
1. ПНДФ 14. 1:2:3:4. 123-97. Количественный химический анализ
вод. Методика выполнения измерений биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации ( БПКполн ) в
поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых,
сточных и очищенных сточных водах. – М.: 1997. 25 с.
2. Понаморева О.Н., Арляпов В.А., Алферов В.А., Решетилов
А.Н. Микробные биосенсоры для определения биологического потребления кислорода. // Прикладная биохимия и микробиология. Т.47. №1. 2011. с. 5-15.
3. Асулян Л.Д., Филатова Н.М., Арляпов В.А., Алферов С.В.,
Алферов В.А. Полимерная композиция для иммобилизации
микроорганизмов в биосенсорных анализаторах. Патент РФ
№ 2461625 РФ, МПК C12N11/04, 30.12.2010.
46
Индикация состояния окружающей среды
БИОМОНИТОРИНГ СРЕДЫ В Г. КАЛИНКОВИЧИ ПО
СТЕПЕНИ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ ЛИСТЬЕВ
ВETULA PENDULA
ЗАСИМОВИЧ О.М.
Брестский государственный университет имени А.С.Пушкина,
Брест, Беларусь
zasimovich88@mail.ru
В настоящее время происходит активное антропогенное воздействие на природную среду. Радиационное загрязнение значительной части территории Беларуси, накопление отходов промышленных предприятий, возрастающее влияние транспорта и
сельского хозяйства, постоянно увеличивающийся уровень электромагнитного излучения и шумового загрязнения приводят к
интенсивному загрязнению окружающей среды. Это оказывает
отрицательное влияние на природные объекты, а также неблагоприятно сказывается на здоровье населения. Но даже одинаковая антропогенная нагрузка может неодинаково воздействовать
на разные экосистемы.
Для своевременного принятия мер по охране окружающей
среды возникает необходимость в эффективных методиках оценки ее реакции на комплексное влияние различных факторов. Существуют различные способы оценки экологического благополучия определенных территорий.
В.М. Захаровым предлагается методика оценки благополучия
экосистемы, основанная на исследовании состояния разных видов живых организмов, ее составляющих[2]. Особенностью подхода является то, что для оценки здоровья экосистем используются не экосистемные и популяционные показатели, а данные
о состоянии организмов разных видов. Главной мишенью при
этом является гомеостаз – базовая характеристика, обеспечивающая нормальное состояние организма. По мнению В.М. Захарова,
повышение флуктуирующей асимметрии на групповом уровне
указывает на дестабилизацию процесса развития в популяции.
Дестабилизация наблюдается обычно на относительно низком
Труды второй международной конференции
47
уровне средовых нарушений, которые еще не связаны с необратимыми изменениями в популяциях. Это позволяет использовать флуктуирующую асимметрию как неспецифический индикатор даже незначительных изменений параметров среды от
фонового состояния, которые еще не приводят к существенному
снижению жизнеспособности особей в популяции. Такой «экосистемный» подход потенциально позволяет на основе фенотипического анализа выявить уровень дестабилизации индивидуального развития в популяциях различных видовых компонентов биоценозов, определить наиболее уязвимые элементы экосистемы и оценить ее состояние в целом. Для оценки уровня стабильности развития организмов по величине флуктуирующей
асимметрии, как правило, используется лишь весьма ограниченное количество морфологических признаков. Несмотря на это,
такой подход считают вполне оправданным, поскольку нарушение стабильности развития проявляется в возрастании величины флуктуирующей асимметрии различных, даже не скоррелированных между собой признаков. Информация, получаемая
при их анализе, в действительности отражает стабильность индивидуального развития в целом. Иногда такая характеристика
возможна при использовании для анализа всего одного признака. Минимальная величина флуктуирующей асимметрии обнаруживается при определенном значении или небольшом диапазоне исследуемых параметров среды. Это значение характеризуется по стабильности развития как оптимальное. Уровень флуктуирующей асимметрии неспецифично возрастает при отклонении рассматриваемых параметров среды от оптимальных значений. Причем диапазон оптимальных по стабильности индивидуального развития условий оказывается сходным для многих
популяций вида. Открывается возможность обнаружения популяций, которые существуют при неоптимальных условиях. Это
обусловлено тем, что различия между сторонами тела, которые
имеют место при некотором нарушении стабильности развития
организмов, не находятся под жестким контролем естественного
отбора[1, 3].
48
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Пятибалльная шкала оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития для берёзы повислой (Betula pendula).
Вид
1
2
Балл
3
4
5
Betula
pendula
<0,055
0,056 –
0,060
0,061 –
0,065
0,065 –
0,070
>0,070
Целью нашей работы является оценка здоровья среды в городе Калинковичи по показателям флуктуирующей асимметрии
листьев берёзы повислой (Betula pendula).
Актуальность нашей работы заключается в накоплении данных для осуществления биомониторинговых исследований состояния окружающей среды города Калинковичи.
Для анализа использовали 200 листьев из нижней части кроны от 5 деревьев данного вида из трёх точках города Калинковичи: Парк; ул. Советская, вдоль парка; ул. 50–лет Октября.
Отбор материала производили в конце августа 2012 года. С
каждого листа снимали показатели пяти промеров с левой и правой сторон.
Стабильность развития оценивалась по величине флуктуирующей асимметрии. Анализ проводился стандартно по унифицированной интегральной системе морфогенетических показателей. Для оценки степени нарушения стабильности развития
использовали пятибалльную шкалу оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального
показателя стабильности развития (представлены в табл. 1).
Полученные результаты свидетельствуют о незначительном
изменении состояния растений (соответствующие 3–му баллу
шкалы) в районах загрязнённые выхлопными газами транспорта. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Как видно из данных представленных в таблице 2, район
Труды второй международной конференции
49
Табл. 2. Флуктуирующая асимметрия листьев берёзы повислой
(Betula pendula).
Объект
Парк
ул. Советская,
вдоль парка
ул. 50–лет
Октября
Берёза повислая
Betula pendula
0,060
±0,00014
(II)
0,062 ±0,00011
(III)
0,063
±0,00011
(III)
вдоль парка на ул. Советской и на кольце по ул. 50–лет Октября
по показателям флуктуирующей асимметрии является наиболее
загрязнёнными.
Список литературы
1. Васильев А.Г., Большаков В.Н. Взгляд на эволюционную экологию вчера и сегодня / А.Г. Васильев, В.Н. Большаков // Экология.1994. № 8. С. 4–15.
2. Захаров В.М. Здоровье среды: методика оценки. М.: Центр
экологической политики России, 2000. 68 с.
3. Лукин Ю.Н. Анализ техногенного воздействия на экосистемы
региона: учеб. Пособие. М: Диалог, 1998. 342 с.
50
Индикация состояния окружающей среды
РАСТИТЕЛЬНЫЕ И ПОЧВЕННЫЕ МИКРОБНЫЕ
СООБЩЕСТВА НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПРИ ИХ
«ОБРАТНОМ» ПРЕОБРАЗОВАНИИ
ИВАЩЕНКО К.В., МОСКАЛЕНКО С.В.
Институт физико-химических и биологических проблем
почвоведения РАН
ivashchenko-kv@rambler.ru, moskalenkosvetlana@yandex.ru
Исследование выполнено при финансовой поддержке грантов
РФФИ (№ 12-04-01734; № 12-04-00097)
Изучение происходящих в наземных экосистемах процессов
при антропогенных и природных преобразованиях позволит понять закономерности их функционирования и восстановления.
Основными индикаторами этих преобразований можно считать
растительные и микробные сообщества. Переход от пахотных
угодий в залежные и лесные может служить уникальной природной моделью современного их «обратного» преобразования
биогеоценозов. Работа нацелена на изучение изменения растительных и микробных сообществ почв при зарастании пашни
и пастбища. Задачи исследования сфокусированы на: 1) определении видового состава растений, 2) оценке содержания и дыхательной активности микробного компонента почв и 3) выявлении взаимосвязи между стадией зарастания пашни, составом
растительного сообщества и микробным компонентом.
Объекты исследования– почвы и варианты сукцессии (I-IV)
от старовозрастных (80-100 лет) широколиственных лесов (ШЛ)
к молодым (3̃0 лет) заповедников «Калужские засеки» (КЗ) и
«Тульские засеки» (ТЗ) (табл. 1). В каждом заповеднике выбраны 2 варианта сукцессии (4 и 2 трансекты по 75 и 200 м в КЗ и ТЗ
соответственно).
Методы
Геоботаническое описание растительности (2011-2012 гг.) проводили на площадках (100 м2 , всего 173). Образцы почв отбирали из верхнего 10 см минерального слоя. Почвенные образ-
Труды второй международной конференции
51
цы из каждой точки отбора смешивали и просеивали. В образцах определяли углерод микробной биомассы (Смик) методом
субстрат-индуцированного дыхания, основанного на внесении в
почву дополнительного субстрата (глюкоза, 10 мг г-1 ) и последующей регистрации (через 3-5 ч) скорости начального максимального дыхания[1]. Базальное дыхание (БД) почвы оценивали по
скорости образования СO2 нативной почвой (1 сут., 22°С, 60% полной влагоемкости, ПВ). Рассчитывали отношение БД/Смик =qCO2
(удельное дыхание микробной биомассы). Навески почвы (2 г)
для определения Смик и БД отбирали из предынкубированных
образцов (7 сут, 22°С, 55% ПВ). В образцах почв также определяли содержание органического углерода (Сорг ), кислотность (рН)
и другие физико-химические показатели, рассчитывали отношение Смик / Сорг.
Результаты
Наибольшее содержание Сорг отмечено в ШЛ лесах (в среднем 2.3 и 1.8% для КЗ и ТЗ соответственно), а в мелколиственных
(МЛ) – меньше (в среднем на 20-60%). Содержание фосфора, калий, суммы обменных оснований и емкость катионного обмена
в почве ШЛ на 50-80% больше, чем таковое в МЛ. Изученные почвы – супесчаные, pH 5.1-6.4.
Весомую долю в растительном покрове вариантов сукцессий
занимают деревья (D, 14-52%), кустарники (K, 1-15%), длиннокорневищные (Dk, 5-31%) и короткокорневищные (Kk, 12-19%) травы
(табл. 2). Вклад D, K, Dk в общий растительный покров уменьшался от ШЛ к МЛ, за исключением II варианта, где зарастали пастбища. Доля Kk трав существенно не менялась вдоль изученных
трансект. Следует отметить появление монокарпических двулетников / многолетников и однолетников при зарастании пашни и
их полном отсутствии в ШЛ. Кроме того показано, что растительность изученных рядов обеспечена влагой (вклад мезоморфной
группы 67-86%), при этом доля тяготеющих к недостатку влаги
растений (ксероморфная, 1-6%) возрастала на поздних стадиях зарастания и полностью отсутствовала в ШЛ. Следовательно, при
зарастании пашни лесом происходят изменения качественно-
52
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Локализация объектов исследования и воздействие при
зарастании
Область,
заповедник,
почваa
Вариант
сукцессии
Зарастание
(пирогенное
воздействие)
Число
тран- точек
сект отбора
b
Калужская,
«Калужские
засеки», ДП
Тульская,
«Тульские
засеки», СЛ
I (ШЛБНТ -БРТ )
Пашня (–)
4
12
II (ШЛБНТ -ЛРБ )
Пастбище (–)
4
12
III (ШЛE БНТР БТР )
IV (ШЛE БНТР ЛРБ )
Пашня (+)
1
9
Пашня (++)
1
9
ДП, дерново-подзолистая; СЛ, серая лесная; b ШЛ, широколиственный лес (ясень обыкновенный, клен остролистный и полевой, дуб черешчатый, липа сердцелистная, вяз шероховатый);
БНТ, березняк неморальнотравный; БРТ, березняк разнотравный; БНРТ, березняк неморально-разнотравный; ЛРБ, луг разнотравный; ШЛЕ, широколиственный лес с примесью ели обыкновенной (дуб черешчатый, вяз шершавый, липа сердцелистная,
ель обыкновенная).
a
Труды второй международной конференции
53
го состава растительности, в том числе и регулируемой влажностью, позволяющие судить о направленности «обратного» преобразования экосистем и влияния внешних воздействий.
Содержание микробной биомассы в почве ШЛ было достоверно больше, чем в МЛ (рис. 1). Однако в почве разнотравного луга
с примесью березы (II вариант, пастбище) различие по этому показателю было недостоверным. Скорость образование СО2 почвами в ШЛ также были выше в 1.3-2.2 раза, чем в МЛ. Значение
qCO2 в почве МЛ было в среднем больше на 25-34%, чем в соответствующем ШЛ (только в ТЗ). Данные могут свидетельствовать
о более «напряженных» процессах микробного разложения растительного материала в почве в постагрогенных ценозах по сравнению с климаксными.
Отношение Смик / Сорг может служить показателем «качества» органического вещества почвы, а значит характеризовать
оптимальное функционирование микробного компонента. Оказалось, что в почве МЛ ценозов отношение Смик / Сорг в среднем на 40% меньше, чем в ШЛ. Кроме того, обнаружена значимая (p<0.05) положительная корреляция между Смик и Сорг, Смик и
суммой обменных оснований (rs=0.85 и 0.70 соответственно). Есть
основания полагать, что изученные показатели функционирования микробного сообщества почвы могут служить индикаторами «восстановления» наземной экосистемы после антропогенных воздействий.
Список литературы
1. Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Гавриленко Е.Г. Особенности определения углерода микробной биомассы методом
субстрат-индуцированного дыхания // Почвоведение. 2011. №
11. С. 1327–1333.
2. Серебряков И.Г. Экологическая морфология растений / М.:
Высшая школа, 1962. 378 с.
3. Раменский Л.Г. Введение в комплексное почвенноботаническое исследование земель / М. 1938. 615 с.
54
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 2. Группировка (%) растительного покрова (Серебряков,
1962) (I-IV, см. обозначения в табл. 1)
Грa ШЛ БНТ БРТ ШЛ БНТ ЛРБ ШЛЕ БНРТ БРТ ШЛЕ БНРТ ЛРБ
I
II
III
IV
D
39
32
29
52
27
17
29
17
21
29
16
14
K
15
3
5
14
6
1
14
2
2
10
0
1
Dk
20
21
19
5
17
20
31
19
15
24
19
18
Kk
12
14
15
19
11
12
16
17
17
15
15
16
Np
8
8
5
5
11
3
6
6
5
10
5
5
Kc
5
2
3
0
4
5
4
1
3
3
5
5
L
1
0
0
5
0
0
0
0
0
0
0
0
Li
1
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
Ck
0
5
7
0
4
13
0
8
6
1
11
14
Ko
0
0
1
0
0
0
0
2
2
0
2
2
Kp
0
0
1
0
0
2
0
1
0
0
1
2
Md
0
2
4
0
2
3
0
5
5
0
0
4
Mo
0
3
4
0
2
1
0
7
7
0
10
5
Pk
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Pd
0
2
2
0
4
6
0
3
4
0
1
2
Rd
0
5
5
0
12
15
0
11
11
7
15
11
Группыa : D, деревья; K, кустарники; Травы: Dk, длиннокорневищные; Kk, короткокорневищные; Np, наземноползучие; Kc, кистекорневые; L, луковичные; Li, травяные лианы; Ck, стержнекорневые; Ko, корнеотпрысковые; Kp, корнелуковичные; Md, монокарпические двулетники и малолетники; Mo, монокарпические
однолетники; Pk, полукустарнички; Pd, плотнодерновинные; Rd,
рыхлодерновинные.
Труды второй международной конференции
55
Рис. 1. Содержание углерода микробной биомассы (Смик ) в почвах разных растительных сообществ (см. обозначения в табл. 1)
вариантов сукцессии (I-IV). Данные с разными буквами значимо
различаются для каждого варианта отдельно (p ≤0.05) (однофакторный дисперсионный анализ, критерий Tukey).
ПРЕПАРАТЫ НА ОСНОВЕ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ БУРЫХ
УГЛЕЙ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВ ПОЧВ
КАМАЕВА О.А.
Тульский государственный университет
kamaieva.oksana@mail.ru
Гуминовые вещества (ГВ) определяют практические все важные свойства почв. В последнее время, в условиях глобального
ухудшения экологической обстановки актуально изучение про-
56
Индикация состояния окружающей среды
текторных свойств гуминовых веществ – природных экодетоксикантов, способных связывать тяжелые металлы[1]. Наличие в молекуле гуминовых веществ широкого спектра функциональных
групп, таких как карбоксильные и гидроксильные в сочетании
с ароматическим фрагментом обуславливают их высокую реакционную способность по отношении к тяжелым металлам (ТМ).
Кроме того, они обладают способностью снижать токсичность тяжелых металлов, переводя их в связанное состояние. В силу указанных свойств гуминовые вещества играют важную роль в процессах миграции тяжёлых металлов, переводя их в связное состояние. Следовательно, создание моделей биохимических циклов тяжёлых металлов реально протекающим процессам, а также
прогноз развития токсикологической ситуации в загрезнённых
тяжёлыми металлами природных средах невозможны без учёта
гуминовых веществ. При этом взаимодействие ГВ с наиболее распространенными экотоксикантами – Cu(II) и Pb(II) исследовано
недостаточно.
Данное обстоятельство важность и актуальность изучения
сорбционных детоксицирующих свойств по отношению к тяжёлым металлам.
Целью настоящей работы получение препаратов на основе гуминовых веществ бурых углей обладающих сорбционной способность по отношению к ионам тяжёлых металлов.
Гуминовые вещества выделяли (образец 1, таблица 1) из бурых углей шахты Бельковская Подмосковного угольного бассейна, методом щелочной экстракции с последующим осаждением
раствором HCl до pH 2-4, очистку от низкомолекулярных примесей осуществляли путем диализа. Химическую модификацию
осуществляли окислением азотной кислотой. Окисление ГВ проводили под действием 56% HNO3 в течение 1 часа при температуре 40℃ и массовом соотношении HNO3 : ГВ = 8:1(образец 2).
Выход ГВ из бурого угля (образец 1) составил 15,3% в пересчёте на органическую массу. При модификации ГВ окислением
HNO3 (образец 2) выход составил. Методом технического анализа показано, что влажность всех образцов (1,2) составляет 2,0-2,8%
Труды второй международной конференции
57
Табл. 1. Выходы и сравнительный технический анализ образцов
№ образца
Образец
Выход,
%
Влажность,
%
Зольность,
%
1
ГВ бурого угля
15,3
2,0±0,3
27,1±0,5
2
ГВ бурого угля,
модифицированные
HNO3
75,0
2,8±0,2
25,8±0,3
(таблица 1). Зольность уменьшается в связи с переходом связывающих катионов в раствор при кислотном гидролизе.
Количественную оценку содержания функциональных групп
ГВ проводили на основании отношений интенсивностей полос поглощения кислородсодержащих групп к интенсивностям,
соответствующих полиароматическим сопряженным системам
1610 см-1 (рис. 1).
При сравнении характеристик исходного (образца 1) и модифицированного препарата ГВ (образец 2) методом ИК- спектроскопии показано, что при окислении происходит увеличение интенсивности полосы поглощения 1720 см-1 , относящиеся к νC=O в
COOH группах, на 50% (образец 2). При переходе от исходных ГВ
(образец 1) к модифицированному препарату (образец 2) наблюдается уменьшение полос поглощения, относящихся к СН2 −СН3
– группам алкильных радикалов (2920 см-1 , 2850 см-1 ) и углеводным фрагментам (1080 см-1 ), что свидетельствует об уменьшении
периферийной части молекул ГВ при модификации. В условиях
окислительной модификации НNO3 (образец 2) интенсивность
полосы поглощения ОН- групп уменьшается на 7% при одновременном увеличении интенсивности полосы 1560 см-1 связано с
возрастанием числа карбонильных и нитрогрупп.
Была изучена сорбция ТМ в статических условиях на ГВ и
продуктах их направленной модификации. В качестве модели
58
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. ИК-спектры ГВ: 1-ГВ бурого угля (образец 1); 2-ГВ бурого
угля модифицированные азотной кислотой (образец 2).
катионов ТМ были выбраны ионы Cu(II). Для определения сорбируемости меди в статических условиях, в коническую колбу
помещали навеску (0,72 г) сорбента и 90 см3 исследуемого раствора. Полученную смесь перемешивали 5 часов до установления равновесия. Раствор отделяли фильтрованием и анализировали фотоколориметрически на содержание меди, рассчитывали величины сорбируемости на исходном и модифицированных
препаратов ГВ. По кинетическим кривым определяли эффективные константы скорости сорбции. Сорбируемость и эффективная
константа скорости сорбции меди (таблица 2) модифицированных ГВ по сравнению с исходным образцом при окислении азотной кислотой (образец 2) увеличилась в 2,5 и в 2 раза соответственно, что связанно с увеличением числа сорбционных центров в органической части ГВ. Исходная концентрация Cu2+ в равновесном растворе составляет 1 мг/см3 .
Полученные результаты позволяют использовать данный
вид модификации для получения детоксицирующих препара-
Труды второй международной конференции
59
Табл. 2. Сорбируемость меди на исходных ГВ и продуктов их модификации
Cu 2+
Эффективная
константа скорости
k·10−2 , c−1
Сорбируемость Г,
мэкв/г
ГВ бурого угля шахты
Бельковская
0,7±0,1
0,4±0,1
ГВ бурого угля шахты
Бельковская мод.
HNO3
1,56±0,06
1,0±0,1
Сорбент
тов, обладающих биологической активностью и эффективно связывающих ионы тяжелых металлов.
Список литературы
1. Перминова И.В., Лунин В.В. Гуминовые вещества в контексте
зеленой химии //Зеленая химия в России. Изд-во Моск. Ун-та,
2004.– С.146-162.
2. Ришар К., Агуер Ж-П., Гийо Ж., Халле А., Трубецкая О. Е.,
Трубецкой О. А. 2008. Роль фракционирования при изучении фотохимических свойств гумусовых веществ // Российский Химический Журнал, специальный выпуск посвященный российско-французкому сотрудничеству, т., LII, №1, стр.
107-113.
60
Индикация состояния окружающей среды
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ
УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
КОПЫЛОВА Л.В.
Забайкальский государственный университет
kopylova.70@mail.ru
Работа выполнена в рамках Государственного задания вузу
Минобрнауки РФ (№ 4.3758.2011)
Интенсивный рост и развитие промышленности, энергетики,
коммунальных служб и автотранспорта в крупных городах, приводит к резкому ухудшению окружающей экологической обстановки урбанизированных территорий. Основным компонентом
природной среды, несущим в себе информацию о техногенном
воздействии, является почва, пребывание техногенных загрязнителей в которой больше, чем в других компонентах биосферы[4].
В настоящее время более остро стала проблема загрязнения почв
тяжелыми металлами (ТМ), которые среди многочисленных загрязнителей считаются наиболее токсичными. В связи с этим
особо пристальное внимание уделяется приемам биотестирования, которое представляет собой методический прием, основанный на оценке действия факторов среды, в том числе и токсического, на организм, его отдельную функцию или систему органов и тканей. Метод биотестирования является наиболее целесообразным при определении интегральной токсичности почв, т.к.
доступен и прост в применении, не требует сложного лабораторного оборудования, больших материальных затрат, длительного
периода времени опытов и может быть рекомендован исследователями разных уровней подготовки.
Целью нашего исследования было определение токсичности
почв г. Читы используя метод биотестирования. Объектом исследования служили почвы зоны золоотвала Читинской ТЭЦ-1
(бывшая ГРЭС, образец № 1) и буферной зоны Читинской ТЭЦ - 2
(образец № 2), т.к. значительный вклад в накопление ТМ в окружающей среде вносят тепловые электростанции и теплоцентра-
Труды второй международной конференции
61
ли, где для выработки электрической и тепловой энергии используется каменный уголь. В настоящее время исследования загрязнения объектов окружающей природной среды в зоне влияния теплоэлектростанций приобретают особую актуальность и
значимость.
Отбор образцов почвы для определения токсичности проводили согласно общепринятым методикам[6, 9]. Почвы на исследуемых участках относятся к городским, антропогенно измененным, которые имеют поверхностный слой мощностью более 50 см, созданный в результате человеческой деятельности
и полученный перемешиванием, насыпанием или погребением
материала урбаногенного происхождения. В качестве фитотестсистемы использовали Raphanus sativus L. (редис посевной), который является чувствительным тест-организмом к загрязнению
почвы кадмием, цинком, медью и никелем[1]. Растения семейства крестоцветных неприхотливы, имеют короткий вегетационный период и высокую степень извлечения ТМ из почвы[8].
Навеску каждого образца почвы (60 г) помещали в чашку Петри, увлажняли до пастообразного состояния, равномерно раскладывали по 25 семян Raphanus sativus, которые предварительно замачивали на сутки в воде, а затем вдавливали их стеклянной палочкой в почву. Контрольный вариант семян для определения
всхожести раскладывали на предварительно смоченной фильтровальной бумаге. Проращивание семян продолжалось 7 дней
при ежедневном увлажнении почвы равными порциями отстоянной водопроводной воды. Для используемого биологического
объекта определяли морфометрические показатели (длину корней на 7 день экспонирования), процент всхожести семян определяли на 4 и 7 день, энергию прорастания на 4 день экспонирования. Под всхожестью понимали число семян, выраженное
в процентах от общего количества семян, взятых для проращивания, под энергией прорастания – количество семян, проросших за первые 4 суток проращивания в процентах от общего количества семян, взятых для проращивания. Повторность опыта
трехкратная[1, 2, 7, 10].
62
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Всхожесть и энергия прорастания семян Raphanus sitvus.
Образец
почвы
Число
проросших
семян
1
2
Среднее
число
проросших
семян
% всхожести
семян
Энергия
прорастания,
%
3
4 день
1
1
0
2
1±0,58
4
4
2
1
1
1
1±0
4
4
Контроль
20
18
19
19±0,58
76
76
7 день
1
1
1
2
1,33±0,33
5,3
2
2
1
3
2±0,58
8
Контроль
23
22
25
23,3±0,88
93,2
При проращивании Raphanus sativus на исследуемых образцах
почвы получили следующие результаты (таблица 1).
В результате проведенного эксперимента было выявлено, что
наиболее активная всхожесть семян Raphanus sativus отмечается
на контроле на 4 день экспонирования, энергия прорастания равна 76 %. В почвенных образцах № 1 и 2 прослеживается низкая
всхожесть семян во все дни экспонирования 4 − 8 % соответственно. Вероятнее всего почвенные образцы № 1 и 2 являются токсичными, т.к. всхожесть семян Raphanus sativus сильно понижена,
по сравнению с контролем. Токсичными считают почвы, снижающие всхожесть семян не менее чем на 20-30 % [5]. Почвенный
образец №1, взятый в зоне золоотвала Читинской ТЭЦ-1 более
Труды второй международной конференции
63
Рис. 1. Средние показатели длины корней Raphanus sativus, см
токсичен – общая всхожесть семян к концу опыта равна 5,3 %, в
образце № 2 – 8 %, контроль – 93,2 %.
На рисунке 1 отражены морфометрические показатели (длина корней) исследуемого биологического объекта. Отмечается,
что после 7-дневного экспонирования семян Raphanus sativus, в
образцах почвы № 1 и 2 длина корней выше контрольного образца. Вероятно, это связано не с токсичностью исследуемых участков, а со стимулирующей концентрацией ТМ в почвенных образцах, полученные результаты согласуются с данными других
авторов[4]. Почва изучаемых образцов не ингибирует ростовые
процессы корней.
Результаты работы показали, что почва на исследуемых
участках золоотвала Читинской ТЭЦ - 1 и буферной зоны Читинской ТЭЦ - 2 является токсичной, т.к. в зоне влияния теплоэлектростанций замедляется прорастание семян и снижается их всхожесть.
Данные исследования планируем продолжить для последующего наблюдения за изменением токсичности почв урбанизированных территорий, используя дополнительные методики и ста-
64
Индикация состояния окружающей среды
тистические расчеты. Знание токсичности почвенного покрова
на различных участках города Читы позволит выявить местную
тенденцию изменения токсичности, оценить скорость и характер
локальных изменений токсичности почвы на конкретных участках, прогнозировать изменение экологической ситуации при открытии новых промышленных предприятий.
Список литературы
1. Багдасарян А.С. Эффективность использования тест-систем
при оценке токсичности природных сред. // Экология и промышленность России, 2007. №1. С. 44 – 48.
2. Заболотских В.В., Васильев А.В., Танких С.Н. Экспрессдиагностика токсичности почв, загрязнённых нефтепродуктами. // Известия Самарского научного центра Российской
академии наук, 2012. том 14, № 1 (3). С. 734 – 738.
3. Васильева Л.И., Кадацкий В.Б. Формы тяжелых металлов в
почвах урбанизированных и заповедных территорий. // Геохимия. 1998. №4. С. 426 –429.
4. Ефименко Е.А., Манукян Е.О. Токсичность почвы городской
среды. // Альманах современной науки и образования. Тамбов: Грамота, 2009. № 11 (30): в 2-х томах. Ч.1. С. 129 – 132.
5. Зенова Г.М., Степанов А.Л., Лихачева А.А., Манучарова Н.А.
Практикум по биологии почв. Учеб. пособие. М.: Издательство МГУ, 2002. 120 с.
6. Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений. М.: Недра, 1965. С. 126 – 140.
7. Кабиров Р.Р., Сагитова А.Р., Суханова Н.В. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки
токсичности почвенного покрова городской территории. //
Экология, 1997. №6. С. 45 – 48.
Труды второй международной конференции
65
8. Линдиман А.В., Шведова Л.В., Тукумова Н.В., Невский А.В.
Фиторемедиация почв, содержащих тяжелые металлы. // Экология и промышленность России. 2008. № 9. С. 45 – 47
9. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами / под ред. Н.Г. Зырина, С.Г. Малахова. М.: Гидрометеоиздат, 1981. 109 с.
10. Никитенко Г.Ф. Опытное дело в полеводстве. М. Россельхозиздат, 1982. 190 с.
БИОИНДИКАЦИОННЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЕНЧИКА ЦВЕТКА
КУЛЬТУРНЫХ ФОРМ ПРИМУЛЫ МНОГОЦВЕТКОВОЙ
(PRIMULA X POLYANTHA MILLER, 1768)
МАРКЕЛОВ И.Н., ГЕЛАШВИЛИ Д.Б., ШИРОКОВ А.И.,
НИЖЕГОРОДЦЕВ А.А.
Нижегородский государственный университет им. Н.И.
Лобачевского
ivamark777@mail.ru
Идеальная симметрия является математической абстракцией, тогда как в природе чаще всего встречаются лишь приблизительно симметричные (псевдосимметричные) системы, об инвариантности которых относительно операций симметрии также
можно говорить лишь приблизительно. Гелашвили и др. (2004)
было обосновано применение алгоритма, основанного на свертке функций для количественной оценки степени псевдосимметричности биообъектов. Это открыло перспективу создания автоматизированной системы оценки псевдосимметрии, а также явилось предпосылкой для разработки приложений псевдосимметрии в биоиндикации[2]. Венчик правильных, или актиноморфных цветков инвариантен относительно отражений в нескольких плоскостях симметрии и одновременно относительно поворотов вокруг оси, перпендикулярной этим плоскостям и проходящей через точку их пересечения. Поэтому количественные
66
Индикация состояния окружающей среды
оценки псевдосимметрии и других геометрических параметров
вегетативных и генеративных органов растений могут служить
эффективным инструментом биомониторинга, селекции. Однако практическое применение теоретических предпосылок требует их апробирования и верификации на большом числе модельных объектов[1, 3, 6]. В контексте псевдосимметричности венчика цветка, удобным модельным объектом может служить примула многоцветковая (Primula х polyantha Miller, 1768 ).
Таким образом целью данной работы был анализ варьирования геометрических показателей венчика цветка культурных
форм примулы многоцветковой (P. х polyantha Mill.), как потенциального претендент-биоиндикатора.
Для анализа были использованы пять выборок цветков пятилопастной вариации примулы многоцветковой, следующих
культурных форм: Alba, Atropurpuraea, Aurea, Lutea и Flava, выращенных в НИИ Ботанический сад ННГУ им. Н.И. Лобачевского в однотипных микроклиматических условиях. Оцифрованные
изображения венчиков собранных цветков были получены с использованием сканера Epson 4490 Photo. В качестве геометрических показателей венчика цветка P. х polyantha Mill. использовались показатели поворотной (ηr ) и билатеральной псевдосимметрии (ηb ), а также индекс изрезанности цветка (Ir ), которые измеряли с помощью пакета прикладных программ (ППП) BioPS, разработанного на основе интегрального алгоритма свертки[2]. Кроме того, был применен индекс проективного покрытия (Ipc )[3]. В
результате псевдосимметричность венчика цветка примулы характеризовалась четырьмя показателями: ηr, ηb, Ir, Ipc .
Расчеты
проведены с применением пакета «Statistica 10» и рекомендаций изложенных в работах У.Р. Клекки и А.А. Халафяна[4, 5]. Предварительный анализ типа распределения значений геометрических
характеристик цветков P. х polyantha Mill. показал, что они подчиняются нормальному закону, однако для использования таких
статистических методов как дисперсионный и параметрический
дискриминантный анализ также необходимо равенство диспер-
Труды второй международной конференции
67
сий геометрических показателей цветков исследуемых выборок.
Результаты теста Левина свидетельствуют о различиях дисперсий показателей этих выборок. Поэтому для дальнейшего анализа были использованы непараметрические методы статистического анализа, включая непараметрический дискриминантный
анализ с помощью модуля «General Discriminant Analysis».
Результаты использования критерия Краскела-Уоллиса и
Данна, показали, что пятилопастные вариации венчика рассматриваемых культурных форм примул статистически значимо различаются между собой по каждому из используемых геометрических показателей. Также формы Alba и Flava являются наиболее близкими из всех сравниваемых пар культурных форм, поскольку статистически значимо не различаются по 3-м из 4-х геометрических показателей (ηr, ηb, Ir ). При этом можно предположить, что индекс проективного покрытия (Ipc ) наиболее информативен в анализе геометрии цветка пятилопастной вариации
венчика рассматриваемых культурных форм примулы, так как
большинство сравниваемых пар культурных форм имеют статистически значимые различия по этому показателю. Однако доказательные возможности примененных ранговых непараметрических методов этим предположением исчерпываются.
Итоги непараметрического дискриминантного анализа геометрических характеристик венчиков цветков различных культурных форм P. х polyantha Mill. свидетельствуют о том, что используемый набор параметров венчика цветка (ηr, ηb, Ir, Ipc )
позволяет статистически значимо дискриминировать культурные формы примулы многоцветковой (лямбда Уилкса составляет
0,026). При этом наибольший вклад в дискриминацию, исходя из
значений частной лямбды, вносит показатель поворотной псевдосимметрии (ηr ). Следует также отметить, что близость расположения форм Flava, Lutea и Alba в пространстве дискриминантных
функций позволяет предположить, что они являются не отдельными культурными формами, а относятся к разным цветовым
вариациям одной культурной формы.
Изучение морфологических признаков растений, их измен-
68
Индикация состояния окружающей среды
чивости и сортовой устойчивости дает богатую информацию о
взаимодействии генотипа со средой. В рассматриваемом ключе
исследование псевдосимметрии цветка помогает вскрывать механизмы эволюции цветка в какой-либо группе. Как было показано ранее нами[2] переход от анемофилии (актиноморфный
цветок) к энтомофилии (зигоморфный цветок) характеризуется
закономерными изменениями геометрических показателей (ηr,
ηb ). Таким образом, чувствительность предлагаемого метода измерения геометрических характеристик венчика цветка, позволяет различать не только культурные формы, но и открывает
возможность дискриминировать экологические группы растений, тем самым открывая новые возможности в биомониторинге. В этом случае оценка степени инвариантности (псевдосиммтричности) цветков различных растений, выступающих в роли
биоиндикаторов, позволит осуществить построение ординационного ряда зависимости геометрических характеристик цветка
от условий местообитания растения. Такой подход может способствовать получению шкал оценки местообитания по тому
или иному экологическому фактору, а также их совокупности. В
результате геометрические показатели цветка могут послужить
своеобразной «мерной линейкой» оценки условий местообитания.
Список литературы
1. Аникьев А.А., Федоряка Н.И., Аникьева Э.Н. Способ количественной оценки формы листа как уникального сортового признака и его вариабельности у растений земляники //
Сельскохозяйственная биология. 2008. № 1. С. 116 – 122.
2. Гелашвили Д.Б., Чупрунов Е.В., Марычев М.О., Сомов Н.В.,
Широков А.И., Нижегородцев А.А. Приложение теории групп
к описанию псевдосимметрии биологических объектов //
Журнал общей биологии Т. 71, №6, 2010, С. 497-513.
3. Маркелов И.Н., Нижегородцев А.А., Гелашвили Д.Б. Регрессионный анализ показателей геометрии цветка гвоздики фи-
Труды второй международной конференции
69
шера (Dianthus fischeri Spreng.) из различных биотопов Нижегородской области // Вестник Нижегородского университета
им. Н.И. Лобачевского. 2012, № 2(3), С. 145-148.
4. Клекка У.Р. Дискpиминантный анализ // Фактоpный, дискpиминантный и кластеpный анализ / Пер. с англ. М.: Финансы
и статистика. 1989. С. 78 – 138.
5. Халафян А.А. STATISTICА 6. Статистический анализ данных.
3–е изд. Учебник. М: ООО «Бином-Пресс». 2007. 512 с.
6. Bruno O.M., R. de Oliveira Plotze, Falvo M., M. de Castro Fractal
dimension applied to plant identification // Information Sciences.
2008. Vol. 178, №12. P. 2722 – 2733.
МОНИТОРИНГ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ
ЗАПОВЕДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА ЮЖНОМ ПРЕДЕЛЕ
БОРЕАЛЬНОГО ЭКОТОНА НА ПРИМЕРЕ ПРИВОЛЖСКОГО
ОКРУГА
МЕЛЬНИКОВА И.А., БУРГАНОВА З.Ф.
Казанский (Приволжский) федеральный университет
irina-melnikova@list.ru
Мониторинг состояния экосистем заповедных территорий
ограничен строгим природоохранным режимом, определенным
ст.6 Федерального закона «Об особо охраняемых природных территориях». В связи с этим для изучения различных экологических параметров, а также индикации состояния окружающей
среды территорий с ограниченным режимом природопользования актуально отдавать предпочтение дистанционным методам
исследования.
В России, исследования в области использования данных
спутниковых наблюдений в интересах лесного хозяйства и лесоведения позволили обосновать перечень задач и структуру системы мониторинга лесов, а также разработать ряд методов и
70
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Фрагменты снимков Landsat 7 на исследуемую территорию, сделанные 2.07.2011, 17.05.2012 и 22.09.2012 (слева направо).
технологий. В настоящее время в России методы дистанционного зондирования становятся неотъемлемой частью инвентаризации лесов, охраны лесов от пожаров и вредных насекомых, оценки лесопользования[1].
С целью изучения возможности адекватного мониторинга, а
также индикации состояния лесных экосистем заповедных территорий исследован Раифский участок Волжско-Камского Государственного Природного Биосферного Заповедника, расположенный в зоне бореального экотона. Интерес к растительному
покрову территории Раифского участка ВКГПБЗ обусловлен особенностями его географического положения на южной границе
подтаежных елово-широколиственных лесов и сохранившимся
фиторазнообразием[2]. На небольшой территории встречаются
почти все основные типы лесов Волжско-Камского края[3].
На пяти пробных площадках участка заповедника, площадью
по 2500 м2 каждая, проведены наземные наблюдения, в результате которых исследован структурный состав растительного сообщества и осуществлена GPS-привязка. На основе полученных
данных была составлена база данных, в которой помимо сведений о высоте, диаметре, видового состава древостоя, были рассчитаны некоторые из параметров, характеризующих лесное сообщество, проведена оценка биомассы различных частей деревьев, а также рассчитана формула древостоя по площадкам.
В системе онлайн – каталога GloVis, подобраны и получены
три снимка Landsat 7 – июльский 2011 года, майский и сентябрьский 2012 года с пространственным разрешением 30 м (рис.1).
Осуществлена конвертация данных Landsat в показатели при-
Труды второй международной конференции
71
Рис. 2. Распределение значений NDVI (более светлый тон соответствует меньшему значению вегетационного индекса, синий
цвет – водные объекты) на исследуемую территорию, по данным
снимков Landsat 7 от 2.07.2011, 17.05.2012 и 22.09.2012 (слева направо).
ходящего излучения на сенсоре и в коэффициенты планетарного
отражения (reflectance) путем перевода данных каждого канала
из DN в реальные значения приходящего излучения, после чего
рассчитаны значения вегетационного индекса NDVI (рис.2)
В результате комбинированной статистической обработки
наземных наблюдений со снимками ДЗЗ и системного анализа
осуществлена оценка биомассы, продуктивности, а также состава
растительного покрова на территории заповедника, покрываемого изображением снимка по изученным контрольным участкам.
На трех из пяти площадок преобладают широколиственные
породы, две другие площадки представляют участки бореального леса. Сухая масса древостоя, включая массу древесины, коры
деревьев, ветвей, хвои и листьев, вычислена путем перевода рассчитанного запаса стволовой древесины в сухую массу отдельных частей дерева с использованием поправочных коэффициентов по материалам Международной биологической программы.
Наибольшая биомасса отмечается на участках елово-сосновых
лесов (14.37 кг/м2 и 19.58 кг/м2 ), меньше на участках неморальных
лесов (8,12 кг/м2 и 4,62 кг/м2 ), минимальная масса на площадке
с доминированием лиственных в присутствие хвойных пород –
3,87 кг/м2 .
Имея пространственные данные по значениям вегетационного индекса NDVI , возможно дать оценку древесного состава лесного сообщества. Максимален NDVI на лиственных площадках
72
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 3. Изменение значений NDVI на пяти исследуемых площадках в течение вегетационного сезона (май, июль, сентябрь).
(0,77 и 0,78), меньше – на площадках с хвойными породами (0,60
и 0,64) – по снимку от 2.07.2011. Вегетационный индекс на сентябрьском снимке значительно ниже, чем на майском, что характеризует изменение скорости продукции органического вещества растительным сообществом в течение сезона (рис.3).
Поскольку различные виды деревьев имеют сильно отличные между собой коэффициенты корреляции с вегетационным
индексом, для повышения качества характеристики лесных сообществ по данным ДЗЗ необходимо анализировать не только
общие данные по продукции всего видового состава, но и сведения об отдельных видах. Так связь между биомассой и NDVI
характеризуется отрицательной корреляцией для хвойных и положительной для лиственных деревьев.
Адекватность мониторинга, индикации состояния, а также
оценки продуктивности экосистем в таком случае определяется
двумя условиями -разрешительной способностью снимка и достоверностью связей двух типов данных: наземных исследований и ДДЗЗ. Для выполнения первого условия необходимо закладывать площадки размером, сопоставимым с разрешением
снимка (минимальный размер 500 м2 в условиях густой растительности).
Труды второй международной конференции
73
Для выполнения второго условия возможно осуществление
двухэтапного анализа. На первом этапе по набору всего объема имеющихся данных производится оценка состава древостоя,
а на втором этапе оцениваются отдельно экологические характеристики двух типов лесных сообществ.
Перспективным является построение математических моделей, описывающих параметры лесных экосистем. Обеспечение
ДДЗЗ посезонно и погодично позволяет осуществлять мониторинг продуктивности лесных экосистем во внутри- и межсезонной динамике. Включение в базу данных имеющихся таксационных описаний лесных сообществ позволит увеличить адекватность оценки биомассы и продуктивности лесных сообществ на
территориях регионального масштаба, поскольку они обеспечивают количественными данными в непрерывном пространстве
лесничества. В дальнейшем построение математических моделей и карт распределения экологических характеристик позволит увеличить эффективность процесса таксации лесов и снизить необходимость производства детальных наземных наблюдений непосредственно на территориях заповедных участков
ООПТ.
Список литературы
1. Барталев С. А.. Разработка методов оценки состояния и динамики лесов на основе данных спутниковых наблюдений,
М.: – Автореферат диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук, 2007.
2. О.Е. Любина, Т.В. Рогова. Оценка биоразнообразия растительного покрова Раифского участка ВКГПБЗ с позиций концепции пула видов. – Казань: Казанский государственный университет, 2008. – 203 с.
3. Рогова Т.В., Мангутова Л.А., Любина О.Е., Фархутдинова С.С. Классификация растительного покрова Раифского участка Волжско-Камского заповедника на ландшафно-
74
Индикация состояния окружающей среды
экологической основе. / Труды ВКГПЗ, выпуск 6, Казань, 2005
– с.213-240.
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
НА ОСОБО ОХРАНЯЕМЫЕ ТЕРРИТОРИИ С ПОМОЩЬЮ
БРИОМОНИТОРИНГА
МИЦЫК Е.П., ХВАТОВА Ю.С., ДУНАЕВ А.М.
Ивановский государственный химико-технологический
университет
amdunaev@ro.ru
На сегодняшний день биоиндикация и биомониторинг широко используются наравне с физико-химическими методами
для оценки воздействия различного рода токсикантов на окружающую среду. Одним из существенных ограничений использование биоиндкационных методов является отсутствие индикаторных видов на исследуемой территории. Однако при осуществлении контроля над состоянием естественных экосистем данный
подход показывает весьма хорошие результаты.
Методика оценки качества окружающей среды с использованием мхов получила название бриомониторинг (греч. bryo –
мох). Различают активный и пассивный бриомониторинг. Пассивный бриомониторинг заключается в сборе образцов мха на
анализируемой территории с их последующим анализом. В случае отсутствия на исследуемой площадке мохообразных (часто это урбанизированные территории) применяется активный
бриомониторинг или метод мхов-трансплантантов. Он состоит в
том, что предварительно собранные образцы мха на территории
с низким уровнем загрязнения переносятся на желаемую территорию и после установленной экспозиции анализируются.
Труды второй международной конференции
75
Рис. 1. Карта-схема пробоотбора.
В России данный метод относительно слабо развит, в то время как за рубежом существует развитая система мониторинга загрязняющих веществ (главным образом тяжелых металлов, а также органических веществ и связанного азота) на базе ООН. Разработаны специальные методики проведения исследований содержания различных токсикантов в окружающей среде с помощью мхов. В частности подобная методика в отношении тяжелых металлов[1] была использована в данной работе.
Объектом исследований явился государственный природный
заказник «Клязьминский», расположенный на границе Ивановской и Владимирской областей. На ивановской территории заказника было отобрано 9 образцов почвы и мха вида Pleurozium
schreberi (рис. 1).
Большая часть территории заказника располагается в пониженной области и ежегодно затапливается паводком из р. Клязьма. Нами была выдвинута гипотеза, что р. Клязьма в периоды
паводков может привносить значительное количество загрязняющих веществ на почву. Соответственно, были взяты пробы с
участков, подверженных затоплению и не испытывающих вли-
76
Индикация состояния окружающей среды
яние паводков. Также, для разделения атмосферного и гидрохимического вкладов были отобраны образцы почвы.
Пробоотбор осуществлялся в соответствии с [1, 3]. Образцы
мха отбирались с открытых площадок в полиэтиленовые мешки, после чего высушивались при комнатной температуре. Все
растения очищались от мусора, отмерших частей и посторонних
включений. Для каждой точки фиксировались географические
координаты, погодные условия, описание биотопа, подстилающей поверхности и удаленность от антропогенных источников
воздействия. Пробы почвы отбирались с глубины 10-20 см, высушивались до воздушно-сухого состояния, после чего подвергались экстракции. Определялось содержание как валовых, так и
подвижных форм металлов.
В пробах определялись концентрации меди, цинка, марганца,
никеля и железа методом атомно-абсорбционной спектроскопии
с атомизацией в пламени. Погрешность определения составляла
15-30%.
Полученные результаты во многом подтверждают выдвинутую гипотезу о привнесении различных веществ с паводком. Так,
для затапливаемых участков концентрация подвижных форм
меди в два раза больше той же величина для незатапливаемых
участков (табл. 1). Валовое содержание железа в припойменной
зоне также существенно больше, чем в почвах террасных участков. Однако наиболее яркая картина была обнаружена для соединений никеля. Для незатапливаемых участков его концентрация
не превысила порога обнаружения, в то время как для точек расположенных в низких по рельефу местах он был зафиксирован
во всех точках пробоотбора. В отличие от остальных элементов
никель имеет гораздо меньше источников природного поступления и, скорее всего, связан с антропогенной деятельностью.
Содержание всех наблюдаемых элементов во мхах исследуемых участков достаточно близко, что указывает на равномерность поступления металлов на территорию заказника с атмосферными выпадениями. Сравнение концентраций металлов во
мхах с заказника со средним их содержанием во мхах Иванов-
Труды второй международной конференции
77
Табл. 1. Среднее содержание тяжелых металлов (мг/кг) во мхах и
почве незатапливаемых (В) и затапливаемых (Н) участков Клязьминского заказника.
Почва
Вал. Подв.
Мхи
Мхи [2]
В
Н
5,77
3,52
3,65
6,20
5,16
4,38
8,6
Zn
В
Н
56,4
46,7
3,94
4,46
37,5
29,8
31
Mn
В
Н
167
166
198
43,1
7,52
6,99
231
Fe
В
Н
33,3
95,3
707
466
122
93,8
262
Ni
В
Н
<0,3
2,04
<0,3
5,25
2,72
0,73
4,3
Металл
Участок
Cu
ской области указывает на значительно более низкий уровень их
содержания, за исключением цинка, для которого оба этих значения были приблизительно равными.
Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод о наличии
влияния паводковых вод на микроэлементный состав почвы
Клязьминского заказника. Вклад атмосферных выпадений, установленный на основании бриомониторингового исследования,
является незначительным. Учитывая то, что большая часть токсикантов накапливается в донных отложениях, в качестве рекомендации по улучшению экологической ситуации можно предложить очистку русла р. Клязьма в районе Клязьминского заказника.
78
Индикация состояния окружающей среды
Список литературы
1. Harmens H. et all. Monitoring of atmospheric deposition of
heavy metals, nitrogen and POPs in Europe using Bryophytes.
Monitoring Manual. // Bangor: ICP Vegetation Coordination
Centre, 2010. 9 P.
2. Dunaev A.M., Latukhina K.S., Abdalla A.A., Rumyantsev I.V.,
Nikiforov A.Yu. Study of heavy metal content in soil, river water,
snow, needles and mosses in Ivanovo region // Proceedings №48
of the XIX International Seminar on Interaction of Neutrons with
Nuclei – Dubna: JINR, 2012. p. 320-325.
3. ГОСТ 17.4.4.02-84. Почвы. Методы отбора и подготовки проб
для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. Утвержден Постановлением Государственного
комитета СССР по стандартам от 19 декабря 1984 г. № 4731.
ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ
МЕТОДОМ
ПАВЛЮК Т.С.
Тульский государственный университет
chem@tsu.tula.ru
Под воздействием микроорганизмов происходит трансформация гумуса и повышение плодородия почв. Проблема создания условий для интенсификации жизнедеятельности микроорганизмов (МО) в почве интересует многих учёных. Контролировать микробиологическую активность (МБА) субстратов можно с
помощью биологически активного железного электрода.
Ранее методом ионометрии было изучено изменение потенциала во времени для железного электрода и результаты показали, что стационарный потенциал у железа устанавливается за
значительный промежуток времени (3 минуты).Такое поведение
в почве можно объяснить МБА почв для ионов Fe+2 в двойном
Труды второй международной конференции
79
электрическом слое электрода, а сам же железный электрод можно считать индикаторным к МБА МО.
Представляло интерес исследовать изменение МБА разных
субстратов – песка, глины, торфяной смеси и почвы.
МБА контролировали методом прямой ионометрии по изменению величин стационарного потенциала железного электрода
(-Ест ) в паре с графитовым электродом.
Электроды проходили предварительную подготовку. В качестве фонового электролита для проверки начальной функции
электродов использовали дистиллированную воду. Перед измерением, анализируемую почву увлажняли дистиллированной
водой и уплотняли.
Электроды помещали на глубину 3 см (т.к. окислительные
процессы, протекающие на границе «почва-воздух», могут привести к существенному отклонению показаний) и на расстоянии
1 см друг от друга. Время изменения -Ест (Fe) составляло примерно 3-5 минут до выхода на стационарный режим. Перед каждым
измерением проверяли начальную функцию электродов, которая должна сохраняться постоянной.
На рисунке 1 представлены изменения электродных потенциалов разных субстратов во времени для увлажнённых субстратов.
После подготовки к анализу и первичного измерения исходных потенциалов почв, были внесены МО такие как: фотосинтезирующие бактерии, молочнокислые бактерии, дрожжи, актиномицеты, ферментирующие грибы. Затем каждую неделю в почву
добавляли по 4 мл 0,1 Н раствора глюкозы в течение месяца.
На рисунке 2 представлены изменения электродных потенциалов разных субстратов во времени для субстратов с внесенными МО.
В таблице приведены величины потенциалов в момент времени 30 и 120 пребывания электродов в субстратах, и их отклонение (∆Е) за данный промежуток времени.
Отклонение ∆Е характеризует изменения МБА вблизи двойного электрического слоя (ДЭС) железного электрода. Чем выше
80
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Потенциалы субстратов во времени
данное отклонение в области отрицательных потенциалов, тем
выше МБА субстрата.
По ∆Е можно судить о том, что внесение МО пагубно повлияло на песок (дельта реки Оки) и на почву (Тульская область, Ленинский район), благотворно повлияло на глину (Тульская область, Ленинский район) и на торфяную смесь.
Таким образом, электрохимический метод анализа может
служить экспрессным, эффективным и перспективным методом
контроля МБА субстратов. В дальнейшем предполагается автоматизировать процесс сбора и обработки экспериментальных
данных с применением компьютеризированного программноаппаратного комплекса, что позволит расширить внедрение
предлагаемого метода.
Труды второй международной конференции
81
Рис. 2. Потенциалы субстратов во времени с внесёнными МО и
раствором глюкозы.
Список литературы
1. Мелехова Н.И. Получение информации по загрязнению тяжёлыми металлами почв с помощью микробиологической
активности // Сб. научн.трудов Всероссийской н-т конференции «Информационные технологии и модели в решение современных проблем экологии» Тула; Р.Х О. им. Менделеева,
2002. – С. 153-157.
2. Мелехова Н.И. Изучение изменения микробиологической активности почвы электроаналитическим методом // Метод
Научно-практ. форума: «Экологическое развитие центр. фед.
округа» – Тула, ТулГУ. С. 81-84.
82
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Изменение −Eст во времени, как показатель изменения
∆МБА субстрата
№
Субстрат
30
−Eст
,
В
120
−Eст
,
В
−∆E =
E 120 − E 30 , В
1
Песок
0,800
0,903
0,108
2
Песок + МО + Гл
0,832
0,846
0,014
3
Глина
0,560
0,650
0,009
4
Глина + МО + Гл
0,593
0,570
0,035
5
Почва
0,384
0,436
0,052
6
Почва + МО + Гл
0,836
0,845
0,009
7
Торфяная смесь
0,582
0,626
0,044
8
Торфяная смесь +
МО + Гл
0,662
0,674
0,092
РАЗРАБОТКА КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ БАЗЫ ДАННЫХ
АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
ПУХЛОВА И.А.
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
irina_ecolog@list.ru
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №12-05-31437
мол.а
Изучение различных областей и территорий с точки зрения
отдельных экосистем является закономерным развитием в изучении современных процессов загрязнения окружающей среды.
Изучаемая область может быть выделена в зависимости от геополитических границ, и иметь, прежде всего, характерные климатические особенности циркуляции воздушных потоков. Современные индикационные методы характеризуются система-
Труды второй международной конференции
83
тическим отбором информации об пространственно-временных
экологических процессах накопления загрязнителей на исследуемых территориях[1]. Накопление больших объемов данных
требует их систематизации, оценки закономерностей изменения
изучаемых явлений в окружающей среде и, в конечном итоге, создания модели развития открытой самоорганизующейся системы.
Территория Калининградской области, находясь под постоянным влиянием вод Балтийского моря с запада, обладает характерным климатом, что представляет особый интерес для изучения атмосферных выпадений тяжелых металлов (ТМ). Накопление информации об осаждении ТМ на территории области посредством отбора проб индикационным методом является первым этапом в создании модели распределения ТМ на территории региона[2]. Разработка концептуальной базы данных является следующим этапом – систематизацией накапливаемой информации с целью последующей оценки изменения и развития
процесса осаждения и накопления загрязнителя.
На этапе систематизации необходимо определить структуру
и состав хранимых данных об осаждении ТМ за несколько лет.
Необходимо учесть, что возможные модификации представляемой базы данных могут повлиять на эффективность отбора и
организации необходимых компонентов базы данных. Так, год
отбора проб может представлять некоторое множество значений
содержания во мхах ТМ в любой точке территории области. В то
же время, группа точек отбора проб за исследуемый год может
быть представлена в виде отдельного участка с определенным
диапазоном значений загрязнения (рис. 1.).
Такое представление собранной за несколько лет информации является абстрактной моделью концептуальной базы данных атмосферных выпадений ТМ, которая может быть отображена на картографическом материале. Возникает некоторая основа,
которая предопределяет, какие компоненты процесса переноса
и выпадения ТМ на территории Калининградской области главным образом влияют на осаждение ТМ. При сравнении получен-
84
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Модификации представления данных.
ной ситуации осаждения ТМ по территории региона за отдельный год с орографическими и климатическими особенностями
территории области, обнаруживается закономерность между ними. Рельеф, направления ветровых потоков, осадки, источники
эмиссии ТМ и др. – эти природные и антропогенные компоненты вносят непосредственный вклад в распределение ТМ на территории области и должны быть включены в базу данных.
Сравнительный анализ карт распределения ТМ показал, что
на наветренных склонах невысоких возвышенностей наблюдается более интенсивное осаждение тяжелых металлов, в частности
меди (рис. 2). В соответствии с общими циркуляционными условиями в регионе в течение практически всего года вблизи земной поверхности преобладают западные, юго-западные и южные ветры с общей повторяемостью 35-70%[3]. Характер ветро-
Труды второй международной конференции
85
Рис. 2. Формирование атмосферных выпадений меди под воздействием рельефа и ветрового переноса в 2005 г.
вого переноса влияет на распределение загрязняющих веществ
по территории – в понижениях между крупными морфоструктурами формируются «ветровые коридоры». Там же отмечаются
максимальные атмосферные выпадения меди (более 3000 мкг/м2
·год)[4].
На этапе систематизации данных для удобного пользования
созданной концептуальной базой данных об осаждении ТМ возможно ее сконструировать в ГИС-программе, либо с использованием профессиональных инструментов для оформления базы
данных в отдельную программу. Программное обеспечение концептуальной базы данных осаждения ТМ – при активации отдельной точки на карте региона за отдельный год появится перечень ее характеристик, включающий:
• географические координаты точки;
86
Индикация состояния окружающей среды
• количественное содержание ТМ (мкг/м2 ·год)/фоновое содержание ТМ (мкг/м2 ·год);
• характеристика рельефа;
• отдаленность от вод Балтийского моря;
• характеристика ветрового потока;
• количество осадков;
• характеристика промышленной нагрузки.
Список литературы
1. T. Berg and E. Steinnes. Use of mosses (Hylocomium splendens and
Pleurozium schreberi) as biomonitors of heavy metal deposition:
from relative to absolute deposition values //Environmental
Pollution, Vol. 98, No.1, 1997, P. 61-71.
2. Королева Ю.В., Пухлова И.А. Новые данные о биоконцентрировании тяжелых металлов на территории Балтийского региона // Вестник Российского государственного университета
им. И Канта: Сер. Естественные науки.– Калининград: Изд-во
РГУ им. И. Канта, 2012, C.99-107.
3. Баринова Г.М. Калининградская область. Климат. Калининград: Янтарный сказ, 2002, 196 c.
4. Королева Ю.В., Баринова Г.М., Пухлова И.А. Использование
ГИС технологий для оценки трансграничного переноса тяжелых металлов. Мат-лы межд. конф. Интеркарто/ИнтерГИС15, Устойчивое развитие территорий. Теория ГИС и практический опыт. Пермь, 2009, C. 576-581.
Труды второй международной конференции
87
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОИНДИКАТОРОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ
СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ БАЙКАЛЬСКОЙ
ПРИРОДНОЙ ТЕРРИТОРИИ СТОЙКИМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ
ЗАГРЯЗНИТЕЛЯМИ
ШИРАПОВА Г.С.
Байкальский институт природопользования СО РАН
gshira@yandex.ru
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского
фонда фундаментальных исследований (проекты №
11-05-01069-а, № 12-05-31365 мол.а).
Байкальская природная территория (БПТ) располагается в
южной части Восточной Сибири. В ее состав входят озеро Байкал с островами, прилегающая к озеру водоохранная зона, водосборная площадь в пределах территории Российской Федерации,
а также особо охраняемые природные территории, расположенные на берегах озера Байкал, и прилегающая к озеру территория
шириной до 200 км на запад и северо-запад от него[1].
В последнее время в связи с проблемой загрязнения окружающей природной среды продуктами техногенеза, объектом
пристального внимания экологического мониторинга являются
стойкие органические загрязнители (СОЗ), которые относятся к
опасным экотоксикантам. СОЗ устойчивы по отношению к фотохимическому, химическому, биологическому разложению, характеризуются токсичностью и высокой степенью биоаккумуляции в организмах. Наибольшую опасность среди СОЗ представляют высокотоксичные хлорорганические пестициды (ХОП), полиароматические углеводороды (ПАУ) и полихлорированные бифенилы (ПХБ). В связи с этим, большое значение приобретают
исследования, направленные на выявление современных уровней загрязнения, закономерностей распределения и накопления
СОЗ в водных экосистемах БПТ.
Двустворчатые моллюски являются широко используемыми
и признанными биоиндикаторами для мониторинга СОЗ в природных водах, поскольку обладают способностью к их аккуму-
88
Индикация состояния окружающей среды
ляции до высоких концентраций при фильтрации воды. Рыбы,
как известно, распространены повсеместно и существуют практически во всех водоемах. Большинство видов рыб являются хорошими аккумуляторами стойких и липофильных соединений
и отражают уровни содержания СОЗ в экосистемах. Двустворчатый моллюск Colletopterum, щука Esox lucius и плотва Rutilus Rutilus
впервые использованы в качестве универсальных биоиндикаторов загрязнения водных экосистем Байкальской природной территории стойкими органическими загрязнителями. Исследование проводилось в дельте реки Селенги, заливе Черкалов сор и
озере Гусиное, которое является вторым после Байкала по объему
водной массы среди водоемов Забайкалья и основным источником хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения
в Селенгинском районе республики Бурятия.
Исследована следующая биогеохимическая пищевая цепь:
поверхностная вода – донные отложения – зообентос (двустворчатый моллюск) – ихтиофауна (рыбы). Для выявления уровней загрязнения и аккумуляции СОЗ в качестве организмовбиоиндикаторов использованы представители биоты с абсолютно различными видами метаболизма. Для установления закономерностей поступления, распределения и аккумуляции СОЗ в
двустворчатом моллюске в разных видах рыбы (плотва, щука)
рассчитаны коэффициенты биоконцентрации (BCF) (биота-вода),
сорбции (Koc) (донный осадок-вода) и биоаккумуляции (BSAF)
(биота-донный осадок).
Содержание СОЗ в различных объектах окружающей среды
определено методом хромато-масс-спектрометрии (газовый хроматограф Agilent Technologies (АТ) 6890N с масс-селективным детектором AT 5975N и автосамплером AT 7683B) в режиме детектирования по индивидуальным характеристичным ионам определяемых соединений.
Для моллюска значения BCF, BSAF, Koc составили 1500; 1; 2000
(α-ГХЦГ), 250; н.о.; 7500 (β-ГХЦГ), 3000; н.о.; 13000 (γ-ГХЦГ), 400;
н.о.; 18000 (ГХБ), 43500; 50; 2000 (ΣДДТ), 4000; 4; 10500 (ПХБ), 400; 1;
1050 (ΣПАУ) соответственно. Для плотвы: 49500; 24; 2000 (α-ГХЦГ),
Труды второй международной конференции
89
22000; 2; 13000 (γ-ГХЦГ), 15000; 1; 18000 (ГХБ), 204500; 350; 2000
(ΣДДТ), 33000; 30; 1050 (ПХБ), 400; 1; 1050 (ΣПАУ) соответственно.
Для щуки: 19000; 900; 2000 (α-ГХЦГ), 10000; 1; 7500(β-ГХЦГ), 12000;
1; 13000 (γ-ГХЦГ), 5500; н.о.; 18000 (ГХБ), 82000; 260; 2000 (ΣДДТ),
71000; 70; 1000 (ПХБ), 900; 1; 1000 (ΣПАУ) (где н.о. – не определено).
По данным Агенства по охране окружающей среды США (U.S.
EPA), если коэффициенты биоконцентрации превышают 1000 и
5000, как в нашем случае, то полученные результаты указывают
на высокий и чрезвычайно высокий потенциал бионакопления
СОЗ в выбранных индикаторных видах соответственно и характеризует их как перспективные биоиндикаторы[2].
В дельте реки Селенги изучена отдельная геохимическая и
трофическая цепь: поверхностная вода – донные осадки – двустворчатый моллюск Colletopterum – плотва Rutilus – щука Esox
lucius. Кроме факторов биоконцентрации, коэффициента сорбции, факторов биоаккумуляции для данной цепи рассчитаны
факторы биомагнификации (BMF) для двух трофических позиций: моллюск – плотва и плотва – щука, представляющие из себя
классические позиции «жертва» – «хищник». Как известно, фактор биомагнификации является определяющим при оценке негативного влияния на живой организм в трофической цепи при
переходе от низшего к высшему трофическому уровню, т.к. он
определяет накопление вредных веществ в организме через пищу, которую потребляет организм. Значения рассчитанных факторов биомагнификации для трофических позиций моллюск –
плотва и плотва – щука и составили 110; 1 (ΣГХЦГ), 370; 1 (ГХБ),
110; 3 (ΣДДТ), 120; 1 (ΣХОП), 80; 2 (ΣПХБ) и 10; 1 (ΣПАУ) соответственно. Согласно данным программы ООН по окружающей
среде (UNEP) при BMF>1 происходит передача вещества хищнику более высокого уровня. Таким образом, для всех классов СОЗ
установлена высокая аккумуляция СОЗ с коэффициентами, превышающими критические уровни[3].
Полученные результаты указывают на чрезвычайно высокий
потенциал бионакопления СОЗ в печени плотвы и щуки. В соответствии c критериями U.S. EPA установлено, что значения, по-
90
Индикация состояния окружающей среды
лученные для ΣГХЦГ, ГХБ, ΣДДТ, ΣПХБ в печени рыб отвечают
критерию чрезвычайно высокой биоаккумуляции, т.к. для них
коэффициенты биоконцентрации превышают 5000. Коэффициенты биоаккумуляции ΣГХЦГ, ΣДДТ, ГХБ, ΣПХБ и ΣПАУ для двустворчатого моллюска достаточно высоки и свидетельствует о
высокой биоаккумулятивной способности данного вида биоиндикатора к накоплению СОЗ.
Полученные результаты свидетельствуют о высокой биоаккумулятивной способности к накоплению СОЗ двустворчатым
моллюском Colletopterum и чрезвычайно высокой биоаккумулятивной способности плотвы Rutilus Rutilus и щуки Esox lucius. Таким образом, выбранные индикаторные виды зарекомендовали
себя перспективными биоиндикаторами накопления СОЗ в водных экосистемах на примере Байкальской природной территории.
Впервые для Байкальской природной территории с использованием биоиндикаторных организмов определены коэффициенты биоконцентрации, сорбции и биоаккумуляции стойких органических загрязнителей, являющихся основными критериями,
используемыми в мировой практике для оценки экологического риска СОЗ в водных экосистемах. В результате исследования
разработана биоаккумулятивная модель, которая может служить
научной основой установления универсальных показателей трофического статуса водных экосистем для интегральной оценки,
прогнозирования и моделирования их экологического состояния.
Список литературы
1. Природа
Бурятии.
Информационно-аналитическая
система природопользования и охраны окружающей среды. О Байкальской природной территории.
Режим
доступа:
http://www.minprirodarb.ru/content/about_bpt.php?ELEMENT_ID=27877
Труды второй международной конференции
91
2. U.S. EPA. Category for Persistent, bioaccumulative, and
toxic new chemical substances. Federal Register, November
4. −1999.−V.64.−№ 213.− p. 60194−60204.
3. Schwarzenbach R. P., Gschwend P. M., Imboden D. M.
Environmental Organic Chemistry, Second edition. WileyInterscience, Hoboken, New Jersey, 2003. ISBN 0-471-35750-2.
Результаты индикационных исследований
природных и техногенных биогеосистем
ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЙ, ПРОИСХОДЯЩИХ В АЗОТНОМ
ЦИКЛЕ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ, В СВЯЗИ С ПОВЫШЕННОЙ
ТЕХНОГЕННОЙ ЭМИССИЕЙ NOₓ (НА ПРИМЕРЕ
ПРИОКСКОТЕРРАСНОГО БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА)
АВЕРКИЕВА И.Ю.
Институт физико-химических и биологических проблем
почвоведения РАН
averkieva25@rambler.ru
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №12-04-31795.
Средообразующие и средостабилизирующие функции лесных экосистем Подмосковья имеют очень большую биосферную
и экологическую значимость для данного региона. Однако в связи с его столичным положением природные экосистемы испытывают сильное антропогенное воздействие техногенной эмиссии поллютантов от промышленности и автотранспорта. Влияние атмосферного загрязнения проявляется в изменении (нарушении) биогеохимических циклов элементов (прежде всего, основных макроэлементов – углерода, азота и др.).
92
Индикация состояния окружающей среды
Для экосистем Приокско-Террасного государственного природного биосферного заповедника (далее ПТБЗ), расположенного между Московской и Тульской промышленными агломерациями и в непосредственной близости от автомагистрали «М2
– Юг», одним из факторов, влияющим на естественные биогеохимические циклы, является воздействие техногенных выбросов
соединений азота. Повышенное поступления NOx с атмосферными выпадениями может вести к увеличению пулов минеральных
соединений азота в различных звеньях его биогеохимического
цикла (в атмосферных выпадениях, почвах, почвенно-грунтовых
водах)[1]. В связи с этим целью данного исследования была оценка уровня атмосферных выпадений оксидов азота и их влияние
на параметры биогеохимического цикла в почвах лесных экосистем ПТБЗ.
В качестве объектов исследования нами были выбраны 4
ключевых участка на территории ПТБЗ, представленные различными типами леса: ельник разнотравный, осинник осоковоразнотравный, сосняк сложный разнотравный и сосняк разнотравный. Тип почв всех исследованных участков дерновоподзолистый легкого гранулометрического состава.
Методы исследования
В качестве методической базы исследований использовалась
концептуальная модель, в основе которой лежит понимание о
том, какие изменения происходят в биогеохимическом цикле
азота (атмосферный и почвенный блоки) при увеличении его
эмиссии от антропогенных источников, а так же учет эффектов,
связанных с данными изменениями (рис. 1)[2].
В связи с выбранной концепцией в задачи исследования входили: 1) оценка параметров и преобладающих форм поступления азота с атмосферными выпадениями на основе снегосъемки;
2) анализ содержания минеральных соединений азота в почвах
на основе данных мониторинга, как индикаторов техногенной
трансформации биогеохимического цикла азота (отбор почвенных проб 1 раз в две недели с мая по ноябрь); 3) оценка изменений в геохимическом цикле азота, зависящих от параметров
Труды второй международной конференции
93
поступления азота в леса Подмосковья с атмосферными выпадениями.
Краткий анализ полученных результатов
Согласно полученным данным, поступление азота в лесные
экосистемы ПТБЗ в 2012 г. определяет концентрации аммонийных соединений на уровне 0,1-1 мг N/л, а нитратных соединений
от 0,2 до 2 мг N/л. Заметных различий в концентрациях минеральных соединений азота между типами леса в результате исследований не обнаружено. Однако при сравнении полученных
данных за 2012 г. и данных мониторингового исследования, проведенных ранее[4] выявлена закономерность изменчивости по
годам и связь выпадений с климатическими условиями. В 20092010 г.г. в атмосферном минеральном пуле азота преобладают
нитратные формы, а вот 2011-2012 г. характерно преобладание
аммонийных форм. Как известно, нитраты являются основными
формами азота в антропогенных выбросах, что и определяет современный фон на данной территории.
К числу показателей, отражающих интенсивность минерализации органического вещества (ОВ) и доступность азота, относят соотношение C/N в почвах. Для исследуемых почв соотношение C/N изменялась в пределах от 14 до 35. Согласно[5], при
20<C/N<35 для почв характерна умеренно-продолжительная иммобилизация азота в ОВ, ограничивающая почвенный пул минерального азота, а при 10<C/N<20 – лишь краткосрочная иммобилизация, при которой доступность азота повышается.
Концентрации аммонийных и нитратных соединений азота
на всех площадках опробования в течение большей части периода вегетации соответствуют уровню 0,5-1,0 мг N/100 г почвы, а
суммарное содержание минерального азота составляет соответственно 1-2 мг N/100 г почвы. Полученная картина динамики минеральных форм азота во времени свидетельствует о некотором
увеличении доли нитратов в суммарном пуле доступного азота
во второй половине вегетационного периода. Примерно с начала августа на N-NO3 приходится более 50% от общего содержания
минеральных соединений азота. Подобная тенденция вполне за-
Индикация состояния окружающей среды
94
Рис. 1. Концептуальная модель экологических изменений в лесных экосистемах в зависимости от
уровня атмосферных выпадений[3].
Труды второй международной конференции
95
кономерна и объясняется активизацией процессов нитрификации в этот период.
На фоне относительно равномерного распределения показателей выделяются аномально высокие (5 мг N/100 г почвы) значения концентраций нитратов и аммония для 3 площадок в начальный период мониторинговых исследований. Эти относительно
краткие «всплески» совпадают с предшествующими им по срокам интенсивными кратковременными осадками (от 10 до 30 мм
в сутки) и повышением суммарных суточных температур до 20
°С и выше. Как следствие, происходит заметное усиление микробной активности почв, ведущее к ускоренному развитию процессов минерализации органического вещества и образованию
повышенного пула минерального азота в гумусовом горизонте
лесных почв, что и было зафиксировано в ходе мониторингового опробования. В условиях пониженной потребности растительности в азотном питании во вторую половину вегетационного
сезона и при благоприятных почвенно-климатических условиях
свободный пул N-NO3 может быть причиной развития процессов денитрификации или/или вымывания нитратов в почвенногрунтовые воды.
Список литературы
1. Suon M.A., Howard C., Erisman J.W. et al. (2011). e European
Nitrogen Assessment (Eds.) Cambridge University Press. 612 pp.
2. Bobbink R., Ashmore M., Braun S., Fluckiger W., Van den
Wyngaert I.J.J. (2003). Empirical nitrogen critical loads for natural
and semi-natural ecosystems: 2002 update. In Empirical critical
loads for Nitrogen. Environmental Documentation No. 164. Air.,
eds. D. Achermann & R. Bobink, pp. 43-170. Swiss Agency for
Environment, Forests and Landscape SAEFL, Bern.
3. Аверкиева И.Ю. Анализ трансформации лесных экосистем
Подмосковья в связи с воздействием техногенных соединений азота на основе метода бальных оценок // Вестник Брянского государственного университета. 2012. т. 2. №4. С. 96-101.
96
Индикация состояния окружающей среды
4. Аверкиева И.Ю., Припутина И.В. Оценка влияния техногенной эмиссии NОх на питательный режим лесных биогеоценозов Подмосковья // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова. 2011, т.17, № 3. С. 51-57.
5. De Vries W., Rros H., Reinds G.J. et al. (2007) Developments in
deriving critical limits and modelling critical loads of nitrogen for
terrestrial ecosystems in Europe. Alterra, Alterra–rapport 1382,
206 p.
ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В
АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКАХ Г. ЕРЕВАНА
АЛОЯН Н.И.
Ереванский Государственный Универститет, Ереван, Армения
ninaaloyan@rambler.ru
Охрана атмосферного воздуха-ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться
весьма нежелательные экологические последствия, в том числе
и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух
уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции[2].
Атмосферные осадки характеризуются неустойчивым составом и минерализацией, зависящей от многих условий: подстилающей поверхности (суша или море), удаленности от моря, климата, территории, высоты местности, характера грунтов, наличия
промышленных центров.
Несмотря на неустойчивость, состав осадков в целом характеризует географическое положение местности. Химический состав атмосферных осадков является интегральной характеристикой содержания загрязняющих веществ в облачном и подоблачном слоях атмосферы[3].
Труды второй международной конференции
97
Атмосферные осадки – вода в капельно-жидком (дождь, морось), и твердом (снег, крупа, град) состоянии, выпадающие из
облаков или осаждающиеся непосредственно из воздуха на поверхность Земли и предметов в результате конденсации водяного пара, находящегося в воздухе. На Земле практически нет мест,
где бы не выпадали атмосферные осадки, они являются частью
влагооборота, т. е. непрерывного обмена влагой между океаном,
сушей и атмосферой.
Атмосферные осадки являются очень важной климатической
характеристикой, при этом могут использоваться разные показатели: 1)годовая сумма осадков, определяемая как среднемноголетнее значение и выраженная в миллиметрах; 2) количество
дней с осадками; 3) количество часов с осадками; 4)плотность выпадения осадков; 5)интенсивность выпадения осадков[3].
Дожди имеют существенное экологическое значение, они
вносят большой вклад в очистку атмосферы от загрязнения. Одна
капля дождя массой в 50 мг, падая с высоты 1 км, как бы омывает
16,3 л воздуха, что обеспечивает охват 1л дождевой воды в 3,26
тыс. м3 воздуха. Благодаря этому дожди вымывают из атмосферы большинство загрязнителей как чисто механическим путем,
так и вследствие растворения в своих каплях отдельных газов и
твердых частиц. Загрязнение осадков металлами (Na, K, Ca, Mg,
Cd, Ni, Cr, Pb, Fe) вызывает большой интерес, так как высокое содержание некоторых из этих металлов представляет серьезную
опасность[1].
Среди загрязнителей биосферы, представляющих наибольший интерес для различных служб контроля ее качества, металлы (в первую очередь, тяжелые) относятся к числу важнейших.
В значительной мере это связано с биологической активностью
многих из них. В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов
и относятся к так называемым биогенным элементам. Другие вызывают противоположный эффект – попадая в живой организм,
приводят к его отравлению или гибели. Эти металлы относят к
классу ксенобиотиков, то есть чуждых живому. Специалистами
98
Индикация состояния окружающей среды
по охране окружающей среды выделена приоритетная группа
металлов-токсикантов. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичны. К возможным источникам загрязнения биосферы тяжелыми металлами относят предприятия черной и цветной металлургии (аэрозольные выбросы, загрязняющие атмосферу, промышленные стоки, загрязняющие поверхностные воды). Кроме антропогенных источников загрязнения среды обитания тяжелыми металлами существуют и другие – естественные,
например, вулканические извержения[1].
В данной работе исследован химический состав атмосферных
осадков, взятых из разных участков города Еревана за 2007г. Пробоотбор проводился на улицах Грачья Кочар, Т. Петросян (Давиташен), Ерванд Кочар, Бурназян (Шенгавит), К. Улнецу (Зейтун),
Капанян (Канакер), 15-й квартал (Аджапняк), Майиси 9(III масив),
Свачян (Малатия-Себастия), ул. 4 Нижный Шенгавит.
Нами было исследовано содержание тяжелых металлов в пробах снега и дождя методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Пробоотбор, хранение проб и измерения проводились в соотвествии с методиками[4, 5].
Как видно из таблицы, в 15-м квартале в атмосферных осадках замечен рост концентрации Ca, Mg, уменьшение концентрации Fe, Cu. В этом районе за период исследований в атмосферных
осадках Cd не обнаружен. На ул. Т. Петросяна замечен постепенный рост концентраций Ca, Mg, Fe, Cu. В этом районе за период исследований в атмосферных осадках Cd отсутствовал. На ул.
Майиси 9 было замечено уменьшение концентраций Ca, Fe, Cu,
а концентрация Mg значительно увеличилась. Cd отсутствовал.
На улице Свачян в конце года был замечен рост концентраций Mg, Fe, уменьшение концентраций Cu, Ca. За период исследований Cd отсутствовал. В атмосферном воздухе увеличение концентраций Ca, Mg, Fe, Cu связано с городским строительством. В атмосферном воздухе главный источник Cd – автотранспорт. На улицах 15-й квартал , Майиси, Свачян и Т. Петросяна г.
Труды второй международной конференции
99
Еревана за 2007г. (апрель-декабрь) в атмосферных осадках Cd отсутствовал.
Список литературы
1. Барышников И.И. Тяжелые металлы в окружаюшей средепроблема экологической токсикологии. // Экологическая химия. 1997.– №6.–с. 102-105.
2. Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем. // Статьи Соросовского Образовательного журнала. Каз. Гос. Ун. 1998. Биология
3. Л. В. Передельский, В. И. Коробкин, О. Е. Приходченко, Экология, Учебник, Москва 2008.
4. EMEP/CCC-Report 1/95, Revision 1/95: March 1996.
5. Manual for the GAW Pricipitation chemistry programme,
Guidelines, Data ality Objectives and Standard Operating
Procedures, Edited by Mary A. Allan, 2004.
100
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Значения концентраций тяжелых металлов в атмосферных осадках г. Еревана за 2007г (начало).
Дата,вид
осадков
Ca,
мг/л
Mg,
мг/л
Cd,
мг/л
Fe,
мг/л
Cu,
мг/л
15-ый квартал
24.04.07 дождь
2.468
0.379
0.000
0.005
0.017
31.10.07 дождь
18.519
9.124
0.000
0.006
0.014
07.11.07 дождь
25.926
13.798
0.000
0.005
0.0013
23.11.07 дождь
9.136
46.75
0.000
0.0045
0.00145
24.11.07 снег
10.617
14.872
0.000
0.0042
0.0014
2.12.07 снег
4.938
1.893
0.000
0.004
0.0013
Т. Петросян (Давиташен)
24.04.07 дождь
3.453
0.497
0.000
0.001
0.003
07.11.07 дождь
3.951
7.255
0.000
0.004
0.003
23-24.11.07
снег
8.535
7.647
0.000
0.0035
0.0035
02.12.07 снег
8.434
1.214
0.000
0.003
0.005
31.12.07 снег
5.68
1.802
0.000
0.003
0.007
Майиси (III массив)
24.04.07 дождь
24.074
3.188
0.000
0.011
0.02
31.10.07 дождь
0.988
1.2547
0.000
0.002
0.007
07.11.07 дождь
12.84
1.45
0.000
0.0015
0.006
23.11.07 дождь
30.864
4.447
0.000
0.0017
0.007
24.11.07 дождь
17.787
55.157
0.000
0.0015
0.0071
Труды второй международной конференции
101
Табл. 1. Значения концентраций тяжелых металлов в атмосферных осадках г. Еревана за 2007г (окончание).
Дата,вид
осадков
Ca,
мг/л
Mg,
мг/л
Cd,
мг/л
Fe,
мг/л
Cu,
мг/л
Свачян (Малатя-Себастя)
24.04.07 дождь
12.098
1.895
0.000
0.007
0.026
31.10.07 дождь
5.432
44.83
0.000
0.036
0.023
07.11.07 дождь
4.691
14.381
0.000
0.35
0.022
23.11.07 дождь
34.567
12.804
0.000
0.033
0.024
24.11.07 снег
21.595
3.623
0.000
0.034
0.023
2.12.07 снег
9.383
3.325
0.000
0.035
0.024
БИОИНДИКАЦИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ КЛИМОВИЧСКОГО
РАЙОНА (БЕЛОРУССИЯ) НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ИНДЕКСА ШЕННОНА
АСМАЛОВСКИЙ Н.А.
Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
nicckk@tut.by
Малые реки составляют подавляющее большинство водотоков Беларуси. Они также являются преобладающим видом водных объектов на территории Климовичского района Могилевской области.
Индикаторная роль зоопланктона в процессе эвтрофирования водоемов доказана, и на современном этапе достаточно полно разработана система показателей сообщества водных организмов, которые могут быть использованы при диагностике трофического статуса водных масс.
Цель работы – оценить экологическое состояние водных объ-
102
Индикация состояния окружающей среды
ектов Климовичского района на основе структурных показателей
зоопланктона.
Материал и методика
Исследование водных беспозвоночных животных было проведено в летние периоды 2011-2012 гг. в реках Сож, Остер, Лобжанка и Сосновка, а также в заполненном водой отработанном
карьере цементного завода (Голубой карьер).
Отбор проб зоопланктона осуществлялся в летние периоды
(июль-август) 2011-2012 гг. на 6 станциях. Материалом для написания статьи послужили данные результатов обработки более 50
проб зоопланктона. Отбор этих проб осуществлялся с помощью
общепринятых гидробиологических методов в течение месяца с
интервалом между отборами в 1 неделю. Их обработка происходила под микроскопом МБС-10 при 32-кратном увеличении в кабинете экологического мониторинга на географическом факультете БГУ, математические расчеты осуществлялись с применением пакета стандартных программ Майкрософт. Идентификация
водных беспозвоночных проводилась по следующей литературе:
коловраток – по определителю Л.А. Кутиковой[2], ветвистоусых
ракообразных – по определителю Е.Т. Мануйловой [3], веслоногих ракообразных – по определителю В.И. Монченко[4], олигохет
и хирономид – по «Определителю водных беспозвоночных России и сопредельных территорий»[5].
Оценка состояния водных экосистем по гидробиологическим
показателям проводилась с помощью методов биоиндикации,
основанных на изучении структуры гидробиоценозов и их отдельных компонентов. По таксономической структуре зоопланктона можно судить о качестве поверхностных вод, степени их
пригодности для обитания живых существ и потребительских
целей человека.
Наиболее приемлемым и достоверным для оценки качества
водоемов и водотоков служит индекс видового разнообразия
Шеннона, основанный на детальном учете структурированности
сообществ водных беспозвоночных. Индекс Шеннона рассчитывается по формуле[6]:
Труды второй международной конференции
H = −ȧpi ln(pi )
103
(1)
где величина pi – доля особей i-го вида.
Результаты и их обсуждение
В составе зоопланктона водных объектов Климовичского района обнаружено 48 видов планктонных беспозвоночных, среди
которых 30 – коловратки, 7 – ветвистоусые ракообразные и 11 –
прочие. Типологические особенности каждого конкретного водного объекта (его морфометрия, гидрологический, химический
режим и т.д.) формируют типичные для данного водоема зоопланктоценозы, где происходит взаимодействие экологических
факторов среды с биологическими особенностями видов, в связи
с чем происходит формирование видового состава зоопланктона. Среди факторов среды определяющее значение для видового
богатства зоопланктона в водотоках имеют рН, площадь водного
объекта и прозрачность, связанная в свою очередь с содержанием
гуминовых веществ, определяемым величиной перманганатной
окисляемости.
Видовое обилие зоопланктона во всех реках Климовичского
района относительно однородно и колеблется в пределах 9-19
таксонов. В летний период 2011 г. число видов зоопланктона в
водных системах района колебалось в довольно широких пределах, в то время как в 2012 г. их видовое обилие было примерно
одинаковым.
Повсеместно в реках района доминировали коловратки
Polyarthra vulgaris, Ascomorpha ecaudis, Keratella cochlearis cochlearis,
Trichocerca elongata, ракообразные Bosmina longirostris, науплиальные стадии Copepoda. В меловом карьере массово встречались коловратки Ascomorpha ecaudis, Keratella cochlearis cochlearis,
Polyarthra vulgaris, ракообразные Bosmina longirostris и Polyphemus
pediculus, а также различные науплиальные стадии Copepoda.
Общая численность зоопланктона широко колебалась в водных объектах Климовичского района, достигая максимума в
водоеме, расположенном в бывшем карьере цементного завод.
104
Индикация состояния окружающей среды
Флуктуации общей численности следует связать со значительными перепадами температуры воздуха и воды, отмеченными
на протяжении периода исследований в 2011-12 гг. Очень жаркое лето 2012 г. способствовало резкому колебанию численности
водных беспозвоночных (до 20 раз по сравнению с 8 разами в 2011
г.) в обследованных водных объектах, что было вызвано спецификой гидрологических и продукционно-биологических характеристик каждого из них. В целом, видовое разнообразие зоопланктона в реках и карьере Климовичского района можно характеризовать как относительно низкое.
Малые реки можно определить как открытую неравновесную систему, в существовании которой основную роль играют
различные нарушения. Для зоопланктона малых рек характерно
два основных, перекрывающих и дополняющих друг друга, типа
организации – субституционный и флуктуационный. Устойчивость сообществ зоопланктона малых рек Климовичского района поддерживается за счет высокой индивидуальной пластичности видов, а также за счет возникновения условий «вторичного
оптимума среды». Зоопланктон способен к быстрой перестройке
путем смены одних таксономических групп другими, быстрому
возобновлению формирования видового состава и трофической
структуры в условиях влияния любых факторов среды. Благодаря этому планктонное население водотоков является достаточно
приспособленным к существованию в экосистемах равнинных
рек сообществом организмов.
На основе продукционно-биологических характеристик сообщества водного населения, включающих численность каждого
отдельного вида и общее число таксонов зоопланктона в водотоке, были рассчитаны индексы видового разнообразия Шеннона,
отражающие экологическое состояние водных объектов.
Индекс видового разнообразия Шеннона, рассчитанный по
показателям численности или биомассы зоопланктона, более информативно отражает качество воды обследованных малых рек
по сравнению с сапробиологическим анализом и является наи-
Труды второй международной конференции
105
более предпочтительным для адекватной оценки экологического состояния изученных водных объектов.
Динамика индекса Шеннона в водных объектах Климовичского района в течение летнего периода 2011 г. относительно ровная, когда флуктуации не превышают 0,5-0,7 бит/экз. В целом,
значения индекса Шеннона в реках Климовичского района могут служить показателями относительно благоприятной ситуации, складывающейся в этих водотоках в течение летнего периода.
Практически такая же картина сложилась и в летний период 2012 г. в малых реках Климовичского района, когда значения
индекса видового разнообразия Шеннона колебались в незначительных пределах от 1,04 до 2,03 бит/экз., что, в принципе, практически не отличалось от значений предыдущего года (рис. 1),
хотя показатели численности и биомассы зоопланктона в летние
периоды этих лет заметно разнятся.
Совершенно иная картина складывается в меловом карьере, где структурированность сообщества водных беспозвоночных резко колеблется в течение короткого периода времени (1
месяц), в 2-3 раза превышая значения этого индекса в течение 1
недели, что указывает на неблагоприятные экологические условия обитания живых существ.
Таким образом, на основе рассчитанного индекса видового
разнообразия Шеннона реки Климовичского района можно отнести к категории относительно чистых, а отработанный карьер
– к категории умеренно загрязненных.
Список литературы
1. Блакітны скарб Беларусі: Энцыкл. – Мн: Бел.Энц., 2007.
2. Кутикова Л.А. Коловратки фауны СССР. – Л, 1970.
3. Мануйлова Е. Т. Ветвистоусые рачки фауны СССР. – М.; Л.,
1964.
106
Индикация состояния окружающей среды
4. Монченко В.И. // Фауна Украины. Т.27. Cyclopidae. – Киев,
1974.
5. Определитель водных беспозвоночных России и сопредельных территорий (П/ред. Цалолихина). – Л-д: Наука. – Т.1 –
1994; Т.4 – 1999.
6. Wilhm J.L., Dorris T.C. // Вio. Sci. – 1968. – Vol. 18. № 6.
Рис. 1. Значения индекса видового разнообразия Шеннона (бит/экз) в водных объектах Климовичского района.
Труды второй международной конференции
107
108
Индикация состояния окружающей среды
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ
ОКРЕСТНОСТЕЙ Д. СТАРЫЙ ИЗБОРСК (ПСКОВСКАЯ
ОБЛАСТЬ)
БЕЛИКОВА А.А., КЛОКОВ Ю.И., ГАЛАНИНА О.В.
Санкт-Петербургский Государственный Университет
school45-74nas@mail.ru
В июле 2012 г. нами были проведены работы по изучению
природно-территориальных комплексов и оценке их состояния
на участке, расположенном близ д. Старый Изборск (Псковская
обл.). Границами участка служили: участок Рижского шоссе, проходящий через д. Старый Изборск, дорога на д. Лопотово и дорога на д. Бор-Бельково.
В задачи исследования входило выделение и описание
природно-территориальных комплексов (далее ПТК), изучение
истории природопользования на данной территории, определение стадии пастбищной дигрессии исследуемых участков, создание классификации растительных группировок на основе полученных данных.
Целью данной работы явилась оценка состояния растительного покрова, находящегося под длительным антропогенным воздействием.
Материалы и методы
Для выделения и описания ПТК применялся метод ландшафтного профилирования[1], для определения стадии пастбищной дигрессии использовался упрощённый метод ограничения Л. Г. Раменского.
Для оценки степени нарушенности растительного покрова
и составления карты лугов изученной территории на основе
бланков описаний ПТК было проведено выявление стадии пастбищной дигрессии (ПД) с помощью экологических шкал Л. Г.
Раменского[2], т.к. большую часть исследованной территории занимают вторичные луга.
Исследованный участок расположен на волнистой равнине с
Труды второй международной конференции
109
нормальным увлажнением. Почвы сформированы на моренных
суглинках с наличием карбонатов в почвообразующей породе[3].
Коренной растительный покров почти полностью сведён и заменён сельскохозяйственными угодьями[4].
Ландшафтную структуру осложняют техногенные формы мезорельефа, такие как карьеры по добыче гипса, глубокий канал,
представляющий собой спрямлённое русло р. Смолки и др.
В советский период на изучаемой территории функционировал совхоз «Красный Изборск», что привело к формированию
здесь агроландшафтов. В настоящее время на исследованном
участке проложен газопровод, располагается нефункционирующий асфальтовый завод, а также несанкционированная свалка
бытовых отходов.
Рельеф изучаемой нами территории представляет собой равнину с небольшим понижением к руслу реки Смолка. На территории эталонных площадок №№ 1 и 2 он довольно сильно изменён. Более сильно рельеф нарушен на участке №4, особенно в его
южной части, так как она непосредственно прилегает к карьеру
по добыча гипса.
В ходе описания ПТК участка установлено, что наибольшую
площадь занимают агроабразёмы тёмные. Их площадь составляет 1,71 км2 или 88,6 % от общей площади исследуемой территории. Единственным исключением является эталонный участок
№4 с типом перегнойных почв.
Агроабразёмы были обнаружены и под мелколиственными
лесными сообществами. Это может свидетельствовать о глубокой трансформации почв при антропогенном воздействии, молодости данных сообществ и имеющей место восстановительной
сукцессии. Стоит также отметить, что ни один почвенный разрез
не имел признаков окарбоначенности.
Несмотря на высокую степень освоенности территории, нами были отмечены краснокнижные виды растений различного уровня охраны: Gentiana cruciata, Listera ovata, Corylus avellana,
Swida sanguinea, Gladiolus imbricatus.
Результаты
110
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Диаграмма встречаемости индикаторных видов.
Составив диаграмму для всех индикаторных видов растений
для каждой площадки, нами была определена наиболее вероятная стадия дигрессии луговых сообществ. На диаграмме (рис. 1)
каждая колонка соответствует индикаторному виду, а строка –
той степени пастбищной дигрессии, в которой этот вид встречается. Наиболее высокие стадии ПД имеют площадки №1, №3,
№8 (4-5 стадия). Наименее нарушенной является площадка №7 (2
стадия). Остальные имеют, в основном, 3-ю стадию.
На основе шкал Раменского можно составить условную классификацию лугов по доле участия естественных луговых группировок в общем проективном покрытии (рис. 2): естественные,
Труды второй международной конференции
111
Рис. 2. Классификация лугов.
антропогенно-естественные, естественно-антропогенные и антропогенные. В нашем случае присутствуют второй и третий тип.
Для их выделения использовались две категории: естественные,
в которые входят группы сухих лугов (ксерофильные) и разнотравье (мезофильные); антропогенные и входящие в эту категорию злаковые, полевые сорняки, бобовые подсевные и группировки, устойчивые к вытаптыванию. Комбинация этих категорий позволяет провести более дробное деление лугов. Название
даётся по преобладающим таксонам. Стоит отметить, что на площадке №3 доминирует лишь одна группировка, остальные (за
исключением ксерофильной) имеют примерно одинаковую долю участия в проективном покрытии.
На рис. 3. показано распределение упомянутых выше типов лугов на участке исследования. По площади преобладают
естественно-антропогенные луговые сообщества. Степень пастбищной дигрессии выше на участках, находящихся вблизи населенных пунктов: д. С. Изборск, д. Лопатово и д. Каменка.
Разнотравно-овсецовые луга, характерные для водораздельных
участков, примыкающих к бортам Изборско-Мальской долины, на территории исследования представлены фрагментарно
и имеют обедненный видовой состав с примесью сорных видов. Вблизи гипсовых карьеров, заполненных водой, имеются пониженные участки рельефа, на которых получают разви-
112
Индикация состояния окружающей среды
тие гигрофитно-разнотравные луга с доминированием девясила
иволистного. Мы предполагаем, что это старые карьеры, где гипс
добывался ручным способом.
Выводы
Сложность и комплексность антропогенного воздействия на
описываемой территории не позволяет делать какие-либо выводы о влиянии отдельно взятого антропогенного фактора. Помимо того, что на данной территории глубокому преобразованию
подверглись биотический и почвенный компоненты, рельеф и
подстилающие породы (особенно в южной части участка) также
испытали серьёзное воздействие, что также осложняет анализ состояния ПТК и ослабляет способность коренных сообществ к самовосстановлению.
Если рассматривать отдельно луговые сообщества, то можно
заметить последовательность в доминировании различных экологических группировок при изменении силы антропогенного,
в частности, сельскохозяйственного пресса (выпаса). При продолжительном и интенсивном воздействии в растительном покрове начинают преобладать устойчивые к вытаптыванию виды, при уменьшении степени воздействия доминируют злаки,
при дальнейшем ослаблении всё нарастающую роль начинают
играть сорные растения, затем уже появляются виды, характерные как для мезо-, так и ксерофитных лугов.
Список литературы
1. Исаченко Г.А. Методы полевых ландшафтных исследований
и ландшафтно-экологическое картографирование. СПб., 1998.
112 с.
2. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А.
Экологическая оценка кормовых угодий по растительному
покрову. М.: Сельхозгиз, 1956. 472 с.
3. Атлас Псковской области. М.: Издательство ГУГК, 1969. С. 21.
Труды второй международной конференции
113
4. Геоботаническое районирование Нечерноземья европейской
части РСФСР. Л.: Наука, 1989. С. 36.
114
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 3. Карта лугов исследованного участка.
Труды второй международной конференции
115
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА МАГНИТНОЙ
ВОСПРИИМЧИВОСТИ ПОЧВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
НАРУШЕНИЙ В СЕЛИТЕБНЫХ И ЕСТЕСТВЕННЫХ
ЛАНДШАФТАХ
БЕЛОВ В.А.
Московский педагогический государственный университет
victor-belov@rambler.ru
Магнитная восприимчивость почв обусловлена набором минералов, обнаруживающих ферромагнитные свойства, определяет содержание кусочков различных железных сплавов. И чем их
больше, т.е. чем выше техногенная нагрузка на территорию, тем
каппа выше.
Целью работы служило изучение магнитной восприимчивости почв Москвы и на её окраинах, так как её величина может
служить хорошим критерием степени техногенной нагрузки на
определенную территорию. Также она является показателем интенсивности протекания таких элементарных почвенных процессов (ЭПП) как накопление гумуса, оглеение.
В национальном парке «Лосиный остров», парке «Сокольники», у Платформы 43 км, были заложены пробные площади размером 10х10 метров. Отбор образцов осуществлялся с различных
глубин: 0-5, 0-10, 10-30 см и более в зависимости от места отбора.
На участках в г. Зеленограде, СВАО и г. Красногорске образцы
почвы были отобраны с глубины 0-5 см. Пробные площади при
этом не закладывались. Первоначальный вес отобранного образца почвы составлял 0,2-0,3 кг. Всего было отобрано свыше 150
проб. Измерения магнитной восприимчивости проводились на
каппаметре.
Самым масштабным участком по количеству образцов (69)
была Платформа 43 км. Две бригады по 6 человек шли в противоположные стороны от платформы (Прим.: одна группа шла в
сторону Москвы, другая – в сторону Софрино). Через каждые 80100 м закладывались пробные площади 10х10м (в общей сложности было заложено 17 площадей). На площадях были вырыты по
116
Индикация состояния окружающей среды
2 прикопки глубиной 30-40 см для дальнейшего изъятия образца
почвы с А1 и А2 горизонтов и определения магнитной восприимчивости почв. Именно таким способом при палеогеографических исследованиях ищут площади, подвергавшиеся пожарам в
прошлом. После определения с помощью каппаметра показателей магнитной восприимчивости почвенных почв был составлен
график зависимости магнитной восприимчивости почв от глубины отбора (рис. 1). Благодаря графику можно увидеть насколько отличаются показатели восприимчивости. На участке «Платформа 43 км – Москва» показатели каппы у нижних горизонтов
выше, чем у верхних. А на участке «Платформа 43 км – Софрино» наоборот, показания горизонта А2 оказалось выше, чем у А1.
Верхний гумусовый горизонт автоморфных почв обладает большей величиной магнитной восприимчивости по сравнению с породой, что обусловлено в наибольшей степени работой влиянием растительности и микроорганизмов [1].
Как показал наш опыт по прокаливанию почвы при температуре 600°С изменение величины каппы прокаленного и непрокаленного образцов составляет 10 и более единиц, т.е. значение
каппы меняется в разы. В нашем случае в «московском» участке леса такое различие величин встречается только в одном случае (т. 9.1), а на «софринском» участке в 40% случаев (т.т. 1.1, 2.2,
3.1 и т.д.). Следовательно, с большой долей уверенности можно
предполагать, что софринский лес горел отдельными участками.
На «софринском» участке следы пожара запечатлелись также и
в буроватом цвете А2 горизонтов прикопок.
Максимальный показатель магнитной восприимчивости на
участке «43 км» равен 0,47 сгсм (4 пробная площадь в сторону
Софрино). На третьей точке (3.1. в сторону Москвы) был выкопан разрез глубиной 70 см. Образцы из данного разреза были
использованы для определения изменения показателей каппы
после прокаливания. Было обнаружено, что после прокаливания
вес бюкса с образцом почвы был уменьшен, т.к. гумус сгорел, и
влага испарилась, а показатель каппы увеличен. Например, после прокаливания показатель каппы на горизонте А1(2-13 см)
Труды второй международной конференции
117
возрос с 0,13 до 0,25 сгсм, а вес уменьшился с 23,2 г до 22,8 г. Причина в том, что при нагреве 200°С и выше происходит дегидратация и дегидроксенизация слабомагнитных соединений железа,
а затем, при t 400-500°С, их восстановление в сильномагнитный
магнетит. В результате магнитная восприимчивость образца из
такого слоя имеет высокое значение [2].
На участках СВАО, ЗелАО, Красногорске в ранге самостоятельных заданий были отобраны почвы из-под древесных пород и мицелия грибов. Максимальный показатель каппы почвы,
отобранной возле древесных растений был зафиксирован у клёна (9,26 сгсм), который располагается по адресу (Москва, СВАО,
ул. Новоалексеевская, 19/1). Образец почвы с этого участка богат
окристаллизованными оксидами железа. Вероятно, на этой территории в недавнем прошлом проходил пожар. Причинами такого большого показателя каппы могут являться котельная, автотехцентр и заправка, располагающиеся в непосредственной близости от места отбора образца.
Наибольший показатель был зафиксирован в образце почвы,
отобранной возле грибницы Рыжика настоящего, произраставшего в национальном парке «Лосиный остров». Величина каппы составила 0,8 сгсм. Причина – железная дорога и станция, где
нередки процессы торможения, трения металла об металл и т.д.
Показатели каппы у образцов, собранных в непосредственной
близости от железной дороги кусочков сплавов металлов (Октябрьская ж/д) в городе Зеленограде доходит до 0,43 сгсм.
Измерение магнитной восприимчивости почв позволило
нам обнаружить территории, на которых почвы богаты железистыми минералами. Попытались выяснить причину повышенного содержания ферромагнетиков в этих почвах. Максимумы
получились на территории СВАО и участке Сокольников, примыкающем к платформе «Маленковская». Минимумы в Зеленограде и на 43 км. Самые чистые в пределах техногенных – бульвары. Обнаружено сходство в величинах каппы почв у городов
спутников и показана их значительно меньшая техногенная загруженность, чем у почв Москвы. Каппу можно измерять для то-
118
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Зависимость магнитной восприимчивости от глубины отбора. Платформа 43 км.
го, чтобы показать наличие пожара в прошлом на какой-либо не
техногенной территории.
Величина магнитной восприимчивости многократно возрастает в слоях, которые подвергались воздействию высоких температур в восстановительной среде (обжиг без доступа воздуха), например, из-за пожара.
Список литературы
1. Водяницкий Ю. Н. Образование ферромагнетиков в дерновоподзолистой почве // Почвоведение. 1981. № 5. с. 114-123.
2. Водяницкий
Ю.Н.,
Добровольский В.В.
Железистые минералы и тяжелые металлы в почвах. М.: Почвенный
ин-т им. В. В. Докучаева, 1998.с. 216 .
Труды второй международной конференции
119
ДИНАМИКА ФИТОЦЕНОЗОВ НА ЗОРИНСКОМ УЧАСТКЕ
ЦЕНТРАЛЬНОЧЕРНОЗЕМНОГО ЗАПОВЕДНИКА
БЕЛОКОНЬ А.Л.
Курский государственный университет
belokonartem@mail.ru
ФГУ «Центрально-Чернозёмный государственный природный биосферный заповедник имени проф. В.В. Алёхина» (ЦЧЗ)
состоит из шести различных участков, расположенных на территории Курской области.
Зоринский участок заповедника создан 7 марта 1998 года
на площади 495,1 га в Обоянском и Пристенском районах Курской области для сохранения уникального памятника природы
«Зоринские болота». Здесь на небольшой территории концентрируются разнообразные типы болот, в том числе сфагновых.
Сфагновые болота имеют растительность северного, бореального типа, которая мало гармонирует с окружающими степями и
лиственными лесами. Пространство между болотами и лесными
участками занято преимущественно разновозрастной залежью.
Залежные геосистемы занимают большую часть Зоринских болот южных (139,4 га), расположенных между западинами к северу и к югу от русла высохшего ручья. Также залежными геосистемами занято пространство между западинами на участке
Зоринских болот северных (36,4 га). Залежные земли имеются
в ур.Растрелище, хотя их площадь незначительна. Общая площадь, занятая залежными геосистемами составляет 175,8 га[1].
В структуре природно-территориальных комплексов Зоринского участка залежные геосистемы являются доминантными,
так как их площадь составляет 35 до 51% .
Актуальность данного исследования заключается в том, что
изучение фитоценозов залежных геосистем приобрело в настоящее время не только теоретическое, но и практическое значение. Для практики рационального использования актуально исследование природных механизмов динамики залежных фитоценозов, обеспечивающих устойчивость экосистем и определе-
120
Индикация состояния окружающей среды
ние степени изменчивости конкретных залежных геосистем, к
переходу в свое естественное состояние, и прогнозирование возможности структурных изменений фитоценозов, т.е. выпадение
из геосистемы видов антропогенного происхождения, или изменение их роли в биогеоценозе и соответствующего перераспределения биомассы между компонентами в фитоценозе.
Основной методикой выполнения данной работы был анализ научной литературы и результаты исследований которые мы
проводили с 2008 по 2011 годы.
Основная цель настоящего исследования заключается в необходимости выявить особенности фитоценозов залежных геосистем при переведении их в заповедное пользование и механизмов их функционирования.
Растительный мир залежных земель не так уж богат и разнообразен. Для изучения растительности залежей Зоринского
участка, который составляет почти половину территории, в 1999
году была заложена пробная площадь на залежи 14-летнее возраста. В 2000 году были заложены ещё две постоянно пробные
площади по 100 квадратных метра для ведения долговременных
наблюдений за спонтанным процессом восстановления растительности в разных условиях (в отличных местообитаниях, после
разных с/х культур и т.д.)[2].
Основными методиками исследований участка стали метод комплексного описания ключевых точек, наблюдения, ландшафтного профилирования и картирования, картографический,
сравнительно-географический, статистический и другие методы.
Видовой состав 14-15 летней залежи, по результатам двухлетних наблюдений, довольно беден и стабилен. Основу травостоя
составляют многолетние луговые растения. Это приурочено «к
залежи северной». А на «залежи южной», которая тоже является
15-летней, обнаруживается много сходства. Хотя на залежи северной значительно больше малолетников (18 видов – 40%), но они
не играют существенной фитоценотической роли[4].
Следует отметить, что на данных залежах уже присутствуют древесные виды (татарский клен Ácer tatáricum, дуб ercus и
Труды второй международной конференции
121
т.д.), которые превышают высоты травостоя. В дальнейшем они
могут сыграть важную роль в динамике растительного покрова.
Залежь на южном участке (после посева клевера в 1993 году) также характеризуется господством многолетних травянистых растений, но здесь пока клевер удерживает довольно сильные позиции в травостое, вероятно, имел место подсев овсяницы
луговой (Festuca pratensis), которая так же присутствует с большим
обилием.
Бедность видового состава залежей 7-8 лет, негустой травостой и обилие малоценных в питательном отношении, не поедаемых растений делают их малопривлекательными сенокосными
угодьями, в связи с чем большая часть залежей выкашивается
лишь фрагментарно и не ежегодно, часть не косится уже несколько лет подряд. Между тем, большинство исследователей¹ сходятся во мнениях, что регулярное отчуждение фито-массы значительно ускоряет демутацию растительности залежей, поэтому отсутствие скашивания травостоя следует рассматривать как
тормоз для дальнейшего течения восстановительного процесса.
Кроме того, некошение будет способствовать высоким темпам
закустаривания и облесения; причем в авангарде этого процесса, вероятно, пойдут агрессивные чужеродные виды из лесопосадок: клен американский (Acer negúndo), ясень пенсильванский
(Fraxinus pennsylvanica) и др. В принципе облесения не угрожает каким-то нежелательными изменениями основным объектам
охраны на участке – западинам с болотной растительностью, т.к в
начале века здесь и был лес (дубовый). Однако, неиспользование
залежей и последующая их утрата как открытых местообитаний,
вероятно приведут к снижению биоразнообразия на участке.
Растительность недавних пашен в ближайшие годы обнаружит существенные изменения, т.к. сукцессионные смены первых
лет на залежах очень динамичны. Пока на пашне 1999 г., где вы¹Белякова О.И. Биоразнообразие заповедных экосистем с разным уровнем антропогенного воздействия // Экология России: на пути к инновациям: межвузовский сборник научных трудов. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2010. – Вып. 2. – С. 42-45.
122
Индикация состояния окружающей среды
ращивается картофель, всего зарегистрировано на 100 м 45 видов,
на фоне пырея ползучего(Elytrígia répens) отмечено большое количество однолетних сорняков.
На залежах уже в самые первые годы обнаруживается значительное количество многолетних корневищных растений сорнолуговой эколофитоценотической группы. Лишь только на залежи после посева в 1999 г. вико-овсяной смеси с подсевом клевера
роль многолетников (за исключением самого клевера) ничтожна. Клевер, по меньшей мере, в первые годы, обладает высокой
конкурентной способностью и подавляет многолетние сорняки.
Вероятно, лучше выводить поля из сельскохозяйственного оборота, если нет средств на мероприятия по восстановлению степной растительности, после посева бобовых; тогда залежи будут
востребованы как сенокосы, к тому же бобовые повышают плодородие почв[3].
Исследованные залежи, вышедшие все из под разных (овес,
картофель, кукуруза, рожь) однолетних культур, обнаруживают
большое сходство между собой. Так из общего списка в 205 видов, 45 видов (22%) встречаются на всех 5 залежах (из них 27 одно-,
двулетние виды, 18 – многолетние); именно из этой группы видов выделяют доминантные виды:
Еще 17 видов (12 – одно-, двулетников и 5 многолетников)
имеют довольно высокое постоянство, встречающееся на четырех залежах из пяти, но значение их в сложении растительного
покрова не велико.
Однако, при рассмотрении каждой залежи отдельно (за исключением экспериментальной), можно констатировать преобладание малолетников над многолетними видами. Между тем
нельзя недооценить той роли, которую играют уже на первых
этапах восстановления многолетние виды, которые стали доминантными. Количество многолетников на первой стадии восстановления залежей увеличивается в более влажных подзонах степи или со степи по сравнению с более сухими, а также при плохой обработке почвы. Бедные деградированные почвы Зоринского участка, дававшие низкие неустойчивые урожаи, вряд ли
Труды второй международной конференции
123
хорошо обрабатывались, особенно в последние годы, когда было
уже известно о скорой передаче земель заповеднику.
Таким образом, продуктивность залежных геосистем Зоринского участка Центрально-Черноземного заповедника находится в постоянной динамике, направление которой определяется
различными природными факторами, как стабильными (возраст
залежи), так и постоянно меняющимися (температура воздуха,
увлажненность, плодородие почв)[1].
Развитие таких геосистем зависит от природных особенностей региона, деятельности человека, наличия вертикальных и
горизонтальных взаимосвязей.
Список литературы
1. Балабина И.П. Белоконь А.Л. «Динамика постсельскохозяйственных геосистем зоринского участка Центрально–Черноземного заповедника им. Проф. Алехина В.В.».:
сибирская ассоциация консультантов заочные научно практические конференции., Новосибирск 2012. Режим доступа:
hp://sibac.info/index.php/2009
2. Золотухин Н.И, Полуянов А.В., Филатов Т.Д. Растительность
залежей Зоринского участка Центрально-Черноземного заповедника // Природные условия и биологическое разнообразие Зоринского участка в Курской области: Труды
Центрально-Чернозёмного заповедника. Выпуск 17. – Тула,
2001. – С. 200-221.
3. Картографические исследования в Центрально-Черноземном
заповеднике, выпуск 19, Власов А.А., Золотухин Н.И. – Курск:
2006
4. Чертков Н.В., Якунин А.В. Формирование постсельскохозяйственных геосистем на залежных землях Курской области
// Геоэкологические исследования и их отражение в географическом образовании: сб. статей по матер. междунар. на-
124
Индикация состояния окружающей среды
уч.–практич. конф., 26–27 ноября 2007 г. / отв. ред. М.В. Кумани, Н.В. Чертков. – Курск: Курск. гос. ун-т, 2007. – С. 163-166.
ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ЖЕЛЕЗА
В ПОЧВЕННОМ И СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ ПРИУСАДЕБНЫХ
УЧАСТКОВ
БИРЮКОВ И.С., НАЗАРОВА Е.А., ОЛЕЙНИК О.В., САМЫЛИНА Е.В.
Ковровская государственная технологическая академия им. В.А.
Дегтярева
Ilyamaster1@rambler.ru
В современных экологических и экономических условиях
значительная доля сельскохозяйственных культур выращивается на садовых и приусадебных участках. Ввиду того, что антропогенное воздействие прямо или косвенно затрагивает обширные
территории, личные хозяйства могут оказаться в зоне риска, поэтому исследования, касающиеся экологической безопасности и
благополучия населения, в настоящее время крайне необходимы. Среди факторов, оказывающих прямое воздействие на характер накопления различных веществ растительностью, следует выделить такие, как состояние атмосферного воздуха, почвенного покрова, грунтовых вод и атмосферных осадков.
Целью настоящей работы является определение присутствия
некоторых тяжелых металлов (ТМ) и железа в образцах почвенного и снежного покрова с территорий садовых и приусадебных
участков.
Одними из самых распространенных и опасных загрязнителей являются тяжелые металлы, большинство которых относится
к первому и второму классу опасности. Их негативное влияние
на человека проявляется не только в прямом воздействии высоких концентраций, но и в отдаленных последствиях, связанных
со способностью многих металлов аккумулироваться в организме.
Труды второй международной конференции
125
Табл. 1. Результаты анализа почв.
Fe, мг/кг
форма
ПДК [4],
мг/кг
Zn, мг/кг
Cu, мг/кг
pH=4,8 1,0 н pH=4,8 1,0 н pH=4,8 1,0 н
—
—
Mn,
мг/кг
1,0 н
23,0
—
3,0
—
—
№ проб
1
34,5
1442,0
64,9
85,9
4,0
5,0
344,0
2
76,8
1211,6
37,4
68,2
1,0
5,8
314,0
3
н.о.
664,6
4,4
18,6
1,7
5,0
246,0
4
4,0
869,9
15,5
19,7
0,8
8,1
162,0
5
3,0
1072,1
7,4
8,8
0,9
10,8
74,0
6
5,6
1002,5
59,6
68,5
1,6
4,7
290,0
7
13,8
757,4
20,1
30,5
2,8
8,0
182,0
8
196,2
899,1
15,4
35,3
1,4
4,5
222,0
126
Индикация состояния окружающей среды
Для исследования были отобраны образцы почвы: 4 объединенные пробы с коллективных садоводческих товариществ и 4
объединенные пробы с приусадебных участков г. Коврова. За основу определения металлов приняты рекомендуемые методики
[1, 2, 3, 4]. Результаты проведенного количественного анализа содержания подвижных форм Zn, Cu, Fe, извлекаемых буферным
раствором с рН=4,8, а также раствором азотной кислоты концентрацией 1,0 н представлены в таблице 1.
Очевидно, что для некоторых проб характерно превышение
содержание цинка и меди над нормой (пробы 1; 2; 6). Это может
быть связано с одной стороны с внесением этих микроэлементов
с комплексными удобрениями, а с другой стороны – с влиянием
каких-либо антропогенных источников.
Азотнокислая вытяжка приближается к валовому определению по своему значению (особенно это касается сильнозагрязненных земель). Следует учесть, что инактивированные формы
металлов могут переходить в почвенный раствор при деградации земельных ресурсов (обеднение гуминовыми кислотами, закисление), что даже без наличия внешних источников загрязнения может усугубить экологическую ситуацию относительно подвижных форм элементов. Поэтому в зоне риска находятся пробы 7; 8 по содержанию цинка и пробы 2-8 по содержанию меди.
Немаловажным фактором, оказывающим влияние на развитие растительных культур и на процессы кумуляции в них различных токсикантов, является атмосферный воздух. Для оценки его загрязненности возможен непосредственный пробоотбор
аспирометром или косвенный анализ загрязненности снежного
покрова.
С этой целью нами был проведен анализ талой воды на содержание в ней различных металлов[5]. Для этого пробы были
осторожно взяты со всей толщи снежного покрова без захвата
промерзшего грунта. Результаты анализа сведены в таблицу 2.
Из представленных данных следует, что зима 2012-2013 г характеризуется отсутствием каких-либо интенсивных загрязнителей атмосферного воздуха. Поэтому загрязнение почв исследуе-
Труды второй международной конференции
127
Табл. 2. Результаты анализа талой воды.
ПДК [6],
мг/дм3
Fe,
мг/дм3
Mn,
мг/дм3
Zn,
мг/дм3
Cu,
мг/дм3
0,3
0,1
1,0
1,0
пробы
1
< 0,1
< 0,1
< 0,05
0,020
2
< 0,1
< 0,1
< 0,05
0,023
3
0,12
< 0,1
< 0,05
0,040
4
0,2
< 0,1
0,06
0,018
5
0,10
< 0,1
0,06
< 0,01
6
0,12
< 0,1
< 0,05
< 0,01
7
< 0,1
< 0,1
< 0,05
0,024
8
0,15
< 0,1
< 0,05
0,025
128
Индикация состояния окружающей среды
мыми металлами через воздушную среду маловероятно (за данный промежуток времени).
Наличие в первой почвенной пробе – цинка и меди, а во 2 и 6
пробах цинка сверх нормы, указывает в большей степени на внесение ТМ вместе с комплексными удобрениями и на деградацию
почв, чем на атмосферный характер заноса.
Поэтому основными рекомендациями борьбы с поступлением ТМ в почвы в данном случае являются:
1. обоснованное и дозированное введение удобрений;
2. борьба с резким и интенсивным закислением почв, когда
вымыв подвижных форм ТМ из почв затруднен.
Следующим этапом нашей работы, проводимой в настоящее время, является установление кумулятивных особенностей
овощных культур, произрастающих на исследуемых почвах, по
отношению к ТМ и железу.
Список литературы
1. ГОСТ Р 50682-94 Почвы. Определение подвижных соединений марганца по методу Пейве и Ринькиса в модификации
ЦИНАО.
2. ГОСТ Р 50684-94 Почвы. Определение подвижных соединений меди по методу Пейве и Ринькиса в модификации ЦИНАО.
3. ГОСТ Р 50686-94 Почвы. Определение подвижных соединений цинка по методу Крупского и Александровой в модификации ЦИНАО.
4. МУ 2.1.7.730 Гигиеническая оценка качества почв населенных
пунктов
5. Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных
вод / Ю.Ю. Лурье. – М.: Химия, 1984. – 447 с.
Труды второй международной конференции
129
6. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК)
химических веществ в воде водных объектов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования.
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАЛАКОФАУНЫ В
БИОИНДИКАЦИИ СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ НА
ПРИМЕРЕ ОЗ. ИЛЬМЕНСКОЕ
БУХАРИНА Т.С.
Южно-Уральский государственный университет
greip17@mail.ru
Проблемы водных экосистем становятся все более острыми
по мере возрастающего влияния на природу, поэтому определение качества воды водоема, является необходимым. Для комплексного анализа нужно знать большое количество показателей, однако, используя методы биоиндикации, данная задача
значительно упрощается, т.к. сообщества живых организмов одновременно реагируют на многие факторы, определяющие качество воды, и суммируют эффекты смешанных загрязнений[1].
Объектом исследования являлось озеро Ильменское, часть которого – это особо охраняемая территория, входящая в состав
Ильменского государственного заповедника, часть используется
в рекреационных целях, также около данного озера расположены
небольшие населенные пункты и проходят автодорога и железнодорожные пути, оказывающие антропогенное воздействие на
природный объект.
Представители типа Mollusca в данном исследовании использовались в качестве биоиндикаторов, данные организмы, как
представители бентоса, являются наиболее показательными для
оценки загрязненности водоема. Их, по комплексу критериев,
можно отнести к перспективным объектам для целей биоиндикации при оценке состояния водных экосистем. Быстро размножающиеся сообщества моллюсков чутко отражают все изменения водной среды под влиянием загрязнителей[2].
130
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Физико-химические показатели качества воды.
Запах, балл
рН
Общая жесткость, мг-экв/л
Окисляемость, мг О2 /л
64
3
8
2
7
Кордон
32
3
9
1
19
Залив
33
3
8
2
Северный берег
39
3
8
Поселок
39
3
8
12
0,01
0,2
14
7
0,01
0,3
13
0,1
2
7
0,01
0,3
12
0,1
2
7
0,01
0,3
13
0,1
Fe, мг/л
0,4
NO 2 – , мг/л
Cl – , мг-экв/л
Цветность, гр.
Мостки
NH 4+ , мг/л
Стация
Содержание
Труды второй международной конференции
131
На береговой линии было выделено 5 точек пробоотбора (рисунок 1). На каждой точке пробоотбора участок был условно поделен на 10 квадратов размером 1x1 м. Для определения индекса сапробности использовали метод индикаторных организмов
Пантле и Букка в модификации Сладечека[1]. Также в каждой
точке были определены некоторые физико-химические показатели качества воды для сравнения с результатами биоиндикационного исследования.
Полученные результаты по видовому составу в каждой точке
отбора проб представлены в таблице 2.
Обобщенные результаты по видовому и количественному составу показаны на рисунке 2, частота относительной встречаемости показана на рисунке 3.
Выводы:
1. В ходе проведения исследований было зарегистрировано
14 видов представителей типа Моллюски (Mollusca), являющихся индикаторами состояния воды.
2. Наиболее
распространены
по
всем
стациям Viviparus contectus, Planorbis vortex, Pisidium obtusale
и Bithynia tentaculata численность представителей которых
превышает 50 %. Данные виды являются β-мезосапробами.
3. К наиболее редко встречающимся видам восточной части
озера относятся 4 вида – Limnaea ovata, Limnaea palustris,
Planorbis carinatus и Valvata pisciwlis.
4. Гидробиологический анализ воды показал, что вода озера
Ильменское является удовлетворительно чистой (умеренно загрязненной), по степени сапробности озеро оценивается как β-мезосапробное, индекс сапробности – 1,75. Таким
образом, озеро испытывает небольшую антропогенную нагрузку, что и является причиной умеренного (слабого) загрязнения воды.
5. Анализ физико-химических показателей по 5 точкам озера
Ильменское позволяет сделать вывод о том, что класс ка-
132
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 2. Видовой состав моллюсков озера Ильменское.
Встречаемость
Мостки
Кордон
Залив
Сев.
Берег
Доминирующие
виды
Viviparus Viviparus Viviparus Viviparus Viviparus
contectus contectus contectus contectus contectus
Planorbis Planorbis Planorbis Planorbis
carinatus vortex
nitidus
nitidus
Pisidium
Pisidium
obtusale
obtusale
Bithynia
tentaculata
Редко
встречающиеся
виды
Поселок
Limnaea
truncatula
Pisidium
obtusale
Lymnaea Lymnaea Lymnaea Planorbis Limnаauricularia auricularia auricularia corneus
еа
palustris
Limnaea
stagnalis
Limnaea
stagnalis
Planorbarius
corneus
Limnaea
stagnalis
Limnaea
stagnalis
Planorbarius
corneus
Limnaea
stagnalis
Limnaea
stagnalis
Planorbarius
corneus
Труды второй международной конференции
133
чества воды озера – удовлетворительно чистая и соответствует СанПиН[3] водоемов рыбохозяйственного и рекреационного водопользования.
Список литературы
1. Мелехова, О.П. Биологический контроль окружающей среды.
Биоиндикация и биотестирование. – М.: Академия, 2008. –
287 с.
2. Гураль Р. И. Экологические особенности пресноводных малакокомплексов бассейна верховьев Днестра. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.16 – экология. – Днепропетровский национальный университет, Днепропетровск, 2008.
3. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования
к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. Введен 01.01.2002. – М.: Информационно-издательский
центр Минздрава России, – 2002.
134
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Схема озера Ильменское с указанием точек пробоотбора
Труды второй международной конференции
135
Рис. 2. Процентное соотношение представителей типа Mollusca
озера Ильменское
Рис. 3. Частота относительной встречаемости представителей типа Mollusca озера Ильменское
136
Индикация состояния окружающей среды
ВАРЬИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ В
ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
БЫКАНОВА М.А.
Курский государственный университет
marina.bickanova@yandex.ru
Новым веянием в аграрной политике нашего государства в
XXI веке стала ускоренная модернизация технологий сельского
хозяйства и интенсификация производственных процессов. Однако решение лишь этих проблем не может обеспечить должный
уровень развития АПК в стране. Гармоничное совершенствование агропромышленного производства необходимо основывать
на всестороннем его развитии, что и обуславливает важность знаний в области биологии и внедрения в практику новаций именно
этой науки. Одной из серьезных и недостаточно изученных проблем, в данной сфере, является биологическая активность почвы.
Почва – это система со множеством составляющих. Устойчивость всей системы в целом зависит от состояния ее отдельных компонентов и их взаимосвязи. Микроорганизмы, в свою
очередь, определяют и поддерживают одно из самых главных
свойств почвы – плодородие.
Антропогенное воздействие так велико на земли сельскохозяйственных угодий, что можно предположить значительные
отличия микробного состава почв естественных экосистем от
почв агроценозов. По данным Полянской и др. авторов[5], в почве пашни по сравнению с почвами лесов и залежей значительно меньше количество микроорганизмов. Прогрессивные хозяйства, которые нацелены на эффективное использование своих земель в течение длительного периода времени, заинтересованы в
микробиологическом анализе почвы. Такой анализ и был проведен для фермерского хозяйства одного из районов Курской области.
Рассматривались экспериментальные сельскохозяйственные
угодья 3-х видов: под посевами озимой пшеницы, сои и участок
залежи. Тип почвы исследуемых угодий – чернозем выщелочен-
Труды второй международной конференции
137
ный. В качестве основных показателей в сравнительном анализе учитывались количественные данные по микробной биомассе почвы, аммонифицирующим микроорганизмам, актиномицетам, грибам. Отбор почвенных образцов, культивирование микроорганизмов проводилось по общепринятым методикам. Выяснен количественный и качественный состав микробного населения. Для трактовки результатов был использован паспорт данного хозяйства, а также документы по внесению удобрений и пестицидов.
Данные проведенных исследований показывают, что количество микроорганизмов колеблется с определенной закономерностью на вариантах и зависит от вида угодья (залежь, посевы зерновых культур – озимой пшеницы и бобовых культур – сои) и
свойств почвы. В экспериментальном – 2012 году максимальное
содержание микробов в 1 г почвы обнаружено на варианте залежь (табл. 1).
Микробная биомасса залежи в среднем составляет 570 мг/кг
почвы. Этот показатель сильно отличается от показателей микробной биомассы Центрально-Черноземного биосферного заповедника имени В.В. Алехина. В слое почвы 0-10 см естественной
экосистемы некосимой степи содержание микробной биомассы
варьировало от 773 мг/кг почвы до 1581 мг/кг почвы[3]. По сравнению с различиями показателей микробной биомассы почвы
ЦЧЗ (808 мг/кг), отличия по видам эксплуатации не столь значительны (разница между наибольшим показателем и наименьшим 194 мг/кг). Показатели биомассы участков пашни ниже, но
проводимая в хозяйстве запашка соломы озимой пшеницы сглаживает угнетающее действие минеральных удобрений, вносимых в повышенных дозах (NРК)180, на микрофлору.
Хотя частично подавление развития микробов, особенно аммонифицирующих бактерий, отмеченное на варианте с посевами озимой пшеницы – 12,3 млн/г почвы, скорее всего, связано с
засушливым летом вегетационного и послеуборочного периода
озимой пшеницы.
Численность микроорганизмов всех групп по всем угодьям
138
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Содержание микроорганизмов в почвах разной эксплуатации.
Микробная
биомасса
почвы
(С)
мг/кг
почвы
Аммонифицирующие
МО на
МПА
Залежь
570±4
22,4
7,6
70,7
11,3
7
Озимая
пшеница
376±5
12,3
5,8
64,3
1,32
12
Соя
402±8
18,3
6,2
57,8
1,65
9
Угодья
Актиномицеты на
КАА
Грибы на
среде
Чапека
МО на
«голодном
агаре»
(ГА)
Токсичность,
%
млн/г почвы
имела следующий порядок размещения: > залежь > соя > озимая пшеница. Исключение составляет группа микроорганизмов
– почвенных грибов, где их численность была выше на участке
залежи по сравнению с посевами сои и озимой пшеницы – на 6,4
и 12,9 млн/г, соответственно. Но вариант с посевом сои по этому
показателю уступал участку с озимой пшеницей. По-видимому,
на активизацию почвенных грибов повлияло внесение повышенных доз минеральных удобрений (NРК)180, которое способствовало ускоренному расщеплению органического субстрата до
лигнина. Почвенные грибы представляют собой самую крупную
экологическую группу, участвующую в минерализации органических остатков растений и в образовании почвенного гумуса[1],
поэтому не удивительно, что на угодьях залежи с максималь-
Труды второй международной конференции
139
ным накоплением растительных и пожнивно-корневых остатков
и достаточно высоким содержанием гумуса имеет место интенсивное развитие группы почвенных грибов.
Одним из методов, обладающих высокой чувствительностью,
универсальностью и простотой является метод биотестирования
с применением растений[4]. В настоящее время интерес к этому методу возрос в связи с обострением экологической ситуации. В нашем случае определить показатель токсичности почвенных образцов было важно, чтобы понять насколько влияют
вносимые пестициды на благополучие почвы. Исходя из полученных результатов, можно сказать, что токсичность всех образцов очень слабая. Среди них земли залежи имеют наименьшую
токсичность (7%).
Суммарное количество бактерий, определенное методом газовой хроматографии – масс-спектрометрии, было равным в почвах вариантов с сельскохозяйственным использованием (озимой
пшеницы и сои) и в два раза выше на почвах залежи. Ранее при
анализе количества микроорганизмов в почвах природных зон
России было показано, что в целинных почвах этот показатель в
4-5 раз выше по сравнению с пашней, за исключением сухостепной зоны (темно-каштановые и каштановые почвы)[2].
Различие количественных показателей, характеризующих
микробное сообщество, свидетельствует о том, что используемая
система земледелия на изучаемых участках почвы не ведет к подавлению развития данного микробоценоза.
Список литературы
1. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: Изд-во Моск. унта, 1983. 248с.
2. Верховцева И.В., Ларина Г.Е., Спиридонов А.Л., Осипов Г.А.
Микробные консорциумы почв агроценозов разных природных зон России с учетом их сельскохозяйственного использования // Проблемы агрохимии и экологии, 2008, №2. С.37-43.
140
Индикация состояния окружающей среды
3. Масютенко Н.П., Гребенникова О.А. Изучение изменения
микробной биомассы чернозема типичного в пространстве
// Проблемы и перспективы современной науки. Томск,
2008, №1. Электронный ресурс. Режим доступа: hp://teleconf.ru/problemyi-teorii-i-praktiki-estestvoznaniya/izuchenieizmeneniya-mikrobnoy-biomassyi-chernozema-tipichnogo-vprostranstve.html
4. Мелехова О.П. Биологический контроль окружающей среды:
биоиндикация и биотестирование. М.: Академия, 2007. 288с.
5. Полянская Л.М., Звягинцев Д.Г. Содержание и структура микробной биомассы как показатель экологического состояния
почв // Почвоведение, 2005, №6. С. 706-714.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕК ОКА,
ТРУБЕЖ, ЛИСТВЯНКА МЕТОДАМИ БИОДИАГНОСТИКИ
ГАЛЬЧЕНКО С.В., КРУГЛОВА А.П., ЧЕРДАКОВА А.С.
Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина
ecology@rsu.edu.ru, cerdakova@yandex.ru
Одной из наиболее острых экологических проблем современности является проблема нерационального использования, и загрязнения поверхностных вод суши. Так, в России около 70% поверхностных водоемов либо загрязнены, либо непригодны для
использования в качестве источников питьевой воды, что напрямую влияет на состояние здоровья населения[5].
В Рязанской области, как и в большинстве субъектов РФ, основные водотоки подвержены интенсивному загрязнению. Качество вод р.Ока – главной водной артерии региона, ниже г. Рязань характеризуется как «грязная вода»[1, 3]. Данная ситуация
Труды второй международной конференции
141
обусловлена влиянием транзитного переноса загрязняющих веществ по реке с территории Московской области, сброса неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, поверхностного стока с водосборной территории, состоящего из стока селитебных зон и сельхозугодий, эрозионного стока.
Из всех притоков Оки максимальному негативному антропогенному воздействию подвержены ее правобережные притоки – реки Трубеж и Листвянка, которые служат коллекторами
сточных вод предприятий областного центра и основными поставщиками загрязняющих веществ в главную водную артерию
региона. Около 80% от общего объема стока, требующего очистки, по бассейну Оки в пределах области, приходится на эти два
притока[1, 4].
На качество вод р.Листвянка значительное влияние оказывают очищенные сточные воды, поступающие от ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» (ЗАО «РНПК»), где
очистке подвергаются не только стоки самого предприятия, но
также коммунально-бытовые и промышленные сточные воды
г.Рязани.
Под влиянием сбросов сточных вод областного центра и сельхозпредприятий качество воды р. Трубеж по всему течению не
соответствует нормативным требованиям по содержанию большинства контролируемых примесей (медь, марганец, органические вещества по БПК5, азот аммонийный, азот нитритный, нефтепродукты, железо, ХПК, кислородный режим)[2, 4, 6].
Известно, что в условиях поступления большого количества
различных загрязнителей следует учитывать их комбинированное, комплексное и сочетанное действие, эффекты синергизма и
антогонизма, процессы трансформации загрязняющих веществ.
По этой причине наряду с физико-химическими методами необходимо применять и биологические методы контроля и диагностики, дающие возможность в интегральной форме оценить экологическое состояние и сделать объективный прогноз дальнейшего развития изучаемых экосистем.
Цель исследования заключалась в оценке экологического со-
142
Индикация состояния окружающей среды
стояния рек Ока, Трубеж, Листвянка методами биодиагностики.
Для
этого
необходимо
было
провести санитарно-бактериологическую оценку качества вод р.
Ока, Трубеж, Листвянка методом биоиндикации и определить их
фитотоксичность методом биотестирования. Между анализируемыми показателями был проведен корреляционный анализ.
Объектами исследования служили: воды р. Ока, взятые на
пробу ниже г.Рязань; воды р. Трубеж, взятые на пробу в черте
г.Рязань; воды р. Листвянка, взятые на пробу ниже места сброса
очищенных сточных вод от ЗАО «РНПК».
Санитарно-бактериологическое состояние вод оценивалось
посредством определения общего микробного числа (ОМЧ) –
широко используемого критерия бактериологической загрязненности. Для определения ОМЧ применялся традиционный метод посева на МПА[7].
Фитотоксичность анализируемых вод оценивалась методом
биотестирования, предложенным и апробированным сотрудниками МГУ имени М.В. Ломоносова[8, 9]. Метод основан на высокой отзывчивости семян редиса сорта «Красный великан» на
токсические вещества. Расчет проводили путем учета изменения
длины корней проростков семян в анализируемых растворах, по
сравнению с контролем (дистиллированная вода), выраженное в
процентах.
Повторность в исследованиях четырехкратная. Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи
приложения MS Excel.
В ходе проведенного исследования по оценке санитарнобактериологического состояния изучаемых вод нами получены
результаты, которые представлены на рисунке 1.
Наиболее в микробиологическом отношении загрязнены воды р. Трубеж, несмотря на небольшие объемы поступающих
сточных вод (около 2 % от общего объема сбросов, требующих
очистки, по области) уровень загрязнения стоков довольно высокий. Значение ОМЧ вод взятых на пробу из р. Листвянка и
Ока практически одинаково. На качество вод р.Ока и р.Листвянка
Труды второй международной конференции
143
Рис. 1. Общее микробное число на разных вариантах опыта.
влияние в основном оказывают очищенные сточные воды, поступающие от ЗАО «РНПК», где они помимо механической и
биологической очистки подвергаются обработке ультрафиолетовым излучением, что способствует снижению ОМЧ.
Максимальное изменение длины проростка по отношению
к контролю наблюдается на варианте с пробами из р. Трубеж,
что, видимо, связано с поступлением в реку большого количества сточных вод без достаточной очистки. Фитотоксичный эффект вод р. Листвянка и Ока почти в 2 раза ниже.
Результаты корреляционного анализа, при уровне значимости α = 0,05 говорят о наличии сильной прямой зависимости (r =
0,94) между значениями ОМЧ и фитотоксичностью.
Таким образом, по причине высокой загрязненности поступающих стоков, максимальному негативному воздействию подвержены воды р.Трубеж. Несмотря на большой объем сточных
вод, отводимых в р.Листвяка и далее в р.Ока, ввиду качественной
их очистки, поступающие стоки не оказывают резко негативного
влияния на состояние данных водотоков.
144
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 2. Изменение длины проростка редиса в опыте.
Список литературы
1. Государственный доклад «О состоянии и об охране
окружающей среды Российской Федерации в 2011 году» [Электронный ресурс] – 2011. – Режим доступа:
hp://www.mnr.gov.ru/regulatory/detail.php?ID=130175
2. Гробова, О.В. Реки Рязанской области и анализ их состояния [Текст]/ О.В. Гробова // Информационное обеспечение
экологической безопасно­сти в целях устойчивого развития
региона: материалы научно-практической конференции, посвящённой 175-летию Рязанской гидро­метслужбы. – Рязань:
Сервис, 2009. – С. 40-46.
3. Качество поверхностных вод в Рязанской области: Мониторинг загрязнения окружающей среды на территории Российской Федерации [Электронный ресурс] – 2013. – Режим доступа: hp://www.typhoon.obninsk.ru/env-monit/
4. Качество поверхностных вод Российской Федерации. Информация о наиболее загрязненных водных объектах
Труды второй международной конференции
145
Российской Федерации (приложение к Ежегоднику за
2010 г.) [Электронный ресурс] – 2010. – Режим доступа:
hp://www.ghi.aaanet.ru/node/9
5. Леви, С.Р. Дефицит питьевой воды в России [Электронный ресурс] / С.Р. Леви. – 2008. – Режим доступа:
hp://www.aquaexpert.ru/news/2008/05/27/russia/
6. Лунин, В.П. Управление водным фондом Рязанской области
[Текст] / В.П. Лунин // Информационное обеспечение экологической безопасно­сти в целях устойчивого развития региона: материалы научно-практической конференции, посвящённой 175-летию Рязанской гидро­метслужбы. – Рязань:
Сервис, 2009. – С. 46-53.
7. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. высш.
учеб. заведений [Текст] / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.А. Захарчук и [др.]. – М. : Издательский центр «Академия», 2005.
– 608 с.
8. СанПиН 2.1.7.573-96. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения
[Текст]. – Введ. 31.10.1996. – М. : Госстандарт России : Изд-во
стандартов, 2001. –29 с.
9. Федорова, А.И. Практикум по экологии и охране окружающей
среды: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений [Текст]
/ А.И. Федорова, А.Н. Никольская. – М. : Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 2001. – 288 с.
146
Индикация состояния окружающей среды
СТРУКТУРНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ СТЕПНЫХ МНОГОЛЕТНИКОВ И ИХ
ИНДИКАЦИОННОЕ ЗНАЧЕНИЕ
ГОЛЕВИЧ Е.В.
Донецкий ботанический сад НАН Украины
golevich@ya.ru
Природные степные фитоценозы юго-восточной Украины в
первозданном виде практически не сохранились. Активная сельскохозяйственная деятельность, чрезмерный, а в последние годы
– и недостаточный, выпас, неконтролируемое выкашивание и
выжигания приводят к созданию стрессовых условий существования популяций многих видов растений. Популяции растений
представляют собой отражение состояния фитоценоза и в своей
структуре отображают изменения, происходящие как непосредственно в фитоценозе, так и в экосистеме в целом. Поэтому основные показатели популяций, дающие ценную информацию о
реальном состоянии исследуемых растительных сообществ, могут быть использованы в индикационных целях.
В 2010 г. были разработаны научно обоснованные принципы выбора модельных видов растений для индикации состояния степных фитоценозов[3]. Наряду с общепринятыми требованиями к видам-индикаторам[4, 6] важными являются фитоценотическая стресстолерантность и устойчивость к выпасу. Объектами исследований выбраны Salvia nutans L. (сем. Lamiaceae),
Adonis wolgensis Steven (сем. Ranunculaceae) и Plantago urvillei Opiz.
(сем. Plantaginaceae). Salvia nutans и Plantago urvillei являются широко распространенными степными растениями, толерантными
к пасквальной нагрузке. В зависимости от степени нарушености
степных фитоценозов могут проявлять себя как ассектаторы или
субдоминанты, что обусловлено их значительной экологической
пластичностью. Adonis wolgensis – ранневесенний вид, который
не ощущает на себе прямого влияния выпаса и, таким образом,
выступает в роли индикатора изменений непосредственно в самом фитоценозе.
Труды второй международной конференции
147
Исследования ценопопуляций проводились на территории Донецкой области в фитоценозах разнотравно-типчаковоковыльной степи на второй стадии пасквальной сукцессии[2] на
смытых черноземах при отсутствии антропогенного воздействия
и с различными его вариантами: рекреация, выпас скота, выжигание, совместное действие выжигания и выпаса. За 2010 – 2012
гг. были изучены 12 ценопопуляций Adonis wolgensis, 13 ценопопуляций Salvia nutans и 7 ценопопуляций Plantago urvillei. Популяционные исследования проводились по общепринятым методикам [1, 5, 7, 8, 9].
Изучение онтогенетической структуры показало, что антропогенное воздействие на фитоценоз стимулирует процессы восстановления за счет увеличения доли молодых особей в ценопопуляциях Adonis wolgensis и Salvia nutans. В свою очередь, в нарушенных фитоценозах ценопопуляции Plantago urvillei усиливают
свою фитоценотическую роль, смещая максимальные значения в
онтогенетических спектрах на генеративные особи.
Статистический анализ полученных результатов показал, что
лишь проективное покрытие фитоценоза достоверно влияет на
плотность ценопопуляций Adonis wolgensis. При его уменьшении
отмечается увеличение плотности в популяциях в среднем до
10 особей на 1 м2 . Исследование пространственной структуры
Adonis wolgensis продемонстрировало, что чаще всего особи размещаются случайно, но при увеличении антропогенной нагрузки увеличивается агрегированость особей. Плотность особей в исследованных ценопопуляциях Salvia nutans и Plantago urvillei, как
и пространственное размещение, не зависит от качественного и
количественного уровней антропогенного воздействия на фитоценоз.
Таким образом, на данном этапе наших исследований наиболее информативными популяционными параметрами для индикации состояния окружающей среды считаем плотность и
пространственное размещение особей в ценопопуляциях Adonis
wolgensis, а также изменения онтогенетической структуры в ценопопуляциях Salvia nutans и Plantago urvillei.
148
Индикация состояния окружающей среды
Список литературы
1. Гиляров А.М. Популяционная экология. М.: Изв-во Моск. гос.
ун-та, 1990. 192 с.
2. Глухов О.З., Шевчук О.М., Кохан Т.П. Наукові основи відновлення трав’яних фітоценозів в степовій зоні України. Донецьк: Вебер (Донецька філія), 2008. 198 с.
3. Голевич Е.В. Модельные виды растений для индикации состояния степных экосистем. // Матер. междунар. науч. конф.
„Сахаровские чтения 2011 года: экологические проблемы XXI
века”. Минск, 2011. С. 234.
4. Дідух Я.П., Плюта П.Г. Фітоіндикація екологічних факторів. К.:
1994. 280 с.
5. Животовский Л.А. Онтогенетические состояния, эффективная плотность и классификация популяцій растений. // Экология. 2001. № 1. С. 3 – 7.
6. Кагало О.О., Царик И.В., Дорошенко К.В. Структурнофункціональні параметри популяцій як біомаркери стану
екосистем у сучасних умовах трансформації середовища –
постановка проблеми. // Промислова ботаніка: стан та перспективи розвитку: Матер. міжнар. наук. конф-ції. Донецьк,
2007. С. 181 – 189.
7. Работнов Т.А. Жизненый цикл многолетних травянистых
растений в луговых ценозах. // Тр. Ботан. ин-та АН СССР. Сер.
3. Геоботаника. 1950. Вып. 6. С. 7 – 20.
8. Смирнова О.В., Заугольнова Л.Б., Ермакова И.М. Ценопопуляции растений (основные понятия и структура). М.: Наука,
1976. 216 с.
9. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии). // Л.Б. Заугольнова, А.А. Жукова, А.С. Комарова, О.В.
Смирнова. М.: Наука, 1988. 184 с.
Труды второй международной конференции
149
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ
АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ В ИНДИКАЦИОННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ЭКОСИСТЕМУ
ГРИГОРИАДИ А.С., АМИРОВА А.Р.
Башкирский государственный университет
nysha111@yandex.ru
Нарушение почвенной экосистемы зачастую происходит
вследствие техногенных разливов загрязнителей углеводородного состава. К такому типу поллютантов относится большой
спектр веществ, в частности нефть и ее производные. Оценка состояния нарушенных экосистем имеет важное значение для принятия решения по выбору методов восстановления или очистки. Однако вопрос, какие именно параметры максимально точно отражают функциональное состояние почвы, остается открытым. Многими авторами было предложено использовать интегральные показатели[1, 2, 3, 4]. Например, В.Г. Гайворонским и
С.И. Колесниковым[3] при описании влияния мазутного загрязнения на состояние бурой лесной почвы выявлено, что наиболее
информативными показателями являются обилие бактерий рода Azotobacter и активность каталазы, которые имели наиболее
высокие значения коэффициента корреляции с концентрацией
мазута в почве. Т.Р. Кабировым[4] предложено в комплекс диагностических признаков включать показатели альгоцианобактериального сообщества. Однако выбор параметров биоиндикации
в значительной мере зависит от тех мероприятий, которые планируются проводить на загрязненной территории.
Целью данной работы явилась оценка способности к восстановлению серой лесной почвы, загрязненной нефтью и дизельным топливом, с использованием интегрального показателя биологической активности почвы (БАП). Для расчета БАП высчитывалась сумма индексов токсичности оцениваемого фактора
(ИТФ) всех исследованных факторов.
У каждой почвы есть определенный потенциал к самовос-
150
Индикация состояния окружающей среды
становлению, который обусловлен микробиологическими процессами, протекающими в почве. Нефтяные углеводороды подвергаются разложению под воздействием почвенных ферментов,
продуцируемыми микроорганизмами. В работе нами были подобраны следующие показатели: активность пероксидазы, полифенолоксидазы и дегидрогеназы, численность гетеротрофных и
углеводородокисляющих микроорганизмов. Концентрация поллютантов в почве составляла 1,4 и 8% от веса почвы. Биодиагностирование проводили через 3, 30 и 90 сут с момента поступления
загрязнителя в почву. Учет численности микроорганизмов проводили общепринятым методом посева почвенной суспензии на
жидкие и твердые агаризованные среды[5], ферментативную активность – спектрофотометрическим методом[6].
Результаты исследования показали, что рассчитанный ИТФ
оксидоредуктаз и дегидрогеназы в первые сутки загрязнения
проявлял чувствительность к внесению поллютантов. Численность гетеротрофов увеличивалось по сравнению с контрольными пробами в два раза, однако изменения в показателях по углеводородокисляющим микроорганизмам (УОМ) наблюдались
незначительные. Последнее связано с коротким временем воздействия нефти и дизельного топлива, в течение которого сообщества УОМ еще не адаптировалось и не увеличило свою численность.
Через 30 сут с начала эксперимента активность полифенолоксидазы стала превышать контрольные варианты. Такая же тенденция отмечалась при оценке микробиологических показателей. На этом этапе исследования четко прослеживались отличия
воздействий нефти и дизельного топлива. Активность дегидрогеназы и пероксидазы явилось чувствительным показателем состояния почвенной экосистемы, при этом влияние дизельного
топлива в большей мере оказывало отрицательный эффект, чем
нефть. Это может быть связано с химическим составом загрязнителей: нефть имеет многокомпонентный состав, а дизельное
топливо состоит преимущественной из керосиново-газойлевых
фракций с количеством атомов углерода от 10 до 40. Общий по-
Труды второй международной конференции
151
казатель БАП для дизельного топлива составлял меньшие значения, чем для товарной нефти. Учет численности гетеротрофных
микроорганизмов и УОМ показал, что нефтяное загрязнение стимулирует развитие данных групп организмов за счет внесения в
почву дополнительного источника углерода и энергии. Об этом
свидетельствуют значения параметра ИТФ, максимум которого
как обоих групп микроорганизмов, отмечался при загрязнении
1-4% (табл. 1).
Таким образом, было выявлено, что внесение нефти и дизельного топлива в серую лесную почву в целом привело к стимуляции активности ферментов и специализированной группы микроорганизмов, участвующих в процессах деградации нефтяных
углеводородов. Последнее позволяет предположить, что у данной экологической системы есть достаточный потенциал к самоочищению и восстановлению. Однако не все выбранные параметры на загрязнение реагировали одинаково. Активность дегидрогеназы и пероксидазы под влиянием нефтяного загрязнение снижалась. Данные ферменты можно отнести к чувствительным показателям, значение ИТФ было ниже, чем в контроле.
Также обнаруживались различия в интенсивности воздействия
разных типов поллютантов. Дизельное топливо оказалось более
токсичностным по отношению к рассматриваемым параметрам,
чем нефть, особенно в первые сутки после внесения в почву.
Список литературы
1. Девятова Т.А. Биодиагностика техногенного загрязнения
почв. // Экология и промышленность России . 2006. Январь.
С. 36-37.
2. Kordel W., Rombke J. Requirements on physical, chemical and
biological testing methods for estimating the quality of soils and
soil substrates. // J. Soil Sediments. 2001. V.1. P. 98-104.
3. Гайворонский В.Г., Колесников С.И. Моделирование загрязнения почв мазутом с целью установления его экологиче-
152
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Всхожесть и энергия прорастания семян Raphanus sitvus.
Тест-объект
ПеПолиферокнолоксисидадаза
за
Концентрация
поллютанта
Дегидрогеназа
УОМ Гетеротрофы
БАП
1%
1,05
1,1
0,85
0,24
1,3
0,28
1,37
1,21
2,12
1,44
1,23
0,86
4%
0,92
0,86
0,61
1,1
2,6
0,34
1,35
1,11
1,96
0,61
1,5
0,80
8%
0,52
0,75
0,96
1,6
4,4
0,26
1,26
1,17
1,25
0,8
1,6
0,9
1%
0,55
0,37
0,85
1,1
1,3
1,9
1,37
1,31
2,12
1,45
1,23
1,2
4%
0,92
0,25
0,61
0,75
2,6
3,2
1,35
1,31
1,96
1,06
1,5
1,3
8%
0,52
0,3
0,96
0,32
4,4
5,1
1,26
1,24
1,25
1,66
1,6
1,7
3 сут
30 сут
90 сут
1%
2,17
1,86
0,87
0,78
1,0
0,68
1,32
1,24
0,80
1,32
1,23
1,1
4%
2,17
1,14
0,45
0,71
0,76
1,04
1,32
1,32
0,85
0,94
1,1
1,03
8%
2,24
1,38
0,63
1,3
0,79
1,19
1,38
1,38
0,94
1,04
1,2
1,25
Труды второй международной конференции
153
ски безопасной концентрации. // Известия вузов. СевероКавказский регион. 2008. №4. С. 86-88.
4. Кабиров Т.Р. Использование многоуровневой системы индикации биологической активности почв для оценки эффективности методов биорекультивации нефтезагрязненных территорий. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2009. 23с.
5. Методы почвенной микробиологии и биохимии. / Под. ред.
Д.Г.Звягинцева. – М.: МГУ, 1991. 304с.
6. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005.
252с.
ЭКОЛОГОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОД
ПУТЯЕВСКИХ ПРУДОВ
ДОЛГАНОВ Ю.В.
Московский Педагогический Государственный Университет
dolganovyuri@mail.ru
Крупный мегаполис, в частности Москва, с развитой инфраструктурой – это источник сильного комплексного загрязнения
водной, воздушной и почвенной сред. Степень антропогенной
нагрузки определяется рядом факторов, однако, при прочих равных условиях ведущим становится климатический фактор. В связи с этим, необходимо остановиться на изучении сезонных изменений экологического состояния конкретных объектов, по которым станет возможно судить о состоянии района в целом и проследить динамику событий на протяжении нескольких лет.
Одним из наиболее уязвимых для загрязнения компонентов
среды является вода. Опасность загрязнения поверхностных вод
заключается в том, что концентрируемые в них вещества, как
154
Индикация состояния окружающей среды
правило, представлены наиболее геохимически активными формами, легко доступными живым организмам. Из-за несовершенства городских коммуникаций, в результате аварий загрязненные воды могут проникать в систему городского водоснабжения.
Опасно загрязнение водоемов, расположенных в рекреационной
зоне города.
Выбор объекта исследования неслучаен. Каскад Путяевских
прудов находится в парке Сокольники (области фонового загрязнения Алексеевского района г. Москвы) и в непосредственной
близости от промышленных и жилых кварталов. Данная зона
является областью стока всех близлежащих территории. Пруды
сооружены в пойме Путяевского ручья. Питание смешанное: за
счет грунтовых и поверхностных вод, а также из водопровода.
Вблизи от места проведения исследований проходит ветка Ярославского направления Московской железной дороги (станция
Маленковская), автомобильные дороги, в частности Ростокинский проезд, Проспект мира.
При исследовании каскада Путяевских прудов, на каждом из
них было выбрано по две точки: одна – в зоне питания, вторая –
в зоне стока (разгрузки), на каждой из которых в течение пяти сезонов (осень 2009 года, весна и осень 2010-2011гг.) брались пробы
воды из приповерхностного слоя (2-5 см).
В камеральных условиях были определены: рН на потенциометре «рН-121», сумма растворимых веществ, щелочность природных вод от нормальных карбонатов, общая щелочность, концентрации хлор-иона, сульфат иона, кальция, магния, тяжелых
металлов (Cu, Zn, Mn, Pb) атомно-абсорбционным методом, а также произведено озоление фильтров для определения дисперсной
части. Результаты исследования некоторых показателей приведены ниже.
На графике видна четко выраженная закономерность в изменении рН по точкам. Примечательно то, что наблюдается в
последние годы: после аномального в климатическом отношении 2010 года сохраняется тенденция к увеличению кислотности и менее «ровному» изменению показателей по точкам. Скач-
Труды второй международной конференции
155
Рис. 1. Измерение pH воды.
кообразное увеличение щелочности отмечается лишь в точках,
где в воду активно поступают продукты разложения растительных остатков, содержащие соединения щелочных и щелочноземельных металлов.
Наличие хлор-иона связано, отчасти, с частичным питанием
прудов хлорированной водопроводной водой. Немаловажен также фактор накопления в почвах и дальнейшего смыва в водоемы
хлоридов Na и K, используемых для посыпания дорог как средство от обледенения. Проблема стоит достаточно остро, так как
внос этих солей достигает на некоторых участках до нескольких
тонн на километр. Будучи легко растворимыми, соединения хлора попадают в почвенную среду, а оттуда и в водоемы.
В распределении хлора отмечена закономерность, схожая с
изменением кислотности. Четко видно скачкообразное падение
концентраций и нарушение плавного хода графика после лета
2010 года. Хорошо заметно и то, что точки минимума концентрации хлора совпадают с точками максимальной щелочности,
что, по-видимому, связано с тем, что хлор, поступающий в воду,
связывается K и Na из поступающего в воду опада.
156
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 2. Распределение свинца по точкам, мг/л.
Сульфат-ион в пробах связан со сжиганием топлива: в первую
очередь бензина в двигателях автомобилей, а также косвенное
влияние ТЭЦ, расположенных на территории СВАО. Скачкообразный рост отмечается в зоне питания четвертого пруда – этот
максимум установился осенью 2010 года и сохранялся три сезона
подряд.
Немаловажны, при оценке эколого-геохимического состояния водоемов, значения концентраций тяжелых металлов. Здесь
приводятся данные по свинцу – одному из самых распространенных и токсичных элементов в городской среде.
При сжигании бензина из него выделяется свинец, добавляемый в виде тетраэтилсвинца и тетраметилсвинца для повышения октанового числа и в качестве антидетонатора, то есть препятствует взрывному сгоранию бензина. Его максимальная концентрация в свободной воде была отмечена в ходе исследования
осенью 2009 года – в районе 4-го Лучевого просека (точка №4).
Она составила 2,4 мг/л – это превышение ПДК в 240 раз.
В условиях поступления в водоемы загрязняющих веществ
разного генезиса организмы испытывают сильнейшую антропо-
Труды второй международной конференции
157
генную нагрузку. Многие из этих загрязнителей играют роль мутагенов. Это, в особенности, касается тяжелых металлов.
Из полученных в ходе исследования данных можно заключить, что экологическая обстановка в Москве является чрезвычайно напряженной. Даже в районах фонового загрязнения концентрация некоторых опасных для здоровья человека и окружающей среды веществ достигает очень больших значений. Это
связано в первую очередь с перегруженностью мегаполиса и отсутствием должного экологического контроля в производственном секторе. Ситуация резко усугубляется, при возникновении
погодных аномалий.
Список литературы
1. Алещукин
Л.В.
Физико-химические
методы
при
ландшафтно-геохимических исследованиях. – М.: «Типография МГПИ им. Ленина», 1971 – С.40-43.
2. Волгин А.В., Добродеев О.П. Очерки экологии Подмосковья.
– М.: «Темплан», 1997.
3. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская И.Н. Экология и
охрана окружающей среды при химическом загрязнении. –
М.: «Высшая школа»,2006. – С.22-35, 37-43, 92-102, 146-157.
4. Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды. – М.: «Мир»,
2007.
5. Хомич В.А. Экология городской среды. – М.: «Ассоциация
строительных ВУЗов», 2006.
6. Моисеенко Т.И., Кудрявцева Л.П., Ганашкина Н.А., Рассеянные элементы в поверхностных водах суши: технофильность,
биоаккумуляция и экотоксикология. – М.: «Наука», 2006.
7. Перельман А.И., Геохимия природных вод. – М.: «Наука», стр.
154, 1982.
158
Индикация состояния окружающей среды
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗРАСТАНИЯ НА СОДЕРЖАНИЕ
ФЛАВОНОИДОВ В ЛИСТЬЯХ МАРИ БЕЛОЙ (CHENOPODIUM
ALBUM L.)
ЕЛАГИНА Д.С., ВОРОБЬЕВ В.Н., АРХИПОВА Н.С.
Казанский (Приволжский) федеральный университет
elagina.darya@gmail.com
Флавоноиды являются наиболее обширной группой фенольных соединений и важной составной частью растительного организма. Среди веществ вторичного синтеза флавоноиды занимают особое место. Они принимают активное участие в
окислительно-восстановительных процессах, являются необходимыми компонентами дыхательной пероксидазной системы
растений, играют роль поглотителей ультрафиолетовых лучей, предохраняя хлорофилл[1, 2]. Отмечена значительная пластичность флавоноидов в растениях, в зависимости от фазы
онтогенеза[1] и экологических условий[3, 4]. Полагают, что флавоновые соединения повышают толерантность растений к неблагоприятным условиям среды[2]. Кроме того, известно, что одним
из показателей реакции растений на изменение факторов внешней среды, степени их адаптации к экологическим условиям является содержание хлорофиллов и каротиноидов – главных фоторецепторов фотосинтезирующей клетки[5].
Целью исследования было изучить влияние промышленных
поллютантов, автомобильных выбросов, повышенной запыленности на накопление биологически активных веществ – флавоноидов и хлорофиллов.
Флавоноиды и хлорофиллы определяли в спиртовом экстракте из листьев, условия экстракции представлены в таблице 1. Количественное определение проводили спектрофотометрическим
методом на спектрофотометре ПЭ 5300ВИ: хлорофилла a и b при
длине волны 665 и 649 нм (рассчитывали общее содержание хлорофиллов (мг/г сухой массы) и соотношение хлорофилла a/b);
флавоноидов – с использованием комплексообразующих реак-
Труды второй международной конференции
159
Табл. 1. Условия получения экстракта листьев Chenopodium album
L.
Кратность экстрагирования
Степень измельчения сырья, мм
Вид экстрагента
Концентрация экстрагента, %
Соотношение сырье – экстрагент
Время экстракции, часы
3
1,0
Водный раствор этанола
70
1:100
24
тивов (хлорид алюминия 5%) при длине волны 415нм (расчет –
по калибровочному графику, построенному по рутину[?]).
Для исследования был выбран широко распространенный
вид марь белая (Chenopodium album L.), с участков в зонах влияния
промышленных выбросов в Стерлитамакском районе Республики Башкирия (РБ), а также в зонах с пониженной техногенной
нагрузкой Республики Татарстан (РТ) (таблица 2). За условный
контроль был взят образец №1, с садово-огородного участка села
Верхний Услон, как экологически чистый.
В ходе исследования установлено, что растения собранные в
различных экологических условиях, отличаются уровнем содержания флавоноидов.
Из приведенных в таблице 2 данных видно, что наибольшее
количество флавоноидов обнаружено в образцах № 8, 3, 5, 6 и 7,
которые собраны в техногенной зоне. Меньшее количество флавоноидов отмечается у растений, произрастающих в контрольной зоне, вдали от действующих промышленных предприятий
и автодорог.
Отмеченный факт свидетельствует об изменении хода метаболических процессов и фитохимического состава растений, произрастающих в загрязненной промышленными выбросами среде. Считают[7], что повышение уровня содержания флавоноидов
160
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 2. Содержание флавоноидов в растениях Chenopodium
album L.(в % на массу воздушно-сухого сырья).
№
Место сбора
Содержание
флавоноидов, % на
сухую массу (при
p=0,95)
8
РБ, г. Стерлитамак,
Стерлитамакские биологические
очистные сооружения
7,11 ± 4,10
3
РТ, Верхнеуслонский район,
площадка для хранения
пескосоляной смеси (техническая
соль)
7,02 ± 2,49
5
РБ, пос. Большой Куганак,
территория между железной
дорогой и насыпной автодорогой
6,07 ± 2,74
7
РБ, пос. Большой Куганак,
Стерлитамакский кирпичный
завод
5,73 ± 0,38
6
РБ, пос. Большой Куганак,
Стерлитамакский завод
нефтеспецматериалов
5,52 ± 1,92
4
РТ, с. Верхний Услон, обочина
дороги вдоль берега Волги
4,94 ± 1,21
1
РТ, с. Верхний Услон,
садово-огородный участок
(условно-контрольный участок)
2,60 ± 1,81
Труды второй международной конференции
161
Рис. 1. Отношение хлорофилла-a к хлорофиллу-b.
в надземной фитомассе может использоваться в качестве диагностического признака, свидетельствующего о наличии негативного антропогенного воздействия на растения.
Показатель суммы пигментов изменялся неоднозначно от
0,33 и 0,43 (№3 и 7) до 0,68-0,78 (№1, 5, 4, 6). Хотя уровень антропогенной нагрузки неодинаков в вариантах опыта, у исследованных образцов не выявлено зависимости между суммой хлорофиллов и местом сбора растений. Более чувствительным был показатель отношения хлорофилла а/b, который может характеризовать потенциальную фотохимическую активность листьев[8].
Высокая величина отношения a/b 6,37 и 6,36 (№5 и 6) относительно условного контроля 1,40 (№1) может служить признаком адаптации фотосинтетического аппарата к воздействию неблагоприятных факторов (высокая запыленность, выбросы предприятий,
автотранспорта).
Представляло интерес сравнить характер изменения флавоноидов и величину отношения хлорофилла a/b в разных образцах. Показано, что оба показателя зависят от экологических условий места произрастания растения, и повышаются при увеличении степени антропогенной нагрузки на растительный организм (все значения выше условного контроля).
Таким образом, содержание флавоноидов в листьях мари бе-
162
Индикация состояния окружающей среды
лой может служить маркером реакции растений на неблагоприятные условия среды.
Список литературы
1. Минаева В.Г. Флавоноиды в онтогенезе растений и их практическое использование – Новосибирск: Наука, 1978. – 254 с.
2. Георгиевский В.П., Рыбаченко А.И. Физико-химические и
аналитические характеристики флавоноидных соединений//
Северо-Кавказский научный центр высш. шк. – Ростов-наДону: Издательство Ростовского университета, 1988. – 143 с.
3. Ломбоева С.С., Танхаева Л.М., Оленников Д.Н. Динамика накопления флавоноидов в надземной части ортилии однобокой (Orthilia secunda (L.) House)// Химия растительного сырья.
– 2008. – №3. – С. 83–88.
4. Машурчак Н.В. Влияние условий произрастания на накопление флавоноидов в природных и экспериментальных популяциях цмина песчаного (Helichrysum avenarium (L.) Moench)
в Саратовской области// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Саратов,
2010.
5. Тужилкина В.В. Реакция пигментной системы хвойных на
длительное аэротехногенное загрязнение// Экология. – 2009.
– №4. – С. 243-248.
6. Высочина Г.И., Шалдаева Т.М., Коцупий О.В., Храмова Е.П.
Флавоноиды мари белой (Сhenopodium аlbum L.), произрастающей в Сибири// Химия растительного сырья. – 2009. – №4. –
С. 107–112.
7. Гусев Н.Ф., Немерешина О.Н. Влияние техногенного загрязнения на содержание флавоноидов в растениях семейства норичниковых Степного Предуралья// Вестник ОГУ. – 2004. –
№10. – С.123-126.
Труды второй международной конференции
163
8. Андрианова Ю.Е., Тарчевский И.А. Хлорофилл и продуктивность растений – М.: Наука, 2000. – 135 с.
ИНВАЗИОННЫЕ ДРЕВЕСНОКУСТАРНИКОВЫЕ ВИДЫ КАК
ИНДИКАТОРЫ АНТРОПОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ В
ПРИРОДНЫХ СООБЩЕСТВАХ ЮГОВОСТОКА УКРАИНЫ
ЕРЁМЕНКО Ю.А.
Донецкий ботанический сад НАН Украины
er_yu_al@mail.ru
Проблема сохранения биоразнообразия, которая в последнее
время заняла лидирующие позиции среди других глобальных
проблем, заставила более серьезно отнестись к последствиям инвазии растений, как к одной из причин, которая способствует
обеднению аборигенной флоры[1, 2]. Природные экосистемы на
юго-востоке Украины представлены, в основном, территориально разобщенными небольшими сохранившимися участками. В
настоящее время процесс антропогенной трансформации прогрессирует и сопровождается синантропизацией растительного
покрова. Поэтому для оценки состояния экосистем особо охраняемых природных территорий важно учитывать роль инвазионного компонента, как одного из индикаторов степени нарушенности растительного покрова[3].
Для усовершенствования специальной охраны популяций
редких видов и растительных сообществ, необходимо учитывать особенности процесса распространения инвазионных видов, которые могут представлять реальную угрозу биологическому разнообразию. Особый интерес представляют древеснокустарниковые растения, которые создают благоприятную среду
для проникновения адвентивных видов, так как изменяют природные условия экосистем, нарушают внутриценотические связи.
Индикация состояния окружающей среды
164
Табл. 1. Критерии для выявления индикационной роли инвазионных древесно-кустарниковых
видов в оценке антропогенной трансформации природных экосистем.
Степень
натурализации
Возрастное
состояние
Фитоценотическая
роль
Критерии
чрезв. редко
эфемерофит,
колонофит
от проростков
до
имматурных
особей
ассектатор
I уровень –
низкий
оч. редко; редко
колонофит,
агриофит
имматурные
виргинильные и
молодые
генеративные
ассектотор
ум. часто
агриофит
виргинильные
и молодые
генеративные
эдификатор,
ассектотор
часто
агриофит
генеративные и
виргинильные особи
в нижних ярусах
трансформер,
эдификатор
Уровни антропогенной трансформации
природных экосистем
II уровень - средний
III уровень IV уровень – очень
высокий
высокий
Частота
встречаемости
Труды второй международной конференции
165
Используя шкалу распространения древесных интродуцентов в пойменных дубравах Среднего Прихоперья[3], нами разработаны универсальные критерии, которые могут быть использованы для характеристики индикационного значения инвазионных древесно-кустарниковых видов в оценке антропогенной трансформации природных экосистем юго-востока Украины
(табл. 1).
Для выявления комплексного значения исследуемых видов
важно учитывать рад параметров таких как фитоценотическая
роль вида в сообществе, возрастное состояние особей, степень натурализации и частота встречаемости вида.
Фитоценотическая роль определяется в зависимости от участия вида в трансформации природной среды. Виды, мало влияющие на создание фитогенной среды сообщества, относятся к
группе ассектаторов. Виды – строители сообщества, т. е. обильные виды, формирующие внутреннюю среду сообщества и в
значительной мере определяющие появление в нем других, относятся к группе видов эдификаторов[4]. К числу особо опасных относятся виды-трансформеры[5], которые активно внедряются в естественные местообитания, изменяют характер, условия, природу экосистем. Возрастные особенности инвазионных
древесно-кустарниковых видов в природных сообществах юговостока Украины в соответствии с классификацией, разработанной Т. А. Работновым и А. А. Урановым[6, 7]. Для оценки степени натурализации исследуемых видов в природных экосистемах нами используются три группы видов: эфемерофиты, колонофиты, агриофиты[2]. Группа эпекофитов не рассматривается,
так как виды этой группы приуроченные к нарушенным местообитаниям и входят в состав рудеральных или сегетальных
фитоценозов. Частота встречаемости характеризуется по результатам анализа данных о частоте встречаемости инвазионных
древесно-кустарниковых видов на исследуемой территории. За
основу взята шкала присутствия, предложенная Г. М. ПаламарьМордвинцевой с соавторами[8].
Так, в результате ботанических обследований территории
166
Индикация состояния окружающей среды
лесного заказника государственного значения «Бердянский»,
который располагается в пределах регионального ландшафтного
парка «Донецкий кряж», выявлено активное распространение из
лесополос на склоны балок инвазионного на юго-востоке Украины вида – Acer negundo L. Разновозрастные особи этого вида отмечены в пойменной дубраве заказника «Бердянский», чаще всего встречаются имматурные виргинильные, реже генеративные
особи. В исследуемом фитоценозе инвазионный вид можно отнести к ассектаторам древесного яруса, который местами образует заросли. По степени натурализации A. negundo относится к
группе агриофитов. По шкале присутствия в пойменной дубраве
– встречается редко, так как был отмечен в 6 местонахождениях.
Таким образом, используя A. negundo как вид-индикатор антропогенных нарушений установлено, что исследуемая экосистема
имеет средний уровень антропогенной трансформации.
Приведенные данные свидетельствуют, что инвазионные
древесно-кустарниковые виды и параметры их распространения
могут дополнять другие диагностические признаки и позволяют
получить более объективное представление о степени трансформации природных экосистем юго-востока Украины.
Список литературы
1. Бурда Р.И. Антропогенная трансформация флоры / Р.И. Бурда
– К.: Наукова думка, 1991. – 168с.
2. Протопопова В.В. Фітоінвазії в Україні як загроза біорізноманіттю: сучасний стан і завдання на майбутнє / В.В. Протопопова, С. Л. Мосякін, М. В. Шевера. – К.: Б. в., 2002. – 32 с.
3. Золотухин А.И. Антропогенная динамика структуры и биоразнообразия пойменных дубрав Среднего Прихоперья / А.
И. Золотухин, А. А. Шаповалова, А. А. Овчаренко [и др.]. –
Балашов: Николаев, 2010. – 164 с.
4. Сукачев В.Н. Растительные сообщества / В.Н. Сукачев. – 4-е
изд. Л.; М., 1928 – 225с.
Труды второй международной конференции
167
5. Richardson D.M. Naturalization and invasion of alien plants:
concepts and definitions / D.M. Richardson, P. Pyśek, M. Rejmanek
// Diversity and distribution. – 2000. – 6. – P. 93–107.
6. Работнов Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых
растений в луговых ценозах / Т.А. Работнов // Тр. БИН АН
СССР, сер. 3. Геоботаника. 1950. 6. С. 7 – 204.
7. Уранов А.А. Возрастной спектр фитоценоиопуляции как
функции времени и энергетических волновых процессов /
А.А. Уранов // Научи, докл. высш. шк. биол. науки. 1975. – С.
7-34.
8. Паламарь-Мордвинцева Г.М. К вопросу о составлении
«Красных списков» водорослей Украины / Г.М. ПаламарьМордвинцева, П.М. Царенко, С.П. Вассер // Альгология. –
1998.– 8, №4.– С. 341–350.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИНДИКАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
РЕЧНОЙ ЧАСТИ ЧЕБОКСАРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА НА
ОСНОВЕ ВИДОВОЙ СТРУКТУРЫ МАКРОЗООБЕНТОСА
ЕСИПЕНОК А.Ю., ПУХНАРЕВИЧ Д.А.
Нижегородский государственный университет им. Н.И.
Лобачевского
dopd09@yandex.ru
Состояние биосферы изменяется под влиянием естественных
и антропогенных воздействий. Выявление тенденций изменения экосистем с антропогенной нагрузкой с помощью экологического мониторинга необходимо для дальнейшего прогнозирования деятельности по сохранению естественного состояния сообществ. Предотвращение либо ослабление последствий антропогенного давления на природные экосистемы – одно из основных направлений работы прикладной экологии[1].
168
Индикация состояния окружающей среды
Как известно, качество воды в водных объектах хорошо отражается состоянием видовой структуры населяющих их организмов, которые служат индикаторами загрязнения. Макрозообентос – наиболее подходящий объект для оценки состояния пресных вод, эта группа организмов обладает целым рядом достоинств по сравнению с другими биоиндикационными группами:
повсеместная встречаемость, достаточно высокая численность,
относительно крупные размеры, удобство сбора и обработки, сочетание приуроченности к определенному биотопу с определенной подвижностью, достаточно продолжительный срок жизни,
чтобы аккумулировать загрязняющие вещества за длительный
период[2].
Чебоксарское водохранилище, последнее по времени заполнения из водохранилищ Волжского каскада, расположено на реке Волге, на территориях Нижегородской области, Республики
Марий Эл и Чувашской Республики. Изучение экосистем данного водного объекта представляет особенный интерес в связи
с планирующимся подъемом НПУ до 68 м.
Целью работы являлся анализ видовой структуры макрозообентоса речной части Чебоксарского водохранилища.
Пробы отбирались в июле-августе 2011 года на речном участке водохранилища от г.Заволжье до н.п. Фокино, на протяжении
трёх экоакваториальных зон (рис. 1). Отбор и обработка проб проводилась общепринятыми в гидробиологии методами[3]. Анализ качества воды проводили с помощью двух широко используемых в гидробиологии индексов: индекса Вудивисса (Woodiwiss,
1960) и индекса сапробности Пантле-Букка (Pantle, Buck, 1955),
рассчитанного по численности индикаторных видов зообентоса
(табл. 1).
В результате работы получено, что на всех точках отбора проб
зоны речной гидравлики вода оценивается, как умеренно загрязненная. Наряду с этим, на основании анализа значений индекса
Вудивисса (от 4 до 6) можно характеризовать воду в этой зоне как
загрязнённую, грязную либо очень грязную.
На основании значений индекса сапробности выявлено, что
Труды второй международной конференции
169
Табл. 1. Оценка качества воды исследуемого водного объекта с
помощью гидробиологических индексов (значения индексов).
Исследуемый участок
Индекс
сапробности
Индекс
Вудивисса
Ока
2,78±0,44
От 1 до 6
Зона речной гидравлики
1,98±0,17
От 1 до 5
Зона выклинивания подпора
2,73±0,25
От 2 до 6
Зона водохранилищных плёсов
речного типа
3,35±0,19
2
Акватория левобережной части
Чебоксарского водохранилища
ниже г. Нижний Новгород
3,15±0,24
От 2 до 5
Акватория правобережной части
Чебоксарского водохранилища
ниже г. Нижний Новгород
2,85±0,29
От 2 до 6
170
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Схема расположения точек отбора проб
воды зоны выклинивания подпора относятся к диапазону от
«умеренного загрязненных» до «очень тяжёло загрязненных», а
индекса Вудивисса – от «слабо загрязнённых» до «грязных». Вода в акватории левобережной части Чебоксарского водохранилища ниже г. Нижний Новгород характеризуется значениями индекса Вудивисса (от 2 до 5), как «загрязнённая» – «грязная» и зонами сапробности от β-мезосапробной до полисапробной, воды
«умеренного загрязнения» – «очень тяжёлого загрязнения».
Значения индекса Вудивисса в акватории правобережной части Чебоксарского водохранилища ниже г. Нижний Новгород колеблются от 2 до 6, что относит воду в данной зоне к диапазону
от «слабо загрязнённой» до «грязной». Зоны сапробности в правобережье – от β-мезосапробной до полисапробной, воды «умеренно загрязненные» – «очень тяжёло загрязненные».
Труды второй международной конференции
171
Табл. 2. Оценка качества воды исследуемого водного объекта с
помощью гидробиологических индексов (качество воды).
Исследуемый участок
Индекс
сапробности
Индекс
Вудивисса
От умеренного
загрязнения до
очень тяжёлого
загрязнения
От слабо загрязнённых
до очень
грязных
Умеренно
загрязнённые
От загрязнённых до
очень
грязных
Зона выклинивания
подпора
От умеренного
загрязнения до
очень тяжёлого
загрязнения
От слабо загрязнённых
до грязных
Зона водохранилищных
плёсов речного типа
От тяжёлого
загрязнения до
очень тяжёлого
загрязнения
Грязные
Акватория левобережной
части Чебоксарского
водохранилища
ниже г. Нижний Новгород
От умеренного
загрязнения до
очень тяжёлого
загрязнения
От загрязнённых до
грязных
Акватория правобережной
части Чебоксарского
водохранилища
ниже г. Нижний Новгород
От умеренного
загрязнения до
очень тяжёлого
загрязнения
От слабо загрязнённых
до грязных
Ока
Зона речной гидравлики
172
Индикация состояния окружающей среды
Значения индекса Вудивисса на всех точках отбора проб зоны водохранилищных плёсов речного типа однозначны и характеризуют воду как «грязную». Колебания значений индекса сапробности невелики и относят придонные слои воды этой зоны
к разряду «тяжело загрязненных» – «очень тяжело загрязнённых».
Анализ качества воды показал, что по обоим использовавшимся индексам наиболее загрязненной зоной является зона водохранилищных плёсов речного типа, что может свидетельствовать о пагубном воздействии на качество воды замедления течения водотока. Наиболее высокое качество воды по индексу сапробности Пантле-Букка присуще зоне речной гидравлики, а по
индексу Вудивисса – зоне выклинивания подпора и правобережной акватории Чебоксарского водохранилища ниже г. Нижний
Новгород. Однако следует отметить, что непосредственно ниже
впадения р. Оки (т.9, т.11) были зафиксированы чрезвычайно высокие показатели численности и биомассы олигохет и хирономид, что говорит о сильном загрязнении вод.
После планируемого поднятия уровня Чебоксарского водохранилища до проектной отметки 68 м НПУ произойдёт затопление левобережной поймы и пойменных участков правобережья.
В результате необратимых процессов бентосные сообщества претерпят изменение структуры, трофических цепей, количественных и качественных показателей. Материалы данного исследования будут крайне полезны при прогнозировании развития ситуации после планируемого затопления.
Список литературы
1. Семенченко В.П. Принципы и системы биоиндикации текучих вод. Минск: Орех, 2004. 125 с.
2. Гелашвили Д.Б. Экологические основы биомониторинга //
Экологический мониторинг. Методы биомониторинга. Под
ред. проф. Д.Б. Гелашвили. Ч. 1. Гл. 1. Н.Н.: Изд. Нижегородского университета, 1995. С. 5-38.
Труды второй международной конференции
173
3. Баканов А.И. Использование зообентоса для мониторинга
пресноводных водоёмов // Биология внутренних вод. 2000. №
1. С. 68-82.
БИОМОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ
СТОЧНЫХ ВОД
ИВАНОВ Е.С., ГАЛЬЧЕНКО С.В., КРУГЛОВА А.П., ЧЕРДАКОВА А.С.
Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина
ecology@rsu.edu.ru, cerdakova@yandex.ru
В настоящее время для оценки экологического состояния
природно-техногенных систем и интенсивности антропогенной
нагрузки на компоненты окружающей среды наряду с физикохимическими методами все чаще применяют и биологические,
что обусловлено их определенными преимуществами перед другими традиционными: имеют высокую чувствительность; дают
возможность одновременно оценить комплексное, комбинированное и сочетанное действие вредных факторов; позволяют судить об экологической опасности поллютантов непосредственно
для всех живых систем различных уровней организации (организмы, популяции, экосистемы); вскрывают тенденции и динамику развития экосистем; относительно просты в исполнении и
имеют низкую себестоимость и т.д.
Особый научно-практический интерес представляет применение методов биодиагностики для оценки масштабов и интенсивности воздействия на окружающую среду крупных техногенных объектов. Ввиду многоплановости и многокомпонентности
их влияния проведение только традиционного аналитического
мониторинга недостаточно. В Рязанской области одним из наиболее крупных промышленных предприятий и, соответственно,
масштабных источников загрязнения всех компонентов окружающей среды является ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая
компания» (ЗАО «РНПК») – основной поставщик нефтепродуктов в Центральной России.
174
Индикация состояния окружающей среды
Свое внимание мы остановили на таком аспекте производственной деятельности ЗАО «РНПК» как очистка сточных вод.
Данный выбор обусловлен следующими причинами: на очистных сооружениях ЗАО «РНПК» осуществляется очистка сточных вод не только самого предприятия, но и всех коммунальнобытовых стоков города, а также сточных вод ряда других промышленных предприятий; кроме того, сброс очищенных сточных вод по коллектору производится в р.Ока – главную водную
артерию Рязанской области, качество вод которой по состоянию
на 2011 г. соответствовало 4 классу («грязная»)[1].
Цель
исследования
заключалась
в
оценке санитарно-бактериологическго состояния и фитотоксичности сточных вод поступающих в р. Ока от очистных сооружений ЗАО «РНПК» методами биоиндикации и биотестирования.
В ходе проведения исследований нами были изучены методы
очистки сточных вод, применяемых на ЗАО «РНПК», проведена санитарно-бактериологическая оценка сточных вод на разных
ступенях очистки методом биоиндикации, определена их фитотоксичность методом биотестирования. Кроме того, на заключительном этапе мы сравнили санитарно-бактериологическое состояние сточных вод ЗАО «РНПК» и их фитотоксичность с теми
же показателями вод р. Ока.
Санитарно-бактериологическое состояние сточных вод оценивалось посредством определения общего микробного числа
(ОМЧ) – широко используемого критерия бактериологической
загрязненности. Для определения ОМЧ использовался традиционный метод посева на МПА[2].
Фитотоксичность сточных вод оценивалась методом биотестирования, предложенным и апробированным сотрудниками
МГУ имени М.В. Ломоносова[3, 4]. Метод основан на высокой отзывчивости семян редиса сорта «Красный великан» на токсические вещества. Расчет проводили путем учета изменения длины
корней проростков семян в анализируемых растворах, по сравнению с контролем (дистиллированная вода), выраженное в процентах.
Труды второй международной конференции
175
Повторность в исследованиях четырехкратная. Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи
приложения MS Excel.
В соответствии с поставленными задачами нами была изучена схема очистки сточных вод на очистных сооружениях ЗАО
«РНПК», которая осуществляется в несколько этапов. Первый
этап – механическая очистка, заключающаяся в задерживании
крупных дисперсных частиц решетками и песколовками, удалении мелкодисперсных и эмульгированных загрязнителей в первичных отстойниках, и дальнейшей очистке в сепараторах и флотаторах. Второй этап биологическая очистка, в основу которой положено биохимическое окисление растворенных органических веществ, с помощью вводимого в стоки «активного ила»
и воздуха. Биологическая очистка осуществляется на двух ступенях. Первая ступень включает в себя аэротенки 1-ой ступени и
вторичные отстойники, а вторая ступень аэротенки 2-ой ступени
и третичные отстойники. На завершающей стадии очистки вода
обрабатывается ультрафиолетом, поступает в каскад прудов, реку Листвянку и далее – в Оку.
В ходе проведенного нами биоиндикационного исследования сточных вод ЗАО «РНПК» и вод р.Ока получены результаты,
которые отображены на рисунке 1.
Исходя из приведенных данных, можно сделать вывод о том,
что максимальное значении ОМЧ наблюдается на варианте с водами из р. Ока. Что можно объяснить присутствием в водоеме
большого числа загрязнителей поступающих от различных источников, зачастую без необходимой очистки, например, стоки
небольших промышленных предприятий, стоки сельскохозяйственных ферм и угодий, смывы с полей и т.д.
В отношении сточных вод ЗАО «РНПК» можно сказать следующее, максимальное значение ОМЧ отмечено на сточных водах
взятых после первой ступени очистки. Возможно, это связано с
присутствием большого количества растворенных органических
веществ, которые могут служить питательным субстратом для
микроорганизмов, на выходе с установки их значительно мень-
176
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Общее микробное число на разных вариантах опыта.
ше, следовательно, меньше и ОМЧ. При входе на установку сточные воды содержат очень большое количество нефтепродуктов,
фенолов и других загрязнителей, в таких жестких условиях могут выжить далеко не все микробные клетки.
При оценке фитотоксичности сточных вод ЗАО «РНПК» и вод
р.Ока методом биотестирования получены результаты, которые
отображены на рисунке 2.
Данные, полученные методом биотестирования, положительно коррелируют с результатами первого опыта (r=0,96). Максимальное изменение длины проростка по отношению к контролю наблюдается на варианте с водами из р. Ока, в силу вышеуказанных причин. Что касаемо сточных вод ЗАО «РНПК», следует отметить, что максимальное отклонение длины проростка
по сравнению с контрольным вариантом имеют семена, проращенные на сточных водах взятых после первой ступени очистки, как и в случае определения ОМЧ. Это, возможно, обусловлено
присутствием химических веществ в таком количестве, которое
оказывает некий стимулирующий ростовой эффект. Минималь-
Труды второй международной конференции
177
Рис. 2. Изменение длины проростка редиса в опыте.
ные значения длины проростка на варианте с водами, взятыми
при входе на установку биологической очистки мы связываем с
тем, что высокое содержание загрязняющих веществ поступающих на очистку ингибирует прорастание семян.
Таким образом, проведенные исследования показывают, что
максимально загрязненными в микробиологическом отношении являются воды р. Ока. Отмечено, что ее воды характеризуются высокой фитотоксичностью, вследствие загрязнения от
различных источников, при этом фитотоксичность сточных вод
ЗАО «РНПК» снижается по мере прохождения очистки.
Список литературы
1. Государственный доклад «О состоянии и об охране
окружающей среды Российской Федерации в 2011 году» [Электронный ресурс] – 2011. – Режим доступа:
hp://www.mnr.gov.ru/regulatory/detail.php?ID=130175
178
Индикация состояния окружающей среды
2. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. высш.
учеб. заведений [Текст] / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.А. Захарчук и [др.]. – М. : Издательский центр «Академия», 2005.
– 608 с.
3. СанПиН 2.1.7.573-96. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения
[Текст]. – Введ. 31.10.1996. – М. : Госстандарт России : Изд-во
стандартов, 2001. –29 с.
4. Федорова, А.И. Практикум по экологии и охране окружающей
среды: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений [Текст]
/ А.И. Федорова, А.Н. Никольская. – М. : Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 2001. – 288 с.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИТОТОКСИЧНЫХ
СВОЙСТВ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД ОЧИСТНЫХ
СООРУЖЕНИЙ Г. РЯЗАНИ
ИВАНОВ Е.С., ГАЛЬЧЕНКО С.В., ЧЕРДАКОВА А.С.
Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина
ecology@rsu.edu.ru, cerdakova@yandex.ru
Высокая опасность осадков сточных вод (ОСВ) городских
очистных сооружений, необходимость отведения больших площадей для их складирования, негативное влияние мест хранения
на все компоненты окружающей среды делают проблемы утилизации и использования осадков актуальными для каждого региона РФ. Данная проблема существует и в Рязанской области. За
несколько десятилетий эксплуатации, ввиду довольно высокой
производительности, на очистных сооружениях г. Рязань накоплено большое количество ОСВ (порядка 2 млн. т), которые в настоящее время не находят применения и складируются.
Нами была изучена возможность использования ОСВ в качестве органо-минеральных удобрений. Данный выбор обусловлен
Труды второй международной конференции
179
тем, что он является наиболее экономически выгодным и безопасным, с экологической точки зрения, способом утилизации
ОСВ. Кроме того, при этом исключается необходимость хранения ОСВ, следовательно, уменьшается нагрузка на окружающую
среду. Исследуемый способ является единственным, останавливающим образование цепочки отходов.
Применение ОСВ в качестве удобрений зачастую ограничено содержанием в них тяжелых металлов, патогенных микроорганизмов, пестицидов, избыточных количеств нитратов, полициклических ароматических углеводородов, полихлорированных бифенилов, нитрозаминов, фенолов и т.д.
Исследование ОСВ на содержание перечисленных токсикантов (что не всегда осуществимо) не дает возможности в интегральной форме оценить токсичность осадка и сделать вывод о
его влиянии на живые организмы. Поэтому с целью определения гигиенической и экологической опасности ОСВ проводится
его биотестирование.
Объектами исследования служили: ОСВ очистных сооружений г.Рязани, серая лесная почва (с/л) – зональная для г.Рязани
и смоделированные на их основе почвенные смеси следующего
состава: 1. с/л + 5 кг/м2 ОСВ; 2. с/л + 10 кг/м2 ОСВ; 3. с/л + 20 кг/м2
ОСВ. В качестве контроля служили образцы серой лесной почвы.
Фитотоксичность оценивалась методом биотестирования,
предложенным и апробированным сотрудниками МГУ имени
М.В. Ломоносова[3, 4].
На всех вариантах опыта определялось валовое содержание
тяжелых металлов (кадмий, цинк, медь) атомно-абсорбционным
методом
по
методике
Всероссийского научно-исследовательскогоинститута Агрохимии имени Д.Н.
Прянишникова с использованием экстрагента – 5н HNO3 [3]. Повторность в исследованиях четырехкратная. Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи приложения MS Excel.
В качестве показателя фитотоксичности рассматривалась
кратность уменьшения к контролю, то есть отношение дли-
180
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Оценка фитотоксичных свойств ОСВ и смоделированных
почвенных смесей по сравнению с контролем (%).
ны проростка семян редиса в исследуемых почвенных смесях
к длине проростка семян редиса, выращенного на вытяжке серой лесной почвы. Установлено, наибольший эффект торможения роста наблюдается на варианте с ОСВ. Характеристика наблюдаемого явления, в соответствии со шкалой оценки токсичности почв, предложенной Е.Х. Ремпе и Л.П. Ворониной[3, 4],
продемонстрирована на рисунке 1.
Выявлено, что осадок сточных вод характеризуется как
умеренно-токсичный, но при внесении в серую лесную почву
не оказывает значительного фитотоксического эффекта. Все модельные почвенные смеси, с внесением ОСВ в различных дозах, характеризуются как малотоксичные. Минимальный эффект
торможения роста корней редиса наблюдался на варианте с внесением ОСВ в количестве 5 кг/м2 , максимальный при внесении
20 кг/м2 ОСВ.
Как уже отмечалось, основными токсикантами, ограничивающими применение многих ОСВ, являются содержащиеся в них
Труды второй международной конференции
181
Табл. 1. Валовое содержание тяжелых металлов в смоделированных почвенных смесях.
№
п/п
Вариант
Кадмий,
мг/кг
Цинк,
мг/кг
Медь,
мг/кг
1.
ОСВ
1,19
74,37
236,19
2.
с/л + 5 кг/м2
ОСВ
0,24
54,49
8,54
3.
с/л + 10 кг/м2
ОСВ
0,38
68,04
15,49
4.
с/л + 20 кг/м2
ОСВ
0,42
69,50
19,01
5.
контроль, с/л
0,35
65,60
12,34
6.
ПДК в ОСВ*,
мг/кг
15,00
1750,00
750,00
* В соответствии с ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Требования к свойствам
осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений» [2].
тяжелые металлы. В связи с этим, нами было определено валовое содержание некоторых тяжелых металлов как в самом ОСВ
очистных сооружений г.Рязани, так и на разных вариантах опыта (табл. 1.).
Поскольку содержание тяжелых металлов во многом определяет токсичность ОСВ для живых организмов, то целесообразно провести корреляционный анализ между данными показателями. Установлено, что между концентрацией тяжелых металлов в смоделированных почвенных смесях и их фитотоксичными свойствами имеется сильная прямая корреляционная зависимость, а именно: между концентрацией кадмия и фитотоксичными свойствами (r = 0,90), между концентрацией цинка и фито-
182
Индикация состояния окружающей среды
токсичными свойствами (r = 0,80), между концентрацией меди и
фитотоксичными свойствами (r = 0,87).
Таким образом, ОСВ очистных сооружений г.Рязани характеризуется как умеренно-токсичный и не оказывает значительного
фитотоксического эффекта на серую лесную почву.
Список литературы
1. Государственный доклад «О состоянии и об охране
окружающей среды Российской Федерации в 2011 году» [Электронный ресурс] – 2011. – Режим доступа:
hp://www.mnr.gov.ru/regulatory/detail.php?ID=130175
2. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Охрана природы. Почвы. Требования к
свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений [Текст]. – Введ. 23.01.2001. – М.: Издательство
стандартов, 2005. – 3 с.
3. Практикум по агрохимии: Учеб. пособие. [Текст] /Под ред.
академика РАСХН В.Г.Минеева. – М.: Издательство МГУ, 2011.
– 689 с.
4. Тестирование отходов, почв, материалов с использованием
живых систем: Учебно-методическое пособие [Текст] / П.Ю.
Галицкая, С.Ю.Селивановская, Р.Х.Гумерова. – Казань: Казанский университет, 2011. – 47 с.
Труды второй международной конференции
183
РЕЗУЛЬТАТЫ БИОИНДИКАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
НЕКОТОРЫХ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ПУСТЫНСКОЙ
ОЗЕРНОРЕЧНОЙ СИСТЕМЫ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
ИЛЬИН М.Ю., ШУРГАНОВА Г.В., КУДРИН И.А., ЗАЕВА И.А.
Нижегородский государственный университет им. Н.И.
Лобачевского
maxim_ilin@list.ru
Многие водные объекты Нижегородской области испытывают значительное антропогенное воздействие и существенно загрязнены. Наряду с этим в регионе есть водоемы и водотоки, где
можно ожидать незначительную степень загрязнения. К их числу относиться одна из больших и живописных озерных систем
с формирующей ее р. Сережей, расположенных на территории
биологического (охотничьего) заказника «Пустынский»[1, 2].
Использование зоопланктона в качестве показателя процессов эвтрофирования, загрязнения и токсичности водных объектов имеет достаточно широкое применение[3]. Показатели видовой структуры зоопланктона находят применение как при оценке экологической ситуации на озерах, так и на водотоках[4, 5].
Известно, что зоопланктон, обладающий высокой скоростью
роста и большой интенсивностью обмена, играет существенную
роль в трансформации энергии и биогенном круговороте веществ, в том числе и в переработке органических веществ как
автохтонного, так и аллохтонного происхождения. Кроме того,
сообщества зоопланктона, населяющие и, следовательно, характеризующие состояние всей толщи водной массы, являются хорошими индикаторами изменений условий их существования.
При этом отдельные виды и группы зоопланктона обладают разными биоиндикационными свойствами[6, 7]. Наряду с этим, вопрос о возможности однозначной оценки трофности водоемов
и водотоков по показателям видовой структуры зоопланктона
остается открытым[9, 10, 11].
Целью настоящей работы являются оценка качества воды и
определение трофического статуса некоторых водоемов и водо-
184
Индикация состояния окружающей среды
токов Пустынской озерно-речной системы на основании анализа
значений показателей видовой структуры зоопланктона.
Серёжа – самый крупный приток Тёши (длина 196 км). Протекает в направлении с востока на запад почти параллельно Тёше в 25-30 км севернее нее по равнинной местности[1]. Озеро
Великое – крупный, эвтрофный водоем, имеет площадь водного зеркала 91,3 га, средняя глубина составляет 3,2 м, максимальная глубина – 5,2 м. Воды озера характеризуются летней гомотермией, среднелетняя поверхностная температура – 20 – 22°С, прозрачность воды в безледный период находится в пределах 0,9 –
1,2 м. Значительная изрезанность берегов (С = 2,28) способствует
обильному развитию макрофитной растительности. Вторичноолиготрофное озеро Свято – меньшее по площади (26,55 га) и
более глубоководное (максимальная глубина 14.5 м, средняя –
5,7 м). Изрезанность берегов небольшая (С = 1,7). Площадь зарослей составляет 3,2 га. В озере наблюдается летняя температурная
стратификация. Средние показатели температуры у поверхности
находятся в интервале от 19,8 до 22,2°С. В озере отмечается большая, по сравнению с озером Великим, прозрачность воды (среднелетние значения составляют 1,5–1,6 м). Протока, соединяющий
два озера, имеет вытянутую форму, площадь его составляет 25,31
га, длина –1700 м, средняя ширина – 60 м, средняя глубина – 1,8 м,
максимальная глубина – 3,5 м. В летний период в водоеме имеет
место гомотермия. Среднелетние значения поверхностной температуры находятся в интервале от 20,3 до 23,3°С., прозрачность
составляет 0,9–1,6 м[12].
Материалы и методы
Зоопланктонные пробы отбирались на акватории Пустынской озерно-речной системы (рис. 1) единовременно в конце
второй декады июня 2012 года путем тотальных ловов от дна
до поверхности сетью Джеди (диаметр входного отверстия 18
см, капроновое сито № 64). Обработка материала проводилась
общепринятым в практике гидробиологических исследований
методом[13]. Идентификацию видов проводили с использованием определителей планктона[14, 15, 16, 17].
Труды второй международной конференции
185
Комментарий к рис. 1 : р. Сережа (1 – выше впадения ручья
Ишлей, 2 – ниже впадения безымянного ручья, 3 – у стоянки ночной зоологической экскурсии, 4 – выше НИРФИ, 5 – у места прохождения газопровода, 6 – старый мост, 7 – место впадения в оз.
Великое); оз. Великое (8- центр озера, 9 – Ботанический залив, 10
– Южный залив, 11 – юго-западная оконечность о. Салило, 12 –
северо-западная оконечность о. Салило, 13 – на выходе в оз. Глубокое); протока (14 – вход, 15– первый изгиб, 16 – второй изгиб, 17
– центр, 18 – третий изгиб, 19 – в районе автомобильного моста,
20 – выход); оз. Свято (21 – Восточный залив, 22 – Южный залив,
23 – центр озера, 24 – Черная заводь, 25 – возле впадения ручья
Печенжуй).
Для оценки качества воды использовали индекс сапробности
(S), рассчитанный по методу Пантле и Букк в модификации Сладечека с применением списков индикаторных организмов[18].
Класс качества вод устанавливали по «Правилам контроля качества воды в водоемах и водотоках»[19].
Для оценки уровня трофности исследованных водных объектов использовался ряд показателей видовой структуры зоопланктона: отношение биомассы зоопланктона к его численности (В/N), отношение численности Cladocera к численности
Copepoda (Nclad /Ncop ), коэффициент трофии по Мяэметсу (E), показатель трофии по Хаккари (E/O)[4].
Результаты и их обсуждение
Видовое богатство всех исследуемых водоемов и водотоков было представлено 37 видами (Rotifera – 18, Cladocera – 12,
Copepoda – 7). Все виды типичны и широко распространенны в
пресных водоемах умеренных широт, входят в фаунистический
комплекс умеренного почвенно-климатического пояса, занятого
лесной зоной. Большинство этих видов являются толерантными
со значительной экологической пластичностью, имеют широкое
распространение[20].
Большинство идентифицированных видов зоопланктона (69
%
от
общего
числа
видов)
являлись показателями β-мезосапробной зоны, 31 % – показателя-
186
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Средние значения индексов сапробности, рассчитанных
по численности (Sn ) индикаторных видов зоопланктона и класс
качества воды по гидробиологическим показателям
Исследуемые
участки
Sn
Зона
сапробности
Класс
качества
Река Серёжа
1,66±0,02
βмезосапробная
III
Озеро Великое
1,63±0,04
βмезосапробная
III
Протока
1,75±0,02
βмезосапробная
III
Озеро Свято
1,57±0,04
βмезосапробная
III
ми олигосапробной, показатели полисапробной зоны выявлены
не были. Индикаторные виды зоопланктона всех исследованных
водоемов и водотоков составляли более 90 % от общего числа видов. Результаты работы (табл. 1) показали, что качество воды всех
исследованных водоемов и водотоков относятся к III классу (вода
«умеренно-загрязненная»). Значения индексов сапробности расположены на нижней границе β-мезосапробной зоны.
Наиболее низкие индексы сапробности были отмечены в
озере Свято, за счет доминирования олигосапроба Kellicoia
longispina (Kellico, 1879) и β-мезосапроба Asplanchna priodonta
(Gosse, 1850). Несмотря на отличие списков доминирующих видов зоопланктона, в реке Сережа и озере Великом, являющимся
непосредственным её продолжением, имеют практически одинаковые индексы сапробности. Наибольшие индексы сапробности были зафиксированы в Протоке, соединяющем оба озера. Доминирующими видами в Протоке были Keratella cochlearis (Gosse,
Труды второй международной конференции
187
1851) и Polyartra vulgaris (Carlin, 1943), являющиеся типичными показателями β-мезосапробной зоны.
Анализ трофического статуса исследованных водоемов и водотоков (табл. 2), рассчитанного по отношению биомассы зоопланктона к его численности (В/N), показал, что наименьшим
значением трофности обладает озеро Свято, являющееся по этому показателю олиготрофным. Протока, река Сережа и озеро Великое характеризуются примерно одинаковыми значениями трофности, и их воды по этому показателю следует относить к эвтрофному тип. Критерием оценки состояния зоопланктона служит соотношения таксономических групп. Преобладание веслоногих ракообразных характеризует воды с наименьшей степенью органической нагрузки[4]. Однако доминирование Copepoda может наблюдаться весной и в начале лета за счет
развития ювенильных стадий. Именно такая ситуация имела место во время наших исследований, и оценка всех исследованных
водоемов по показателю (Nclad / Ncop ), по всей видимости, неправомочна.
Оценка трофического статуса водоема по показателю трофии
(E) и по коэффициенту трофии (E/O) показала принадлежность
всех исследованных водных объектов к эвтрофному типу.
А.В. Крылов[3] отмечает, что в водотоках в ходе сезонных изменений при эвтрофировании на начальных этапах сукцессии
происходит увеличение индекса трофии (весной и в начале лета), а затем его снижение. В связи с эти для адекватной оценки
трофического статуса водоемов и водотоков очевидна необходимость исследования видовой структуры зоопланктона в течение
всего вегетационного периода. Озеро Свято имеет наименьшее
значение коэффициента трофии и относительно низкое значение показателя трофии. Наибольшим значением E/O характеризовались воды реки Сережи, а по показателю трофии (E) наибольшее значение принадлежало озеру Великое. Более олиготрофный характер озера Свято относительно других рассмотренных
нами водных объектов, вероятно, связан с бо́льшей холодновод-
188
Индикация состояния окружающей среды
ностью озера, за счет большой глубины и родникового питания,
а также самой низкой антропогенной нагрузкой.
По разным структурным показателям зоопланктона воды исследуемых водных объектов можно отнести к разным трофическим типам. Анализ значений используемых нами показателей
развития видов зоопланктона не позволяет адекватно оценить
уровень трофности всех исследованных нами водных объектов.
Наиболее объективные результаты можно получить при проведении исследований на протяжении всего вегетационного сезона.
В целом, экологическое состояние обследованных водоемов и
водотоков – реки Сережа, озера Великое, озера Свято и протоки,
соединяющего оба озера, может быть оценено как «относительно
удовлетворительное».
Список литературы
1. Харитонычев А. Т. Природа Нижегородского Поволжья. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1978. 174 с.
2. Бакка С.В., Киселева Н.Ю. Особо охраняемые природные территории Нижегородской области. Аннотированный перечень. Н. Новгород, 2008. 560 с.
3. Крылов А.В. Зоопланктон равнинных малых рек. М.: Наука,
2005. 263 с.
4. Андроникова И.Н. Структурно-функциональная организация зоопланктона озерных экосистем разных трофических
типов. Спб: Наука, 1996. 189 с.
5. Карташева Н.В. Определение экологического состояния малых рек по показателям зоопланктона. // Малые реки: Современное экологическое состояние, актуальные проблемы. Тольятти, 2001. С. 95.
Труды второй международной конференции
189
Табл. 2. Средние показатели трофности, рассчитанные по видовой структуре зоопланктона, и трофический статус водных объектов.
Исследованные
участки
В/N
Nclad /Ncop
E
E/O
Река Серёжа
Трофический
статус
0,005±0,002
эвтрофный
0,05±0,01
олиготрофный
13,56±3,19 3,50±0,50
эвэвтрофтрофный
ный
Озеро Великое
Трофический
статус
0,007±0,0007 0,23±0,04
эвтрофолигоный
трофный
4,10±0,87 4,25±0,77
эвэвтрофтрофный
ный
Протока
Трофический
статус
0,006±0,001
эвтрофный
0,26±0,08
олиготрофный
3,11±0,46 2,50±0,32
эвэвтрофтрофный
ный
Озеро Свято
Трофический
статус
0,021±0,004
олиготрофный
0,13±0,01
олиготрофный
2,07±0,22 2,58±0,20
эвэвтрофтрофный
ный
190
Индикация состояния окружающей среды
6. Кутикова Л.А. Коловратки речного планктона как показатели
качества воды. // Методы биологического анализа пресных
вод. Л., 1976. С. 80–90.
7. Иванова М.Б. Экспресс-метод определения степени загрязнения равнинных рек по составу планктонных ракообразных.
// Биол. внутр. вод. 1997. № 3. С. 51–56.
8. Тимохина А.Ф. Зоопланктон как компонент экосистемы Куйбышевского водохранилища. Тольтти: ИЭВБ РАН, 2000. 193 с.
9. Шурганова Г.В. Динамика видовой структуры зоопланктоценозов в процессе их формирования и развития (На примере
водохранилищ Средней Волги: Горьковского и Чебоксарского). Автореф. дис.…докт.биол.наук. Нижний Новгород, 2007.
48 с.
10. Семенова А.С. Оценка качества воды рек Калининградской
области по показателям зоопланктона // Малые реки: Экологическое состояниеи перспективы развития: Материалы докладов II Всеросс. Научной конференции с международным
участием (Чебоксары, 7-8 декабря 2012 г). – Чебоксары: Изд-во
«Перфектум», 2012. С. 183-187.
11. Лаврова Т.В., Кузнецова М.А. Использование структурных характеристик зоопланктоценозов для доказательства их дискретности // Вестник Нижегородского университета им. Н.И.
Лобачевского. Н Новгород: ННГУ, 2000. № 2 (2). С. 469–474.
12. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Зоопланктон и его продукция / Ред. Г.Г. Винберг, Г.М. Лаврентьева. Л.: ГосНИОРХ, ЗИН АН СССР, 1984.
33 с.
13. Коровчинский Н.М. Ветвистоусые ракообразные отряда
Ctenopoda мировой фауны (морфология, систематика, экология, зоогеография). М.: Товарищество научных изданий
КМК, 2004. 410 с.
Труды второй международной конференции
191
14. Кутикова Л.А. Коловратки фауны СССР. Л.: Наука, 1970. 744 с.
15. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий. Т.2. Спб, 1995. 630 с.
16. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Т.I. Зоопланктон /под ред. В.Р. Алексеева,
С.Я. Цалолихина. М.: Товарищество научных изданий КМК,
2010. 495 с.
17. Wegl R. Index fur die Limnosaprobitat. // Wasser und Abwasser.
1983. T.26. 175 p.
18. ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды в водоемах и водотоках. М.: Гос. ком.
СССР по стандартам, 1982.
19. Крючкова М.А. Изменение структурно-функциональных характеристик зоопланктона в ходе эвтрофикации разнотипных озер в системе концепции сукцессии (на примере озер
Восточно-Европейской равнины): Автореф. дисс…д-ра биолог наук. Нижний Новгород, 2002. 38 с.
20. Пидгайко М.Л. Зоопланктон водоемов Европейской части
СССР. М.: Наука, 1984. 208 с.
192
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Карта-схема точек отбора проб зоопланктона на акватории
Пустынской озерно-речной системы.
Труды второй международной конференции
193
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА НЕФТЕПРОДУКТОВ В АКВАТОРИИ
ДЕЛЬТЫ Р. ВОЛГА
ИСЕНАЛИЕВА Ж.Н., ВОЛКОВА И.В.
Астраханский государственный технический университет
zhannochka_I@mail.ru
Согласно исследованиям прошлых лет концентрация нефтепродуктов в дельтовой зоне р. Волга находилась на достаточно
высоком уровне, что пагубно сказывалось на состоянии гидробионтов и вносило вклад в интенсивное загрязнение нефтепродуктами Каспийского бассейна[4, 3]. Вследствие этого, весьма актуальным становится изучение качества водотоков устьевой части р. Волга по вышеуказанному показателю и выявлению источников загрязнения.
Материалом для исследований послужила вода из водных
объектов дельты р. Волга, отобранная в основные гидрологические сезоны в течение 2007 – 2011 гг. Наблюдения проводились
по следующим стационарам: основное русло р. Волга на участке от с. Растопуловка до нижнего створа – с. Ильинка; рук. Бузан
в районе с. Красный Яр; рук. Камызяк в районе г. Камызяк; водотоки трёх участков Астраханского биосферного заповедника:
Дамчикском – исследовался проток Быстрая, Трехизбинском –
проток Трехизбенка и Обжоровском – проток Обжорова.
Содержание нефтепродуктов в пробах вод определялось
согласно ПНД Ф 14.1:2.5-95[2] методом ИК – спектрометрии.
Результаты исследований сравнивались с рыбохозяйственным
нормативом[1]. В целях определения качества воды была применена разрядная система [5].
Проведённый гидрохимический анализ водотоков населенных пунктов показал, что содержание нефтепродуктов в воде
значительно превышает фоновые значения. В изменении концентраций данного гидрополлютанта прослеживается «скачкообразная» динамика: на протяжении 2007 – 2009 гг. содержание
нефтепродуктов непрерывно росло и достигло своего пика в 2009
г. (10 ПДК), но в 2010 г. произошло резкое снижение концентра-
194
Индикация состояния окружающей среды
ции нефтепродуктов до 5 ПДК, что по – видимому, связано с проведением природоохранных мероприятий, усовершенствованием технологического процесса на предприятиях – источниках загрязнения. В 2007-2011 гг. пик залповых сбросов нефтепродуктов
в течение года (рис. 1) приходился на осенний период. В 2009 и
2011 гг. отмечалось экстремально – высокое и высокое содержание нефтепродуктов в пробах воды пр. Серебряная Воложка, рук.
Городской, рук. Трусовский, р. Царев, пр. Прямая Болда, т.е. почти
по всем водотокам г. Астрахани. Так, в октябре 2009 г. в пробах
воды из р. Волга около о. Заячий было отмечено превышение по
нефтепродуктам в 79 раз, а ноября 2009 года в пробах вод из рук.
Трусовский концентрация нефтепродуктов составляла 81 ПДК.
Усредненные концентрации нефтепродуктов в пробах вод, отобранные в следующие сезоны, являлись высокими и превышали
рыбохозяйственные нормативы. Содержание нефтепродуктов в
рук. Камызяк и рук. Бузан превышало рыбохозяйственные нормативы в 2-3 раза соответственно. По совокупному содержанию
нефтепродуктов за период 2007 – 2011 гг. воды р. Волги по основному руслу характеризуются как «предельно грязные», воды
рук. Бузан и рук. Камызяк как «весьма грязные», воды водотоков
заповедника как «умерено загрязненные».
В 2009 году содержание нефтепродуктов в водотоках Астраханского биосферного заповедника в течение всех сезонов было достаточно высокое, среднегодовая концентрация увеличивалась до 2 ПДК. Наименьшие концентрации нефтепродуктов обнаруживались в протоке Обжорова. Воды данного водотока в течение 2007 – 2011 гг. характеризуются как «слабо загрязненные».
Воды протоков Быстрая и Обжорова в пятилетней динамике относятся к «умеренно загрязненным».
На характер сезонной динамики нефтепродуктов в водотоках
г. Астрахани за период исследований влияли многочисленные
аварийные сбросы и потому в ней прослеживаются резкие перепады от низких концентраций к экстремально – высоким. Судя
по усредненным годовым концентрациям нефтепродуктов мож-
Труды второй международной конференции
195
но сделать вывод о большой насыщенности нефтепродуктами
аквальных комплексов района исследования.
Наиболее приемлемое экологическое состояние по нефтепродуктам отмечается в водотоках Астраханского биосферного заповедника. Водотоки заповедной территории испытывают щадящую антропогенную нагрузку, в качестве основного источника
нефтепродуктов следует указать транзит из выше расположенных створов. В водотоках заповедника выявлено превышение
рыбохозяйственных нормативов по нефтепродуктам, но примерно в 4 раза меньшее, чем в водотоках населенных пунктов.
Основными причинами загрязнения нефтепродуктами аквальных комплексов р. Волга по основному руслу являются аварийные ситуации на флоте, интенсивное судоходство, деятельность нефтебаз, вторичное загрязнение из грунтов. Источником
нефтепродуктов в рук. Бузан являются судоремонтные предприятия. В рук. Камызяк нефтепродукты преимущественно поступают транзитом из выше расположенных створов, при работе частного водного транспорта, следует отметить, что судоремонтные
и судостроительные заводы в данной акватории отсутствуют.
Список литературы
1. Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20 «Об утверждении нормативов качества воды
водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе
нормативов предельно допустимых концентраций вредных
веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения».
2. ПНД Ф 14.1:2.5 – 95 «Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных
водах методом ИК – спектрометрии».
3. Бреховских В.Ф., Волкова З.В., Монахов С.К. Динамика потоков загрязняющих веществ в дельте р. Волги // Вода: химия и
экология. – 2011. – № 4. – c. 9-17.
Индикация состояния окружающей среды
196
Рис. 1. Сезонный ход содержания нефтепродуктов в водах дельты р. Волги в период 2007-2011 гг.
Труды второй международной конференции
197
4. Курочкина Т.Ф. Оценка степени загрязнения водоемов Нижней Волги // Естественные науки, 2004. – Т. 1, №7, с 17-25.
5. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с.
ИНДИКАЦИОННАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ВОДНЫХ МАКРОФИТОВ
В ГОРОДСКИХ ВОДОЕМАХ
КЛЕПЕЦ Е.В.
Институт гидробиологии НАН Украины, Киев
gidrobiolog@gmail.com
На современном этапе использования водных ресурсов актуальными являются проблемы не только их недостаточного количества, но и очень часто – неудовлетворительного качества.
Тотальное ухудшение качества воды наиболее заметно в городских водоемах, что обусловлено рядом причин: 1) закономерность наличия в урболандшафте водных объектов, обеспечивающих различные аспекты функционирования городских социогеосистем; 2) чаще всего малые размеры городских водоемов и
концентрация в них небольших объемов воды, что ограничивает
возможности разбавления загрязнений и их эффективной утилизации водной экосистемой; 3) на городских территориях как местах сосредоточения большого количества населения и различных видов хозяйственной деятельности. Пресс на компоненты
урболандшафта является наиболее интенсивным и разноплановым. Таким образом, городские водоемы выступают ближайшими мишенями антропогенного влияния и в первую очередь подвергаются ухудшению качественных показателей своих вод.
В системе современных подходов к оценке качества воды центральное место отводится гидробионтам, среди которых особенно удобными являются макрофиты – высшие водные растения и
198
Индикация состояния окружающей среды
макроскопические водоросли. Можно выделить следующие преимущества макрофитов как индикаторов состояния водных экосистем: широкая распространенность (представляя автотрофный
блок водной экосистемы, опосредуют большинство происходящих в ней процессов); доступность для наблюдений невооруженным глазом; относительная простота определения до уровня вида или рода; предсказуемость (на основе детальной изученности
экологии многих видов); надежность (реагируют на изменения
параметров среды с некоторым опозданием, поэтому индицируют не случайные, а стойкие изменения водной экосистемы);
экономичность (не требуют больших затрат для проведения исследований). Основными синфитоиндикационными маркерами
загрязнения водоемов являются: изменение видового состава и
продуктивности фитоценозов, смена эдификаторов и характера
зарастания.
Исходя из этих положений в течение полевых сезонов 20112012 гг. проводились гидроботанические исследования разнотипных водоемов на урбанизированных территориях Киева и
Полтавы. Объектами изучения выступили 15 водоемов, различных по происхождению (природные и искусственные; участки
большой и средней реки, старицы, пруды, карьеры), гидрологическому режиму (проточные, полупроточные, непроточные),
степени антропогенной нагрузки (мало или сильно нарушенные). На каждом объекте по стандартным методикам[2] изучались видовой состав и сообществ высшей водной растительности, пространственное размещение зарослей и продукционные характеристики фитоценозов. Отдельное внимание уделялось макроскопическим водорослям в аспекте частоты их встречаемости, проективного покрытия и продукции.
По результатам исследований были установлены некоторые
структурные особенности макрофитной растительности в городских водоемах.
1. Обеднение водной флоры. Количество видов водной флоры на исследуемых объектах варьировало от 4 до 32 и в среднем составило 14. Наиболее часто и массово встречающиеся ви-
Труды второй международной конференции
199
ды, часто образующие моновидовые сообщества, – Ceratophyllum
demersum L., Lemna minor L., Potamogeton crispus L., Phragmites
australis (Cav.) Trin. ex Steud., Typha latifolia L., Alisma plantagoaquatica L., которые в основном являются индикаторами эвтрофных малопроточных вод, склонных к заболачиванию. Среди макроводорослей достаточно обычно встречается такой индикатор
загарязнения вод, как Enteromorpha intestinalis Link. Вместе с тем,
отмечено заметное снижение встречаемости таких закономерных компонентов водных фитоценозов, как харовые водоросли,
водные мхи, кувшинки, большинство тонколистных видов рдестов, проявляющих чувствительность к загрязнению и изменению гидрологического режима.
2. Низкое ценотическое разнообразие, т.е. небольшое количество ассоциаций в различных экологических группах растительности (воздушно-водной, с плавающими листьями, погруженной), преобладание ассоциаций из 1-2 экологических групп.
Ассоциации всех трех экологических групп встречаются одновременно лишь на 40% обследованных объектов. В непроточных
экосистемах растительность с плавающими листьями чаще всего представлена ассоциациями видов семейства Lemnaceae. При
прозрачности воды ниже 40 см, а также при 100% покрытия акватории рясками развитие погруженной растительности не наблюдалось. Ценотическое разнообразие растительности с плавающими листьями возрастает в проточных экосистемах.
3. Нарушение пространственного распределения растительности в водоемах. По некоторым литературным данным[1],
в сбалансированных природных водоемах заросли макрофитов
занимают около 1/3 площади акватории. На исследованных объектах имело место значительное отклонение показателя зарастания до минимальных (7-11%) или же максимальных (100%) значений, что в первую очередь следует связывать со степенью развития мелководий. Чрезмерное зарастание, вызванное умеренным
эвтрофированием и снижением проточности, свидетельствует о
заиливании и обмелении водоемов. Вытаптывание и изъятие
макрофитов в зонах купания и рыбной ловли, а также отсутствие
200
Индикация состояния окружающей среды
благоприятных глубин и низкая прозрачность лимитируют зарастание, что на фоне интенсивного эвтрофирования часто приводит к повышению продукции фитопланктона до уровня «цветения» воды (подобная ситуация наблюдается в водоемах карьерного типа).
4. Изменение продукционных показателей водной растительности, что происходит за счет усиления роли в образовании
фитомассы более стойких к загрязнению видов. В условиях биогенной нагрузки продуктивность доминантов различных экологических групп в ряде случаев возрастает в 2-5 раз по сравнению
с данными для природных водоемов [3].
Признаком антропогенной эвтрофикации вод также выступает бурное развитие в большинстве водоемов макрофитных нитчатых водорослей (Cladophora sp., Oedogonium sp.)[4]. В отдельных
прудах эти макрофиты обеспечивают до 90% продукции погруженной растительности. В проточных экосистемах урбанизированных участков рек Днепр и Ворскла нитчатка является постоянным компонентом макрофитных сообществ, достигая значительной биомассы (до 500 г/м2 в пересчете на воздушно-сухой
вес) и высокого проективного покрытия (до 100%).
Таким образом, установленные структурные особенности
растительности макрофитов демонстрируют высокую индикационную значимость, позволяя судить об изменении гидрологических условий и резком ухудшении качества воды в городских водоемах, что обусловлено высокой интенсивностью разных форм
антропогенного воздействия. Однако применение макрофитов
не снимает необходимости гидрохимического мониторинга городских водоемов с целью получения максимально точной картины их экологического состояния и разработки наиболее эффективных мер их дальнейшей реабилитации.
Список литературы
1. Гигевич Г.С., Власов Б.П., Вынаев Г.В. Высшие водные растения Беларуси: Эколого-биологическая характеристика, использование и охрана. – Мн.: БГУ, 2001. – 231 с.
Труды второй международной конференции
201
2. Катанская В.М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. Методы изучения. – Л.: Наука, 1981.
– 187 с.
3. Макрофиты-индикаторы изменений природной среды. / Д.В.
Дубына, С. Гейны, З. Гроудова и др. – К.: Наук. думка, 1993. –
434 с.
4. Экосистемы в критических состояниях. / Под ред. Ю.Г. Пузаченко. – М.: Наука, 1989. – 155 с.
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ ЗООПЛАНКТОНА И
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ ЛИНДА НИЖЕГОРОДСКОЙ
ОБЛАСТИ
КУДРИН И.А., ШУРГАНОВА Г.В., ИЛЬИН М.Ю., ПОЛЯНЦЕВА Е.В.
Нижегородский государственный университет им. Н.И.
Лобачевского
kudriniv@mail.ru
Река Линда – левый приток первого порядка Чебоксарского
водохранилища. Протекает через многочисленные населенные
пункты Семеновского и Борского районов, включающие предприятия деревообрабатывающей и пищевой промышленности.
Впадает в верхнюю речную часть водохранилища напротив Нижнего Новгорода (Сормово).
Длина реки – около 122 км, ширина в среднем от 7 до 12 метров (в верховьях до 5 м., в нижнем течении и устье до 30 м), глубина в среднем около 1,5 метров (в русле реки до 2-3 м, на перекатах
от 0,1 м, в омутах – до 4 м). Дно в верховьях с каменистыми россыпями и закоряженное, ниже по течению – песчано-илистое.
Скорость течения реки в верхнем и среднем течении составляет
0,13-0,25 м/сек, в нижнем – 0,35 м/сек.
Пойма р. Линды неширокая, лишь в нижнем течении до 3001000 м. Долина хорошо выраженная до 1,5-2,5 км шириной. Река
извилистая. Берега реки попеременно крутые, обрывистые до 5 м
202
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Схема расположения точек отбора проб на акватории р.
Линды в 2012 г.
высотой или низкие, пологие. Питание реки грунтовое и за счет
стоков с заболоченной местности[1]. Пойма реки покрыта лесом,
кустарником, местами заболочена.
Для оценки видового состава и пространственного распределения зоопланктона вдоль всего профиля р. Линды в июле 2012 г.
были отобраны пробы на четырнадцати станциях (рис. 1). Сбор
и обработка проб зоопланктона осуществлялись согласно стандартным методикам[2]. Для оценки качества воды использовался индекс сапробности Пантле и Букк (1955) в модификации Сладечека (1973) [3].
1 – д. Зубово; 2 – д. Б.Дуброва; 3 – д. Клопиха; 4 – д. Плюхино
(выше впадения р. Безымянного); 5 – д. Плюхино (ниже впадения р. Безымянного); 6 – д. Тарасиха (выше устья р. Ифтенка); 7 –
д.Тарасиха (ниже устья р. Ифтенка); 8 – д. Остреево; 9 – д. Зуево,
Труды второй международной конференции
203
ниже устья р. Санда; 10 – п. Железнодорожный; 11 – ст. Киселиха;
12 – д. Линда-Пустынь; 13 – ст. Толоконцево; 14 – устье р. Линда.
В работе предлагается использование методов многомерного
векторного анализа для выделения участков реки Линда со сходной видовой структурой зоопланктона. Суть метода описана в
ряде работ[4, 5, 6] и заключается в следующем.
Каждому i-ому из N видов, возможных в данном j-ом зоопланктоценозе,
сопоставлена соответствующую i-ая ось N -мерной ортогональной
системы координат. Отображение j-ого зоопланктоценоза представлялось точкой Aj (α1j , α2j , α3j , ..., αN j ), где αij численности
i-го вида в j-ом зоопланктоценозе как значения i-ой координаты в N -мерном пространстве. При этом каждой j-ой ассоциации
соответствовал вектор Aj , начинающийся в начале координат и
заканчивающийся в точке Aj . Поскольку значения численностей
не отрицательны, все векторы Aj располагались в первом из 2N тантов N -мерного пространства.
Характер структурно-функциональных связей в зоопланктоценозе в таком представлении определялся положением единичного вектора Aj1 в направлении вектора Aj . Компоненты единичного вектора Aj1 –αi,j1 , равные долям i-го вида в общей численности, находились известным образом
αi,j
αi,j1 = v
ui=N
u∑
t
α2
ij
i=1
;
j-й и k-й зоопланктоценозы считались принадлежащими к
одному типу, если были достаточно близки векторы Aj1 и Ak1 .
Видовой состав
В июле 2012 года в р. Линде были индентифицировано 30 видов зоопланктонных организмов, из них к группе коловраток
(Rotifera) относились 14 видов (46%), ветвистоусых ракообразных
(Cladocera) – 11 (37%), веслоногих ракообразных (Copepoda) – 5 ви-
204
Индикация состояния окружающей среды
дов (17%). Среди коловраток наиболее часто встречались Euchlanis
dilatata (Ehrenberg, 1932), Euchlanis lyra (Hudson, 1886), Kellicoia
longispina (Kellico, 1879), Keratella quadrata (Muller, 1786). Достаточно большое видовое богатство отмечено и среди ветвистоусых ракообразных, чаще других встречались зарослевый вид Acкoperus
harpae (Baird, 1834), а также Bosmina longirostris (O.F. Muller, 1785).
Самой бедной по числу видов группой оказались веслоногие ракообразные, в этой группе чаще преобладали ювенильные и науплиальные стадии Copepoda. В целом, на большинстве станций
по численности преобладали коловратки.
Пространственное распределение зоопланктона
С использованием методов многомерного анализа были рассчитаны косинусы углов между векторами численностей зоопланктона отдельных проб, которые и использовались в качестве
мер сходства между пробами. На основе визуализации этих данных были выделены пробы, схожие по видовой структуре (рис.
2).
Наибольшей степенью сходства видовой структуры отличался планктон проб со второй (д. Б. Дуброва) по седьмую (д. Тарасиха, ниже устья р. Ифтенка). Исключение составляла только проба
№6, которая несколько выделялась на фоне других станций, однако все они характеризовались численным преобладанием коловратки Euchlanis dilatata, а среди веслоногих ракообразных –
науплиальных и ювенильных стадий Copepoda (табл. 1). Также
данные станции характеризовались малой представленностью
ветвистоусых ракообразных. Полученные с помощью многомерного анализа сведения о степени сходства видовой структуры в
этих точках позволяют выделить дискретный зоопланктоценоз в
верхнем течении р. Линда (рис. 1).
Достаточно высоким сходством также обладала видовая
структура планктона станций №9 и №10, менее четко выражено
сходство между соседними с ними станциями №№ 8, 11 и 12. Все
пробы №№ 8-12 характеризовались значительным доминированием по численности коловратки Euchlanis lyra, составляющей
20-60% от общей численности зоопланктона на данных станциях,
Труды второй международной конференции
205
Рис. 2. Визуализация мер сходства проб зоопланктона р. Линды
в 2012 г.
чем, вероятно, и обусловлено их выделение на фоне остальных
станций. Чтобы определить, имеет ли место направленная перестройка видовой структуры на данном участке реки, был проведен анализ сходства векторов дискриминантной численности[4]
(рис. 3).
Он показал, что их направления не сходны между собой. Это
позволяет сделать вывод о том, что направленного постепенного
изменения видовой структуры зоопланктона на данном участке
реки не наблюдалось. Подобная мозаичная картина была отмечена и на других малых реках[7].
Оценка качества воды
206
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Ранжирование видов по численности для выделяемого в
верхнем течении р. Линды зоопланктоценоза (пробы №№ 2-7).
Вид
Доля от общей
численности, %
Euchlanis dilatata Ehrenberg, 1932
50,2
Nauplii Copepoda
18,1
Copepoda Juv.
17,6
Lecane luna Muller, 1776
3,2
Rotaria neptunia Ehrenberg, 1830
2,0
Kellicoia longispina Kellico,
1879
2,5
Bosmina longirostris O. F. Muller,
1785
1,5
Euchlanis lyra Hudson, 1886
1,5
Keratella cochlearis Gosse, 1851
1,0
Trichotria truncata Whitelegge,
1889
1,0
Chydorus sphaericus O. F. Muller,
1785
0,5
Daphnia cucullata Sars, 1862
0,5
Keratella quadrata Muller, 1786
0,5
Труды второй международной конференции
207
Рис. 3. Визуализация мер сходства векторов дискриминантных
численностей зоопланктона р. Линда по станциям отбора проб
№№ 8-13.
На основе полученных данных для оценки качества воды нами были рассчитаны индексы сапробности (табл. 2), как по численности, так и по биомассе индикаторных видов зоопланктона.
В выделенном нами зоопланктоценозе индексы сапробности колебались в небольших пределах (1,45 – 1,66 по численности, 1,46 –
1,63 по биомассе), что соответствует II – III классу качества воды.
На прочих станциях, не схожих по видовой структуре, разброс значений индексов был выше (1,33 – 1,9 по численности, и
1,18 – 1,9 по биомассе), однако качество воды также оставалось в
пределах II – III класса.
Таким образом, с использованием метода многомерного век-
208
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 2. Индексы сапробности по Пантле и Букк в модификации
Сладечека (Sládecek, 1973), рассчитанные для р. Линда, июль 2012
г.
№№
пробы
Место отбора пробы
Индекс
сапробности
1
н.п. Зубово
1,6
1,46
2
н.п. Б. Дубрава
1,58
1,6
3
н.п. Клопиха
1,6
1,6
4
н.п. Плюхино, выше устья р.
Безымянного
1,6
1,6
5
н.п.Плюхино, ниже устья р.
Безымянного
1,66
1,63
6
Выше устья реки Ифтенка
1,6
1,6
7
Ниже устья реки Ифтенка
1,45
1,47
8
н.п. Остреево
1,9
1,9
9
Ниже устья р. Санда
1,58
1,5
10
н.п. Железнодорожный
1,6
1,6
11
н.п. Киселиха
1,65
1,58
12
н.п. Линда-Пустынь
1,47
1,58
Труды второй международной конференции
209
торного анализа в верхнем течении реки Линда был выделен
дискретный зоопланктоценоз, характеризующийся доминированием коловратки Euchlanis dilatata. На среднем и нижнем течении р. Линда наблюдалась мозаичная картина распределения видовой структуры зоопланктона. Экологическое состояние р. Линда являлось относительно удовлетворительным, качество ее вод
оценивались II – III классом (вода чистая – умеренно загрязненная).
Список литературы
1. Природа Горьковской области. / Под. ред. Н.В. Кузнецова.
Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1974. 416 с.
2. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. // Зоопланктон и его продукция. Л.: ГОСНИОРХ, 1982. 33 с.
3. Унифицированные методы исследования, качества вод. //
Методы биологического анализа вод. Т. 3. М.:СЭВ, 1976. 185 с.
4. Черепенников В.В., Шурганова Г.В., Гелашвили Д.Б., Артельный Е.В. Исследование различий видовой структуры основных зоопланктоценозов Чебоксарского водохранилища методом многомерного анализа. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2004. Т. 6. № 2 (12). С.
328–333.
5. Шурганова Г.В., Черепенников В.В. Формирование и развитие
зоопланктонных сообществ водохранилищ Средней Волги. //
Известия Самарского научного центра Российской академии
наук. 2006. Т 8. № 1. С. 241–247.
6. Шурганова Г.В. Динамика видовой структуры зоопланктоценозов в процессе их формирования и развития (на примере
210
Индикация состояния окружающей среды
водохранилищ Средней Волги Горьковского и Чебоксарского). Автореферат дис. …докт. биол. наук. Н. Новгород: ННГУ,
2007. 48 с.
7. Шурганова, Г.В., Черепенников В.В., Крылов А.В. Сравнительный анализ пространственного размещения зоопланктоценозов участков малых рек и крупных водоемов (на примере рек Ильд, Сутка и Чебоксарского водохранилища) в летний сезон. // Экосистемы малых рек: биоразнообразие, экология, охрана. Лекции и материалы докладов Всерос. школыконференции, Борок. Россия, 18-21 ноября 2008. – Борок: ООО
«Принтхаус», 2008. – С. 357-363.
МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДРЕВЕСНЫХ
РАСТЕНИЙ И СОДЕРЖАНИЕ ХЛОРОФИЛЛА В
УРБОЭКОСИСТЕМАХ (НА ПРИМЕРЕ Г. ЧИТЫ)
КУТУЗОВА О.Г., ЯКУШЕВСКАЯ Е.Б.
Забайкальский государственный университет
kutuzova25@mail.ru
Городская среда характеризуется особыми средовыми условиями, которые оказывают негативное воздействие на рост и развитие растений, в свою очередь растение адаптируется к данным условиям через глубокие изменения физиологических, а
как следствие и морфологических параметров.
Чита – административный, экономический и культурный
центр Забайкальского края. Город характеризуется довольно суровыми природно-климатическими условиями: резко континентальный климат, который формируется под воздействием континентального воздуха умеренных широт, и резкие колебания атмосферного давления и температуры зимой.
Город Чита начиная с 1992 года, находится в списке наиболее
загрязненных городов России, о чем говорит высокий уровень
Труды второй международной конференции
211
загрязнения воздуха. По данным Читинского центра по гидрометеорогии и МОС максимальные концентрации почти всех загрязняющих веществ, в пределах города, во много раз превышает
ПДК[1].
Растения в условиях города принимают на себя основную
массу техногенной нагрузки, поэтому нельзя переоценить их
роль в урбоэкосистемах. В течение ряда лет проводятся дендроиндикационные исследования, однако определение содержания
хлорофилла в листьях древесных растений проводили впервые.
В связи с этим, целью исследования стало изучение зависимости межу содержанием хлорофилла и морфологическими показателями древесных растений в урбоэкосистемах.
В качестве объектов исследования были выбраны четыре вида древесных растений, широко представленные в озеленении
г. Читы: Syringа josikaea Jacq., Malus baccata L. Borkh, Padus avium
Mill., Ulmus pumila L. Все представленные виды древесных растений произрастают в составе различных экологических категорий
зеленых насаждений города.
Опытные
участки
отобрали
в соответствии с эколого-геохимической картой г.Читы (1999 г.
отв. ред. Волосиков Р. Н.), отличающиеся по уровню загрязнения.
Контрольный участок расположен в 25 км от города. Морфометрические показатели определяли по общепринятым методикам:
масса и площадь листа, удельная плотность листа. Содержание
хлорофилла определяли колориметрическим методом[3].
Высокий уровень загрязнения городской среды приводит к
изменению морфометрических показателей у исследуемых видов древесных растений. Это выражается в формировании у них
ряда адаптивных изменений, в частности, в развитии мелколиственности, связанной с уменьшением площади листовой пластинки и увеличением удельной плотности листьев в наиболее
загрязненных участках города. По содержанию хлорофилла растения по разному реагируют на уровень загрязнения, что соответствует литературным источникам (Таблица 1).
У представителей семейства Rosaceae (Мalus baccata и Padus
212
Индикация состояния окружающей среды
avium) площадь листа уменьшается в наиболее загрязненных
районах, при этом удельная плотность листа увеличивается, содержание хлорофиллов понижается по сравнению с контрольным участком или изменятся незначительно. У растений Ulmus
pumila, наоборот, наблюдается уменьшение площади листа и
увеличение удельной плотности и повышение содержания хлорофиллов на участках в центре города, данная зависимость
подтверждается литературными данными для других регионов
страны[2]. У растений Syringа josikaea удельная плотность листа в загрязненных районах увеличивается, площадь листа практически не изменяется, а содержание хлорофиллов понижается
значительно при увеличении антропогенной нагрузки. В целом
можно сказать, что древесные растения по содержанию хлорофиллов по-разному реагируют на условия городской среды.
Результаты исследований показывают, что растения являются наиболее удобными биологическими индикаторами состояния окружающей среды. Загрязнение городской среды приводит
к изменению морфометрических показателей у древесных растений, что проявляется в склонности к ксерофитизации (увеличение удельной плотности, при уменьшении массы и площади
листьев).
Устойчивость древесных растений в условиях урбанизированной среды обеспечивается изменениями в физиологобиохимических параметрах, в частности, изменениями содержания хлорофиллов.
Список литературы
1. Государственный доклад о состоянии и охране окружающей
среды в Забайкальском крае за 2009-2010 годы / Министерство
природных ресурсов и экологии Забайкальского края; Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический
университет им. Н.Г.Чернышевского
2. Заворуева Е.Н. Динамика флуоресценции хлорофиллов листьев берез, растущих вблизи автомобильных дорог/ Завору-
Труды второй международной конференции
213
Табл. 1. Морфометрические показатели и содержание хлорофилла в листьях древесных растений в различных экологических
условиях города (начало)
Объекты
Участок
Padus
avium
Mill.
Ulmus
pumila
L.
Содержание
хлорофилла
(мг/100 г)
S листа
(см2 )
m
листа
(г)
Удельная
плотность
(г/см3 )
СибВО
5,050
24,2
0,36
0,0148
мкр. Северный
ул. Горького
п. Карповка
(контр)
5,050
23,5
0,32
0,0126
4,047
19,4
0,34
0,0175
5,613
24,4
0,38
0,0138
СибВО
2,293
7,05
0,19
0,0230
мкр. Северный
ул. Горького
п. Карповка
(контр)
2,361
10,3
0,20
0,0141
2,516
8,2 7
0,17
10,8
0,0230
2,290
0,20
0,0160
214
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Морфометрические показатели и содержание хлорофилла в листьях древесных растений в различных экологических
условиях города (окончание)
Объекты
Участок
Malus
baccata
L. Borkh.
Syringа
josikaea
Jacq.
Содержание
хлорофилла
(мг/100 г)
S
листа
(см2 )
m
листа
(г)
Удельная
плотность
(г/см3 )
СибВО
2,428
21,85
0,36
0,0180
мкр. Северный
ул. Горького
п. Карповка
(контр)
2,259
23,5
0,32
0,0131
1,922
16,8
0,29
0,0172
4,275
23,7
0,39
0,0163
СибВО
1,551
22,2
0,65
0,0216
мкр. Северный
ул. Горького
п. Карповка
(контр)
2,832
18,2
0,48
0,0230
1,483
26,7
0,65
0,0243
4,299
26,7
0,64
0,0205
Труды второй международной конференции
215
ева Е.Н., Заворуев В.В.// Вестник КрасГАУ, 2010 №9 С. 129-133
3. Физиология растений. Версия 1.0 [Электронный ресурс]: метод. указания по лаб. работам / сост.: В.М. Гольд, Н.А. Гаевский, Т.И. Голованова и др. – Красноярск: ИПК СФУ, 2008
ЗООПЛАНКТОННЫЕ СООБЩЕСТВА, КАК ИНДИКАТОРЫ
СОСТОЯНИЯ МАЛЫХ РЕК БАССЕЙНА Р. СУРЫ
МИТРОФАНОВА Е.А.1 , СТОЙКО Т.Г.2
1
Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И.
Вавилова; 2 Пензенский государственный университет
mitrofanovaea@rambler.ru
Как известно экологическая роль малых рек значительна.
Именно они дренируют большую часть площади водосбора,
определяют водность, качество, режим и другие показатели
крупных водотоков. Уязвимость малых рек из-за их размеров и
низкой способности противостоять влиянию разносторонней хозяйственной деятельности на протяжении многих лет ведёт к качественным и количественным изменениям водных объектов, в
том числе и зоопланктонного сообщества, поэтому оценка их состояния представляет научный и практический интерес.
Цель работы – изучить структурные параметры зоопланктонных сообществ в реках бассейна Суры до Пензенского водохранилища и оценить качество воды в водосборном бассейне.
Материал и методы
С целью изучения сообществ зоопланктона пробы воды отбирали в притоках р. Суры: Кадада, Юловка, Уза и в реках 3-го
порядка, т.е. притоках притоков. Притоки р. Кадада – р. Камешкир (и ее приток Красноярка) и р. Елюзань, а р. Уза – реки Чардым,
Верхозимка, Няньга в 2012 г.
На всех станциях взяты по две пробы. Пробы зоопланктона
отбирали путем процеживания 80 л поверхностной воды через
216
Индикация состояния окружающей среды
сеть Апштейна в пластмассовые емкости и фиксировали 4% раствором формалина, этикетировали. В течение всего исследования измеряли температуру воды.
Организмы зоопланктона идентифицировали до вида[5, 6].
Всего обработано 20 проб. Число особей каждого вида животных подсчитывали в камере Богорова. В ходе анализа определены структурные показатели сообщества: состав и богатство видов (S), численность (N), тыс. экз./м3, биомасса (В), г/м3, относительное обилие таксономических групп (%), доминирующие виды, а также индекс Шеннона-Уивера, рассчитанный по биомассе
(HB). Трофический тип водоема оценивали также по коэффициенту трофности (Е) и индексу сапробности по Пантле и Букк в
модификации Сладечека[1, 4, 8].
Понятие сапробности, как правило, хорошо соотносится с показателями трофического типа водоема: ксено- и олигосапробные виды являются индикаторами олиготрофных условий, бетаи альфа-мезосапробные – индикаторами эвтрофии[1, 2].
Для выявления сходства сообществ зоопланктона по видовому составу и структуре использован кластерный анализ методом
среднего присоединения на основе матриц индексов сходства
Раупа-Крика. Все полученные параметры обрабатывали с помощью программ MS Excel 2007 и Past 2.05 [7].
Результаты и обсуждение
Согласно А.Н. Липину (1959) в зоопланктоне проточных
участков рек преобладают коловратки, а среди ракообразных ветвистоусые над веслоногими; среди последних в массе встречаются науплиусы как наименее способные пловцы, легко вымываемые из различных биотопов (стариц, затонов, зарослей высших
водных растений). За период исследования отмечено 40 видов
организмов животного планктона – 20 коловраток, 11 ветвистоусых и 9 веслоногих раков (табл. 1). Из списка 15 видов зоопланктеров найдено только в Узе и ее притоках, а 11 видов – в Кададе
и ее притоках. Наименьше видов в р. Юловка, возможно из-за
быстрого течения.
Почти во всех исследованных реках преобладают рачки и
Труды второй международной конференции
217
Рис. 1. Доля таксономических групп зоопланктонных сообществ.
только в Суре и Красноярке – коловратки (рис. 1). Особенно велика доля рачков в р. Няньге и ее притоках, что, по-видимому,
связано с замедленным течением этих водотоков из-за подпора
воды из водохранилища.
По видовому составу сообщества зоопланктона рек Няньга,
Верхозимка, Чардым отличаются от остальных (рис. 2). Сообщество зоопланктона из Узы оказалось в другой группе, но отличается от сообществ из Кадады, Суры и Юловки. Только в зоопланктонном сообществе р. Камешкир и его притока Красноярка
достаточно большая доля циклопа P. fimbriatus, поэтому они объединены в одну группу. В р. Сура и ее притоках (Кадада, Елюзань)
достаточно много бделлоидных коловраток, что и объясняет их
сходство.
Самое высокое видовое богатство и численность зоопланктона в р. Няньге. Эти параметры коррелируют с температурой (25°
С), которая наиболее оптимальная для развития зоопланктеров.
Комплекс доминантов в притоках р. Узы однообразен и представлен ветвистоусыми рачками B. longirostris. В р. Узе на станции
до впадения этих притоков доминирующие виды, коловратка T.
218
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Видовой состав сообществ зоопланктона рек бассейна
р.Суры (начало)
+
Уза
+
Чардым
Верхозимка
Камешкир
Красноярка
Елюзань
Кадада
Няньга
Asplanchna
priodonta Gosse,
1850
A. sieboldi
(Leydig, 1854)
Brachionus
budapestiensis
Daday, 1885
B. diversicornis
(Daday, 1883)
B. c. amphiceros
Ehrenberg, 1838
B.
quadridentatus
Harmann, 1783
Colurella
uncinata
(Müller, 1773)
Euchlanis
dilatata
Ehrenberg, 1832
E. deflexa Gosse,
1851
Filinia longiseta
(Ehrenberg,
1834)
Сура
Реки
Юловка
Виды
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Труды второй международной конференции
219
Табл. 1. Видовой состав сообществ зоопланктона рек бассейна
р.Суры (продолжение)
Keratella
cochlearis
(Gosse, 1851)
Lecane (M.)
bulla (Gosse,
1832)
Polyarthra sp.
Rotaria gen.sp.1
Rotaria
tardigrada
(Ehrenberg,
1832)
Testudinella
patina
(Hermann, 1783)
Trichocerca (D.)
tenuior (Gosse,
1886)
Trichotria curta
(Skorikov, 1914)
T. truncata
(Whitelegge,
1889)
Synchaeta
stylata
Wierzejski, 1893
Уза
Чардым
Верхозимка
Няньга
Камешкир
Красноярка
Елюзань
Кадада
Сура
Реки
Юловка
Виды
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
220
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Видовой состав сообществ зоопланктона рек бассейна
р.Суры (продолжение)
+
+
Верхозимка
+
+
+
Няньга
Камешкир
Елюзань
Кадада
+
+
+
+
+
+
+
Уза
+
+
Чардым
+
Красноярка
Alona costata
Sars, 1862
A. rectangula
Sars, 1861
Bosmina
longirostris
(Müller, 1785)
Diaphanosoma
brachyurum
(Lievin, 1848)
Chydorus
sphaericus (
Müller, 1785)
Ilyocryptus
agilis Kurz, 1878
Moina micrura
Kurz, 1874
Peracantha
truncata (Müller,
1785)
Pleuroxus
uncinatus Baird,
1850
Rhynchotalona
rostrata (Koch)
Сура
Реки
Юловка
Виды
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Труды второй международной конференции
221
Табл. 1. Видовой состав сообществ зоопланктона рек бассейна
р.Суры (окончание)
Scapholeberis
mucronata
(Müller,1776)
Canthocamptus
sp.
Acanthocyclops
sp.
Cyclops
strenuus (s. lat)
Fischer, 1851
Ectocyclops
phaleratus
(Koch, 1893)
Eucyclops
macrurus (Sars,
1863)
E. serrulatus
(Fischer, 1851)
Macrocyclops
albidus (Jurine,
1820)
Mesocyclops
leuckarti (Claus,
1857)
Paracyclops
fimbriatus s.lat
(Fischer, 1853)
Уза
Чардым
Верхозимка
Няньга
Камешкир
Красноярка
Елюзань
Кадада
Сура
Реки
Юловка
Виды
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
222
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 2. Индекс сходства Раупа-Крика по видовому составу зоопланктонных сообществ.
curta, веслоногий рачок E. phalerarus и кладоцера A. rectangular,
составляют только 53%. Преобладающие виды притоков Кадады
разнообразнее. В реках Камешкир и Красноярка общий доминант по численности – веслоногий рачок P. fimbriatus (40 и 32%,
соответственно), остальные – коловратки. В реках Сура и Кадада по численности один общий вид пиявковидная коловратка R.
tardigrada (37 и 35%), а по биомассе три – R. tardigrada (31 и 26%), I.
agilis (по 10%), R. rostrata (по 13%).
Согласно значениям индекса Шеннона по биомассе зоопланктонных сообществ трофический тип рек Уза, Чардым и Камешкир, на которых станции расположены в верховьях соответствуют (2.17, 2.08 и 2.02) мезотрофному, а все остальные иссле-
Труды второй международной конференции
223
Рис. 3. Индекс сапробности Пантле-Букк. Значения выше черты
соответствуют β-мезосапробной зоне.
дованные водотоки – эвтрофному типу. По показателю трофии
(Е), учитывающему таксономические и индикаторные значения
зоопланктеров сообществ, воду в водотоках можно оценить следующим образом: в р. Суре и Юловке – олиготрофные условия,
в Няньге и Верхозимке – эвтрофные и в остальных (Кадада, Елюзань, Красноярка, Камешкир, Уза, Чердым) – мезотрофные.
По индексу Пантле и Букк (рис. 3) в реках Юловка, Сура,
Камешкир – воды чистые (II класс) и в реках Кадада, Елюзань, Красноярка, Уза, Няньга, Верхозимка, Чардым – умереннозагрязненные (III класс).
Таким образом, впервые специально исследованы зоопланктонные сообщества в малых реках, притоках р. Суры. Установлен
видовой состав зоопланктеров этих водотоков. Вода в исследованных реках еще сохраняет способности к очищению и относится ко II и III классам, т.е. чистая и умеренно-загрязненная. По
трофическому статусу, т. е. содержанию органического вещества
водотоки разные. Прослеживается некоторая закономерность – в
верховьях рек трофность ниже, и чем ближе к водохранилищу
224
Индикация состояния окружающей среды
(станции на Няньге и Верхозимке) она повышается. На участках,
где течение сильнее условия олиготрофные, с низким содержанием органического вещества.
Список литературы
1. Андроникова И.Н. Структурно-функциональная организация зоопланктона озерных экосистем. Спб.: Наука, 1996. 198 с.
2. Булгаков Н.Г. Индикация состояния природных экосистем //
Успехи современной биологии. 2002. Т. 122. № 2. С.120.
3. Липин А.Н. Пресные воды и их жизнь. М.: Учпедгиз, 1959.
320 с.
4. Мяэметс А.Х. Качественный состав пелагического зоопланктона как показатель трофности озера // Тез. докл. 20-й науч.
конф. По изучению водоемов Прибалтики и Белоруссии, 1979.
С. 12 – 15.
5. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Зоопланктон / Под ред. В.Р.Алексеева, С.Я.
Цалолихина. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2010.
Т.1. 495 с.
6. Стойко Т.Г., Мазей Ю.А. Планктонные коловратки Пензенских водоемов. Пенза: изд-во ПГПУ, 2006. 134.
7. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Palaeontological
Statistics soware package for education and data analysis //
Palaeontologica electronica. 2001. Vol. 4. Iss. 1. Art. 4. 9 pp.
8. Sladeček V. System of water quality from biologicol point of view
// Arch. Hydrobiol. Ergeb. Limnol. 1973. № 7. 218 p.
Труды второй международной конференции
225
ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСА АКТИНОМИЦЕТОВ В
ТЕХНОГЕННО НАРУШЕННЫХ ПОЧВАХ УРБОЭКОСИСТЕМЫ
НАЗАРЕНКО Н.Н.
Воронежский государственный аграрный университет им.
императора Петра I
talalajko@mail.ru
Городская экосистема формируется в результате антропогенного и природного взаимовлияния. В урбоэкосистеме антропогенный пресс значительно преобладает над любыми другими средообразующими факторами. Почвенный покров как
один из ключевых компонентов городской экосистемы наиболее подвержен изменениям в урбанизированной среде[4]. В связи с этим, для ранней диагностики степени воздействия техногенной нагрузки наряду с медленно изменяющимися физикохимическими свойствами многие авторы рекомендуют использовать показатели микробиологической активности почв[1].
Микробиота почв, а именно ее качественная, количественная и
структурно-популяционная динамика, становится достоверным
индикатором состояния почвенной среды.
Актиномицеты – неотъемлемая часть микробного сообщества почвы, составляющая 5-15% от общей биомассы бактерий[3].
Значение почвенных актиномицетов заключается в синтезе и
разложении гумусовых веществ, продукции антибиотических
веществ и поддержании азотного баланса почвы[3]. В литературе
встречаются сведения об изменении численности и качественного состава актиномицетов под влиянием отдельных загрязнителей, полученных в ходе модельных опытов[2]. Кроме того, нами
уже проделана определенная работа по изучению микробного
сообщества почв г. Воронежа[7]. Однако полная картина, отражающая закономерности изменения структуры популяций почвенных актиномицетов, отсутствует. В связи с этим проводимое
нами многолетнее исследование актиномицетов в почвах Воронежа – актуальное и перспективное направление комплексного
анализа почв города. Характерной особенностью, благодаря ко-
226
Индикация состояния окружающей среды
торой актиномицеты стали предметом исследований, является
их способность образовывать антибиотические вещества, которые являются мощным козырем в конкурентной борьбе между
видами.
Таким образом, целью нашей работы являлось изучение
структуры комплекса почвенных актиномицетов в разных зонах
г. Воронежа, различных по уровню техногенной нагрузки.
Исследование комплекса актиномицетов в урбаноземах мы
проводили в ходе сезонной сукцессии в разных городских зонах (рекреация, селитебная, промышленная и транспортная).
В качестве контрольного варианта выступали ненарушенные
черноземы выщелоченные тяжелосуглинистые (в черте города
– опытная станция Воронежского агроуниверситета; пригородные почвы – пос. Рамонь). Микробиологический анализ почвенных проб осуществляли по стандартной методике[8]. Секционная структура оценивалась по критериям пространственной и
временной встречаемости, идентификация по соответствующим
определителям[5, 6]. Полученные данные обработаны статистически с применением Excel и Statistica.
В ходе проведенных исследований городских почв нам не
удалось обнаружить достоверных различий в структуре комплекса актиномицетов в рекреационных и селитебных зонах
города по сравнению с контролем. Напротив, в зонах с повышенным уровнем антропогенной нагрузки нами зафиксированы четкие изменения таксономической структуры комплекса типичных для чернозема выщелоченного почвенных актиномицетов. В связи с этим в данной статье представлены данные только для промышленной и транспортной зоны. Так, в урбаноземах города нами были обнаружены такие рода актиномицетов
как Nocardia, Micromonospora и самый обширный род Streptomyces.
Наиболее чувствительным оказался род Micromonospora, который
из ранга доминантов в контроле переходит в ранг случайных родов в промышленных и транспортных зонах города. Напротив,
по сравнению с контролем в почвах города значительно возрастает доля рода Nocardia. Известно, что актиномицеты этого рода
Труды второй международной конференции
227
способны к деградации гумуса[3]. Возрастание частоты встречаемости рода Nocardia в урбаноземах служит подтверждением установленной нами ранее закономерности прогрессивной дегумификации городских почв[7].
Реакции серий из рода стрептомицетов на процессы урбаногенеза были неоднозначными. Так, в городских почвах сохранялась на постоянном уровне доля устойчивых серий стрептомицетов cinereus аchromogenes, albus albus. Интересно отметить,
что возрастала частота встречаемости пигментированных серий
стрептомицетов, выделяющих темные пигменты в среду roseus
roseoviolaceus, roseus ruber и др. Пигменты меланиновой природы
обладают антиоксидантными свойствами, обеспечивают защиту
от иссушения и повышенной инсоляции[5].
В урбаноземах промышленных и транспортных зон города
появлялись нехарактерные для контроля серии стрептомицетов
roseo-violaceus, helvo-flavus flavus, характерных для более южных
регионов. В городских почвах в ранг случайных переходили серии cinereus chromogenes и imperfectus, которые в контроле были
часто встречающимися.
В промышленных и транспортных зонах города количество
типичных секций актиномицетов практически не снижалось. Количество доминантных и часто встречающихся секций незначительно возрастало в урбаноземах за счет снижения числа типичных секций актиномицетов (табл. 1).
Структура комплекса актиномицетов оказалась довольно
устойчивой к антропогенному воздействию в урбоэкосистеме.
Согласно разработанной шкале реакций микробного сообщества
почвы на внешние воздействия [2], реакция актиномицетов в урбаноземах г. Воронежа соответствовала адаптивной зоне «стресса». В этой зоне происходит перераспределение популяций по
степени доминирования, а состав сообщества остается практически неизменным.
228
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Показатели структуры комплексов актиномицетов чернозема в экосистемах с разными видами антропогенной нагрузки
Показатели
Контроль
Урбоэкосистемы (зоны)
промышленная
транспортная
количество типичных
секций
11
10
10
из них: доминантных
7
8
9
общих с контролем
типичных секции
6
8
не характерных для
контроля секций
2
2
84-89
87-97
90-95
1,0
0,57-0,60
0,60-0,74
плотность типичных
секций, %
Ксх с контролем
Труды второй международной конференции
229
Список литературы
1. Андреюк Е.И., Иутинская Г.А. Почвенные микроорганизмы и
интенсивное землепользование. Киев: Наукова Думка, 1988.
192 с.
2. Гузев В.С., Левин С.В. Техногенные изменения сообщества
почвенных микроорганизмов. // Перспективы развития почвенной микробиологии / ред. Д. Г. Звягинцев. М., 2001. С.
178–219.
3. Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М. Экология актиномицетов. М.,
2001. 257 с.
4. Медведева М.В., Федорец Н.Г. Комплексная оценка состояния
почв, находящихся в условиях урбанизации. // Экологические системы и приборы. 2004. № 7. С. 5–8.
5. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология. М.: МГУ, 1988.
6. Определитель актиномицетов / Г. Ф. Гаузе [и др.]. М., 1983.
7. Свистова И.Д., Назаренко Н.Н. Микробиологическая индикация урбаноземов г. Воронежа. // Вестн. ВГУ: Сер. Химия. Биология. Фармация. 2003. – № 2. – С. 175-180.
8. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по
микробиологии. М., 2004.
230
Индикация состояния окружающей среды
ИНДИКАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОСИСТЕМ
ИСТОРИЧЕСКИХ ВОДНЫХ ПУТЕЙ
ОЗЕРОВА Н.А., ШИРОКОВ Р.С., СНЫТКО В.А., ШИРОКОВА В.А.
Институт истории естествознания и техники имени
С.И. Вавилова РАН
14orn@rambler.ru
Работа выполнена по проектам № 12-05-00316 РФФИ, 12-05-31282
мол.а РФФИ и № 11-03-00340 РГНФ
Искусственные водные объекты – каналы и шлюзы, водохранилища – один из ярких примеров техногенных геосистем. В
них антропогенная и природная составляющая образуют самую
тесную связь, формируя особые комплексы с отличным от естественных объектов режимом, который в то же время подчиняется
глобальным закономерностям окружающей среды.
Комплексная экспедиция по изучению исторических водных
путей (КЭИВП) начала свою работу в 2003 г. За это время были
проведены исследования Мариинской, Северодвинской, Вышневолоцкой, Тихвинской водных систем, начато изучение водного
пути «Из варяг в греки». Все они представляют собой сложную
геосистему, включающую как естественные водные объекты (реки и озера), так и искусственные (каналы, шлюзы, водохранилища, плотины и как их неотъемлемая часть – укрепленные берега). Отличаются они и в соотношении «природа/человек». Так,
сооружения Мариинской и Северодвинской систем отреставрированы, и они в настоящее время судоходны. Вышневолоцкая
и Тихвинская водные системы разрушены почти полностью: на
месте шлюзов можно найти лишь руины деревянных укреплений, у поселений – остатки каменных и деревянных набережных. Лишь в Вышнем Волочке и на Волге сохранились водохранилища и бейшлоты, а в Тихвине на месте одного из шлюзов
создан городской водозабор.
Для создания единой геоинформационной базы по историческим водным путям работы Экспедиции проводятся по следующим направлениям:
Труды второй международной конференции
231
а) уточнение источниковой базы историко-научного исследования и проверка существующих гипотез о происхождении
природных и гидротехнических памятников. Выявление и наложение карт различных исторических периодов и космоснимков
(снимков, сделанных с борта космических аппаратов) для выявления изменений режима системы и последствий этих изменений;
б)
изучение
гидролого-гидрохимического
режима территории, а именно: пространственно-временного распределения гидролого-гидрохимических данных. Прогнозирование
перспектив развития экогидрологического состояния водных систем;
в) исследование памятников гидротехники на местности, реконструкция ландшафта;
г) определение влияния старинных и новейших каналов и
других рукотворных водных объектов на природную среду территорий, прилегающих к этим сооружениям;
д) создание геоинформационных систем, которые объединяют собранные Экспедицией гидролого-гидрохимические данные, ландшафтные описания, фотобанк, архивные и опубликованные материалы по каждому исследованному историческому
водному пути.
Методика научных работ КЭИВП складывалась постепенно
с первых лет ее существования. Экспедиция насчитывает 2 отряда, которые перемещаются на двух рафтах (надувных лодках,
оборудованных мотором). Первый отряд оснащен гидрологометеорологической лабораторией, с помощью которой проводятся гидрологические (глубина, ширина, скорость течения реки), гидрохимические (температура воды, рН, электропроводность, содержание растворенного в воде кислорода), метеорологические (температура воздуха, давление, влажность, облачность, скорость ветра) измерения и наблюдения в точках, удаленных друг от друга через каждые 3-5 км. Вторая лодка ведет
ландшафтное описание местности по всему маршруту. За время
232
Индикация состояния окружающей среды
исследований по каждой системе было пройдено в среднем около 500 км пути.
В ходе экспедиционных работ были получены практические
результаты по пространственно-временной изменчивости ионного стока и качества воды. Сведенные в таблицы, данные стали
основой для серии тематических карт распределения гидрологогидрохимических величин. Эти параметры могут служить индикаторами для определения качества воды и способствовали выявлению целого ряда фактов сброса загрязняющих веществ в водоемы.
Одним из итогов исследований стали детальные цифровые
карты исторических водных путей, составленные на основании данных аэрокосмического зондирования и геопозиционной
привязки изученных объектов к современной ландшафтной основе. Ландшафтные маршрутные наблюдения дали богатый материал по истории освоения долин и водоразделов в районе исторических водных путей. Была выявлена ландшафтная обусловленность появления и развития водных путей как природноантропогенных геосистем и ландшафтная структура территорий,
прилегающих к Мариинской, Северодвинской, Вышневолоцкой,
Тихвинской водным системам и пути «Из варяг в греки».
В ходе исследований было проведено ранжирование и
атрибутация ряда гидротехнических памятников: составлена
описательно-регистрационная документация. Привлекая эти
данные исследований, используя банк фотографий, собранные
архивные и литературные материалы, разработан план-проспект
возможных эколого-туристических маршрутов по каждому водному пути.
Таким
образом, отработанная методика сопоставления современных и
старых карт в сочетании с гидролого-гидрохимическим и ландшафтным изучением водных систем позволила представить общую картину процесса изменения природной среды до и после
создания гидросистем и показать их современное экологическое
состояние. Совокупность собранных сведений составляет геоин-
Труды второй международной конференции
233
формационную базу исторических водных путей, которая находит применение в разных областях: гидрологических, краеведческих, ландшафтоведческих и других изысканиях.
Сегодня значение водных путей не столь велико, как столетия
назад. Более того, практически повсеместно на севере и северозападе России наблюдается отток населения из сельской местности. В результате нарушается эколого-антропогенный баланс,
выработанный на протяжении веков. Можно наблюдать изменения ландшафтов, их микроклимата, сопровождающиеся утратой материальных свидетельств процветания известных водных
артерий. Сохранившиеся памятники культуры и гидротехники
нуждаются в немедленном обследовании и описании для их возможного сохранения и реставрации. Они могут и должны выступать в роли образующего начала при возрождении промышленного и туристического потенциала.
БЕСПОЗВОНОЧНЫЕ В ПОДСТИЛКАХ ХИБИНСКОГО
ГОРНОГО МАССИВА
ПОЖАРСКАЯ В.В.
Кольский научный центр Российской академии наук
vika_pozharskaja@mail.ru
Биоразнообразие является одним из основных показателей
функционирования биоты, в том числе и почвенной, что позволяет рассматривать почвенных беспозвоночных, как средство
оценки качества окружающей среды и ее изменений[1, 4]. Уникальность природы Севера обусловлена сочетанием низкого таксономического разнообразия и высокой специфичностью фауны
и флоры.
В течение вегетационных сезонов 2008-2011 гг. проведены исследования 14 биоценозов, расположенных на высоте от 300 до
234
Индикация состояния окружающей среды
1100 м над ур.м. на склонах разной экспозиции (северной, северовосточной, юго-восточной и южной) трех гор Хибинского горного массива (Мурманская область) – Вудъяврчорр, Ловчорр, Поачвумчорр. Объектами исследования были сообщества беспозвоночных, населяющие органогенный горизонт А0 (подстилку) основных горно-растительных поясов.
В результате проведенных исследований в подстилках различных горно-растительных поясов Хибин выявлено 29 таксонов: от 8 до 24 в разных биоценозах при наибольшем разнообразии в лесных поясах всех гор. Общими для трех гор были 16
таксонов.
В большинстве биоценозов независимо от сезона преобладали беспозвоночные с короткими циклами развития в почвенной
среде – личинки двукрылых и энхитреиды. Доля двукрылых варьировала от 18 до 77%, доля энхитреид от 5 до 70%, достигая максимальных значений в подстилках субальпийского и альпийского поясов. На открытых пространствах горной тундры возрастали численность и обилие хищников – пауков и многоножеккостянок (до 10-17%). Весной в горных тундрах массово размножались почвообитающие партеногенетические щитовки, для которых нами отмечено как вынашивание яиц, так и не характерное для этих насекомых живорождение.
Хибинские тундры отличались от зональной кольской тундры высокой численностью и разнообразным составом почвенной фауны (13-17 таксонов против 5-10), что можно объяснить более мягкими климатическими условиями в связи с расположением Хибин в подзоне северной тайги, а самих тундр – на небольших высотах. Во всех тундрах доминировали двукрылые, жесткокрылые и энхитреиды, но плотность этих групп и общая численность беспозвоночных в горных тундрах была сопоставима с
зональными сосняками (табл.1).
Почвенная
фауна
горно-лесных
поясов
Хибин (горно-таежные ельники и горно-лесотундровые березняки),
напротив, представляет обедненный вариант педофауны северной тайги. По сравнению с зональными сосняками и ельниками
Труды второй международной конференции
235
Табл. 1. Показатели почвенной фауны в горных и зональных биоценозах Мурманской области
Биоценозы
Ельники
Горные
Берез- Тундняки
ры
n=2
n=5
n=6
Число
таксонов
17-20
16-20
1317
Численность,
экз/м2
430560
370600
Биомасса,
г/м2
2.54.0
0.911.3
Полярная
пустыня
Зональные
ЕльСосники няки
n=5
n=5
13
15-23
14-25
180800
180
560710
250550
0.24.8
0.4
0.81.6
0.210.0
236
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 2. Соотношение основных таксонов беспозвоночных в горных и зональных биоценозах Мурманской области (обилие, %).
Биоценозы
Горные
Зональные
Ельники,
cосняки
Ельники
Березняки
Тундры
Полярная
пустыня
Насекомые
48-65
11-86
22-85
73
85-89
Черви
12-47
8-75
3-71
9
7-9
Паукообразные
2-17
2-10
0-12
1
3-5
Многоножки
1-4
1-7
0-7
17
1-2
Моллюски
2
0-2
0-2
0
1
Итого, %
100
100
100
100
100
Беспозвоночные
Мурманской области в подстилках горно-лесных биоценозов отсутствовали некоторые таксоны, плотность доминирующих отрядов (двукрылые, жесткокрылые, пауки) была ниже, а олигохет
(люмбрициды, энхитреиды) – выше (табл.2).
Высокая доля гумификаторов – люмбрицид и энхитреид в составе сапрофильного комплекса фауны отличает высоко гумусированные и обогащенные биогенными элементами (кальцием, калием, кремний, магний, фосфор, сера, и др.) горные почвы Хибин от северотаежных подзолов и свидетельствуют о большей функциональной активности сапроблока в горных почвах
по сравнению с зональной тайгой Мурманской области.
В целом степень фаунистического сходства между растительными поясами Хибин выше, чем между горными и зональны-
Труды второй международной конференции
237
ми биоценозами (рис. 1), что отражает своеобразие комплексов
беспозвоночных в горных почвах Хибин и объясняется различиями в наборе таксонов-доминантов и уровне их численности в
зональных и горных почвах.
Видовая идентификация трех семейств жесткокрылых
(Coleoptera: Staphylinidae, Carabidae, Elateridae) показала, что на территории горного массива встречаются не менее 79 видов жуков:
47 видов стафилинид, 22 вида жужелиц и 10 видов щелкунов. С
учетом литературных данных[7, 6, 2, 5, 3] хибинская фауна стафилинид, жужелиц и щелкунов насчитывает 56, 30 и 10 видов
соответственно. Фауна стафилинид Хибинского горного массива
составляет не менее 23% от регионального разнообразия этих жуков, жужелиц – не менее 40%, щелкунов – не менее 16%. Общими
для трех гор оказались лишь 13 из 79 видов жуков (или 17%): по 5
видов стафилинид (Bolitobius cingulatus, Oxypoda annularis, Atheta
brunneipennis, Mycetoporus lepidus, Tachinus elongatus) и жужелиц
(Calathus melanocephalus, C. micropterus, Patrobus assimilis, Pterostichus
brevicornis, Amara brunnea) и 3 вида щелкунов (Hypnoidus rivularius,
Eanus costalis, Liotrichus affinis). Выявленные виды жуков характеризуются разными ареалами, биотопическими преферендумами, жизненными формами и занимают разные экологические
ниши. Ни один вид жесткокрылых не встречался во всех 14-ти
исследованных биоценозах.
Проведенные исследования показывают, что подстилки Хибинского горного массива характеризуются значительным фаунистическим своеобразием, при сохранении ядра доминантов,
характерного для зональных подзолов. С другой стороны, в горах
выше биоценотическая значимость таких эволюционно древних
геобионтных форм как черви. Высокие значения их численности
и зоомассы в горно-растительных поясах соответствуют трофической структуре педофауны высокопродуктивных сообществ и
свидетельствуют о большей функциональной активности сапроблока в почвах Хибин по сравнению с равнинной тайгой Мурманской области.
Экстремальными факторами, влияющими на численность,
238
Индикация состояния окружающей среды
разнообразие и сезонную активность большинства групп беспозвоночных, являются крутизна склонов, нестабильный гидротермический режим, значительная скорость ветра, короткий сезон с
положительными температурами воздуха. Обеднение разнообразия фауны связано с исчезновением редких таксонов, имеющих узкие экологические ниши и в большей степени уязвимых
к воздействию факторов среды.
Список литературы
1. Бурдин, К. С. Основы биологического мониторинга / К. С.
Бурдин. – М., 1985. – 158 с.
2. Бызова Ю.Б., Уваров А.В., Губина В.Г. и др. Почвенные беспозвоночные беломорских островов Кандалакшского заповедника. М.: Наука, 1986. 311 с.
3. Каталог биоты Беломорской биологической станции МГУ /
ред. Чесунов А. В., Калякина Н. М., Бубнова Е. Н. М.: КМК, 2008.
384 с.
4. Криволуцкий Д. А. Почвенная фауна в экологическом контроле. – М.: Наука, 1994. – 268 с.
5. Россолимо Т.Е. Сравнительный анализ параметров холодостойкости некоторых жесткокрылых (Coleoptera) гипоарктических районов // Зоол. журнал, 1994. Т. 73. № 7-8. С. 101-113.
6. Стриганова Б. Р. Почвенная фауна северного побережья Кольского полуострова // Экология почвенных беспозвоночных.
М.: Наука, 1973. С. 75-83.
7. Фридолин В.Ю. Животно-растительное сообщество горной
страны Хибин. М.–Л.: АН СССР, 1936. 293 с.
Труды второй международной конференции
239
Рис. 1. Дендрограмма фаунистического сходства горных и зональных биоценозов Мурманской обл. по таксономическому составу и численности почвообитающих беспозвоночных (Ward‘s
method, Euclidean distances). Биоценозы зональной тундры: ДЗ1ДЗ3, ДЗ-Б – окрестности пос. Д. Зеленцы, Т1-Т3 – окрестности
пос. Териберка; зональная тайга (Е1-Е5 – ельники, С1-С5 – сосняки). Биоценозы Хибинского горного массива: тундровые (В-ТЛК,
В-ТК, В-ЕРН, Л-ГП, Л-ТК, П-ТК), горно-лесные (В-БК, Л-БК, П-БК),
горно-таежные (В-ЕР).
240
Индикация состояния окружающей среды
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОГО ВЛИЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ВЕРХОВЫЕ БОЛОТНЫЕ МАССИВЫ
РУДАКОВ В.В., ГАЛАНИНА О.В.
Санкт-Петербургский государственный университет
RudakovW@ya.ru
Болотные биогеоценозы, как и любой компонент природной
среды, в настоящее время находятся в той или иной степени под
техногенным воздействием. В данной работе нами предпринята
попытка диагностировать влияние воздушной эмиссии веществ,
поступающих в атмосферу от промышленных источников, на
растительность болотных массивов западной части Ленинградской области.
В ходе изучения болот Кургальского полуострова в 2001 г. на
болоте Кадер были обнаружены изменения типичного видового
состава растительных сообществ [1]. Впоследствии появилась гипотеза о возможном влиянии поллютантов на болотный массив
верхового типа.
Опубликованные ранее работы [2, 3, 4] посвящены изучению
смен в растительном покрове верховых болот северо-восточной
Эстонии, вызванных изменением экологических условий местообитаний под влиянием атмосферного загрязнения. Основными источниками поступления загрязняющих веществ являются
местные предприятия ТЭК, работающие на горючих сланцах Эстонского месторождения Прибалтийского сланцевого бассейна.
Влияние оказывалось через поступление в атмосферу и последующее осаждение или выпадение с осадками несгораемого остатка в виде летучей золы, образующейся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании (зольность данного вида
сланца 46%) [5]. В зависимости от фракции (крупная/мелкая) в
золе АО «Ээсти Энергия Нарвские Электростанции» содержится: CaO до 58/40%, SiO2 35/28%, Al2 O3 8/10%, Fe2 O3 6/5%, MgO 4/5%,
K2 O 2,5/5,5%, Na2 O 0,2/1% а также ТiО2 , Nа2 О и Р2 О5 [6]. По химическому составу зола является основной, характеризуется содержанием щелочей.
Труды второй международной конференции
241
На рассматриваемой территории потенциальными источниками эмиссии веществ, способных менять экологические условия (pH, минеральный состав) болотных местообитаний, являются промышленные производства, расположенные в г. Нарва (Эстония) и г. Кингисепп (РФ). Энергетический комплекс в г. Нарве
состоит из двух крупнейших в мире сланцевых тепловых электростанций − Эстонской и Балтийской, производящих 92% всей
генерируемой электроэнергии в республике. В 2009г. суммарный
выброс золы нарвским комплексом составил 6,2 тыс. т, что более
чем 7 раз меньше выбросов золы в 2000 г. (47,8 тыс.т). Это связано с реорганизацией производства и увеличением доли в производстве электроэнергии других видов топлива. Выброс дымовых
газов осуществляется через 4 трубы высотой от 149м до 182,6м на
Балтийской электростанции и две трубы по 251,5 на Эстонской,
которые являются одними из самых высоких сооружений Эстонии [7]. Такая высота выброса обеспечивает распределение поллютантов на обширные площади, даже при низкой подвижности
воздушных масс. Загрязнение атмосферы Нарвским энергетическим комплексом стало причиной озабоченности в Эстонии, а
также в соседних России и Финляндии [8].
Основной вклад в загрязнение воздушного бассейна г. Кингисепп вносит ООО ПГ «Фосфорит» Вклад предприятия составляет
3,4 тыс. т вещества (86,86%), что на 833,4 т больше по сравнению
с 2009 годом, в том числе: твердых веществ – 86,03%, NO2 – 74,3%,
SO2 – 99,7%, NH3 – 99,8%, ЛОС – 95%, H2 SO4 – 100%. Увеличение
выбросов загрязняющих веществ в атмосферу связано с увеличением выпуска основной продукции – минеральных удобрений
[9].
По инициативе эстонских коллег (E. Karofeld & K. Vellak,
University of Tartu) в августе 2010 г. были проведены совместные
полевые исследования. Для изучения были выбраны 4 верховых
болотных массива, расположенных вблизи границы с Эстонией: Завиронский Мох, Кадер (Kadersoo), Кленное и Верецкий Мох
(Рис.1).
Болотный массив Завиронский Мох (2925 га) расположен на
242
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Схема расположения рассматриваемых объектов.
водоразделе р. Луга и оз. Хаболово. Болотный массив Кадер
(Kadersoo) (983 га) находится на приозерной террасе Финского
залива. Болотный массив Кленное (8,1 га) расположен вблизи г.
Кингисепп на правобережном склоне к р. Луга. Болотный массив
Верецкий Мох (7773 га) расположен на водоразделе рек Долгая,
Верца и Славянка. Исследованные болотные массивы по типу
трофности являются олиготрофными. По характеру питания они
относятся к омбротрофным болотам, т.е. болотам, питающимся
исключительно атмосферными осадками.
На исследованных массивах были заложены пробные площади размером 0,1 га, где были выполнены геоботанические описания, измерения рН и электропроводимости болотных вод, определялся уровень болотных вод, высота элементов микрорельефа,
отбирались образцы сфагновых мхов для определения зольности
и содержания серы. Отбор сфагновых мхов производился методом смешанной пробы, отбиралось по 5 образцов сфагнов с кочек
Труды второй международной конференции
243
и по 5 образцов из мочажин в сходных растительных сообществах на каждой эталонной площади. Измерения экологических
показателей выполнялись в 10-кратной повторности. Лабораторный анализ проб выполнен в лаборатории геоэкологического мониторинга СПбГУ в 2011 г.
Значение зольности характеризуется содержанием несгораемого остатка, который образуется из минеральных примесей в
массе при ее полном сгорании. Увеличение зольности сфагновых мхов, находящихся в условиях атмосферного загрязнения
связано с изменением минеральной составляющей и возможных
изменениях экологических условий. Уровень pH и электропроводимость болотной воды измерялись на кочках и в мочажинах с 10-кратной повторностью. Удельная электрическая проводимость (УЭП) – это численное выражение способности водного
раствора проводить электрический ток. В природных водах УЭП
зависит в основном от концентрации растворенных минеральных солей и температуры. Минеральную часть воды составляют
ионы Na + , K + , Ca2+ , Cl – , SO42 – , HCO 3 – , которыми обуславливается электропроводность природных вод. Аналогично значению
зольности, изменение УЭП болотной воды позволяет отслеживать изменение в типе питания сообщества.
Растительный покров болотных массивов носит комплексный характер. Он был охарактеризован как сосново-пушицевокустарничково(Calluna vulgaris)-сфагновый на грядах и очеретниково(Rhynchospora alba)-сфагновый в мочажинах и является типичным для восточноприбалтийских болот. Присутствие в составе растительных сообществ таких видов, как пушица многоколосковая (Eriophorum polystachion) и пухонос альпийский
(Trichophorum alpinum), является несвойственным для олиготрофных болотных массивов и свидетельствует о несколько более богатом минеральном питании. Установленные в образцах сфагнов значения показателей рН и зольности, в целом, не превышают естественного уровня, характерного для данного типа болот: рН=3,6-3,8 указывает на омбротрофное питание болот, а зольность от 2,3-3,2 % является нормальной [10] для почти
244
Индикация состояния окружающей среды
всех ненарушенных болот. Болотные массивы Кадер и Верецкий
Мох несколько выделяются по показателям зольности сфагновых
мхов в мочажинах (4,96 % и 4,68 %) и удельной электропроводности болотной воды (106 μS/cm и 84,6 μS/cm) [11].
Болотные массивы расположены вблизи источников загрязнения и находятся в зоне перемещения воздушных масс, содержащих поллютанты, и могут быть подвержены атмосферному
загрязнению. Так, в 1990-х годах на болотах северо-востока Эстонии получали значения зольности 6-8% [2]. При этом верховые
болота вследствие поступления доступных для питания форм
макроэлементов, в том числе Na + , K + , Ca 2+ , могут менять свой
трофический статус и характер растительных сообществ. Результаты проведенного исследования позволяют вновь говорить о
возможном трансграничном воздушном переносе сланцевой золы от предприятий ТЭК с территории Эстонской Республики.
Список литературы
1. Смагин В.А., Галанина О.В. Болота Кургальского полуострова
// Бот. журн. 2003. Т. 88. № 5. С. 72-92.
2. Карофельд Э.К. Влияние атмосферного загрязнения на некоторые охраняемые верховые болота Северо-востока Эстонии.
Болота охраняемых территорий: проблемы охраны и мониторинга. Тезисы докладов XI Всесоюзного полевого семинараэкскурсии. Л.,1991. С. 63-67.
3. Karofeld, E., Ilomets, M. On the impact of oil shale mining and
processing on mires in Northeast Estonia. International Mire
conservation Group. 2008. Newsleer 1. P. 10-11.
4. Paal, J.; Vellak, K.; Liira, J.; Karofeld, E. Bog recovery in
Northeastern Estonia aer the reduction of atmospheric input.
Restoration Ecology, 2010. N 18 (S2). P. 387- 400.
5. EBRD project summary document – Estonia: Narva Power.
Environmental Issues Associated with Narva Power Plants. 200205-15.
Труды второй международной конференции
245
6. Химический и гранулометрический составы сланцевых зол
Золест-бет и Золест-ойл АО «Ээсти энергия нарвские электростанции», Нарва, 2010.
7. Treier K., Kabral N., Frey J. Trends of air pollutants in precipitation
at Estonian monitoring stations in 1994-2005. Oil Shale, 2008. Vol.
25, No. 2. P. 276–290.
8. Paat, A. About the mineral composition of Estonian oil shale ash.
Oil Shale, 19 (3), 321-333. 2002.
9. Доклад «Об экологической ситуации в Ленинградской области в 2011 году» СПб., 2012.
10. Горная энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984–1991.
11. Рудаков В.В., Галанина О.В. Омбротрофные болота в условиях атмосферного загрязнения (на примере Ленинградской области) // Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных сред: Тезисы докладов Международной конференции, Москва 4-6 февраля 2013г. М.: БИНОМ. Лаборатория
знаний, 2013. С. 184.
246
Индикация состояния окружающей среды
ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ
КАЧЕСТВА ВОД
САФРОНОВА Д.В.
Санкт-Петербургский Государственный Университет
dollydolly@mail.ru
Для количественной оценки степени изменения реакции гидробионтов на изменения свойств среды широко используется электрофизиологический метод, весьма точно связывающий
действие факторов среды и ответные реакции организмов. Данная разновидность биологических методов контроля качества
водной среды путем регистрации физиологических показателей
гидробионтов, анализа и оценки их функционального состояния
демонстрирует, что биологические объекты реагируют на то или
иное физико-химическое воздействие как направлением, так и
величиной реакции, что определяет значение данного фактора
с точки зрения их выживания. Поскольку изменение адаптивных способностей организмов в ответ на изменение среды наблюдается как в экологическом, так и в эволюционном плане,
выявление на как можно более ранних стадиях различных изменений физиологических функций и поведенческих реакций у
гидробионтов позволяет судить о степени их адаптированности
к раздражителю. Таким образом, физиологические параметры,
отражающие внутреннюю реакцию организма на внешние воздействия, служат объективными показателями уровня действия
факторов среды[3].
При внедрении в гидробиологию электрофизиологического
метода на роль биоиндикаторов стали подбирать виды гидробионтов, удовлетворяющие определенным требованиям, к примеру, использование рыб обуславливалось их достаточно высокой чувствительностью к изменению среды и разнообразием
адаптивных качеств. Помимо таких универсальных показателей,
как изменения в приросте рыб, выживаемость гидробионтов на
разных стадиях онтогенеза, плодовитость и качество потомства,
с помощью электрокардиографического метода оценивались из-
Труды второй международной конференции
247
менения частоты и силы сердечных сокращений, обусловленные определенным качеством среды обитания рыб[3]. Биологический анализ рыб также включает обследование их наружных и
внутренних органов до и после воздействия сточных вод с описанием фактического состояния исследованных объектов[4]. Данные физиологического, гистологического и биохимического анализа тела рыб сопоставляют с показателями, характеризующими
их нормальное состояние, для фиксации наблюдаемых отклонений в поведении и жизнедеятельности животных[1].
Однако такая система регистрации кардиоактивности и других параметров имеет существенный недостаток – большая часть
показателей регистрируется инвазивным путем, что в подавляющем большинстве случаев приводит к гибели гидробионтов и
не соответствует современным методам проведения физиологических экспериментов. Чтобы не идти вразрез с современными
представлениями о биологической этике, подобные методики
исследований должны быть неинвазивными и исключать массовое умерщвление гидробионтов. Традиционно в качестве биомаркеров, регистрация которых проводится неинвазивными методами, используют физиологические и размерные характеристики объектов-биоиндикаторов, а также показатели генеративного потенциала животных.
При проведении экофизиологического мониторинга биоиндикатором водной среды могут также являться некоторые виды рода Daphnia. Были сделаны попытки контролировать активность сердца конкретного животного с помощью специальной экспериментальной установки, состоящей из микроскопа,
проточной камеры, фотокатода, источника высокого напряжения, предусилителя, периодметра, осциллографа и самописца[2].
Здесь по изменению периода сокращений сердца дафнии и времени, необходимому для достижения критического уровня периода сокращений сердца, можно определить степень загрязнения
водной среды. Но ввиду высокой цены такой установки и своей
громоздкости, она не имеет широкого применения на практике.
Еще одним минусом при использовании дафний в биоиндика-
248
Индикация состояния окружающей среды
ции и биотестировании является то, что в момент регистрации
физиологических параметров состояние стресса у них достаточно трудно идентифицируемо, что накладывает серьезные ограничения на интерпретацию получаемых данных.
Наиболее подходящими объектами для проведения биомониторинга с использованием неинвазивных способов регистрации активности сердца оказались представители отряда Decapoda[9]. Удобство работы с этими животными обусловлено наличием жесткого карапакса, который позволяет плотно установить на нем датчик для снятия показаний активности сердечно-сосудистой системы. Многие представители отряда
Decapoda чутко реагируют на едва заметное ухудшение физикохимических параметров воды, и именно это их свойство было взято за основу для проведения экспериментов по содержанию животных в среде с повышенной концентрацией тяжелых
металлов[11] и наблюдению за изменениями в их сердечной
деятельности[12]. Было показано, что на первых же минутах действия данных химических агентов, в частности, при концентрации меди в растворе 10 мг/л, уменьшался ударный объем сердца
животных и наблюдалась брадикардия, свидетельствуя не только
о быстрой реакции животного на воздействие, но и о нарушении механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы. Результатом этих исследований стало создание установки для раннего оповещения о загрязнении водной среды путем долговременной регистрации активности сердца крабов, где функционирование сердечно-сосудистой системы животных рассматривалась как биомишень для оценки изменения качества среды[10].
Устройство системы наблюдения следующее: на карапаксы крабов приклеены регистрирующие изменение частоты сердечных
сокращений датчики, сигналы от которых по проводникам поступают в анализатор, расположенный на берегу, где и находится наблюдатель. Конкретные значения частоты сердечных сокращений, отличающиеся от таковых в нормальном функциональном состоянии животных, идентифицируются как сигналы
о воздействии определенной, превышающей пороговую концен-
Труды второй международной конференции
249
трацию загрязнителей[13]. На крабах также было показано, что
по частоте сердечных сокращений можно достоверно судить о
потреблении кислорода животными, что косвенно может свидетельствовать об их энергетических затратах при агрессивном поведении особей между собой[14].
Таким образом, направление биомониторинга в режиме реального времени достаточно быстро заняло одно из основных
мест в системе контроля качества воды, поскольку в большинстве
случаев периодического снятия показаний оказывается недостаточно для полноценного отслеживания загрязнения водной
среды. Значительный интерес для постоянного мониторинга
состояния водных экосистем представляет группа биологических методов, основанных на выявлении экотоксикологических
биомаркеров[12]. Ответ гидробионта на изменение качества среды представляет сложный комплекс поведенческих, физиологических и биохимических реакций, отраженных на разных уровнях организации: молекулярном, клеточном, тканевом, органном, системном и организменном, включающих биохимические,
цитологические, иммунологические и физиологические показатели. Однако в настоящее время из всего комплекса биологических показателей неинвазивными методами в реальном масштабе времени можно получить сведения только об изменении
поведенческих, морфометрических и некоторых физиологических характеристик организма-биоиндикатора, среди которых
наибольшей точностью обладают методы контроля физиологических показателей в реальном масштабе времени[5].
Разработка методов неинвазивной регистрации физиологических показателей гидробионтов в режиме реального времени
привела к созданию системы неинвазивной регистрации активности сердечно-сосудистой системы других панцирных животных – речных раков[7]. Разработанный в лаборатории экспериментальной экологии водных систем СПб НИЦЭБ РАН неинвазивный инструментальный биоаналитический метод оценки качества воды заключается в следующем. Регистрация осуществляется с помощью волоконно-оптического датчика, который кре-
250
Индикация состояния окружающей среды
пится на карапакс животных, позволяя проводить анализ данных
по лазерным фотоплетизмограммам в условиях свободного поведения животных. В лазерном волоконно-оптическом фотоплетизмографе формируется световой поток инфра-красного диапазона, который подводится к карапаксу рака с помощью тонкого
оптического волокна с миниатюрным датчиком на конце. Датчик закрепляется на карапаксе животного с помощью специального устройства в виде “седла”. Световой поток подводится к карапаксу в область расположения сердца рака, облучая сердечную
сумку через карапакс диффузно рассеянным лазерным светом.
Отраженный от сердца оптический сигнал содержит информацию о периодических изменениях формы и размеров сердца, связанных с его работой. После необходимого усиления и соответствующей фильтрации в лазерном волоконно-оптическом фотоплетизмографе выделенная составляющая сердечных сокращений в форме аналогового электрического сигнала поступает
в аналоговый цифровой преобразователь, а затем в персональный компьютер через USB-порт для последующей обработки[7].
По результатам измерений строится фотоплетизмограмма, которая в дальнейшем анализируется с использованием математических и статистических методов. Оригинальная компьютерная
программа “VarPulse” автоматически считывает данные с аналогового цифрового преобразователя, определяет длительность
каждого кардиоинтервала в режиме реального времени и высчитывает набор характеристик вариабельности сердечного ритма
животного. Данный метод позволяет оценивать функциональное состояние не только взрослых особей, но и животных в период раннего онтогенеза[6]. Различные функциональные состояния раков определяются по особенностям работы сердца, в частности, по изменению временных и амплитудных характеристик
сердечных циклов[8].
Используя вышеописанный метод, исследованы особенности кардиоактивности раков видов Procambarus clarkii (Girard),
Pontastacus leptodactylus (Esch.) и Cherax quadricarinatus (von Martens)
в различных функциональных состояниях. Показана пригод-
Труды второй международной конференции
251
ность использования данных видов раков в качестве биоиндикаторов качества воды на водозаборных и/или водоочистных станциях ГУП “Водоканал Санкт-Петербурга”. Проведение физиологических экспериментов по тестированию животных для отбора
их на станции заключалось в наблюдении за частотой сердечных
сокращений и другими параметрами вариационной пульсометрии в покое, после хендлинга, в стрессе. В качестве оценки функционального состояния при нагрузке был выбран тест на подвешивание раков в воде. Лишение животного опоры приводило его
в состояние стресса, которое могло сохраняться достаточно долго
(часы). В отличие от других нагрузочных тестов, этот тест позволял выявить индивидуальные характеристики животного в щадящем режиме тестирования с учетом самостоятельного управления поведением животного во время тестирования. Физиологически здоровое животное демонстрировало во время подвеса в
воде увеличение частоты сердечных сокращений в 1,5-2 раза (от
90-120 уд/мин и выше) по сравнению с показателями в состоянии
покоя и отсутствие выраженной аритмии. По этим параметрам
изначальные группы животных в 100% случаев были признаны
неоднородными.
Список литературы
1. Дюбин В.П. Физиологические реакции рыб на воздействие
стрессовых факторов. // Физиологические аспекты токсикологии гидробионтов: Сб. науч. тр. – Ярославль, 1989. – С. 103110.
2. Кикнадзе Г.С., Есаков Б.П., Кузьминых С.Б. и др. Автоматизированный метод оценки загрязненности водной среды, основанный на регистрации периода биения сердца дафнии. //
Методы биоиндикации и биотестирования природных вод,
выпуск 1: Сб. науч. тр. – Л., 1987. – С. 25-33.
3. Котова Л.И., Рыжков Л.П., Полина А.В. Биологический контроль качества вод. – М.: Наука, 1989. – 144 с.
252
Индикация состояния окружающей среды
4. Полина А.В, Феклов Ю.А., Аленичев С.В. Использование биомаркеров в мониторинге загрязнения водной среды. // Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга: тезисы докладов ХI международного симпозиума по биоиндикаторам, Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 11-21 сентября
2001 г. – Сыктывкар, 2001. – С. 151-152.
5. Сафронова Д.В. Анализ кардиоактивности и изменения
длины тела раков Procambarus clarkii (Girard) (Decapoda,
Crustacea) как биомаркеров качества воды. Магистерская диссертация. Санкт-Петербург, 2005.
6. Федотов В.П., Холодкевич С.В., Строчило А.Г. Активность
сердца раков Astacus astacus в период раннего онтогенеза. //
Журнал эволюционной биохимии и физиологии. – 2002 а. –
Т. 38, № 4. – С. 335-340.
7. Федотов В.П., Холодкевич С.В., Строчило А.Г. Изучение сократительной активности сердца раков с помощью нового неинвазивного метода// Журнал эволюционной биохимии и физиологии. – 2000. – Т. 36, № 3. – С. 219-222.
8. Федотов В.П., Холодкевич С.В., Строчило А.Г. Особенности активности сердца рака Astacus astacus в различных функциональных состояниях. // Журнал эволюционной биохимии и
физиологии. – 2002 б. – Т. 38, № 1. – С. 36-44.
9. Aagard A., Andersen B.B., Depledge M.H. Simultaneous
monitoring of physiological and behavioural activity in marine
organisms using non-invasive, computer-aided techniques. //
Marine ecology progress series. – 1991. – V. 73. – P. 277-282.
10. Aagard A. In situ variation in heart rate of the shore crab Carcinus
maenas in relation to environmental factors and physiological
condition. // Marine Biology. – 1996. – V. 125. – P. 765-772.
11. Anderson M.B., Reddy P., Preslan J.E. et al. Metal accumulation
in crayfish, Procambarus clarkii, exposed to a petroleum-
Труды второй международной конференции
contaminated bayou in Louisiana// Ecotoxicology
Environmental Safety. – 1997. – V. 37. – P. 267-272.
253
and
12. Depledge M.H., Aagard A., Giorkos P. Assessment of trace
metal toxicity using molecular, physiological and behavioural
biomarkers// Marine Pollution Bulletin. – 1995. – V. 31, № 1-3. –
P. 19-27.
13. Depledge M.H., Lundebye A.K. Physiological monitoring of
contaminant effects in individual rock crabs, Hemigrapsus
Edwardsi: the ecotoxicological significance of variability in
response// Comp. Biochem. Physiol. – 1996. – V. 113C, № 2. – P.
277-282.
14. Rovero F., Hughes R.N., Whiteley N.M. et al. Estimating the
energetic cost of fighting in shore crabs by noninvasive monitoring
of heartbeat rate// Animal behaviour. – 2000. – V. 59. – P. 705-713.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИТОПЛАНКТОННОГО СООБЩЕСТВА
ПРИ САПРОБИОЛОГИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ И
БИОИНДИКАЦИИ СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ НА
ПРИМЕРЕ ОЗЕРА ИЛЬМЕНСКОЕ
СИЛИН В.Ю.
Южно-Уральский государственный университет
vasya_silin@mail.ru
Антропогенное влияние на биосферу и неблагоприятные последствия загрязнения выходят за пределы локального воздействия, приобретая региональный и даже глобальный характер.
Влияние загрязнений находит свое реальное выражение в прогрессирующей эвтрофикации водоемов, в накоплении химических токсикантов в разных средах, в снижении экологической
продуктивности водных экосистем. Поэтому на данный момент
существует весьма актуальная задача мониторинга состояния
гидросферы.
254
Индикация состояния окружающей среды
Чтобы оценить состояние водоема, необходимы хорошо разработанные гидробиологические классификации водных экосистем, по которым возможно установление основных изменений
водных биоценозов в условиях загрязнения окружающей среды.
Существует достаточное количество методик по исследованию
водных объектов и определению их качественного состояния и
в конечном итоге прогнозированию их дальнейшего состояния.
Одним из методов оценки качества воды является сапробиологический анализ[1]. Сапробность – это комплекс физиологических свойств различных организмов, обуславливающий их способность развиваться в воде с тем или иным содержанием загрязняющих веществ.
В зависимости от целей и задач сапробиологического анализа
в качестве объектов исследования применяются различные организмы. Нами в качестве объекта исследования был выбран фитопланктон, как первое звено трофической цепи, которое во многом определяет структуру и функционирование водной экосистемы в целом. Фитопланктон – высокочувствительный биоиндикатор, т.е. он реагирует даже на незначительные отклонения
факторов окружающей среды[2].
В работе проводились исследования сапробности воды озера Ильменское в летний период 2011 года методами биоиндикации с использованием особенностей биоразнообразия фитопланктонного сообщества.
Озеро Ильменское расположено на южной границе Ильменского государственного заповедника и находится на административной территории г. Миасса. Заповедной является только
небольшая часть юго-восточного побережья. На западном берегу
озера расположены две базы отдыха, на северном – жилой поселок и нефтебаза.
Для исследования современного экологического статуса озера Ильменское было изучено состояние прибрежной полосы, в
результате чего было установлено 6 мест отбора проб (рисунок
1).
Отбор проб из водоема или водотока для анализа осуществля-
Труды второй международной конференции
255
ется непосредственно перед выполнением работы на глубине не
более 0,5 м от дна с помощью планктонной сети. На каждой точке
было отобрано в среднем по 5–7 проб. Далее пробу сгущали методом мембранной фильтрации и микроскопировали полученную
суспензию. Обнаруженные микроводоросли идентифицировали
по видам.
Для определения индекса сапробности был выбран метод
индикаторных организмов Пантле и Букка в модификации
Сладечека[1]. Он наиболее удобен в расчетах, позволяет получить весьма точные данные, сопоставимые с результатами
физико-химического анализа. В каждой точке были определены некоторые физико-химические показатели качества воды
для сравнения с результатами биоиндикационного исследования (таблица 1).
Рассматривая динамику организмов относящихся к различным зонам сапробности по станциям (таблица 2), следует отметить, что соотношение организмов различных зон сапробности
(олигосапробные, α- и β-мезосапробные организмы) более или
менее сохраняет свою стабильность.
Процентное соотношение фитопланктонных организмов различных зон озера Ильменское представлено на рисунке 3.
Выводы
1. В ходе проведения исследований было зарегистрировано
24 вида представителей фитопланктона, из них преобладают βмезосапробы, их численность в среднем по стациям составляет
49%. Причем доминирующие виды озера Ильменское – Gloetrichia
echinulata (14%), Microcystis aeruginosa (13%), Flagillaria crotonensis
(11%), Asterionella Formosa (9%), Anabaena flos-aquae (9%), Anabaena
lemmermanii (6%).
2.
К редковстречающимся видам были отнесены: Dinobryon sociale
(1%), Cymbella parva (1%), Ceratium hirundinella (1%), Rhopalodia gibba
(1%), Pediastrum duplex (1%), Oscillatoria limosa (1%).
3. По результатам сапробиологического анализ воды выяснили, что станции «Мостки» (IndS=1,55), «Кордон лесника»
256
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Физико-химические показатели качества воды в точках
пробоотбора.
Общая жесткость, мг-экв/л
Окисляемость, мг O2 /л
8
2,2
6,78
Кордон
лесника
32
3
9
1,3
18,88 0,013 0,71 14,2
Залив
33
3
8
2,4
7,26
123 1
9
2,1
34,12 0,203 0,18 7,1
Северный
берег
39
3
8
2,3
7,01
0,011 0,34 12,3 0,07
Поселок
39
3
8
2,4
7,20
0,013 0,31 13,2 0,09
Устье
р. Черемшанка
0,4
11,5
Fe, мг/л
рН
3
Cl – , мг-экв/л
Запах, балл
64
NH 4+ , мг/л
Цветность, гр.
Мостки
NO 2 – , мг/л
Точка пробоотбора
Содержание
0,013 0,34 13,3 0,06
1,84
Труды второй международной конференции
257
Организмы различных зон сапробности
Станция «Поселок»,%
Станция «Кордон лесника»,%
Станция «Устье реки Черемшанки»,%
Станция «Залив»,%
Станция «Северный берег»,%
Станция «Мостки»,%
Табл. 2. Физико-химические показатели качества воды в точках
пробоотбора.
0
0
4
50
6
4
0
β
50
58
17
65
50
54
0-β
46
38
33
29
42
46
β-α
4
0
0
0
4
0
(IndS=1,53), «Залив» (IndS=1,54), «Поселок» (IndS=1,61), «Северный берег» (IndS=1,56) относятся к классу качества – удовлетворительно чистая, то есть вода в этих местах по степени сапробности оценивается как β-мезосапробная. Станция «Устье
р. Черемшанка» (IndS=1,06) относится к классу качества – чистая,
то есть вода в этом месте по степени сапробности оценивается
как олигосапробная.
4. В целом класс качества воды озера Ильменское – удовлетворительно чистая (умеренно загрязненная), по степени сапробно-
258
Индикация состояния окружающей среды
сти оценивается как мезосапробное (IndSср =1,48), по категории
трофности как мезоэвтрофное.
5. Анализ физико-химических показателей по 5 точкам озера Ильменское позволяет сделать вывод о том, что класс качества воды озера – удовлетворительно чистая и соответствует
СанПиН[3] водоемов рыбохозяйственного и рекреационного водопользования.
Список литературы
1. Ходоровская, Н.И. Физико-химические и гидробиологические методы исследования экологического состояния водоемов: учебное пособие / Н.И. Ходоровская, О. Н. Кандерова. –
Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. – 70 с.
2. Афанасьев, Ю.А. Мониторинг и методы контроля окружающей среды: учебное пособие в 2-х частях. Ч.2 /
Ю.А. Афанасьев, С.А. Фомин. – М.: Издательство МНЭПУ,
2001. – 337 с.
3. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – М.: Информационноиздательский центр Минздрава России, 2002.
Труды второй международной конференции
259
Рис. 1. Карта-схема озера Ильменское с указанием точек пробоотбора.
260
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 2. Процентное соотношение фитопланктонных организмов
озера Ильменское.
Рис. 3. Усреднённое процентное соотношение фитопланктонных
организмов различных зон озера Ильменское.
Труды второй международной конференции
261
ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ РЕДКИХ ВИДОВ
РАСТЕНИЙ КАК ИНДИКАТОРОВ СВОЙСТВ ПОЧВЫ В
ЮГОВОСТОЧНОМ ЗАБАЙКАЛЬЕ
ФЁДОРОВА Н. В., КРИШТАЛЁВА А. В.
Забайкальский государственный университет
natushat@mail.ru, aniuta.kulackova@yandex.ru
Даурская степь – один из самых обширных и хорошо сохранившихся массивов степных пространств Земного шара. Государственный природный биосферный заповедник «Даурский»,
осуществляющий охрану уникальных природных комплексов
этого региона, расположен на территории Ононского и Борзинского районов Забайкальского края, южная его граница совпадает с государственной границей России с Монголией[2].
Заповедник находится в пределах Улдза-Торейской высокой
равнины. В современном рельефе преобладают аккумулятивные
аллювиальные и озерные равнины, увалистые поверхности и
изолированные массивы низкогорий. Возвышенности с относительной высотой 100-150 м над уровнем озера присутствуют только вдоль северного берега Торейских озер. Климат района заповедника резко континентальный с жарким летом и сухой, холодной зимой. Характерна большая амплитуда колебаний температуры; в течение года выпадает 150–350 мм осадков, из них
около 80% – летом. Особенность климата Даурии – чередование
засушливых и влажных периодов. Хорошо выделяются малые
(около 30 лет) циклы, которые проходят в рамках более крупных 120–150-летних. На территории заповедника и его охранной зоны расположено множество (около 40) мелких горько соленых озер, большинство из которых существует только во влажные климатические периоды. Крупнейшими гидрологическими объектами территории являются озера Барун-Торей и ЗунТорей, реки Улдза и Ималка, озеро Умыкей, Цаган-Нор. Воды озер
гидрокарбонатно-хлоридно-натриевые[2].
Даурский заповедник находится в районе контакта лесостепной и степной зон, что вместе с особенностями рельефа и клима-
262
Индикация состояния окружающей среды
та обуславливает высокое фитоценотическое разнообразие растительного покрова, включающего ряд уникальных фитоценозов, характеризующихся своеобразной колоритной флорой, интересной пространственной структурой и динамикой. На сравнительно небольшой площади заповедника присутствуют степные, луговые, солончаковые, водные, кустарниковые, лесные сообщества. На территории Даурского заповедника наибольшее
распространение имеют каштановые и горно-каштановые почвы, а также почвенные комплексы с участием солончаков. Каштановые почвы характерны для настоящих и сухих степей. Данный тип почв распространен по плакорным участкам. Солончаки образуются в понижениях рельефа или по берегам озер[6]. Такое свойство почвы как концентрация растворенных солей играет немаловажную роль в жизни растений и сильно влияет на
формирование растительности в районе исследования.
Мы занимались изучением экологии видов редких растений
Даурского заповедника. Нами изучались следующие виды: астрагал светло-красный (Astragalus miniatus), ирис Ивановой (Iris
ivanovae), лилия карликовая (Lilium pumilum), селитрянка сибирская (Nitraria sibirica), кермек золотой (Limonium aureum), хвойник
даурский (Ephedra dahurica) и спаржа коротколистная (Asparagus
brachyphyllus). Некоторые из них, как, например, N. sibirica, E.
dahurica являются реликтами, а другие, такие как L.aureum, эндемиками. Все эти виды занесены в Красную книгу Забайкальского края[5] , а A. brachyphyllus в Красную книгу РФ[4]. Исследования проводились в течение 2010-2011 гг. на территории Соловьевского, Ималкинского и Кулусутайского участков Даурского заповедника. Материалом исследования послужили 152 стандартных геоботанических описания и 240 проб почв. С одной
площадки отбиралось 5 проб в пяти точках, расположенных в виде «конверта». Подготовка проб к анализу проводилась по методике, описанной в ГОСТе26423-85 «Почвы. Методы определения
удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка
водной вытяжки»[1]. В почвенной вытяжке проводились измерения концентрации растворенных солей в почве и ее pH с по-
Труды второй международной конференции
263
мощью карманного кондуктометра (DIST 1 HI 98301) и pH-метра
(HANNA HI 98127) согласно инструкциям к данным приборам. В
каждой пробе проводилось по два измерения.
Для того чтобы определить на каких почвах произрастает
то или иное растение мы пользовались классификацией Л. Г.
Раменского[?]:
1. Незасоленные почвы – это почвы с концентрацией солей
0–0,3%;
2. Слабозасоленные почвы – 0,3–0,5 %;
3. Среднезасоленные почвы – 0,5–1,0 %;
4. Сильнозасоленных почвы – 1–2 %;
5. Очень сильнозасоленные почвы – 2 % и более.
Было обнаружено, что наблюдается зависимость между засоленностью почвы и распространением редких видов растений в
районе исследования. Анализ данных по концентрации солей в
почве показал, что Astragalus miniatus и Asparagus brachyphyllus не
могут быть индикаторами засоленности почвы. По нашим данным Astragalus miniatus встречается на почвах с низким содержанием солей, однако известно, что этот вид также встречается и на
солончаках. Asparagus brachyphyllus, по нашим данным, встречается на незасоленных почвах, согласно же литературным источникам для данного вида характерно произрастание на почвах с
высоким содержанием солей. Поэтому для выявления экологических ниш этих видов требуются дополнительные исследования.
Пять видов (Iris ivanovae, Lilium pumilum, Nitraria sibirica,
Limonium aureum, Ephedra dahuricа) из изученных нами показали довольно строгую приуроченность к почвам с высоким или
низким содержанием солей. Поэтому эти виды могут считаться
индикаторами засоленности почвы (табл. 1).
По данным, приведенным в таблице (табл. 1), Iris ivanovae,
Lilium pumilum, Ephedra dahurica по отношению к концентрации
растворимых солей в почве имеют узкую экологическую нишу
264
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Почвенные условия произрастания охраняемых видов
растений на территории Даурского заповедника
Название
вида
Число
точек
отбора
проб
Концентрация
растворимых
солей в почве,
%
Характеристика почвы
по отношению к
концентрации
растворимых солей
Iris
ivanovae
7
0,01-0,15
незасоленная
Lilium
pumilum
8
0,01-0,06
незасоленная
Nitraria
sibirica
15
0,30-1,00
слабо- и
среднезасоленная
Limonium
aureum
6
0,50-1,57
средне- и
сильнозасоленная
Ephedra
dahurica
10
0,02-0,16
незасоленная
и обитают на незасоленных почвах. На средне- и сильнозасоленных почвах встречается Limonium aureum, Nitraria sibirica характеризует почвы со слабым и средним содержанием солей.
Список литературы
1. ГОСТ 26423-85 «Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки», 1985.
2. Кирилюк О.К. и др. «Биосферный заповедник «Даурский».
Чита, 2009. 104 с.
Труды второй международной конференции
265
3. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы)/Гл.
редколл.: Ю.П. Трутнев и др.; Сост. Р.В. Камелин и др. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. – 855 с.
4. Красная книга Читинской области и Агинского бурятского
Автономного Округа (растения)/Редкол.: А.П. Островский и
др. – Чита: Стиль, 2002 – 280 с.
5. Ногина Н.А. Почвы Забайкалья. – М.: Наука, 1964. – 312 с.
6. Шамсутдинов З.Ш. и др. Галофиты России, их экологическая
оценка и использование. М.: РАСХН, 2000. – 339 с.
ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ
ЛАНДШАФТОВ БАССЕЙНА Р. БЕЛОЙ (В ПРЕДЕЛАХ
ЮЖНОГО УРАЛА) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЛИЯНИЯ
ЕСТЕСТВЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ
ХАСАНОВА Г.Ф.
Башкирский государственный университет
galima87@inbox.ru
Ландшафты бассейна р. Белая в пределах Южного Урала охватывают территорию от истока реки Белая до Юмагузинского водохранилища, тогда естественными границами будут считаться
водораздельные хребты: восточная – Уралтау, северная – Бакты,
Машак, Нары, Зильмердак, западная – Улутау, Багарязы, БашАлатау, южная – Зилаирское плато.
На
территории получили развитие ландшафты горно-лесостепные,
горно-лесные, лесотундровые, тундровые, гольцового пояса.
На формирование разнообразных ландшафтов оказали влияние многие физико-географические особенности территории –
геологическое строение, рельеф, климат, история развития ландшафтов и антропогенное воздействие.
266
Индикация состояния окружающей среды
В палеогене на месте Уральских гор поднималась невысокая
холмистая равнина, напоминавшая собой современный казахский мелкосопочник. С востока и юга ее окружали мелководные
моря. Климат тогда был жарким, на Урале росли вечнозеленые
тропические леса и сухие редколесья с участием пальм и лавра.
К концу палеогена вечнозеленая полтавская флора вытесняется тургайской листопадной флорой умеренных широт. Уже в
самом начале неогена на Урале господствовали леса из дуба, бука,
граба, каштана, ольхи, березы. Крупные изменения в этот период
происходят в рельефе: в результате вертикальных тектонических
движений Урал из мелкосопочника превращается в среднегорную страну. Вместе с поднятиями идет процесс высотной дифференциации растительности: вершины гор захватываются горной
тайгой, постепенно формируется гольцовая растительность, чему способствует восстановление в неогене континентальной связи Урала с Сибирью – родиной горно-тундровой растительности.
В самом конце неогена к юго-западным склонам Урала подступает Акчагыльское море. Климат в это время был холодный,
близилась ледниковая эпоха; господствующим типом растительности на Южном Урале становится хвойная тайга.
На юге Урала более широкое распространение получили широколиственные леса, в то время как березово-сосноволиственничная лесостепь деградировала. Встречающиеся на Южном Урале березовые и лиственничные рощи являются прямыми
потомками тех березовых и лиственничных лесов, которые были
свойственны холодной плейстоценовой лесостепи[3]. Ель и пихта на Южном Урале появились в сравнительно поздние периоды
послетретичного времени, в условиях неоднократной смены сухих периодов влажными.
При перекрестном влиянии всех этих причин, сменяющихся
в пестрой калейдоскопичности в разное время, с различной силой и значением возникли южно-уральские ландшафты в современном виде.
По мнению Крашенинникова, в настоящее время про-
Труды второй международной конференции
267
исходит не законченное смещение более северных физикогеографических зон, на юг в более низкие широты[1].
Одновременно наблюдается и обратный процесс: в структуре высотной поясности хорошее развитие получили горнолесостепные ландшафты.
Причиной является геоморфологические особенности хребтов; южный склон прогревается лучше и соответственно, испаряемость больше, чем на северном. Поэтому там получили распространение лесостепные ассоциации растений.
Ландшафты бассейна реки Белой в пределах Южного Урала
начали испытывать очень сильное антропогенное воздействие с
середины XVIII в. в виде сплошных рубок лесов, в связи со строительством горных заводов.
Развитие
металлургической
промышленности
требовало большого количества топлива, в виде древесного угля. Например: потребности Белорецкого завода в древесном угле
– в год составляли – 23 тыс. коробов, Кагинского – 7 тыс., АвзяноПетровского – 38 тыс., Узянского – 16 тыс. (1 короб = 70,36 куб.
футов = 2 м3 – прим. автора)[2]. Таким образом, за год вырубки
(при сплошной рубки) уничтожались леса площадью около 13,3
км2 .
В настоящее время главной причиной изменения ландшафтов является антропогенный фактор. Динамический процесс
идет в направлении деградации геокомплексов. Это выражается:
1. в изменении структуры ландшафтов, характерным стала замена светлохвойных лесов вторичными березовоосиновыми др;
2. в сокращении ареала распространения сосен, а лиственницы оказались под угрозой исчезновения на данной территории;
3. в широком распространении горно-лесостепных ландшафтов;
268
Индикация состояния окружающей среды
4. в изменении видового состава лугов в сторону увеличения
ассоциаций лесостепного характера.
Причинами являются превышение и нарушение правил лесосеки, чрезмерный выпас скота, лесные пожары, загрязнения
почв и вод промышленными выбросами и др.
Список литературы
1. Крашенинников И.М. Из истории развития ландшафтов Южного Урала. – С-П., 1927. – 30 с.
2. 2. Металлургические заводы Урала XVII–XX вв.: Энциклопедия. – Екатеринбург, 2001. – 410 с.
3. Мильков Ф.Н., Гвоздецкий Н.А. Физическая география СССР.
Общий обзор. Европейская часть СССР. Кавказ. – М., 1986. –
376 с.
БИОИНДИКАЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ОКРЕСТНОСТЯХ ГОРОДОВ
ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ХВАТОВА Ю.С., МИЦЫК Е.П., ДУНАЕВ А.М.
Ивановский государственный химико-технологический
университет
amdunaev@ro.ru
Согласно Государственной программе «Охрана окружающей
среды» на 2012-2020 гг. одним из четырех основных направлений развития этой отрасли является повышение эффективности
функционирования гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды. В условиях увеличения объемов промышленного
производства и не уменьшающегося уровня воздействия автотранспорта проблема экологического контроля качества окружающей среды является весьма актуальной.
Труды второй международной конференции
269
Современный город образует специфическую экосистему, в
которой обращается большое количество различных загрязняющих веществ. Воздействие ксенобиотиков проявляется не только на собственно городские территории, но и на близлежащие
окрестности. За рубежом уделяется значительное внимание подобного рода исследованиям, примером может служить[1].
Наряду со стандартным физико-химическим мониторингом
в настоящее время широко используются различные биоиндикационные методики. Они имеют преимущество в тех случаях,
когда измеряемый фактор трудно поддается обработке, например, для оценки качества атмосферного воздуха необходимо отбирать значительные объемы газа специальной установкой в течение длительного времени. Эта проблема может быть решена за
счет анализа организмов-индикаторов состояния атмосферного
воздуха (мхи, лишайники).
Мхи поглощают питательные вещества исключительно из
воздуха и не имеют корневой системы. В совокупности с развитой удельной поверхностью, высокой емкостью катионного обмена и отсутствием покровных тканей это делает мхи прекрасными индикаторами атмосферного воздуха. Многие растения,
такие как, например, тысячелистник обыкновенный (Achillea
millefolium) и пижма обыкновенная (Tanacetum bipinnatum), также
обладают развитой поверхностью листьев и способны накапливать различные загрязняющие вещества.
В данной работе проведена оценка загрязнения окружающей
среды тяжелыми металлами в окрестностях крупных городов
на территории Ивановской области (Иваново, Кинешма, Шуя,
Родники, Вичуга, Тейково, Фурманов, Приволжск, ИльинскоеХованское). Для каждого города было заложено 5 площадок пробоотбора на расстояниях 0, 0.5, 1, 3 и 5 км от городской черты.
Площадки располагались в направлении юг и юго-восток (для
учета среднегодовой розы ветров). В каждой точке были отобраны пробы почвы и растительности: мхов (Pleurozium schreberi,
Hylocomiun splendens, Polytrichum commune) и высших растений
(Achillea millefolium).
270
Индикация состояния окружающей среды
Отбор проб осуществлялся в соответствии с[2, 3, 4]. После высушивания и удаления артефактов и включений, пробы подвергались анализу на тяжелые металлы (Zn, Cu, Mn, Fe, Ni) с помощью атомно-абсорбционной спектроскопии. Погрешность определения составляла 15-30%.
Содержание тяжелых металлов (ТМ) в почвах окрестностей
крупных городов Ивановской области для большинства элементов лежит в пределах нормативных величин (табл. 1). Исключение составляет концентрация цинка в почве, превышающая
ПДКп как по подвижным, так и по валовым формам от полутора до пяти раз. Условие непревышения норматива по цинку выполняется лишь для почв г. Фурманов. Наибольшие величины
содержания цинка и никеля отмечены для г. Вичуга, на территории которого действуют металлообрабатывающие предприятия.
Максимальное содержание меди зафиксировано для областного
центра, а максимальные концентрации железа и марганца найдены в менее урбанизированных Приволжске и Ильинском соответственно.
Распределение ТМ в растениях (табл. 2) во многом повторяет
ситуацию с почвой. Наибольшие значения содержания Cu, Mn и
Ni обнаружены поблизости от г. Вичуга. Наибольшее содержание
цинка отвечает почвам Фурмановского района. При сопоставлении найденных величин с референтными[5], установлено, концентрации меди и никеля превышают норму во всех исследуемых точках. Для марганца железа и цинка лишь небольшая доля
образцов лежит в пределах нормы. Все это свидетельствует о значительном влиянии городов на близлежащую территорию.
Металлы накапливаются в различных органах растения
неравномерно. Установлено, что наибольшее накопление Mn, Fe
и Zn происходит в корнях тысячелистника обыкновенного, в то
время как концентрация никеля максимальна в его стеблях. Наиболее равномерно по всему растению распределена медь – отклонение от среднего по растению значения составляет не больше
14% (табл. 3).
Интерес представляет также зависимость концентрации ТМ
Труды второй международной конференции
271
Табл. 1. Содержание (в мг/кг) валовых (верхний строка) и подвижных (нижняя строка) форм ТМ в окрестностях крупных городов
Ивановской области.
Cu
Mn
Fe
Zn
Ni
Тейково
1,65
<0,2
704
81,7
4070
77,2
558
121
2,52
1,04
Ильинское
4,40
<0,2
1030
87,4
6330
21,1
344
254
<0,3
<0,3
Фурманов
3,13
<0,2
958
41,8
6250
19,4
24,0
7,00
<0,3
<0,3
Приволжск
8,58
<0,2
1080
174
2610
140
611
42,4
1,46
1,84
Родники
8,40
0,98
711
94,7
3040
170
760
49,2
2,52
0,36
Вичуга
7,81
1,31
1030
107
3050
213
1070
47,9
6,33
0,48
Кинешма
7,47
<0,2
893
78,9
6010
119
593
44,1
1,74
<0,3
Шуя
5,77
1,17
669
169
2460
108
1010
286
2,61
0,30
Иваново
9,00
<0,2
800
143
5820
29,1
340
122
5,22
<0,3
ПДК (ОДК)
132
3
1500
500
—
220
23
80
4
272
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 2. Среднее содержание ТМ в тысячелистнике обыкновенном в окрестностях крупных городов Ивановской области.
Cu
Mn
Fe
Zn
мг/кг
Ni
Тейково
25,2
243
959
486
17,6
Ильинское
15,3
145
414
20,0
14,2
Фурманов
52,9
227
218
1590
12,4
Приволжск
20,5
175
634
1050
21,2
Родники
21,6
311
126
390
15,7
Вичуга
59,3
487
610
34,7
53,4
Кинешма
43,6
419
376
29,6
40,9
Шуя
14,8
129
860
618
4,82
Иваново
25,0
64,5
620
391
11,5
Референтная концентрация
10
200
150
50
1,5
Табл. 3. Средние концентрации ТМ в различных органах тысячелистника обыкновенного.
корни
стебли
цветки
листья
Cu
28,6
26,4
28,1
33,2
Mn
243
223
239
230
Fe
1040
420
395
598
Zn
888
337
491
557
Ni
19,0
31,1
15,1
19,4
Труды второй международной конференции
273
Рис. 1. Распределение содержания меди в различных органах тысячелистника обыкновенного в окрестностях г. Приволжска.
в различных органах растения от удаления от городской черты.
Большинство подобного рода зависимостей аналогичны приведенному на рис. 1 распределению меди в окрестностях г. Приволжска. Максимум концентраций приходится на первые две
точки, расположенные непосредственно вблизи городской черты, после чего содержание элемента плавно уменьшается по мере удаления от источника воздействия. Для упрощения сравнения все концентрации приводятся в долях от максимального значения.
Мхи получают элементы питания исключительно из атмосферных выпадений, поэтому содержание в них ТМ может указать на возможный источник попадания токсикантов в растения.
274
Индикация состояния окружающей среды
Приведенные в табл. 4 данные свидетельствуют о доминирующем атмосферном происхождении таких элементов, как медь,
марганец и никель, т.к. их содержание во мхах и тысячелистнике
практически одинаково. Железо и цинк, наоборот, вероятно имеют почвенное происхождение.
Для установления степени почвы с растениями были рассчитаны различные коэффициенты: задержки (КЗ), биологического поглощения и накопления (КБП и КБН), а также биогеохимической подвижности (КБГХП) [6]. Выявлено, что тысячелистник обыкновенный проявляет тенденцию к накоплению железа и цинка в корнях. Биологическое поглощение для всех элементов кроме марганца выше литературных значений. Наиболее
востребована растениями медь. Для нее отношение концентрации в растении к содержанию ее подвижных форм в почве (КБГХП) максимально. Также происходит значительное поглощение
никеля (КБГХП = 15,17).
Обобщая, можно заключить, что крупные города Ивановской
области оказывают существенное воздействие на прилегающие
территории. Наиболее ярко это проявляется для Вичугского, Ивановского и Приволжского районов.
Список литературы
1. Zechmeister H. G., Riss A. and Hanus-Illnar A. Biomonitoring of
Atmospheric Heavy Metal Deposition by Mosses in the Vicinity of
Industrial Sites // Journal of Atmospheric Chemistry. 2004. № 49 p.
461–477.
2. ГОСТ 17.4.4.02-84. Почвы. Методы отбора и подготовки проб
для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. Утвержден Постановлением Государственного
комитета СССР по стандартам от 19 декабря 1984 г. № 4731.
3. Harmens H. et all. Monitoring of atmospheric deposition of
heavy metals, nitrogen and POPs in Europe using Bryophytes.
Monitoring Manual. // Bangor: ICP Vegetation Coordination
Centre, 2010. 9 P.
Труды второй международной конференции
275
Табл. 4. Средние концентрации ТМ в различных органах тысячелистника обыкновенного.
Cu
Mn
Fe
Zn
Ni
Смох (мг/кг)
32,4
215
227
63,8
20,7
Ст.о. (мг/кг)
30,9
245
535
512
21,3
КЗ
1,08
1,09
2,49
2,63
0,61
КБП
0,39
0,24
0,15
4,55
0,22
КБП (лит.)
0,13
0,40
0,012
0,90
0,03
КБН
5,38
0,13
0,07
4,33
5,05
КБГХП
45,07
1,43
3,00
6,61
15,17
4. Johnsen I., Pilegaard K., Nymand E. Heavy metal uptake in
transplanted and in situ yarrow (Achillea millefolium) and
epiphytic cryptograms at rural, urban and industrial localities at
Denmark // Environmental Monitoring and Assessment. 1983. №
3. p. 13-22.
5. Markert B. Establishing of ’reference plant’ for inorganic
characterization of different plant species by chemical
fingerprinting // Water, Air, and Soil Pollution. 1992. №64.
P. 533-538.
6. Пилюгина М.В., Попова Л.Ф., Корельская Т.А. Экологический
биогеохимический мониторинг: критерии, нормативы, коэффициенты. – Архангельск: Поморский университет – 2007.
46 с.
276
Индикация состояния окружающей среды
Индикация биологических объектов
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭПИФИТНОЙ
(ДРОЖЖЕВОЙ) МИКРОФЛОРЫ В КАРАКАЛПАКСТАНЕ
БАБАДЖАНОВА В.А.1 , КАЛИМБЕТОВА Р.Ю.2
1
Нукусский филиал ТашПМИ, Нукус, Узбекистан; 2 КГУ имена
Бердаха, Нукус, Узбекистан
venus82@inbox.ru
Дрожжевая микрофлора Каракалпакстана изучена недостаточно, хотя этот вопрос имеет важное теоретическое и практическое значение, так как регион отличается своеобразными природными условиями. Несмотря на экстремальность условий обитания в природных субстратах региона обитает богатейшая микрофлора, которая адаптировалась к высоким температурам, сильному засолению, высокому осмотическому давлению.
Как известно, на поверхности растений обитает разнообразная микрофлора. Часть микроорганизмов попадает из ризосферы, часть заносится с пылью и насекомыми. Эпифитные микроорганизмы размножаются на поверхности стеблей, листьев и семян. Эпифиты питаются продуктами экзосмоса растений. Условия жизни эпифитных бактерий своеобразны. Они довольствуются небольшими запасами питательных веществ на поверхности растений, устойчивы к высоким концентрациям фитонцидов, выдерживают периодические колебания влажности, на развитие микроорганизмов решающее влияние оказывают влажность, температура.
В настоящее время хорошо известно, что основным местообитанием дрожжевых грибов в природе являются растения и растительные остатки. Особенно многочисленные и разнообразные
дрожжевые сообщества формируются на поверхности живых
частей растений[1]. Основой питания таких эпифитных дрожжей являются экссудаты – прижизненные выделения растений,
в состав которых входят простые сахара, органические кислоты и другие, легко утилизируемые дрожжами соединения[2]. В
Труды второй международной конференции
277
свою очередь, эпифитные дрожжи, потребляя экссудаты, стимулируют ассимиляционные процессы растений. Некоторые виды
дрожжей могут выступать в качестве агентов биоконтроля развития фитопатогенных микроорганизмов, выделяя вещества, подавляющие их рост. Эпифитные дрожжи и растения вместе образуют единую симбиотическую коэволюционирующую систему,
которая может служить хорошей моделью для изучения многих
фундаментальных вопросов экологии и эволюции. Сообщества
эпифитных дрожжей филлосферы и сопряженных с ней растительных субстратов (цветов, плодов, почек) являются постоянной
и неотъемлемой частью любого растения, перестраивающейся в
процессе его онтогенеза. По мере развития и постепенного отмирания растительных субстратов эпифитные виды дрожжевых
грибов закономерно оказываются в подстилке и верхних почвенных горизонтах, где формируются специфические дрожжевые
сообщества, в состав которых, кроме типичных эпифитов, входят
также и автохтонные виды почвенных дрожжей.
Эпифитные дрожжи являются эккрисотрофами, то есть используют в качестве источника питания растительные экссудаты. В состав растительных экссудатов входят в основном простые
сахара (глюкоза, сахароза, раффиноза, галактоза, сорбоза), сахароспирты (маннит, инозит), органические кислоты (щавелевая,
лимонная и др.), а также аминокислоты. Состав экссудатов соответствует составу флоэмного сока растений, и является гипертоническим по отношению к нему[3]. Для выделения чистой культуры и культивирования дрожжей применяли сусло-агар (7-8º Б),
выращивали при температуре 28-30ºС и рН=3,5-4,5. С целью изучения состава формировавшегося микробиоценоза на листьях,
пораженных тлями, нами проведен ряд исследований. Учитывая,
что углеводы – это доминирующие компоненты в выделениях
тлей (состав углеводов был определен микробиологическими методами), выявление дрожжей и дрожжеподобных микроорганизмов в составе микробиоценоза листьев является оправданным.
Исследованию подвергались многочисленные образцы листьев культурных растений (бахчевые, плодовые и ягодные куль-
278
Индикация состояния окружающей среды
туры), пораженных тлями в летне-осенний сезон. Методом разлива на плотные питательные среды с глюкозой и сахарозой выделено более 18 культур дрожжевых организмов. Изучены ассимиляционные возможности выделенных культур. С помощью
углеводных бумажных дисков определен набор простых и сложных сахаров, усваиваемых ими. В результате подробного изучения их морфолого-культуральных и физиолого-биохимических
признаков установлен таксономический состав дрожжей.
В течение вегетационного сезона температура может быть
как ниже нуля (до минус 25°С), так и намного выше (до плюс
30°С). При этом не всегда изменение температуры происходит
постепенно со сменой сезона. Довольно часто имеют место резкие заморозки при уже установившейся положительной дневной и ночной температуре; после затянувшегося зимнего периода отрицательных температур потепление может наступать
стремительно. Микроклимат, который создается на поверхности
листьев, имеет свои существенные особенности: скорость ветра
значительно снижена из-за присутствия на листьях поверхностных выростов (трихом, железистых волосков и др.), относительная влажность обычно выше, чем в окружающей атмосфере. Если
температура воздуха <30 °С, то температура поверхности листа
может быть на 5-7 °С выше, если температура воздуха >30 °С –
ниже. При этом в центральной части листовой пластинки температура обычно выше (примерно на 4 °С), чем по краям. Значение
pH для листовой поверхности установить непросто, так как оно
сильно варьирует по микролокусам, и, таким образом, различные микробные биопленки и одиночные клетки развиваются в
разных условиях кислотности среды[3].
На основе большого статистического материала по распределению видов дрожжей в разных биогеоценозах на различных природных субстратах, в том числе и на листьях растений, удалось выявить широтно-зональные и пространственносукцессионные тренды распределения многих видов дрожжей,
прежде всего базидиомицетового аффинитета[1].
Особенности таксономической структуры дрожжевых сооб-
Труды второй международной конференции
279
ществ в большей степени зависят именно от широты местности, а не от типа субстрата, т. е. стадии пространственносукцессионного ряда. В то же время, общее обилие дрожжей,
соотношение жизненных форм, групп видов, которые наиболее очевидно адаптированы к обитанию в определенных типах фоновых субстратов, изменяются вдоль пространственносукцессионного градиента значительно сильнее, чем вдоль
географического[3].
Таким образом, изучение дрожжевых эпифитных сообществ
носит сложный и многоплановый характер, и включает многие аспекты развития дрожжевых грибов в природе. Однако до
сих пор отсутствуют обзорные работы, которые давали бы целостное представление об особенностях дрожжевого сообщества
филлосферы разных видов растений и в различных сопряженных и ассоциированных локусных субстратах (цветках, плодах,
сокотечениях, буровой муке, кишечном тракте насекомых). Отсутствуют также обобщающие работы, демонстрирующие современное состояние экологических и таксономических исследований, затрагивающих спорные вопросы систематики дрожжевых
грибов, а также перспективные направления дальнейшего изучения дрожжей в природных сообществах.
Резюмируя, вышеизложенное следует отметить, что эпифитные дрожжи, несмотря на природные условия (большая сухость,
жесткая солнечная инсоляция, отсутствие влаги) почти всегда заселяют наземные части растений, отличающихся типами онтогенеза. Анализируя распределение эпифитных дрожжей по частям
растений, отмечено присутствие специфических локусов, отличающихся повышенным содержанием простых сахаров.
Список литературы
1. Бабьева И. П., Чернов И. Ю. Биология дрожжей. КМК. М. 2004.
с. 67-73.
2. Голубев В.И., Голубева Е.В. Дрожжи атакует. Химия и жизнь
XXI-века. 2003. с. 35-36.
280
Индикация состояния окружающей среды
3. Наумова Е. С., Наумов Г. И. Биоразнообразия дрожжей Азии.
Улан-Удэ. 2003. с. 110-115.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕДОНОСНЫХ ПЧЁЛ
(APIS MELLIFERA L.) В СИСТЕМЕ БИОМОНИТОРИНГА ДЛЯ
ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
ГАРСКАЯ Н.А., ПАПЧЕНКО А.В., БОРОВЛЁВА Д.В.
Луганский национальный аграрный университет, Украина
Natalya_G@bk.ru
Использование медоносных пчёл и их продуктов в качестве
биоиндикаторов (апииндикация) – это современное и перспективное направление экологического мониторинга. Уникальная
структура этого биологического объекта, его постоянная связь с
окружающей средой, особенности жизнедеятельности и питания
дают возможность изучить не только временные загрязнители,
но и отследить процесс во времени, рассчитать их содержание в
продуктах пчеловодства в зависимости от уровня в почве, растениях, воздухе[1, 2, 3, 4].
Целью нашей работы было выявить наиболее информативные морфофизиологические параметры пчелы украинской степной породы, перспективной в качестве объекта биоиндикации
экологического состояния окружающей среды.
Исследования были проведены на племенной пасеке Луганского национального аграрного университета г. Луганск, Украина. Пасека расположена в черте г. Луганск, т.е. это готовый мониторинговый пункт относительно широкого комплекса экологических характеристик окружающей среды города. Контролем
служили пчелы условно чистой зоны пасеки с. Ивановка Антрацитовского района Луганской области, Украина. Условия содержания и технология производства продукции пчеловодства в
обоих хозяйствах идентичны.
Объект исследования – пчелы украинской степной породы.
В работе было использовано около 500 рабочих пчел. Отбор пчел
Труды второй международной конференции
281
происходил в начале осеннего периода. Опытную и контрольную группы формировали по принципу пар-аналогов. Из каждого улья отбирали по 50 пчел, согласно рекомендациям Е. Херольда, К. Вайса (2007)[5].
У пчел обеих групп исследовали: массу тела, ширину волосяных поясков, отметки на кутикуле по Е. Херольду, К. Вайсу
(2007)[5], морфологические особенности и состав гемоцитов в гемолимфе пчёл, состояние клеток жирового тела, площадь клеток, ядер и ядерно-цитоплазматическое отношение (ЯЦО) по И.Т.
Мерзабекову (2010)[6]. Обработка полученных данных проводилась с применением пакета прикладных программ Statistika 6.0
для операционной системы Windows.
При проведении исследований нами были установлены достоверные отличия морфофизиологических показателей медоносных пчёл в зоне антропогенной нагрузки, в сравнении с
условно чистой зоной. Так, нахождение пасеки в загрязненной
зоне способствует достоверному снижению массы пчел на 14,04
мг или 10,7% (p≤0,001). Это может быть обусловлено накоплением
токсических веществ в организме, нарушениями метаболизма.
Согласно Е.В. Спириной (2007)[7] изменения химизма среды обитания создают средовой стресс для живых организмов. Выживание в неблагоприятных экологических условиях требует дополнительных энергетических затрат на детоксикацию, при этом и
происходит изменение морфофизиологических показателей.
Окраска тела пчел украинской степной породы преимущественно серая, иногда со светло-коричневыми пятнами. Однако в
районах с разной антропогенной нагрузкой нами была отмечена
достоверная разница в проявлении фенотипических признаков:
ширине волосяных поясков и отметках на кутикуле. Пчёлы городской пасеки имели меньшие по ширине волосяные пояски –
на 7% (p≤0,001), т. е. среди особей встречались и пчёлы с волосяными поясками оценёнными как средние, в отличие от пчёл чистой зоны, которые имели только широкие пояски. Среди всех
исследуемых насекомых не было обнаружено особей с узким пояском. Пчёлы экологически чистой зоны практически не имели
282
Индикация состояния окружающей среды
отметок на кутикуле, в отличие от пчёл зоны с антропогенным
загрязнением. Увеличение составило 1,1 балла (p≤0,001).
Гемолимфа и жировое тело медоносной пчелы – основные
звенья ее резистентности[8]. Основная масса гемоцитов у пчел
обеих групп представлена амебовидными гемоцитами Наименьшей фракцией являются веретеновидные гемоциты. Под влиянием антропогенного загрязнения клетки гемолимфы, активно принимающие участие в процессах жизнедеятельности (амёбовидные, веретеновидные и эозинофильные гемоциты[9]), достаточно чувствительны к изменениям окружающей среды. Так
пчелы городской пасеки имели меньшие значения количества
амебовидных гемоцитов на 43,0 % (p≤0,001). За счет уменьшения
основных защитных клеток прослеживается увеличение количества веретеновидных и эозинофильных гемоцитов, которые по
данным литературы[9] более активно принимают участие в фагоцитозе при любых специфических процессах. Повышение составляет 25,58% (p≤0,001) и 29,6% (p≤0,001) соответственно.
Рядом с количественными изменениями происходят и качественные изменения клеток гемолимфы. Наблюдается децентрализация ядра, потеря зернистости ядра, появление псевдоподий
и разрывов протоплазмы, что не присуще полноценным клеткам.
Таким образом, гемоциты и гемограмма очень чувствительны к антропогенной нагрузке, которая действует негативно на
клеточный состав гемолимфы пчёл и состояние гемоцитов.
Основную массу жирового тела образуют жировые клетки.
Клетки жирового тела большие округлой формы. Ядра их округлые или овальные с зернами хроматина в центре. Вся цитоплазма
заполнена окрашенными в красный цвет глыбками гликогена.
Богатство клеток жиром и гликогеном характеризует основную
функцию жирового тела насекомых – накопление запасных питательных веществ[6].
Мера развития жирового тела пчел находится в прямой зависимости от состояния окружающей среды. В районе с большей
антропогенной нагрузкой, на пасеке в г. Луганск, площадь кле-
Труды второй международной конференции
283
ток жирового тела и их ядер меньше, чем в экологически условно чистом районе. При этом ядерно-цитоплазматическое отношение (ЯЦО) у пчел экологически чистой зоны было меньше на
16,6% (p≤0,001), т.е. уровень развития жирового тела у этих пчел
выше по сравнению с пчёлами загрязнённой зоны.
Таким образом, нами установлено, что степень загрязнения
окружающей среды в условиях г. Луганск влияет на морфофизиологические показатели пчел украинской степной породы. Полученные нами результаты согласуются с данными литературы,
которые утверждают, что данные показатели информативны для
характеристики состояния организма с учётом экологических и
геобиохимических условий среды и могут использоваться для
проведения апимониторинга.
Список литературы
1. Бондарева Н.В. Использование медоносных пчёл как биоиндикаторов загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами // Успехи современного естествознания. -2005. -№ 10. –С.
5-6.
2. Туктаров В.Р. Пчеловодство и проблемы охраны окружающей среды // Апитерапия сегодня (Сп. 10): М-лы межд. н. –
практ. конф. по апитерапии / Р.В. Туктаров, Г.С. Мишуковская – Рязань, 2002. –С. 198-200.
3. Joney K.C. Honey as indicator of heavy metal contamination /
Joney K.C. // Water Air Soil Pollut. -1987. –V. 33, № 1/2. –Р. 143149.
4. Ковальчук І.І. Медоносні бджоли та мед – біоіндикатори забруднення навколишнього середовища важкими металами /
Ковальчук І.І., Федорук Р.С // Біологія тварин. -2008. –Т. 10, №
1-2. -С. 81-90.
5. Новый курс пчеловодства. Основы теоретических и практических знаний / Эдмунд Херольд, Карл Вайс. –М.: АСТ: Астрель, 2007. -368 с.
284
Индикация состояния окружающей среды
6. Мерзабеков И. Т. Морфология жирового тела медоносной
пчелы (Apis mellifera L.) в разные периоды жизнедеятельности: автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук: специальность 06.02.01 Диагностика болезней и терапия животных. Патология, онкология и морфология животных / Мерзабеков И. Т. – Уфа: 2010. –
23 с.
7. Спирина Е.В. Амфибии как биоиндикационная тест-система
для экологической оценки водной среды обитания: автореф.
дисс. на соискание уч. степени канд. биол. наук: спец. 03.00.16
«Экология» / Е.В. Спирина. – Ульяновск, 2007. – 23 с.
8. Р.С. Федорук. Фактори формування імунітету медоносних бджіл / Федорук Р.С, Ковальчук І.І., Гавраняк А.Р. // Біологія тварин. -2009. –Т. 11, № 1-2. -С. 81-90.
9. Пашаян С. А. Эколого-биологические основы, определяющие
резистентность пчел к заболеваниям: автореф.диссертации
на соискание ученой степени доктора биологических наук:
03.02.14 – биологические ресурсы / Пашоян С.А. –Екатеринбург, 2012. -39 с.
Труды второй международной конференции
285
ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РАЗВИТИЕ ВИРУСНЫХ
ИНФЕКЦИЙ У РАСТЕНИЙ
ДМИТРИЕВ А.П.1 , ШЕВЧЕНКО А.В.2 , ПОЛИЩУК В.П.2 , ГУЩА Н.И.2
1
Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН
Украины; 2 Киевский национальный университет имени Тараса
Шевченко
dmyt@voliacable.com
Вирусы широко распространены в природе и поражают практически всех представителей растительного царства. Как облигатные паразиты, они полностью зависят от растения-хозяина.
Поэтому все стрессы, которым подвергается организм хозяина,
будут в той или иной мере отражаться на процессах репликации
вируса. Растения, как известно, способны накапливать тяжелые
металлы и являются промежуточным звеном их поступления в
организм человека и животных. Более 4,5 млн гектаров земель
сельскохозяйственного пользования в Украине загрязнены тяжелыми металлами и радионуклидами[1].
Цель работы состояла в оценке распространения вирусных
инфекций растений при загрязнении почвы тяжелыми металлами.
Проведено сравнение распространенности типичных вирусных заболеваний растений, отобранных в реперных точках трех
зон: Харьковская область (Змиевская ГРЭС, загрязнение почвы
тяжелыми металлами), Киевская область и Волынская область
(территория Шацкого национального парка, экологически чистая референтная зона).
Для анализа влияния химического загрязнения отбирали растения и пробы почвы для дальнейшего определения содержания тяжелых металлов методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Образцы растений были изучены методом иммуноферментного анализа для идентификации антигенов вирусов TMV,
BMV, CMV, BYDV и PVY, которые широко распространены в
Украине.
286
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Содержание ионов тяжелых металлов в образцах почвы
Киевской области, территории Змиевской ГРЭС и Шацкого национального парка.
Как и ожидалось, для Харьковского региона были обнаружены высокие показатели содержания тяжелых металлов в почве.
Тогда как в образцах почвы из Киевской области и Шацкого национального парка концентрация большинства микроэлементов
была статистически подобной (рис. 1).
Частота встречаемости практически всех исследованных вирусов у растений, отобранных на загрязненной территории Змиевской ГРЭС, оказалась значительно выше по сравнению с дикорастущей флорой Шацкого национального парка (рис. 2). Образцы растений из Киевской области занимают промежуточное
положение. Частота встречаемости вирусных антигенов, установленная для растений из Киевской области, обусловлена, повидимому, проведением аграрных работ, что, как известно, способствует распространению вирусов.
Полученные результаты свидетельствуют, что контаминация
почвы тяжелыми металлами усиливает распространение вирусных инфекций растений, по крайней мере, по двум причинам.
Первая, это «сужение» видового разнообразия растений, способ-
Труды второй международной конференции
287
Рис. 2. Частота встречаемости пяти вирусов в образцах растений,
отобранных в регионах с разным уровнем загрязнения почвы.
ных расти на загрязненных почвах. Вторая ‒ усиление развития
вирусных заболеваний в результате снижения иммунного потенциала растений в условиях абиотического стресса.
Были проведены лабораторные и мелкомасштабные полевые эксперименты с двумя модельными системами «вирусрастение». Зависимость протекания вирусной инфекции от содержания цинка в почве анализировали у 1) растений табака
(Nicotiana tabacum), системно инфицированных вирусом табачной мозаики (TMV); 2) растений картофеля (Solanum tuberosum),
инфицированных X вирусом картофеля (PVX).
Обнаружено, что под действием тяжелых металлов происходят изменения типа, времени появления и степени развития
вирус-специфических симптомов. Химическое загрязнение почвы способствует более интенсивному накоплению вирусов в системно инфицированных растениях-хозяевах. Например, в системе «PVX – картофель» практически все исследуемые металлы
(цинк, медь, свинец), добавленные в почву, вызывали увеличение вирусной массы в растениях. В случае цинка и меди особый
интерес представляет динамика накопления вируса в растениях,
загрязненных цинком и медью, когда отсутствует фаза «плато»
288
Индикация состояния окружающей среды
и наблюдается снижение содержания вируса на более поздних
этапах инфекционного процесса.
В отдельных случаях содержание вирусов в растительных
тканях под влиянием тяжелых металлов повышается в 2,5 раза
по сравнению с инфицированными растениями, растущими на
незагрязненной почве. Важно, что такое повышение концентрации вирусных антигенов не было временным, оно сохранялось
в течение длительного времени. При этом происходят изменения у растений на клеточном уровне. Оказалось, что хроническое
действие тяжелых металлов на растение может вызывать изменения в формировании вирус-индуцированных цитоплазматических включений, о чем свидетельствуют наши эксперименты
по изучению образования TMV-индуцированных включений в
цитоплазме инфицированных клеток табака.
Остается неясным, какие события происходят на молекулярном уровне у вирус-инфицированных растений, растущих на
почвах с повышенным содержанием тяжелых металлов. Необходимы дальнейшие исследования возможного влияния химических загрязнений на векторы (переносчики) вирусов, что имеет
большое значение для индикации состояния окружающей среды. Например, тли являются одной из наиболее важных групп
насекомых – переносчиков вирусов в пределах одной популяции
растений и между разными популяциями. Известно около 4000
видов тлей, из которых почти тысяча обитает в Европе. Поэтому
существует вероятность появления новых «резервуаров» тлей и
вирусов, которых они способны переносить, в местах техногенных загрязнений и проведения фиторемедиации почв[2].
Таким образом, хроническое действие тяжелых металлов способствует развитию и распространению вирусных инфекций растений. Наблюдается не только усиление развития вирусной инфекции у отдельного растения, но и более широкое распространение вирусных заболеваний на популяционном уровне. Полученные данные свидетельствуют о существовании риска распространения вирусных инфекций растений в соседние незагряз-
Труды второй международной конференции
289
ненные экосистемы и необходимости проведения мониторинга
для предупреждения возможных эпифитотий.
Список литературы
1. Shevchenko A.V., Budzanovskaya I.G., Shevchenko T.P., Polischuk
V.P., Spaar D. Plant virus infection development as affected by
heavy metal stress. Arch. Phytopathol. Plant Prot. 2004. № 37. P.
139 ‒ 146.
2. Davis M.A., Murphy J.F., Boyd R.S. Nickel increases susceptibility
of a nickel hyperaccumulator to turnip mosaic virus. // J. Environ.
al. 2001. № 1. P. 85 ‒ 90.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГЕНЕТИЧЕСКИХ
МАРКЕРОВ ДЛЯ БИОИНДИКАЦИИ ОСЦИЛЛЯТОРИЕВЫХ
ЦИАНОБАКТЕРИЙ
ЕМЕЛЬЯНОВА М.С., ВЕЛИЧКО Н.В.
Санкт-Петербургский Государственный Университет
margar9@mail.ru
Оксигенные фототрофные бактерии (цианобактерии) представляют существенную часть пресноводного и морского фитопланктона, а также встречаются в виде наземных обрастаний на
поверхности почвы и камней. География распространения цианобактерий и занимаемые ими экологические ниши очень разнообразны: от экстремальных термофилов, обитающих в горячих
источниках Камчатки до психрофилов, обнаруженных в олиготрофных водоемах Арктики и Антарктиды[3].
В то же время их массовое развитие часто вызывает ”цветение” водоемов летом. В частности, способность осцилляториевых цианобактерий образовывать скопления в виде цианобактериальных матов могут представлять большую опасность для здоровья человека, поскольку некоторые из них продуцируют токсичные вещества. Токсины цианобактерий представляют собой
290
Индикация состояния окружающей среды
гепатотоксичные циклические гептапептиды (микроцистины), а
также нейротоксичные и дермотоксичные алкалоиды[1]. Среди
токсин-продуцирующих осцилляториевых цианобактерий отмечены представители родов Planktothrix, Symploca, Arthrospira,
Trichodesmium, Lyngbya, Leptolyngbya и Oscillatoria[1, 3]. Морфологически осцилляториевые очень сходны – все они являются нитчатыми, не образующими истинных ветвлений цианобактериями, без дифференцированных клеток.
В связи с этим очень важно разработать методы молекулярногенетической детекции цианобактерий, которые позволят быстро установить их таксономическую принадлежность, а также
способность продуцировать токсины. В частности, современные
молекулярно-генетические методы позволяют генотипировать
ДНК с помощью ПЦР-фингерпринта со случайными или специфичными праймерами, а также картировать маркерный консервативный ген 16S рРНК ферментами рестрикции[2].
Материал и методы
В качестве материала были отобраны 25 штаммов осцилляториевых цианобактерий, задепонированных в музейной коллекции CALU кафедры микробиологии Санкт-Петербургского Государственного Университета. Цианобактерии выращивали в жидкой среде mBG-11[2]. Морфологию изучали с помощью микроскопа Leica DM2500. Клеточный материал лизировали детергентным методом с помощью 2%-ного CТАВ; белковую фракцию
экстрагировали хлороформ/изоамиловым спиртом, затем ДНК
осаждали изопропанолом и этанолом. Для ДНК-фингерпринта
использовали специфичные праймеры PLG[4]. Амплификацию гена 16S рРНК проводили с универсальными праймерами
27F/1492R[4]. Очищенные набором QIAEX II (Qiagen) фрагменты
16S рДНК обрабатывали рестриктазами EcoRI и XbaI (Fermentas) в
концентрации 10 ед. активности/1 мкг ДНК.
Результаты и обсуждение
Рабочая коллекция осцилляториевых цианобактерий включает 13 штаммов рода Leptolyngbya, по два штамма родов
Geitlerinema, Arthrospira, Pseudanabaena, Oscillatoria и Limnothrix, а
Труды второй международной конференции
291
также по одному штамму из родов Planktothrix и Symploca. Все
они описаны морфологически, а также дана их морфометрическая характеристика. Но поскольку морфологические критерии у
родов Leptolyngbya, Oscillatoria и Limnothrix не позволяют их однозначно классифицировать (при лабораторном культивировании
часто утрачиваются чехлы, наличие которых является важным
диагностическим признаком рода), то в этом случае необходимо
использовать молекулярно-генетические методы.
В частности, ДНК-фингерпринт с PLG-праймерами (рис. 1) показал присутствие ПЦР-фрагментов размером около 1200 kb только у штаммов рода Leptolyngbya (дорожки 7, 8, 11, 12, 13, 14, 15, 18
и 21), Limnothrix (дорожки 2 и 19) и Geitlerinema (дорожки 3 и 22 ).
Идентичные ПЦР-профили обнаружены у штаммов Leptolyngbya
sp. СALU 1230 и СALU 1240 (дорожки 14 и 15), что указывает на их
близкое родство. Согласно полученным данным, PLG-праймеры
проявляют специфичность преимущественно к цианобактериям
рода Leptolyngbya.
Рестрикцию ПЦР-фрагментов 16S рДНК проводили одновременно двумя ферментами EcoRI и XbaI (рис.2). При этом у цианобактерий Limnothrix sp. CALU1708 и Geitlerinema sp. CALU 1310
профиль рестрикции состоит из трех фрагментов размером 350,
400 и 710 bp (дорожки 2 и 18). Для цианобактерий Leptolyngbya sp.
CALU 1710, Limnothrix sp. CALU 1714, Lyngbya sp. CALU 725 и
Oscillatoria sp. CALU 1259 характерно присутствие двух основных фрагментов размером 620 и 840 bp (дорожки 3, 7, 9 и 15). У
представителей родов Leptolyngbya sp. CALU 1230, Leptolyngbya sp.
CALU 1240, Oscillatoria sp. CALU 1263 и Oscillatoria sp. CALU 1315
рестрикционный профиль состоит из двух фрагментов 670 и 790
bp (дорожки 13, 14, 16, 19). От вышеописанных отличаются профили рестрикции у Pseudanabaena sp. CALU 1716 (дорожка 21) и у
Leptolyngbya sp. CALU 1171 (дорожка 11). С помощью рестрикционного картирования повторно подтверждается сходство штаммов Leptolyngbya sp. CALU 1230 и Leptolyngbya sp. CALU 1240.
Оба изолята были выделены из фитопланктона реки Солоница Костромской области и, по-видимому, задепонированы в му-
292
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Электрофореграмма PLG-амплификонов. ДНК-маркер (М).
зее культур микроорганизмов СALU дважды под разными номерами. Таким образом, применение молекулярно-биологических
методов позволяет идентифицировать цианобактерии с помощью специфичных праймеров до уровня рода, а также обнаружить сходные штаммы.
Список литературы
1. Волошко Л.Н., Плющ А.В., Титова Н.Н. Токсины цианобактерий (Cyanobacteria, Сyanophyta). // Альгология. Т. 18. – 2008 –
С.3-20.
2. Пиневич А.В. Очерки биологии прохлорофитов. / А.В. Пиневич, С.Г. Аверина, Н.В. Величко. – СПб.: Изд-во С.–Петерб. унта. – 2010. – 198с.
Труды второй международной конференции
293
Рис. 2. Электрофореграмма рестрикционных профилей ПЦРамплификонов гена 16S рРНК. ДНК-маркер (М).
3. Castenholz R.W. General characteristics of the cyanobacteria.
// Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (2nd ed.) /
Boone D.R., Castenholz R.W. (eds.) – New York e.a. SpringerVerlag. – 2001. – P. 1474–1487.
4. Castenholz R.W. General characteristics of the cyanobacteria.
// Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (2nd ed.) /
Boone D.R., Castenholz R.W. (eds.) – New York e.a. SpringerVerlag. – 2001. – P. 1474–1487.
294
Индикация состояния окружающей среды
ВЛИЯНИЕ ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКИХ АГЕНТОВ НА
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ
КРОВИ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ЗАПОЛЯРЬЯ
ЗАВАДСКАЯ Т.С.1 , БЕЛИШЕВА Н.К.1 , КАЛАШНИКОВА И.В.2
1
Кольский научный центр РАН; 2 Полярно-альпийский
ботанический сад-институт КНЦ РАН
Green.myrtal@mail.ru
Адаптацию человека на Севере изучают не одно десятилетие,
однако данные о функциональных изменениях в организме в
высоких широтах носят неоднозначный характер[1, 2]. Это связано с тем, что в высоких широтах состояние организма отличается высокой степенью чувствительности к раздельным и кооперативным эффектам факторов окружающей среды[3], которые не
всегда можно учесть. Вместе с тем, было показано[4, 5], что базовая, ежедневная модуляция функционального состояния организма в высоких широтах осуществляется посредством «дозового» соотношения интенсивности вариаций геомагнитного поля
(ГМП) и космических лучей (КЛ). Оказалось, что картина функционального состояния периферической крови в годы максимума солнечной активности (СА), сопряженного с высокой геомагнитной активностью (ГМА) и низкой интенсивностью КЛ, и в годы минимума СА, с обратной зависимостью между ГМА и КЛ,
имеет разительные отличия, которые касаются не только количественного содержания форменных элементов крови, но также
и характера связи показателей функционального состояния периферической крови с гелиогеофизическими агентами[6].
Цель исследования состояла в выявлении связи между динамикой функционального состояния периферической крови и вариациями гелиогеофизических агентов.
Исследование проводили на группе здоровых добровольцев
мужского пола (7 человек) в течение периода с 20 по 30 декабря 2010 г. Данные о динамике функционального состояния периферической крови, которая является индикатором физиологического состояния организма, получали на основе ежесуточного
Труды второй международной конференции
295
клинического анализа, полученного с применением автоматического геманализатора ABACUS (12 параметров).
Данные,
характеризующие
гелиогеофизические
агенты включали параметры межпланетного магнитного поля,
плазмы солнечного ветра, индексы СА и ГМА. Кроме того, были использованы наземные данные, характеризующие геофизические агенты на широте проводимых исследований (Апатиты,
67,57°N, 33,4°E): вариации ГМП, показатели нейтронного монитора, отражающего вариации КЛ (ст. нейтронного монитора ПГИ
КНЦ РАН, Апатиты). Статистическая обработка результатов была выполнена с применением пакета программ Statistica 6.0.
Результаты
У большинства испытуемых число эритроцитов (RBC) в крови, средние значения гемоглобина (HGB) выше нормы. Средняя
концентрация гемоглобина в эритроците (MCHC) у испытуемых
по сравнению с нормой – была ниже, а ширина распределения
эритроцитов (RDWC), напротив, выше (табл. 1).
Комментарий к таблице 1: Курсивом обозначены значения показателей незначительно отклоняющихся от нормы, жирным шрифтом - существенно отклоняющиеся от нормальных значений. WBC
(109 /l) – (white blood cell count ) - количество лейкоцитов, RBC (1012 /l)
- red blood cell count – количество эритроцитов, HGB (g/l) – гемоглобин, MCV (fl) - средний объем эритроцита, фемтолитры (мкм3 ),
HCT (%) – гематокрит, MCH (pg) - среднее содержание гемоглобина в
эритроците, MCHC (g/l) - средняя концентрация гемоглобина в эритроците, RDWC (%) - ширина распределения эритроцитов, PLT (109 /l)
- число тромбоцитов, MPV (fl) - средний объем тромбоцита, фемтолитры (мкм3 ), PCT (%) – тромбокрит, PDWc (%) - ширина распределения тромбоцитов.
Более значительные функциональные изменения происходят в системе тромбоцитов. Для всей выборки испытуемых за исследуемый период характерен тромбоцитоз. При этом средний
объем тромбоцитов (MPV) возрастает по сравнению с нормой в
2,3 раза, тромбокрит (PCT) и ширина распределения тромбоцитов (PDWc) превышают норму в 2 раза.
296
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Статистические данные для показателей функционального состояния периферической крови за весь исследуемый период.
Измеряемые
показатели
перифер.
крови
Норма
Среднее
Медиана
Мин. Макс. Стандарт.
WBC
(109 /l)
4-9
6.7
6.6
6.1
7.7
0.2
RBC
(1012 /l)
3,5-4,5
5.6
5.5
5.4
6.7
0.1
HGB (g/l)
130150
156.5
156.3
153.5 160.1
0.7
MCV (fl)
75—95
85.0
85.0
82.8
86.9
0.5
HCT (%)
40-48
47.9
46.4
45.4
58.0
1.3
MCH (pg)
27-34
28.0
28.5
23.3
29.3
0.6
MCHC (g/l)
330370
329.2
339.5
271.3 347.3
7.8
RDWC (%)
11,5 14,5
18.4
18.3
17.9
0.1
PLT (109 /l)
180320
360.7
366.9
310.3 416.0
11.7
MPV (fl)
8,9-9,5
21.5
22.0
17.5
24.5
0.8
PCT (%)
0,150,4
0.8
0.8
0.7
1.0
0.04
PDWc (%)
1-20
41.8
46.5
20.2
51.2
3.8
18.9
Труды второй международной конференции
297
Таким образом, среднестатистические значения измеряемых
показателей функционального состояния периферической крови
показывают, что в здоровой группе испытуемых, проживающих
в Заполярье, наблюдаются существенные сдвиги в системе гомеостаза. Эти сдвиги проявляются в виде умеренного эритроцитоза, возрастания гемоглобина, при снижении средней концентрация гемоглобина в эритроците, увеличении гетерогенности
эритроцитов, возрастании числа, объема, гетерогенности тромбоцитов и в возрастании тромбокрита (т.е. объема цельной крови, которую занимают тромбоциты). Эти сдвиги гомеостаза характерны для гипоксии, сердечно-сосудистой недостаточности,
увеличении вязкости крови, а, в случае возрастания эритроцитов и тромбоцитов – в возрастании вероятности их агрегации и
риске тромбоза.
Для выявления степени зависимости функционального состояния крови от вариаций гелиогеофизических агентов, были вычислены коэффициенты корреляции между среднесуточными значениями показателей состояния периферической крови и осредненными за сутки гелиогеофизическими индексами.
Связь между отдельными показателями состояния периферической крови и гелиогеофизическими индексами представлена на
рисунке 1.
Среднесуточные значения гемоглобина (HGB), показаны на
верхнем левом рисунке и отмечены линией №1; средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах (MCHC) под №2; вариации
Z-компоненты ГМП под №3. Рисунок А показывает гематокрит
(НСТ, сплошная линия) и вариации Z-компоненты ГМП (пунктирная линия); рисунок Б –гематокрит (НСТ, сплошная линия)
и вариации Z-компоненты ГМП (пунктирная линия); рисунок В
отражает изменение количества лейкоцитов (WBC, сплошная линия) в зависимости от вариации Ву-компоненты ГМП (пунктирная линия); рисунок Г показывает вариации тромбокрита (РСТ,
сплошная линия) от вариаций ар-индекса ГМА (пунктирная линия). По оси абсцисс отражены даты (декабрь, 2010), по оси ординат – нормированные значения показателей.
298
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Кривые динамики среднесуточных значений показателей
функционального состояния периферической крови и вариаций
гелиогеофизических агентов.
Оказалось, что между значениями HGB, MCHC и вариациями
Z-компоненты существует значимая корреляция: r=0,68 и r=0,71,
соответственно, (р≤0,05), а между НСТ и Z-компонентой r= -0,61,
р=0,078. Между WBC и Ву-компонентой ГМП r= -0,88, р≤0,05, а
между РСТ и ар-индексом ГМА – r=0,77, р≤0,05.
Полученные данные свидетельствуют, что функциональное
состояние периферической крови человека в Заполярье модулируется вариациями гелиогеофизических агентов, адаптация к
действию которых приводит к сдвигам гомеостаза, сопряженных
с возрастанием риска сердечно-сосудистых осложнений у здоровых людей в молодом возрасте.
Труды второй международной конференции
299
Список литературы
1. Сороко С.И. Нейрофизиологические механизмы индивидуальной адаптации человека в Антарктиде. // Л.: Наука,
1985.–119 с.
2. Бойко Е.Р. Физиолого-биохимические основы жизнедеятельности человека на Севере. // Екатеринбург. Уро РАН. – 2005. –
190 c.
3. Белишева Н.К., Талыкова, Л.В. Мельник Н.А. Вклад высокоширотных гелиогеофизических агентов в картину заболеваемости населения Мурманской области // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Т.13, №1(8),
2011, С. 1831-1836.
4. Белишева Н.К.. Прогноз функционального состояния организма человека на основе оценки «дозового» воздействия
геокосмических агентов в высоких широтах. Материалы 5-го
Международного научно-практического конгресса «Человек
в экстремальных условиях: здоровье, надежность и реабилитация». 16-20 октября, 2006. С. 282-284.
5. Белишева Н.К. Кооперативное воздействие вариаций геомагнитного поля и космических лучей на состояние сердечнососудистой системы человека на Севере. Коллективная монография «Проблемы адаптации человека к экологическим
и социальным условиям Севера». Отв. Ред. Е.Р.Бойко. – Сыктывкар – С. Петербург: Политехника-сервис. 2009. С.48-57. –
264 с.
6. Белишева Н.К. Глобальные и локальные аспекты воздействия
космофизических агентов, как экологически значимых факторов, на физиологию человека. Сб. трудов первой международной научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине».23-26.11.2010, Санкт-Петербург, Рос-
300
Индикация состояния окружающей среды
сия. //Спб: Изд-во Политехнического университета. 2010.Т.3.
C.42-47.
СВЯЗЬ СМЕРТНОСТИ В ПСИХОНЕВРОЛОГИЧЕСКОМ
ИНТЕРНАТЕ С ВАРИАЦИЯМИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ АГЕНТОВ
И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ СМЕРТЕЙ ПО ФАЗАМ ЦИКЛА
СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ
МИХАЙЛОВ Р.Е.1 , БЕЛИШЕВА Н.К.1 , НОВОСЕЛЬЦЕВ Р.Г.2 , ЧЕРНЕЙ
С.Д.2
1
Кольский научный центр РАН; 2 ГОСУСОССЗН «Апатитский
психоневрологический интернат»
Rem1987@mail.ru
В настоящее время вопросу влияния солнечной активности
(СА) на продолжительность жизни посвящены многочисленные
работы [1-3]. В ряде исследований показана связь между частотой смертей от сердечно-сосудистых заболеваний и вариациями
геомагнитного поля (ГМП), ассоциированных с СА[3, 4, 4, 5, 7].
Однако, результаты по оценке влияния геомагнитных возмущений (ГМВ) на смертность от сердечно-сосудистых «катастроф»
носят противоречивый характер. Одни авторы получают неоспоримые свидетельства возрастания числа смертей в период ГМВ[3,
4, 5, 6], другие обнаруживают обратную закономерность[7]. Так, в
исследовании Счеклика с соавторами[7] показано, что наибольшее число инфарктов и случаев внезапной смерти совпадают с
самой низкой СА. Такое противоречие, вероятно, связано с тем,
что, с одной стороны, не учитывается противоположный характер связи сердечного ритма у различных людей с ГМА[8], с другой стороны не принимается во внимание различная чувствительность организма к воздействию ГМА в различные фазы цикла СА[9]. В данной работе представлены результаты исследования распределения частоты смертей в психоневрологическом
Труды второй международной конференции
301
интернате по фазам цикла СА, оценена связь смертности не только с ГМА, но также и с вариациями космических лучей (КЛ), а также выявлена связь частоты смертей в определенные фазы цикла
СА у мужчин и женщин, рожденных при низкой и высокой СА.
Цель данного исследования состояла в оценке связи между
частотой смертей в результате сердечно-сосудистой недостаточности у мужчин и женщин, рожденных в разные фазы цикла СА,
с геофизическими агентами, включающими ГМА и КЛ.
Исследование проведено на медико-статистических данных, включающих даты рождения и смерти, а также причины
(сердечно-сосудистая недостаточность – ССН), повлекшие за собой смерть пациентов Областного психоневрологического интерната в г. Апатиты Мурманской области. Даты рождения всех
умерших приходятся на период с 1895 по 1984 г.г., даты смерти с
января 1985 по декабрь 2009. За этот период в интернате зарегистрировано 997 смертей, из них от ССН 678 случаев (70%). Медикостатистические данные психоневрологического интерната дают
уникальную возможность оценить влияние внешних геофизических агентов на частоту смертей, поскольку исключается возможность воздействия на пациентов различных условий жизни, питания, а также разнообразных социальных факторов, связанных с
жизнедеятельностью человека за пределами интерната. Для анализа связи частоты смертей с геофизическими агентами были
привлечены данные, характеризующие СА (числа Вольфа (W),
среднее значение напряженности ГМП nT (|B|), среднее значение
вектора ГМП (В), вариабельность напряженности и вектора ГМП
(sigma|B| и sigma B, соответственно), индексы ГМА: Kp, AE, ap,
PC(N), а также данные по радиоизлучению Солнца с длиной волны 10.7 см (f10.7) (hp://omniweb.gsfc.nasa.gov/). Данные о вариациях интенсивности КЛ у поверхности Земли и в околоземном
пространстве (Сorr) на широте проводимых исследований были
получены на станции нейтронного монитора Полярного геофизического института Кольского научного центра РАН.
Результаты
В более ранней работе[10], мы показали, что продолжитель-
302
Индикация состояния окружающей среды
ность жизни пациентов психоневрологического интерната зависит от того, родились ли они в год низкой или высокой СА.
Причем, лица, рожденные в годы высокой СА, имеют на 8,4 года меньшую продолжительность жизни, чем рожденные в годы низкой СА. В данном исследовании проведено сопоставление распределения частоты смертей в этих двух группах, с учетом пола, по фазам цикла СА и проанализирована связь частоты
смертей с индексами, характеризующими ГМА и интенсивность
КЛ. На рисунке 1 приведено сопоставление кривых смертности
в группах: рожденных в год низкой (Гр.1) и высокой (Гр.2) СА,
вариаций чисел Вольфа (W) (а), интенсивности КЛ (б), индекса
ГМА (в), а также вариабельности вектора В (г). Можно видеть, что
пики кривых смертности приходятся на фазы цикла СА, связанных с низкой СА и, соответственно, с низкой ГМА. И, напротив,
совпадают с возрастанием интенсивности КЛ.
В
таблице
1 представлены коэффициенты корреляции (p=0,05) между числами Вольфа (W), вариациями интенсивности КЛ (Сorr), средним
значением напряженности ГМП, (|B|), средним значением вектора ГМП (|<B>|), вариабельностью напряженности и вектора ГМП
(sigma|B| и sigma B, соответственно), индексами ГМА: Kp, AE, ap,
PC(N), радиоизлучению Солнца (f10.7). Как видно в таблице 1, в
Гр.1 значимые обратные корреляции найдены лишь между частотой смертей у мужчин, общей смертностью, числами Вольфа
(r= -0,58, r= – 0,46, соответственно) и радиоизлучением Солнца на
длине волны 10.7 см (r= -0,62, r= -0,51, соответственно).
Отрицательная значимая связь проявляется между частотой
смертей у мужчин и вариабельностью вектора ГМП (r= -0,49). Кроме того, в этой группе обнаруживается значимая связь между
частотой смертей у мужчин и интенсивностью КЛ (r=0,47). Во
второй группе частота общей смертности и смертности женщин
значимо коррелирует с 8-мью индексами, а частота смертности
у мужчин – со всеми индексами геофизических агентов (табл. 1).
При этом, частота случаев смертности от ССН, как у мужчин, так
и у женщин значимо возрастает при возрастании интенсивно-
Труды второй международной конференции
303
Табл. 1. Коэффициенты корреляция между индексами СА (W),
интенсивностью КЛ (Corr.), показателями ГМА и смертностью от
ССН в группах мужчин и женщин, рожденных при низкой (Гр.1)
и высокой (Гр.2) СА.
Индексы, характеризующие
СА,
ГМА и интенсивность КЛ
Гр1
Гр2
сумм
муж
жен
сумм
муж
жен
W – числа Вольфа
- 0,46
- 0,58
- 0,34
- 0,69
- 0,56
- 0,66
Corr.- интенсивность КЛ
0,37
0,47
0,28
0,63
0,56
0,55
|B| - напряженность ГМП
- 0,24
- 0,36
- 0,15
- 0,61
- 0,61
- 0,48
|<B>| - вектор ГМП
- 0,22
- 0,34
- 0,13
- 0,58
- 0,59
- 0,44
sigma- |B| - вариабельность
|B|
- 0,30
- 0,38
- 0,23
- 0,62
- 0,55
- 0,55
sigma- B – вариабельность
|<B>|
- 0,39
- 0,49
- 0,29
- 0,75
- 0,68
- 0,65
Kp- индекс (ГМА)
0,01
- 0,08
0,07
- 0,40
- 0,51
- 0,20
AE- индекс (ГМА)
- 0,08
- 0,03
- 0,10
- 0,37
- 0,48
- 0,19
ap- индекс (ГМА)
0,00
- 0,09
0,05
- 0,32
- 0,44
- 0,14
PC(N) индекс (ГМА)
- 0,28
- 0,36
- 0,20
- 0,58
- 0,58
- 0,45
f10.7 - радиоизлучение
Солнца
- 0,51
- 0,62
- 0,39
- 0,69
- 0,55
- 0,67
304
Индикация состояния окружающей среды
сти КЛ и снижается при возрастании СА и ГМА. В целом, полученные результаты показывают, что в фазы цикла СА, сопряженных с высокой ГМА, смертность от ССН должна снижаться, а в
фазы цикла СА, ассоциированные с возрастанием интенсивности КЛ – напротив, возрастать. Полученные нами данные в общем виде соответствуют результатам исследования Счеклика с
соавторами[7] показавших, что наибольшее число инфарктов и
случаев внезапной смерти совпадают с низкой СА, а наименьшее
число случаев смертей приходится на годы с высокой СА. Однако разделение умерших на когорты людей, рожденных в годы
высокой и низкой СА, показывает, что рожденные в годы высокой СА, как мужчины, так и женщины (Гр.2), оказываются более
уязвимыми к вариациям геофизических агентов. Это следует из
работы Гедымина с соавторами[11], которые показали, что возрастание числа достоверных корреляций между системами организма и внешним воздействием свидетельствует о напряжении
механизмов адаптации и высокой уязвимости организма.
Таким образом, полученные результаты показывают, что для
выявления возможных внешних причин, обусловливающих частоту смертей от ССН в определенные фазы цикла СА, необходимо учитывать не только уровень СА, ассоциированный с датой
рождения, но сопряженность циклов СА с интенсивностью воздействия геофизических агентов, имеющих альтернативное влияние на организм человека[11, 12].
Список литературы
1. Jacke, D.A., Rosenberg B. Correlation of Human Longevity
Oscillations with Sunspot Cycles // Radiat. Res. – 1993, vol.133,
P. 312-320
2. Davis, G., Lowell, W. e Sun determines human longevity:
teratogenic effects of chaotic solar radiation. Med. Hypotheses 63,
574–581, 2004.
Труды второй международной конференции
305
3. Melnikov V.N. Heliogeophysical factors at time of death determine
lifespan for people who die of cardiovascular diseases. // Advances
in Space Research 46 (2010) 787–796.
4. Виллорези Г., Птицина Н.Г.,Тясто М.И., Иусси Н. Инфаркт
миокарда и геомагнитные возмущения: анализ данных по
заболеваниям и смертности // Биофизика. 1998 Т.43, с.623-631.
5. Otsuka K., Cornelissen G., Weydahl A., et al. Geomagnetic
disturbance associated with decrease in heart rate variability in
a subarctic area // Biomed. Pharmacother. 2001. V. 55 (Suppl. 1). P.
51–56.
6. Stoupel E., Babayev E.S., Mustafa F.R., et al. Clinical cosmobiology
– sudden cardiac death and daily / monthly geomagnetic, cosmic
ray and solar activity – the Baku study (2003–2005) // Sun and
Geosphere. 2006. V. 1, N 2. P. 13–16.
7. Szczeklik E, Mergentaler J, Kotlarek-Haus S, Kuliszkiewicz-Janus
M, Kucharczyk J, Janus W. Solar activity and myocardial infarction.
Cor Vasa. 1983;25(1):49-55.
8. Белишева Н.К., Конрадов С.А. Значение вариаций геомагнитного поля для функционального состояния организма человека в высоких широтах // Геофизические процессы и биосфера.– 2005.– Т. 4. -№ 1/2.– С.44-52.
9. Белишева Н.К. Кооперативное воздействие вариаций геомагнитного поля и космических лучей на состояние сердечнососудистой системы человека на Севере. Коллективная монография «Проблемы адаптации человека к экологическим
и социальным условиям Севера». Отв. Ред. Е.Р.Бойко. – Сыктывкар – С. Петербург: Политехника-сервис. 2009. С.48-57. –
264 с. (Коми научный центр УрО РАН).
10. Михайлов Р.Е., Белишева Н.К., Новосельцев Р.Г., Черней С.Д.,
Виноградов А.Н. Зависимость продолжительности жизни пациентов психоневрологического интерната от уровня сол-
306
Индикация состояния окружающей среды
нечной активности в год своего рождения. // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. С. 1905-1909.
11. Гедымин Ю.М., Кутепов E.H. Роль донозологической диагностики в проблеме профилактики. // Мат.научн.конф. Проблемы донозологической гигиенической диагностики. Л.: Наука,
1989. С. 36-37.
12. Belisheva N.K., I.V. Kalashnikova, E.N.Chebotareva, T.B.Novikova,
H. Lammer, H. K. Biernat Coooperative influence of geocosmical
agents on human organism. // In: Physics of Auroral Phenomena
(eds. I. V. Golovchanskaya, N. V. Semenova). 2007. Apatity. pp.221224.
Труды второй международной конференции
307
Рис. 1. Кривые среднегодовых показателей смертности от
сердечно-сосудистой недостаточности в группах, рожденных в
год низкой (Гр.1) и высокой (Гр.2) СА, чисел Вольфа (W), интенсивности КЛ (Сorr), индекса ГМА (PC(N), вариабельности вектора
В (sigma B).
308
Индикация состояния окружающей среды
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАКРОФИТОВ В ОЦЕНКЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПСКОВСКОГО ОЗЕРА
МИХАЙЛОВА К.Б.
Псковское отделение ФГБНУ «ГосНИОРХ»
kristina.pismo@yandex.ru
Псковско-Чудское озеро по площади водной поверхности
(3555 км²) принадлежит к числу крупнейших водных объектов
Европы. Это трансграничный водоем, 56 % площади которого
принадлежит России, 44 % – Эстонии. Он состоит их трех частей
(озер), различающихся по ряду лимнологических показателей:
северной – Чудского; южной – Псковского и соединяющего их
пролива, носящего название Теплое озеро.
Псковское озеро (площадь 708 км²) почти полностью находится на территории Российской Федерации, характеризуется
относительной мелководностью (средняя глубина 3.8 м, максимальная 5.3 м), высокими показателями растворённого в воде
азота, фосфора и БПК5. По уровню трофии этот плёс является политрофным с признаками гипертрофии водоёмом. Чудское озеро – эвтрофный водоём, Тёплое занимает промежуточное положение[13].
Увеличение процессов эвтрофикации водоемов всегда сопровождается их зарастанием. Чувствительность водных растений к
обеспечению питательными веществами дает возможность рассматривать их в качестве показателя процессов антропогенного
эвтрофирования[2].
Наиболее успешно применяются макрофиты для индикации
трофических режимов озёр. Для европейских озёр подготовлен
список индикаторных видов водных макрофитов[16]. Список
этих видов разделён на три группы: чувствительные, толерантные и безразличные к эвтрофированию[9]. Этот список используется для расчёта трофических индексов, количественно определяющих изменения в сообществах макрофитов, вызванные эвтрофированием. (табл. 1)
Труды второй международной конференции
309
Табл. 1. Список чувствительных и толерантных к эвтрофированию видов водных макрофитов Чудско-Псковского озера.
Чувствительные виды
Толерантные виды
Eleocharis acicularis
Callitriche cophocarpa
Isoetes lacustris
Ceratophyllum demersum
Litorella uniflora
Myriophyllum verticillatum
Ranunculus reptans
Potamogeton crispus
Subularia aquatica
P. obtusifolius
Myriophyllum sibiricum
P. pectinatus
Potamogeton filiformis
P. pusillus
Utricularia minor
P. trichoides
Nuphar lutea x pumila
Ranunculus circinatus
Chara rudis
Zannicelia palustris
Sagiaria sagiifolia
Hydrocharis morsus-ranae
Lemna minor
310
Индикация состояния окружающей среды
Для определения качества воды широко используется система сапробности[1].
Итак, хотя высшие водные растения наименее изученное звено среди организмов-индикаторов, подавляющее большинство
гидроботаников считают возможным и необходимым использование этой группы для контроля и мониторинга состояния поверхностных вод. Поэтому с 2007 г. макрофиты, как один из важнейших компонентов гидроэкосистемы, были включены в объекты экологического мониторинга Псковско-Чудского озера.
Следует отметить, что высшие водные растения данного водоёма изучаются эпизодически с середины прошлого столетия[3,
5, 10, 14]. Список макрофитов (90 таксонов) Псковского озера приводится в работе В.В. Иванова[3]. Наиболее полный список макрофитов (128 таксонов) с указанием частоты встречаемости в различных частях Псковско-Чудского озера представлен в работах
Helle et Aime Mäemets[14].
Материалы и методы
Материалом для данной статьи послужили исследования
высшей водной растительности, проведённые в июле – августе
2007 – 2012 годов.
Для мониторинга водной и прибрежно-водной растительности Псковско го озера на российской стороне определено 11 стационарных станций (трансект).
Исследования высшей водной растительности, проводились
в июле-августе 2007-2011 годов с использованием общепринятых
методов[4].
В ходе работы определялся таксономический состав растений, соотношение экологических групп, их обилие, глубина распространения.
В экологическом анализе флоры озера применялась классификация, введённая В. Г. Папченковым[6]. В качестве одной из
характеристик экологической структуры использовался индекс
гидрофитности флоры[8]:
Ihd = (2A/B) − 1
Труды второй международной конференции
311
где: A – число водных видов; B – число всех видов рассматриваемой флоры.
Величина индекса меняется от +1 при полном гидрофитном
составе до -1 при отсутствии гидрофитов в выборке.
Для определения уровня трофии по макрофитам нами использованы трофический индекс (TIc ) и озёрный индекс трофического ранга (LTR)[9].
Трофический индекс (TIc ), основанный на данных присутствия/отсутствия видов, рассчитывается по отношению разницы
между числом чувствительных (Ns ) и толерантных видов (Nt ) к
общему числу видов (N), умноженной на 100 %:
T Ic = Ns − Nt /N ×100%
Озёрный индекс трофического ранга (LTR) определён как
среднее арифметическое из величин трофических рангов обнаруженных в озере видов.
Результаты исследования
Всего на станциях мониторинга нами определено 135 видов
макрофитов. Величина индекса гидрофитности (Ihd ) = – 0.4. По
данным В.В. Иванова[3] на Псковском озере обнаружено 90 видов
макрофитов; Ihd = – 0.3. По данным Helle et Aime Mäemets[14] – 98
видов; Ihd = – 0.6.
Таким образом, в Псковском озере произошло увеличение
количества таксонов по годам, что косвенно указывает на увеличение трофности водоёма; изменение величины индекса гидрофитности указывает на уменьшение гидрофитов в ценофлоре. Ведущая роль в зарастании озера принадлежит земноводным
растениям, что характерно для процессов заболачивания.
В целом, степень зарастания Псковского озера явно увеличилась: 1966-1970 гг. [5] – 5%; 1989-1990 гг. [10] – 7,9%; 2004-2005 гг.
[11] – 12%.
Состав сообществ макрофитов и степень их развития в озёрах часто определяются не загрязнением, а концентрацией био-
312
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 2. Сравнительная характеристика трофических уровней и
содержания фосфора в воде в разных частях Чудско-Псковского
озера.
Плёсы / индексы
T Ic
LTR
mgP m−3
(Milius, Haldna, 2008)
Псковское
4.16
5.0
46
Тёплое
2.17
5.02
43
Чудское
2.08
4.98
31
генных элементов, особенно азота и фосфора[9]. Поэтому по наличию или отсутствию макрофитов с узким экологическим ареалом с успехом можно судить только о трофическом статусе
водоёма[7].
Так, произошло выпадение из состава макрофитов Псковского озера харовых водорослей (Chara contraria A. Br, Ch. Coronata
Gig., Ch. Fragilis Desv.). Данные виды исчезают при содержании в
воде фосфора более 20 мкг/л[12], что свидетельствуют о высоком
трофическом статусе Псковско – Чудского озера.
Изменения в сообществах макрофитов, вызванные эвтрофированием, количественно определяются с помощью трофических индексов (TIc и LTR). По этим показателям ЧудскоПсковское озеро относится к водоёмам с высоким трофическим
статусом, причём плёсы по уровню трофии отличаются (табл. 2).
Таким образом, самые высокие трофические индексы выявлены в южной части водоёма – Псковском озере. Следовательно,
эта часть Чудско-Псковского озера имеет самый высокий трофический уровень. Два других плёса отличаются по трофическому
индексу TIc, но по озёрному индексу трофического ранга различия незначительные. Содержание общего фосфора в придонных
слоях, по данным A. Milius, M. Haldna[15], наименьшее в Чудском
озере, наибольшее в Псковском. Тёплое озеро по уровню трофии
приближается к Псковскому.
Труды второй международной конференции
313
Таким образом, наблюдения за развитием макрофитов в
Псковском озере в разные годы позволяют сделать следующие
выводы:
1. Увеличилось количество таксонов макрофитов.
2. Уменьшение количества гидрофитов в ценофлоре и преобладание гигро- и гигрогелофитов в зарастании озера, свидетельствует о процессах его заболачивания.
3. Зарастаемость озера продолжает увеличиваться.
4. Произошло исчезновение олигосапробных видов из состава флоры водоёма.
5. Величина трофического индекса (TIc ) подтверждает высокий трофический уровень Псковского озера.
В связи с большой чувствительностью макрофитов к поступлению биогенных веществ в водоём их следует использовать для
целей мониторинга Псковского озера.
Список литературы
1. Баринова С. С., Медведева Л. А., Анисимова О. В. Биоразнообразие водорослей – индикаторов окружающей среды. ТелльАвив. 2006. 498 с.
2. Гигевич Г.С. Биоиндикаторная роль макрофитов при антропогенном воздействии (на примере озёр Белоруссии). // Антропогенные изменения экосистем малых озёр (причины,
последствия, возможность управления). Кн. 2. СПб. 1991. С.
204 – 206.
3. Иванов В.В. К вопросу о зарастании озёр Псковской области.
// Малые озёра Псковской и смежных областей и их использование. Тезисы межвуз. науч. конфер. Псков. 1966 .С.43 -45.
314
Индикация состояния окружающей среды
4. Катанская В.М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. Л., 1981.187 с.
5. Недоспасова Г.В. Высшая водная растительность ПсковскоЧудского водоема. // Известия ГосНИОРХа. 1974. Т. 83 .с. 26
– 32.
6. Папченков В. Г. Растительный покров водоёмов и водотоков
среднего Поволжья. Ярославль. 2001. 200 с.
7. Распопов И. М. Возможности индикации состояния окружающей среды по показателям сообществ макрофитов. // Биоиндикация в мониторинге пресновод. экосистем. СПб. 2007.
156-160.
8. Свириденко Б.Ф. Структура водной флоры Северного Кавказа. // Ботанический журнал. 1997. Т.82. № 11. С. 47-56.
9. Семенченко В.П., Разлуцкий В.И. Экологическое качество поверхностных вод. Минск. 2011. 329 с.
10. Судницына Д.Н. Особенности зарастания Псковско-Чудского
озера. // Экологические проблемы Северо-Запада. Псков.
1990. С. 32 – 35.
11. Судницына Д. Н., Козырева К. Б. Биоэкологическая и геоботаническая характеристика тростника обыкновенного
Псковско-Чудского озера. // Запад и ближнее зарубежье: устойчивость социально-культурных и экологохозяйственных систем (Материалы межерегион. общ-но
науч. конфер. с международным участием. Псков. 17 – 18
ноября 2005 года). Псков. 2005. С. 145 –148.
12. Krause W. Characeen als Bioindikatoren ür den
Gewӓsserzuschtand. // Limnologica. Berlin. 1981. Bd. 13. He 2. S.
399-418.
13. Laugaste R.I., Lessok K. Planctonic algae and epiphyton of the
lioral in Lake Peipsi, Estonia. // Limnologia 34. 2004. р. 90 – 97.
Труды второй международной конференции
315
14. Mäemets A., Mäemets H. Macrophytes. // Lake Peipsi. Flora and
Fauna. Tartu. 2001. p. 9-22 .
15. Milius A., Haldna M. Hüdrokeemia. // Peipsi. Tartu. 2008. P. 157179.
16. Penning W. E., Mjelde M, Dudley B., et al. Classifying aquatic
macrophytes as indicators of eutrophication in European lakes. //
Aquat Ecol. 2008. Vol. 42. P. 237 -251.
БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ:
ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ И ИММУНОГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЙ
ПОДХОДЫ
РОМАНОВА Е.Б., НИКОЛАЕВ В.Ю., ДУБОВИЦКАЯ Д.С.
Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского
romanova@bio.unn.ru
В наземных биоценозах амфибии являются одной из доминирующих групп позвоночных животных и являются удобным объектом биомониторинга антропогенно нарушенных
территорий[1, 7]. Из множества различных методов оценки состояния популяций особое внимание уделяется гематологическому подходу, позволяющему оценить адаптивный потенциал
и физиологическое состояние организма в постоянно изменяющихся условиях среды[2, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18].
Целью работы являлась оценка цитогематологических показателей зеленых лягушек, обитающих в качественно разных
условиях среды.
Материалы и методы
Объектом исследования являлись зеленые лягушки рода
Pelophylax двух видов: озерная лягушка Pelophylax ridibundus (110
особей) и прудовая лягушка Pelophylax lessonae (17 особей). Сбор
материала осуществлялся на территории г. Нижнего Новгорода
и Нижегородской области в течение полевых сезонов 2011-2012
316
Индикация состояния окружающей среды
гг. из популяций, в разной степени подверженных действию урбанизации и загрязнения[4, 5]. В 2011 году: 1-я точка – оз. Свято
(Нижегородская обл., Арзамасский район); 2-я точка – оз. Вторчермет (г. Н. Новгород, Канавинский район); 3-я точка – озеро
очистных сооружений в Артёмовских лугах (г. Н. Новгород, Нижегородский район). В 2012 году: 1-я точка – озеро Сормовской
ТЭЦ (г. Н. Новгород, Сормовский район); 2-я точка – озеро села
Пергалей (Нижегородская обл., Бутурлинский район), 3-я точка
– озеро деревни Кудряшино (Нижегородская обл., Уренский район); 4-я точка – оз. Вторчермет (г. Н. Новгород, Канавинский район). Для каждой особи рассчитывали величину флуктуирующей
асимметрии (ФА) по 11 признакам окраски[10]. Величина ФА популяции амфибий, обитающих в оз. Свято соответствовала I баллу качества среды (условно нормальное). Популяция зеленых лягушек, обитающая в оз. Вторчермет характеризовалась более высокой величиной ФА, соответствующей IV баллу качества среды
(существенные отклонения от нормы). В точке 3 отмечена самая
большая величина ФА, что соответствовало V баллу (критическое
состояние). Оценка состояния зеленых лягушек по флуктуирующей асимметрии в 2012 году так же выявила различия в условиях
обитания зеленых лягушек. Величина ФА популяции амфибий,
обитающих в озерах села Пергалей и деревни Кудряшино, соответствовала I баллу качества среды. Популяции зеленых лягушек,
обитающая в оз. Вторчермет и озере Сормовской ТЭЦ характеризовались более высокой величиной ФА, соответствующей V баллу качества среды (критическое состояние).
Для оценки цитогенетического гомеостаза зеленых лягушек использовали микроядерный тест, основанный на подсчете эритроцитов с микроядрами[8]. Учет микроядер (с дифференцировкой их на стандартные, прикрепленные и неоформленный
ядерный материал) производили под микроскопом с иммерсионной системой, при общем увеличении х1350. У каждой особи анализировали по 2000 эритроцитов. Дифференцированный
подсчет микроядер позволил ввести микроядерный индекс (Iм),
который рассчитывали по формуле:
Труды второй международной конференции
Iм =
Стандартные − (Прикрепленные + Неоформленный материал)
∑
микроядер
317
(2)
Лейкоцитарную формулу озерных лягушек определяли общепринятым методом[9].
Проверка данных на соответствие нормальному распределению проводилась с применением критериев КолмогороваСмирнова, Лиллиефорса и Шапиро-Уилка. Поскольку предварительный анализ показал, что первичные данные не соответствуют нормальному распределению, то дальнейший статистический анализ проводили непараметрическими критериями:
Крускала-Уоллеса (К) и Данна (Z). При статистической обработке
использовали прикладные программы STATISTICA 10.0 фирмы
StatSo. Критический уровень значимости (р) принимали равным 0.05.
Результаты и их обсуждение
Выявлено увеличение общего числа лейкоцитов в крови лягушек, обитающих в условиях средового стресса. Показано, что
наиболее значительными сдвигами в процентном содержании
характеризовались нейтрофильные и базофильные гранулоциты. При этом характер реакции белой крови в условиях воздействия комплекса антропогенных факторов определялся возрастанием пресса нагрузки на среду обитания. При существенных
отклонениях от нормы (IV балл) выявлен сдвиг лейкоцитарной
формулы вправо, что проявлялось в увеличении числа моноцитов и статистически значимого снижения числа гранулоцитов: палочкоядерных нейтрофилов и базофильных гранулоцитов. При V балле выявлен сдвиг лейкоцитарной формулы влево
за счет увеличения количества гранулоцитов, а именно: миелоцитов, юных форм и базофилов – на фоне снижения числа лимфоцитов. Такой характер лейкограммы свидетельствовал о стрессовой реакции лягушек в условиях действия комплекса неблагоприятных факторов, в том числе загрязнителей (солей тяжелых
металлов, пестицидов и др.) водной экосистемы. Одними из по-
318
Индикация состояния окружающей среды
казателей, характеризующих степень выраженности эндоинтоксикации организма, считаются лейкоцитарные индексы. Нами
был рассчитан индекс интоксикации Гаркави[3] и индекс сдвига в лейкограммах[6] исследованных выборок лягушек. Установлено возрастание индекса интоксикации в крови лягушек, обитающих в условиях повышенного загрязнения среды обитания.
Известно, что индекс интоксикации достигает больших значений при воспалительных заболеваниях, что обусловлено перераспределением числа гранулоцитов в крови животных и возрастанием доли эозинофильных гранулоцитов, вносящих существенный вклад в местные реактивные реакции. Второй интегральный гематологический показатель, индекс сдвига, свидетельствует о напряженности компенсаторных процессов в организме. Снижение этого показателя связано с повышением доли
незрелых клеточных элементов (у прудовых лягушек, обитающих в оз. Вторчермет), а повышение – с возрастанием доли агранулоцитов в крови озерных лягушек, обитающих в оз. Сормовской ТЭЦ и озере очистных сооружений (г. Нижний Новгород,
Нижегородский район) (рис. 1).
Отметим статистически значимое снижение общего числа
эритроцитов в крови лягушек, обитающих в условиях средового
стресса. При этом у всех амфибий были обнаружены микроядра в эритроцитах крови. Соотношение видов микроядер в крови
зеленых лягушек, исследованных водных экосистем, отличалось
от условного контроля. Так, у лягушек, обитающих в условиях IV
и V баллов качества среды, выявлено уменьшение доли стандартных микроядер и увеличение доли прикрепленных микроядер.
Преобладание клеток с микроядрами прикрепленного вида
в крови зеленых лягушек свидетельствует о нарушениях цитогенетического гомеостаза, что связано, по-видимому, с нарушениями в структуре хромосом, вызванными мутагенными факторами окружающей среды и воздействием приоритетных загрязнителей водоемов на организм животных[4, 5]. К ним относят: железо – ПДК 0,3 мг/л, медь – ПДК 2 мг/л, свинец – ПДК
0,03 мг/л, марганец – ПДК 0.1 мг/л, никель – ПДК 0.1 мг/л, цинк
Труды второй международной конференции
319
– ПДК 0.01 мг/л, кадмий – ПДК 0,001 мг/л и др. Судя по литературным данным, эти химические элементы оказывают непосредственное воздействие на эритроцитарный и лейкоцитарные
ростки гемопоэза, вызывая нарушение гомеостаза и развития
организмов[14].
Сравнение выборок по критерию Крускала-Уоллеса в 2011 году (Н=35.88, р<0.001) и в 2012 году (H=26.35, p<0.001) выявило различия по микроядерному индексу (Iм) между популяциями амфибий. Лягушки, обитающие в лучших экологических условиях – оз. Свято, озеро села Пергалей и озеро деревни Кудряшино (1 балл качества среды), характеризовались меньшей величиной Iм. Популяции лягушек, обитающих в худших экологических условиях, характеризовались значительным увеличением
микроядерного индекса как в 2011 г., так и в 2012 г. (рис.2).
Использованные цитогенетический и иммуногематологический подходы позволили выявить специфику среды обитания,
ранжировать исследованные водные экосистемы и установить
существенные изменения, происходящие в крови лягушек, подверженных воздействию урбанизации и загрязнения. Полученные данные диктуют необходимость комплексных биоиндикационных исследований для получения более объективной информации о состоянии природных экосистем.
Список литературы
1. Большаков В.Н., Пястолова О.А., Вершинин В.Л. Специфика формирования видовых сообществ животных в техногенных и урбанизированных ландшафтах. // Экология. 2001. №5.
С.343–354.
2. Вершинин В.Л. Гемопоэз бесхвостых амфибий – специфика
адаптациогенеза видов в современных экосистемах. // Зоологический журнал. 2004. Т.83. №11. С.1367–1374.
3. Гаркави Л.Х. Антистрессорные реакции и активационная терапия. М.: ИМЕДИС.1998. 656 с.
320
Индикация состояния окружающей среды
4. Гелашвили Д.Б., Охапкин А.Г., Доронина А.И и др. Экологическое состояние водных объектов Нижнего Новгорода: монография. Нижний Новгород: ННГУ. 2005. 414 с.
5. Гелашвили Д.Б., Копосов Е.В., Лаптев Л.А. Экология Нижнего
Новгорода: монография. Н. Новгород: ННГАСУ. 2008. 530 с.
6. Житенева Л.Д., Рудницкая О.А., Калюжная Т.И. Экологогематологические характеристики некоторых видов рыб.
Ростов-на-Дону: АзНИИРХ. 1997. 149 с.
7. Леонтьева О.А., Семёнов Д.В. Земноводные как биоиндикаторы антропогенных изменений среды. // Успехи совр. биол.
1997. Т. 117. № 6. С. 726–736.
8. Жулева Л.Ю., Дубинин Н.П. Использование микроядерного
теста для оценки экологической обстановки в районах Астраханской области. Генетика. 1994. Т.30. №7. С. 999–1004.
9. Меньшиков В.В., Делекторская Л.Н., Золотницкая Р.П. Лабораторные методы исследования в клинике. М.: Медицина.
1987. 368 с.
10. Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур) М.: Росмэкология. 2003. 24 с.
11. Романова Е. Б. Мониторинг состояния иммунной системы зеленых лягушек рода Rana в условиях антропогенной трансформации городской среды // Вестник ННГУ. Н. Новгород.
2010. № 1. С.131–134.
12. Романова Е.Б., Романова О.Ю. Особенности лейкоцитарной
формулы периферической крови зеленых лягушек в условиях антропогенной нагрузки // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2003. Т.39, №4 С.384–387
Труды второй международной конференции
321
13. Романова Е.Б, Егорихина М.Н. Динамика гематологических показателей периферической крови лягушек рода Rana
трансформированной городской среды // Экология. 2006.
Т.37. №3 С.208 –213.
14. Сборник санитарно-гигиенических нормативов и методов
контроля вредных веществ в объектах окружающей среды. –
М.,1991. 79 с.
15. Силс Е.А. Сравнительный анализ гематологических показателей остромордой (Rana arvalis, Nilsson 1842) и озёрной (Rana
ridibunda, Pallas 1771) лягушек городских популяций // Вестник ОГУ. 2008. № 10(92). С. 230–235.
16. Чернышова Э.В., Старостин В.И. Периферическая кровь лягушек рода Rana – тест-система для оценки окружающей среды
// Изв. РАН. 1994. Сер. биол. № 4. С. 656–660.
17. Cooper E.L. Immunity mechanisms // Physiology of the amphibian
/ Ed Los B. Academic Press, Inc, 1976. V. 3. P. 163–272.
18. Manning M.I., Horton J.D. RES structure and function of the
Amphibia // e Reticuloendothelial system: a Comprehensive
Treatise / Eds. Cohen N., Siegel M.M. N. Y., L.: Plenum Press, 1982.
V. 3. P. 393.
322
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Величина индекса сдвига, рассчитанная по лейкоцитарным формулам крови лягушек, обитающих в исследованных
водных экосистемах. 1 – условный контроль, оз. Свято, 2011; 2 –
оз. Вторчермет (г. Нижний Новгород. Канавинский район), 2011;
3 – оз. Вторчермет (г. Нижний Новгород. Канавинский район),
2012; 4 – оз. с. Пергалей (Нижегородская обл., Бутурлинский район), 2012; 5 – оз. д. Кудряшино (Нижегородская обл.. Уренский
район), 2012; 6 – оз. Сормовской ТЭЦ, 2012; 7 – оз. очистных сооружений в Артемовских лугах (г. Нижний Новгород, Нижегородский района), 2011.
Труды второй международной конференции
323
Рис. 2. Величина микроядерного индекса в периферической крови зеленых лягушек, обитающих в качественно разных условиях
среды. 1 – условный контроль, оз. Свято, 2011; 2 – оз. Вторчермет
(г. Нижний Новгород. Канавинский район), 2011; 3 – оз. Вторчермет (г. Нижний Новгород. Канавинский район), 2012; 4 – оз. с. Пергалей (Нижегородская обл., Бутурлинский район), 2012; 5 – оз. д.
Кудряшино (Нижегородская обл.. Уренский район), 2012; 6 – оз.
Сормовской ТЭЦ, 2012; 7 – оз. очистных сооружений в Артемовских лугах (г. Нижний Новгород, Нижегородский района), 2011.
324
Индикация состояния окружающей среды
СОДЕРЖАНИЕ СЕСТОНА И ХЛОРОФИЛЛА В ВОДОТОКАХ
СЕВЕРОЗАПАДА БЕЛАРУСИ
СУЛИМОВА О.С., ЖУКОВА А.А.
Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
anna_eco@tut.by
Содержание сестона и хлорофилла являются интегрированными показателями качества воды. Оперативность и удобство
определения этих параметров позволяют легко и быстро оценить
степень развития фитопланктона, а значит судить о его биологической продуктивности.
Концентрация сестона – взвешенных неорганических и органических частиц, а также обитающих в толще воды мелких
организмов – влияет на прозрачность и на проникновение света, температурный режим, состав растворенных компонентов
поверхностных вод, адсорбцию токсичных веществ и скорость
осадкообразования[1]. Содержание основного пигмента зеленых растений хлорофилла-а считается универсальным экологофизиологическим показателем фитопланктона. Концентрация
хлорофилла в воде положена в основу шкал, разработанных для
оценки трофического статуса водоемов и их экологического качества. Также хлорофилл является мерой биомассы водорослей,
что широко используется для оценки обилия фитопланктона[2].
Цель данной работы – оценить содержание сестона и хлорофилла в реках севера-запада Беларуси, относящихся к бассейну
Балтийского моря, в разные периоды вегетационного сезона.
Исследования проводили на четырех реках севера-запада Беларуси. Вилия – река на территории Беларуси и Литвы, правый
приток р. Неман; длина – 498 км (в Беларуси – 264 км), площадь
водосбора – 25,1 тыс. км², ширина реки в районе исследований
в зависимости от сезона 20-50 м. Левый приток р. Вилия малая
р. Смердия: длина – 14 км, площадь водосбора – 31 км², ширина реки в районе исследований 2-10 м. Западная Двина – река на
территории Беларуси, Литвы и России; длина – 1020 км (328 – в
Беларуси), площадь бассейна – 87,9 тыс. км², ширина реки – 15-20
Труды второй международной конференции
325
м. Дисна – левый приток Западной Двины, в основном протекает
на территории Витебской области Беларуси; длина реки – 178 км,
площадь бассейна – 8180 км².
Пробы отбирали в 2012 г.: весной (май), летом (июль) и осенью (ноябрь). Отбор проб проводили с подповерхностного горизонта, в рр. Вилия и Зап. Двина использовали трубу ЛяхновичаЩербакова, позволяющую вырезать метровый слой воды. Всего
на р. Вилия было заложено 5 створов, р. Смердия – 4, Зап. Двина
– 7, Дисна – 3. Сведения о местоположении створов приведены в
таблице 1.
Содержание взвешенных веществ в воде определяли гравиметрически, путем фильтрации проб воды через ядерные фильтры (с диаметром пор 1 мкм) и последующим их высушиванием (при 70 °С) до постоянной массы. Определения проводили в
3-6 повторностях для каждой станции. Затем эти же фильтры использовали для оценки содержания хлорофилла, применяя спектрофотометрический метод с экстракцией пигментов в 90 % ацетоне с учетом вклада феопигментов[3, 4]. Результаты полученных данных были обработаны и сведены в таблицу 2.
Как видно из таблицы, содержание сестона и хлорофилла в
воде в разных реках существенно различаются, также эти показатели значительно колеблются в разные сезоны в пределах одного водотока. Наименьшие сезонные вариации содержания хлорофилла отмечены для р. Зап. Двина (от 2,8 до 6,9 мкг/л), наибольшие – для р. Дисна (от 1,7 до 32,4 мкг/л).
В сравнении с концентрацией хлорофилла, содержание сестона изменяется в меньшей степени как по отдельным рекам, так
и в разные сезоны. Так его содержание весной на всех реках составляло около 6-7 мг/л, летом несколько увеличиваясь для р. Вилия и снижаясь для остальных рек. Максимальное содержание
взвешенных веществ отмечено осенью в малой р. Смердия. Пики хлорофилла и сестона совпадали по времени для рр. Вилия и
Смердия, в р. Зап. Двина и Дисна такой тенденции не наблюдали.
Рассчитанные значения удельного содержания хлорофилла в
сестоне в исследованных реках приведены на рисунке 1.
326
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Расположение створов на исследованных водотоках.
№
створа
Место отбора проб
1
р. Смердия, до рыбхоза Вилейка
5
р. Смердия, сброс с рыбхоза «Вилейка»
6
р. Смердия, 500 м ниже сброса с рыбхоза
«Вилейка»
7
р. Смердия, перед впадением в р. Вилия
16
р. Вилия, у д. Стешицы
8
р. Вилия, насосная станция
9
р. Вилия, после Смердии
14
р. Вилия, 1 км после р. Уши
15
р. Вилия, за г. Сморгонь
17
р. З. Двина выше г. Суража, д. Бригитполье
18
р. З. Двина выше г. Витебска, д. Якуши
19
р. З. Двина выше г. Полоцка, д. Лучно
20
р. З. Двина ниже г. Новополоцка, д. Завалынка
21
р. З. Двина, выше г. Дисна
22
р. З. Двина, выше г. Верхнедвинска
23
р. З. Двина, г. Верхнедвинск
28
р. Дисна, у д. Земцы выше впадения р. Голбицы
29
р. Дисна, после впадения р. Голбицы, д. Жданы
30
р. Дисна до впадения в р. З. Двину
Труды второй международной конференции
327
Табл. 2. Содержание хлорофилла и сестона в реках северо-запада
Беларуси (приведены средние значения ± стандартное отклонение).
Содержание
хлорофилла*, мкг/л
Содержание
сестона, мг/л
Вилия
32,4±2,1 3,7±0,2
6,8±0,2 9,0±0,6 4,9±0,4
Смердия
4,4±0,3
З.
Двина
2,8±0,2 6,9±0,5
5,9±2,2
Дисна
5,4±0,4 1,7±0,3
32,4±3,5 6,5±1,3 5,1±1,2 3,4±1,1
14,1±1,3 6,7±0,5 4,1±1,5 14,2±1,5
6,9±0,7 4,9±0,7 5,3±0,7
* без поправки на присутствие феопигментов
Можно сказать, что в реках Вилия, Смердия, Западная Двина хлорофилл в сестоне преобладает в летнее время и составляет
0,2-0,4 %. Весной доля хлорофилла незначительна. В реке Дисна
наблюдается скачок удельного содержания хлорофилла осенью –
до 1 %.
По содержанию сестона и хлорофилла трофический статус
трех исследуемых рек (Вилия, Дисна и Смердия) может быть
определен как эвтрофный, а реки Западная Двина – как мезотрофный.
Список литературы
1. Гусева Т.В., Молчанова Я.П., Заика Е.А. и др. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. М.: Эколайн,
1999. С. 19-49.
2. Михеева Т.М. Оценка продукционных возможностей единицы биомассы фитопланктона. // Биологическая продуктив-
328
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Доля хлорофилла в сестоне в реках северо-запада Беларуси
(средние значения ± стандартное отклонение).
ность эвтрофного озера / Под ред. Г.Г. Винберга. М: Наука,
1970. С. 50-70.
3. Lorenzen C.J. Determination of chlorophyll and phaeopigments:
spectrophotometric equations. // Limnol. Oceanogr. 1967. Vol. 12.
P. 343-346.
4. SCOR-UNESCO Working group № 17. Determination of
photosynthetic pigments in sea-water. // Monographs on
Oceanologic Methodology. UNESCO, 1966. P. 9-18.
Труды второй международной конференции
329
ЛИХЕНОИНДИКАЦИОННАЯ ОЦЕНКА СТАРИННЫХ
УСАДЕБНЫХ ПАРКОВ МИНСКОЙ ОБЛАСТИ (БЕЛАРУСЬ)
ЯЦЫНА А.П.
Институт экспериментальной ботаники им В.Ф. Купревича НАН
Белоруси, Минск, Беларусь
lihenologs84@mail.ru
Работа выполнена при финансовой поддержке БРФФИ (грант
№ Б12М-035).
Биологическое разнообразие старинных усадебных парков
Беларуси нуждается в специальном анализе. Лишайники, как
одни из составляющих компонентов парков, представляют особый интерес, так как их можно использовать при проведении
мониторинга и лихеноиндикационной оценки парковых экосистем. Лихенологические исследования старинных усадебных
парков, проведенные в различных административных районах
Минской области, подтвердили достаточно высокий уровень видового разнообразия лихенобиоты[1, 2]. На территории Минской
области сохранилось около 250 усадебных парков и их фрагментов, датированных XVII-ХХ вв.[3]. В усадебных парках сохранились преимущественно лиственные древесные насаждения возрастом около 200 лет. Площадь парков, её неоднородность в геоморфологическом, ландшафтном и антропогенном плане обусловили высокий уровень биологического разнообразия лишайников. Полевые исследования лихенобиоты в усадебных парках
Минской области начались автором с 2006 г. и продолжаются в
настоящее время. Сбор и определения лишайников проводили
по общепринятым методикам. Собранный гербарный материал
в количестве около 1,5 тыс. гербарных образцов хранится в гербариях лаборатории микологии (MSK-L) и Белорусского государственного университета, биологического факультета (MSKU). Номенклатура таксонов приводится согласно Index Fungorum. Детально проанализировано 16 парков в 9 административных районах Минской области: Вилейский район (Остюковичи, Вязань,
330
Индикация состояния окружающей среды
Луковец), Минский район (Семково, Прилуки, Игнатичи, Аннополь, Лошицкий парк), Смолевичский район (Шипяны), Червенский район (Смиловичи), Несвижский район (Сновский парк),
Мядельский район (Комарово), Логойский район (Логойск), Дзержинский район (Станьково), Пуховичский район (Дукора, Блонь).
Ниже приводится краткая характеристика исследованных парков: статус парка (ППМЗ – памятник природы местного значения), площадь и общее количество видов лишайников (табл. 1).
На территории изученных усадебных парков выявлено 140
видов лишайников из 65 родов. Среднее число видов лишайников в парках – 56. Уровнем выше среднего обладают 9 парков: Игнатичи (75 видов), Семково (74), Логойск (71), Станьково (67), Шипяны (66), Комарово (65), Остюковичи (58), Вязань (57) и Блонь (56). Такое большое разнообразие лихенобиоты усадебных парков Минской области обусловлено обилием
старовозрастных деревьев, а также наличием фрагментов природных ландшафтов и изобилием естественных и антропогенных субстратов. Наиболее крупными родами лихенобиоты усадебных парков Минской области являются Lecanora (9 видов),
Xanthoria s.l. (8), Physcia (7), Caloplaca (6), Chaenotheca (6), Cladonia
(5), Physconia (5), Ramalina (5), Arthonia (4), Bacidia (4), Lecania (4),
Melanelixia (4), Peltigera (4). Большая часть отмеченных таксонов
входит в группу ведущих родов лихенобиоты Беларуси. Специфику лихенобиоты изученных усадебных парков Минской области определяет наличие таких лишайников как Calicium viride
Pers, Candelaria concolor (Dicks.) Arnold, Chaenotheca brachypoda (Ach.)
Tibell, C. phaeocephala (Turner) . Fr, C. stemonea (Ach.) Müll. Arg.,
Flavoparmelia caperata (L.) Hale, Leptogium cyanescens (Pers.) Körb.,
Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm., Opegrapha vermicellifera (Kunze) J.R.,
Oxneria fallax (Arnold) S.Y. Kondr. et Kärnefelt, Pyrenula nitida (Wiegel)
Ach., Ramalina baltica Leau, Sclerophora pallida (Pers.) Y.J. Yao et
Spooner. и Xanthoria fulva (Hoffm.) Poelt & Petut. В усадебных парках найдены 6 новых видов лишайников для лихенобиоты Беларуси: Bacidia subincompta (Nyl.) Arnold. (Остюковичи, Вязань, Луковец, Игнатичи), Lecania erysibe (Ach.) Mudd (Семково), L. sylvestris
Труды второй международной конференции
331
Табл. 1. Обобщающая характеристика лихенобиоты усадебных
парков
№
Названия
парка
Статус
парка
Площадь
парка, га
Общее количество
видов лишайников
1.
Остюковичи
ППМ
4,5
58
2.
Вязань
–
6
57
3.
Луковец
ППМЗ
2,2
50
4.
Семково
–
15
74
5.
Прилуки
–
6
38
6.
Игнатичи
ППМЗ
5
75
7.
Аннополь
–
4
51
8.
Лошицкий
парк
(Минск)
–
6
39
9.
Шипяны
ППМЗ
7
66
10.
Смиловичи
ППМЗ
3
42
11.
Сновский
парк
ППМЗ
10
44
12.
Комарово
ППМЗ
20
65
13.
Логойск
ППМЗ
11
71
14.
Станьково
ППМЗ
15
67
15.
Дукора
–
6
49
16.
Блонь
–
4
56
332
Индикация состояния окружающей среды
(Arnold) Arnold (Семково), Oxneria coppinsii S.Y. Kondr. & Kärnefelt
(Снов), Pachyphiale fagicola (Hepp) Zwackh. (Шипяны) и Xanthoria
ulophyllodes Räsänen (Снов). Лишайники в парках встречаются с
разной частотой. На территории всех парков отмечены лишь
28 видов (20% общего числа видов): Amandinea punctata (Hoffm.)
Coppins et Scheid., Anaptychia ciliaris (L.) Körb., Bacidia rubella (Hoffm.)
A. Massal., Caloplaca decipiens (Arnold) Blomb. et Forssell, Candelariella
xanthostigma (Pers. ex Ach.) Leau, Chaenotheca trichialis (Ach.) Hellb.,
Evernia prunastri (L.) Ach., Hypocenomyce scalaris (Ach. ex Lilj.) M.
Choisy, Hypogymnia physodes (L.) Nyl., Lecanora allophana (Ach.) Nyl.,
L. carpinea (L.) Vain., Lecidella elaeochroma (Ach.) M. Choisy, Lepraria
с.f. incana (L.) Ach., Melanohalea exasperatula (Nyl.) O. Blanco & al.,
Parmelia sulcata Taylor, Parmelina tiliacea (Hoffm.) Hale, Phaeophyscia
nigricans (Flörke) Moberg, P. orbicularis (Neck.) Moberg, Phlyctis argena
(Ach.) Flot., Physcia adscendens (Fr.) H. Olivier, P. stellaris (L.) Nyl., P.
tenella (Scop.) DC., Physconia distorta (Wirth.) J.R. Laundon, Pleurosticta
acetabulum (Neck.) Elix et Lumbsch, Ramalina farinacea (L.) Ach, R.
fraxinea (L.) Ach., R. pollinaria (Westr.) Ach. и Xanthoria parietina (L.)
Beltr. Только 47 видов лишайников (33,5% общего числа) выявлены только в одном парке, 38 видов (27%) найдено только в двух
парках.
Анализ биоморфологического спектра лихенобиоты усадебных парков Минской области показал значительное участие 77
накипных видов лишайников (55% общего числа видов). Меньшую роль играют листоватые лишайники 54 вида (38,6%) и кустистые жизненные формы 9 видов (6,4%). В спектре экологических групп по типам субстратов лихенобиоты усадебных парков
Минской области отмечено следующее распределение: 116 видов относятся к эпифитным лишайникам (83%), 28 – к эпилитам
(20%), 15 – к экипсилам (10,7%), 9 – к эврисубстратным лишайнкам
(6,3%) и 5 – к эпибриобитным (3,5%). Высокая доля эпилитных видов обусловлена обилием искусственных субстратов (бетон, кирпич, побелка) и естественных – камней, которые использовались
для строительства водных систем, заборов, зданий. Эпиксильные
виды получили широкое распространение в связи с обилием в
Труды второй международной конференции
333
усадебных парках старовозрастных деревьев, которые выпадают
и разрушаются в результате естественного процесса старения. В
парках отмечен один охраняемый лишайник – Lobaria pulmonaria
(L.) Hoffm. (IV категория), в то время такие виды как Leptogium
cyanescens (Pers.) Körb. и Rhizocarpon geographicum (L.) DC. занесены в список профилактической охраны[4]. Заслуживают также
специального внимания виды, которые являются индикаторами
определенных условий среды. Встречаемость таких калициоидных лишайников как Calicium viride Pers., Chaenotheca brachypoda
(Ach.) Tibell, C. furfuracea (L.) Tibell, C. phaeocephala (Turner) . Fr., C.
stemonea (Ach.) Müll. Arg. и Sclerophora pallida (Pers.) Y.J. Yao et Spooner
свидетельствует о значительной непрерывности лесных массивов и высокой стабильности микроклимата. В парковых экосистемах отмечены лесные виды, некоторые из которых могу быть
индикаторами относительной чистоты воздуха: Cetraria sepincola
(Ehrh.) Ach., Cladonia macilenta Hoffm., Hypogymnia tubulosa (Schaer.)
Hav., Imshaugia aleurites (Ach.) S.L.F. Mey., Pseudevernia furfuracea (L.)
Zopf, Tuckermanopsis chlorophylla (Willd.) Hale.
Таким образом, лихенобиота усадебных парков Минской области характеризуется высоким уровнем видового богатства.
Широта спектров субстратных и биоморфологических групп, высокое участие редких и индикаторных видов подтверждают уникальность и природоохранную ценность изученных объектов и
определяют необходимость реализации специальной программы по мониторингу и сохранению усадебных парков.
Список литературы
1. Яцына А.П. Лишайники парка «Шипяны» (Смолевичский
район, Беларусь). // Проблемы сохранения биологического
разнообразия и использования биологических ресурсов: Материалы II-ой международной научно-практической конференции. Сб. науч. работ / Под общений редакцией В.И. Парфенова. Минск, Минсктиппроект, 2012. С. 278–281.
334
Индикация состояния окружающей среды
2. Яцына А.П. Лихенобиота парка «Игнатичи» (Беларусь). // Актуальные проблемы экологии: Материалы VIII междунар. науч.–практ. конф. (Гродно, 24–26 окт. 2012 г.). В 2 ч. Ч. 2 / ГрГУ
им. Я. Купалы; редкол.: И. Б. Заводник (гл. ред.) [и др.]. Гродно: ГрГУ, 2012. С. 76–77.
3. Федорук А.Т. Старинные усадьбы Минского края. Минск: Полифакт – Лекция, 2000. – 416 с.
4. Красная книга Республики Беларусь: Редкие и находящиеся
под угрозой исчезновения виды дикорастущих растений. Гл.
редколлегия: Л.И. Хоружих (предс.), Л.М. Сущеня, В.И. Парфенов и др. Минск.: БелЭН, 2005. – 456.
Экологическая индикация и образование
ВОСПИТАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ
ШКОЛЬНИКОВ ВО ВНЕУРОЧНОЕ ВРЕМЯ
МИТРОФАНОВА Е.А.
МБОУ СОШ села Лопатина Пензенской обл.
mitrofanovaea@rambler.ru
Работа учителя по формированию экологической культуры
учащихся обязана содержать в себе деятельность педагогического коллектива, родителей и самих детей, направленную на овладение знаниями о взаимодействии Природы и Человека; на выработку разумных ценностных ориентаций, норм и обязанностей по отношению к Природе. В процессе создания элементов
экологической культуры учеников педагог опирается как на логическую, так и на эмоциональную стороны методов обучения.
Как бы громко и пафосно это не звучало, но сохранение нормальных условий жизни на Земле возможно при решении трёх проблем: минимизация загрязнений окружающей среды; экологически обоснованном подходе к организации экономики, и воспитании в людях гармоничного отношения к природным богатствам. Необходимо отметить что, перед школьным образованием
Труды второй международной конференции
335
стоят серьёзные задачи и одна из них – применение биологических знаний на практике, участие в рациональном природопользовании и охране природы.
Проанализировав накопленный мною опыт работы и имеющихся положительных результатов можно утверждать следующее: экологическая культура это сплав полученных знаний
по отношению к природе, необходимых в общественной жизни
каждого гражданина. Она включает в себе гуманное отношение
к природе, чувство меры и ответственности за её судьбу. Важно
отметить, что этот «сплав» станет крепким и долговечным при
соблюдении трёх взаимовыгодно дополняющих друг друга условий:
• формирование творческого и научно-исследовательского
потенциала учащихся в изучении естественных наук;
• приобретение и пополнение багажа знаний по биологии с
применением экологических исследований;
• обобщение, систематизация и применение полученных
знаний в подготовке проектов природоохранной направленности.
Эффективность усвоения материала по экологии можно обеспечить в том случае, если не просто передавать обучающимся
«основ наук», сообщать абстрактную экологическую информацию, а на практике взаимодействовать с природой. Решить эту
задачу позволяет организация летнего экологического лагеря,
где разумно сочетается активный отдых школьников с изучением окружающей природной среды, трудом правильно ориентированным на защиту природы.
В МБОУ СОШ села Лопатина, Пензенской области на протяжении 10 лет в период летних каникул действует экологооздоровительный лагерь «Исток». Учащиеся овладевают навыками исследовательской работы во время экскурсий на водоемы, проводя камеральную обработку результатов, пополняют запас знаний на лекционных и семинарских занятиях. Примене-
336
Индикация состояния окружающей среды
ние элементов исследовательской деятельности позволяет активизировать учебную деятельность, являясь одним из средств развития детской одарённости. После завершения работы экологического лагеря проводится школьная конференция, где учащиеся
защищают свои проекты, подготовленные на основании выполненных исследований.
Наибольший интерес у ребят вызвала работа над проектами:
«Растительные тест-системы лука для анализа природных вод»
и «Изучение видового состава зоопланктонного сообщества малых рек». Юные экологи в течение последних пяти лет проводили мониторинговые исследования в реках бассейна Суры, расположенных на территории Пензенской области: Узе, Камешкир,
Красноярка, Елюзань, Суре, Юловка, Кадада, Кряжим, Труёв, Чардым, Верхозимка, Няньга, Пенза. Они изучили видовой состав
зоопланктонных сообществ этих рек, установили, как влияет вода этих водотоков на клетки меристем придаточных и зародышевых корней лука. Анализ полученных результатов позволяет
сделать вывод, что вода в одних реках чище, а в других загрязнена и, необходимо продолжить исследования по выявлению причин таких результатов.
По окончании работы экологического лагеря проведено тестирование учащихся, результаты которого показали, что у детей
появилось желание к экспериментальной деятельности, сохранению родной природы. Большинство участников экологического
лагеря высказали пожелание продолжать исследования экологического состояния родного края в зимнее время.
Подводя итог вышесказанному, будучи уверенной в предложенной мною концепции по формированию экологической
культуры школьников во внеурочное время хочу отметить истинную важность задач, поставленных Временем перед педагогическим сообществом. Разумное и взвешенное решение гармоничного отношения к природе, возможно лишь по твёрдому педагогическому принципу: связь науки и практики «Знать, чтобы
выжить!».
Труды второй международной конференции
337
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ И ОБРАЗОВАНИЕ:
СОЦИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
РЫТОВ Г.Л., РЫТОВ А.Г.
ФГБОУ ВПО «Самарский государственный университет»
biofak@samsu.ru, rytant2@mail.ru
Во всем мире, равно как и в нашей стране, развитие и совершенствование экологического образования и воспитания различных социальных групп населения чрезвычайно актуально на
современном этапе развития цивилизации. Даже незначительное пренебрежительное отношение образовательного и административного менеджмента к решению этих проблем очень скоро сказывается на резком обострении экологической обстановки,
т.к. недостаточно сформированный уровень экологической культуры и экологической ответственности руководства кампаний,
превалирование технократического подхода над экофильными
ценностями приводят к глобальным экологическим катастрофам
(недавние аварии в Японии, в Мексиканском заливе и пр.).
Как было утверждено на Экологическом саммите в Рио-деЖанейро еще в 1992 году, проблема сохранения биологического разнообразия – решающее условие устойчивого развития человеческой цивилизации в современных условиях, поэтому экологизация всех сторон жизни современного человека стоит на
одном их первых мест повестки дня XXI века, в том числе и
в плане совершенствования системы образования и воспитания
[2]. Сформулирована новая парадигма биологического и экологического образования: «Жизнь как главная ценность на Земле!».
Причем под термином «жизнь» понимается не только природа
как таковая, но и сам человек, и окружающие его люди. Реальная реализация на практике этого изящного и весьма эффективного лозунга позволит эффективно решить и другие, не менее
актуально-значимые общественные проблемы: патриотические
(воспитание любви и уважение к природе своей Родины); экономические (необходимым условием экономики должно стать формирование экофильного мышления и экологической культуры,
338
Индикация состояния окружающей среды
которые однозначно должны лежать в основе принимаемых экономических и политических решений); правовые (формулирование адекватного экологического права и, главное, его четкое выполнение всеми и каждым, рождает привычку соблюдения любых законов); моральные (отношение к природе и к человеку, в
том числе и к себе самому, должны иметь экологическую направленность в плане их сохранения, т.е., в конечном счете, этическую составляющую); эстетические (ибо жизнь сама по себе прекрасна!).
Принимаемые меры, как на уровне правительственных и муниципальных организаций, так и в общественном плане, к сожалению, не приводят к существенному изменению сложившегося
положения [4]. Этот феномен в большой мере связан с тем, что
до сих пор в массовом сознании, как простого человека, так и чиновника, и руководителя предприятия или территории разного
уровня, не произошел коренной перелом в сторону аксеологического отношения к любому проявлению жизни как к высшей
ценности на Земле. Поэтому до сих пор к Природе относятся не
как «к храму», а как «к мастерской»; с «хозяйским», т.е. технократическим уклоном деятельности («мы не можем ждать милости
у природы…» – с соответствующими печальными результатами
…).
Лишь стройная и взаимосвязанная педагогическая система
позволит реализовать конечную цель экологического образования – формирование у подавляющего большинства населения
необходимого уровня экологической культуры. Поэтому важно
в современных условиях всемерно расширять экологизацию системы образования и воспитания различных социальных слоев
общества. Без коренной ломки сложившихся стереотипов поведения любые учения и теории не могут стать эффективным механизмом преодоления «вызова времени» – глобальных экологических катастроф. Понятно, что изменение сознания огромной
массы людей – задача архисложнейшая, требующая изменения
всей системы образования и воспитания на уровне парадигм.
Многие педагоги и общественные деятели просто пасуют перед
Труды второй международной конференции
339
ней. Однако, практика показывает, что можно внести коренной
перелом в формирование менталитета любой группы людей в течение 1 – 2 поколений (к примеру, преодоление расовой дискриминации в США). Однако, по нашему глубочайшему, не раз высказанному убеждению [3], даже самые великолепные экологические теории и законы не смогут сыграть свою плодотворную
роль в повседневной жизни, пока экологическими проблемами
не будет озабочено достаточно большое число как простых людей, так и руководителей.
Антропоцентрическое и технократическое отношение
к окружающей среде возможно переломить только средствами
экологического образования и воспитания на всех этапах жизни
конкретного человека (начиная с семьи, детского сада и до пенсии). Эта основная идея была положена в основу разработки Концепции экологического образования и воспитания населения Самарской области, активным разработчиком которой был один из
авторов (и хотя Концепция и была разработана еще в 2006 году,
до сих пор, видимо, из-за бюрократических проволочек, не реализуется на практике). В идеале должен быть сформирован у
большинства людей нашего региона необходимый уровень экологической культуры, под которым мы понимаем неразрывное
единство трех компонентов: 1) когнитивный аспект (достаточная
сумма экологических знаний); 2) аксеологический аспект (совокупность экологических ценностей в соответствии с этими знаниями); 3) деятельностный аспект (осознанно совершаемые экологические действия в соответствии с этими ценностями).
Как справедливо указывают многие ученые [1], в современных условиях развития общества экологические образование и
воспитание должны не только следовать за развитием «классической» науки, а выстраивать собственную стратегию, направленную, прежде всего, на реальную реализацию концепции устойчивого развития цивилизации, а это можно решить, только сформировав необходимый уровень экологической культуры населения, действуя по следующей иерархической последовательно-
340
Индикация состояния окружающей среды
сти: грамотность – образованность – экологические компетенции – экологическая культура [1].
Понимая стрежневой частью общечеловеческой культуры ее
экологическую составляющую, мы считаем возможным, хотя бы
в первом приближении, рассмотреть специфику экологического
образования и воспитания различных социальных групп:
К такой специфической социальной группе, как инвалиды,
можно предложить следующие мероприятия: расширять возможности экологической переподготовки инвалидов трудоспособного возраста (специфическая сеть специальных учебных заведений, создание методик, учитывающих особенности инвалидов по различных заболеваниям и т.д.); при этом более широко использовать возможности современных IT-технологий (в том
числе Интернета, дистанционного образования и пр.); специально создавать доступные рабочие места для инвалидов в природоохранных и экологических учреждениях; привлекать лиц с ограниченными возможностями здоровья к работе в экологически
профильных СМИ; вводить налоговые бонусы за организацию
выше предложенных мероприятий и др.
Считаем сделать необходимым обязательную дополнительную профессиональную переподготовку и соответствующую аттестацию уровня экологической культуры таких социально важных слоев современного общества, как руководители различного
уровня (государственной власти, предприятий и учреждений, общественных организаций) и, особенно, работников СМИ, ибо зачастую от этих «специалистов-экологов» приходится слышать и
читать такие безобразно неграмотные «экологические доводы»,
что приходится констатировать, что их уровень экологической
культуры даже еще и не начал развиваться. А все дело в том, что
термин «экология» у них считается очень модным, но понимают
они его лишь в «бытовом» плане [4]. Для этих категорий управленцев и журналистов должны быть организованы специальные
курсы, например, в системе дополнительного образования университетов.
Для широких масс населения, в том числе и пенсионеров (как
Труды второй международной конференции
341
лиц, не имеющих в свои школьные годы адекватного экологического воспитания в современном его понимании) настоятельно необходимо развивать сеть экологических лекториев силами,
прежде всего, преподавателей и ученых вузов, по типу лектория
общества «Знание».
Детей экологически воспитывать необходимо уже в семье
(ибо известно, что до 80 % интеллекта ребенка, а также его аксеологические ориентации закладываются до 4 – 5 лет), но представляется, что необходимо, прежде всего, экологически воспитывать
их будущих родителей, например, как это не звучит на первый
взгляд экзотично, но в плане экологизации должна быть скорректирована система курсов будущих мам, молодых родителей,
работников детских садов и пр.
Понятие «экологическая культура» многими учеными и общественными деятелями рассматривается как синоним понятия «культура человека» вообще. Экологическая образованность,
экологическое сознание и экологическая деятельность, направленные на гармонизацию взаимоотношений между обществом
и природой, являются составными элементами экологической
культуры, уровень развития которой является все-таки эффективным показателем того, может ли мы называться действительно цивилизованным обществом. И времени для первейшего решения этих проблем остается все меньше.
Список литературы
1. Несговорова Н.П. Эколого-педагогическое проектирование
как основа подготовки обучающихся к профессиональной деятельности. / Автореф. на соиск. уч. степ. докт. пед. Наук. –
Екатеринбург, 2012. – С. 16-19.
2. Программа действий. Повестка дня на 21 век и другие документы конференции в Рио-де-Жанейро в популярном изложении. – Женева: Центр «За наше общее будущее», 1993. –
70 с.
342
Индикация состояния окружающей среды
3. Рытов Г.Л. Актуальные вопросы экологического образования
и воспитания на современном этапе. // Вестник Самарского
государственного университета, 2007. – № 8 (58). – С. 222-230.
4. Рытов Г.Л. К вопросу необходимости формирования экологической культуры человека и общества. // Известия Самарского научного центра РАН. – Т. 11. – № 1 (4). – 2009. – С. 776-779.
Региональные эколого-геохимические
исследования
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ГОРОДСКИХ ЛАНДШАФТОВ К
ТЕХНОГЕННЫМ ХИМИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ
АНДРУХОВИЧ А.И.
Белорусский государственный педагогический университет им. М.
Танка, Минск, Беларусь
annaand@tut.by
В условиях возрастающих техногенных нагрузок на природную среду особое значение имеет ответная реакция ландшафтов на воздействия. Разработка природоохранных мероприятий,
определение допустимых антропогенных нагрузок и прогноз
последствий техногенеза должны учитывать устойчивость ландшафтов и способность к самоочищению от загрязняющих веществ. Проблема оценки устойчивости ландшафтов весьма сложная, что связано как с многообразием действующих факторов,
так и со сложностью структуры ландшафта. В наиболее общем
плане устойчивость ландшафта – это его способность противостоять внешним воздействиям, т.е. сохранять структуру и характер функционирования в пространстве и во времени при изменяющихся условиях.
Труды второй международной конференции
343
Наиболее распространенный в настоящее время подход – расчленение общего понятия устойчивости ландшафта (геосистемы, геоэкосистемы) на ряд частных, соответственно виду воздействия и отдельному компоненту. Обращается внимание на
то, что устойчивость геоэкосистемы с достаточной полнотой и
глубиной не может быть описана одним аспектом, а только через их множество[6]. К важным составляющим относится устойчивость почв ландшафтов к химическим нагрузкам как центрального блока биогеоценотических природных и ландшафтногеохимических систем. Именно от реакции почвы на техногенные воздействия, поведения в ней химических элементов зависит и устойчивость всей геосистемы. Сравнительная оценка устойчивости разных почв и экосистем проведена сотрудниками Института охраны природы и заповедного дела[4] и
Института почвоведения и фотосинтеза РАН [1]. Ими предложен набор необходимых показателей состояния почв для оценки их интегральной устойчивости к разным видам антропогенных воздействий: емкость катионного обмена, мощность гумусоаккумулятивного горизонта, тип водного режима почв, крутизна склона. Авторами на основании балльных оценок выделены
три группы почв с различной устойчивостью. В группу наименее устойчивых отнесены почвы с неблагоприятным для очищения от продуктов загрязнения водным режимом (непромывной,
мерзлотный); почвы, приуроченные к аккумулятивным ландшафтам и пр. Наиболее устойчивыми оказались серые лесные и
дерново-карбонатные почвы, черноземы и другие.
В Беларуси в рамках работ по составлению территориальных комплексных схем охраны природы выполнены исследования по оценке устойчивости территории к химическому
загрязнению[2, 3]. В основу положены морфологические, геохимические и водные свойства почв и грунтов, выведены коэффициенты приоритетности и предложена шкала устойчивости и
восприимчивости почв к химическому загрязнению.
Градостроительное проектирование в последние годы, особенно разработка проектов детальной планировки районов, во-
344
Индикация состояния окружающей среды
доохранных зон в городах, размещения или реконструкции экологоопасных производств и объектов, размещения объектов нового строительства на загрязненных территориях, требуют, кроме оценки техногенных химических нагрузок, разработки прогноза поведения загрязняющих веществ в окружающей среде.
Составной частью таких работ является оценка устойчивости
ландшафтов к химическим нагрузкам[5].
Разработана методика оценки устойчивости ландшафтов к
химическому загрязнению, ориентированная на крупномасштабное картографирование в городах. Целью составления подобных карт является обеспечение природоохранных мероприятий в условиях городов, в первую очередь, на территории водоохранных зон[5].
Исходными положениями при разработке методики являлись следующие: специфика информационного обеспечения
картографирования устойчивости в условиях города, малая пригодность концептуальных положений и методов мелкомасштабного картографирования к крупному масштабу в целом, и к городским условиям в частности, и необходимость картографировать наиболее важные составляющие устойчивости.
Для оценки устойчивости ландшафтов целесообразен ряд
уровней приближения: на первом оценивается потенциальная
устойчивость исходя из некоторых самых общих теоретических
положений, на следующем уровне они детализируются, например, по типам загрязнителей, и, наконец, проводится оценка
устойчивости на основе натурных исследований.
В пределах одного ландшафта (ландшафтного района) с однородным климатическим фоном и сходным кислотно-щелочным
режимом скорость химических реакций и вынос загрязняющих веществ определяются тремя основными группами факторов: геоморфологическим положением, уровнем и характером
почвенно-грунтового увлажнения, механическим составом поверхностных отложений.
Для ранжирования ландшафтов по устойчивости факторы, ее
определяющие, разделены на три основные группы[5]:
Труды второй международной конференции
345
• факторы, обеспечивающие латеральный вынос загрязняющих веществ за пределы элементарного ландшафта;
• факторы, обеспечивающие радиальный вынос загрязняющих веществ за пределы элементарного ландшафта;
• факторы, обеспечивающие накопление загрязняющих веществ на геохимических барьерах в пределах элементарного ландшафта.
Дифференциация по первому фактору наиболее полно описывается на уровне рода ландшафта: наивысшей способностью
к самоочищению обладают элювиальные крутосклоновые (> 8º)
ландшафты, наименьшей – собственно супераквальные. Условия
радиального выноса загрязняющих веществ определяются, главным образом, механическим составом почв и их гумусированностью. С учетом связанности этих признаков наиболее полно они
учитываются на уровне вида ландшафта.
На основании этих двух факторов составляется матрица, на
одной из осей которой отражена способность ландшафтов пропускать латеральные водные потоки, содержащие тяжелые металлы, на другой – механический состав пород, влияющий на
промывной режим и определяющий способность ландшафтов
пропускать радиальные водные потоки. Элементарные ландшафты с учетом механического состава пород распределены на 5
групп устойчивости: наиболее устойчивые, устойчивые, относительно устойчивые, неустойчивые, наиболее неустойчивые[5].
К группе наиболее устойчивых к химическим нагрузкам
ландшафтов отнесены элювиальные крутосклоновые на песках; к устойчивым – элювиальные крутосклоновые на супесях
и суглинках, элювиальные пологосклоновые на песках и супесях, элювиальные субгоризонтальные на песках; к относительно устойчивым – элювиальные пологосклоновые на суглинках, элювиальные субгоризонтальные на супесях и суглинках, элювиально-аккумулятивные на песках и супесях, транссупераквальные на песках; к неустойчивым – элювиальноаккумулятивные на суглинках, транссупераквальные на супесях
346
Индикация состояния окружающей среды
и суглинках, собственно супераквальные на песках и супесях; к
наиболее неустойчивым – транссупераквальные на торфах, собственно супераквальные на суглинках, собственно супераквальные на торфах.
Необходимым этапом выполнения работ по оценке устойчивости ландшафтов к химическому загрязнению явиляется определение ландшафтной структуры изучаемой территории. Основой составления карт устойчивости ландшафтов к химическому
загрязнению послужили выделы элементарных ландшафтов (роды и виды), отражающие геоморфологические и литологические
различия территории. Исходными материалами при картографировании являются топографические карты масштаба 1:10000,
почвенно-эрозионные карты аналогичного масштаба, а также результаты натурных исследований.
Построенные с использованием вышеизложенного подхода
карты устойчивости ландшафтов к химическому загрязнению
отражают потенциальную устойчивость ландшафтов к техногенным химическим нагрузкам. Используя карты можно прогнозировать поведение (рассеяние, аккумуляцию) загрязняющих веществ в ландшафтах, выделять территории с наиболее вероятным накоплением поллютантов в почвах, растительности и грунтовых водах при различных химических нагрузках. В данном аспекте карты устойчивости могут быть полезны при размещении
объектов нового строительства и разработке территориальнопланировочных проектов. Кроме того, карты устойчивости могут
рассматриваться как начальный этап анализа геохимических аспектов природопользования на городских территориях. Однако,
данный подход имеет ряд ограничений, что неизбежно в условиях информационной обеспеченности.
Список литературы
1. Башкин В.Н., Евстафьева Е.В., Снакин В.В. Биогеохимические
основы экологического нормирования. М., 1993.
Труды второй международной конференции
347
2. Капелыциков Н.А., Капилевич Ж.А., Михунов А.М., Новиков Г.В., Высоченко А.В. Почвенно-геологическая устойчивость территории: картографирование и значимость // Геоэкологическое картографирование Беларуси: состояние и
пер­спективы. Тез. докл. научно-практич. конф. Мн, 1994. С.
24-25.
3. Новиков Г.В. Концептуальная модель устойчивости почв к
химическому загрязнению // Устойчивость природной среды в условиях техногенеза. Тез. докл. науч.–практ. конф. Мн,
1997. С. 42-43.
4. Снакин В.В., Мельченко В.Е., Бутовский Р.О. Оценка состояния и устой­чивости экосистем. М.: ВНИИ Препринт, 1992.
362 с.
5. Хомич В.С., Какарека С.В., Кухарчик Т.И. Экогеохимия городских ландшафтов Беларуси. – Мн.: Минсктиппроект, 2004.
260 c.
6. Сачок P.I., Каляда В.В. Ацэнка ўздзеянняў на навакольнае асяроддзе: Тэорыя, метадалогія, фармалізацыя. Мн, 1995. 245 с.
348
Индикация состояния окружающей среды
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭПИФИТНОЙ
МИКРОФЛОРЫ В КАРАКАЛПАКСТАНЕ
БАЗАРБАЕВА Д.О.1 , НАРЫМБЕТОВА Р.Ж.1 , БАБАЖАНОВА В.А.2
1
НГПИ имена Ажинияза, Нукус, Узбекистан; 2 Нукусский филиал
ТашПМИ, Нукус, Узбекистан
venus82@inbox.ru
Природная среда Южного Приаралья находится в условиях
сильнейшего антропогенного пресса. Возникшая проблема Арала выражается в усиленной деградации почвенного покрова, водных экосистем, в массированном загрязнении всех природных
субстратов, усилении аридности и континентальности климатических условий. В Южном Приаралье происходит ухудшение,
как окультуренных земель, так и естественного почвенного покрова. В регионе продолжается активная аридизация и усиление развития процессов засоления. Однако, при этом в природных субстратах обитает богатейшая микрофлора, которая адаптировалась к высоким температурам, к сильному засолению, к
высокому осмотическому давлению. Микроорганизмы являются носителями уникальных биотехнологических свойств и могут
представлять интерес для разработки современных микробных
биотехнологий[1].
На поверхности растений обитает разнообразная микрофлора. Часть микроорганизмов попадает из ризосферы, часть заносится пылью и насекомыми. Эпифитные микроорганизмы размножаются на поверхности стеблей, листьев и семян. Эпифиты питаются продуктами экзосмоса растений. Условия жизни
эпифитных бактерий своеобразны. Они довольствуются небольшими запасами питательных веществ на поверхности растений,
устойчивы к высоким концентрациям фитонцидов, выдерживают периодические колебания влажности, на развитие микроорганизмов решающее влияние оказывают влажность, температура.
В условиях севера Республики Каракалпакстан наибольшее
экономическое значение, в качестве вредителя хлопчатника,
имеет большая хлопковая тля.
Труды второй международной конференции
349
С целью изучения состава сформировавшегося микробиоценоза на листьях хлопчатника, пораженных тлями, нами проведен ряд исследований. Для изучения взяты образцы листьев
хлопчатника из (хлопковых) различных районов республики
и посезонно, т.е, весной, летом и осенью. Выделено более 50
культур микроорганизмов. Выявлено, что микробиоценозы, формирующиеся в «ловушках», местах выделений тлей, отличаются богато населенной микрофлорой: псевдомонады, сарцины, споровые бактерии рода Bacillus, бесспоровые молочнокислые бактерии и грибы (плесневые и дрожжевые)[2]. Учитывая, что углеводы – это доминирующие компоненты в выделениях тлей (состав углеводов был определен микробиологическими методами), выявление дрожжей и дрожжеподобных
микроорганизмов в составе микробиоценоза листьев является
оправданным. Дрожжевые микроорганизмы широко представлены но, их видовое разнообразие довольно бедное – не более
18 видов, общее количество – велико (105 КОЕ/мл/мг). Изучены морфолого-культуральные, физиолого-биохимические свойства выделенных дрожжевых культур. В составе микробиоценоза «ловушек» встречались в основном представители родов,
Hansenula и Saccharomyces. Аспорогенные дрожжевые микроорганизмы встречаются в незначительном количестве и в основном
представлены видами рода Candida.
Исследования по выявлению активности дрожжевой флоры
показали, что большинство видов довольно активно осуществляют деструкцию более 20 сахаров, особенно активно трансформировали глюкозу, сахарозу, лактозу и маннит. Ранее установлено,
что в процессе роста и развития хлопчатника, растение выделяют
производные липидов, белков и сахаров, что является благоприятной средой, как для развития вредителей, так и для различных
групп микроорганизмов, приводящих к возникновению клейкости волокна хлопка-сырца. Возникают своеобразные «ловушки»,
где формируется сложный микробиоценоз, симбиотическое сообщество растений-тлей-микроорганизмов.
Таким образом, проведенные нами исследования выявили
350
Индикация состояния окружающей среды
широкий диапазон биохимической активности дрожжевых микроорганизмов, перспективных для практического применения
их в борьбе с энтомофауной.
Список литературы
1. Гулямова Н. Х., Ирисбекова Н. А., Сайдходжаева М. А. Дрожжи плодово-ягодных растений центральной Азии. «Янги аср
авлоди» Т. 2004. С. 65-79.
2. Дьяков Ю. Т., Сергеев Ю. В. Новое с систематике и номенклатуре грибов. Национальная академия микологии. Медицина
для всех. М. 2003. С. 143-154.
ЭКОЛОГОГЕОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОЗЁР
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
БАКАЕВ В. А.
Новосибирский государственный педагогический университет
bakaev_dgn@mail.ru
Новосибирская область представляет собой контрастную в
природном отношении территорию, сочетающую чрезмерную
заозёренность с дискретностью антропогенных воздействий. Малые озёра являются наиболее распространёнными элементами
её ландшафтов. Каждым конкретным ландшафтным условиям
соответствуют свои озёрные геосистемы, которые возникают и
развиваются под совокупным влиянием компонентов окружающего ландшафта, проявляющемся через внутри- и вневодоемные факторы зонального и топологического характера. Следовательно, характеристикой экологического состояния водоемов
могут быть количественные и качественные геохимические показатели, определяющиеся морфометрическими особенностями
Труды второй международной конференции
351
котловин, географическими особенностями водосборов, составом и свойствами почво-грунтов, гидротермическими элементами климата, поверхностным и подземным стоком, а также внутриводоёмные процессы, происходящие в лимнионах и в донных
отложениях.
Геохимический комплекс озёрных вод представлен растворёнными газами, неорганическими ионами, макро- и микроэлементами, органическим веществом (ОВ) и др. Мониторинг его составляющих позволяет выразить состояние абиатической части
лимногеосистем[1].
Класс химизма и степень минерализации вод водоема определяют доминирующие главные ионы – Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + ,
HCO3– , SO42 – , Cl – – основным поставщиком которых выступают почвы и подстилающие грунты. Для рассматриваемого региона характерна пространственная изменчивость химизма и минерализации вод озёр. Это обусловлено во-первых, зональной изменчивостью гидротермических элементов климата (в направлении с севера на юг сменяются шесть природно-климатических
подзон – южной тайги, подтайги, северной и южной лесостепи,
колочной и типичной степи). Во-вторых, особенностями геохимического сопряжения ландшафтной структуры: северная лесная часть области представляет собой районы выноса подвижных солей (элювиальные фации), центральная лесостепная – районы транзита солевых масс (транс-элювиальные фации), а южная и юго-западная степные части – район сброса и аккумуляции солей (транс-аккумулятивные и аккумулятивные фации). В
целом можно отметить изменение степени минерализации от
ультрапресноводных (∑ионов < 200 мг/л) и пресноводных (∑ионов
= 200 – 500 мг/л) озёр северных окраин, к водоемам с относительно повышенной минерализацией (∑ионов < 500 – 1000 мг/л)
в центральных частях, и солоноватых и солёных (∑ионов > 1000
мг/л) на юге. Класс химизма в направлении с севера, северовостока на запад, юго-запад сменяется от гидрокарбонатного через сульфатно- и хлоридно-гидрокарбонатный до хлоридного.
Состав и сумма ионов, определяемые ландшафтными и внут-
352
Индикация состояния окружающей среды
рилимническими условиями меняется в разных лимногеосистемах, а также в сезонном и многолетнем трендах[4].
Состав неорганических ионов не отражает всего геохимического своеобразия свойств озёрных вод. Количественное выражение природных процессов и функциональное состояние основных компонентов лимногеосистем в значительной мере характеризуют макро- и микроэлементы, содержащиеся в воде, биоте, верхнем слое озерных илов и подстилающих породах. Величины их абсолютного содержания переводятся в соизмеримые относительные показатели – ландшафтно-геохимические
коэффициенты[2]: 1) коэффициент ландшафтно-лимнической
(водно-озерной) миграции (Клм) – содержание элемента в минеральном остатке озёрной воды к его содержанию в дренируемых породах, указывающий на интенсивность выноса химических элементов с водосбора в водоём и наоборот; 2) коэффициент
биолимнической (озёрно-биогенной) аккумуляции (Кба) – отношение содержания элемента в золе биоты, к содержанию в дренируемы породах, отражающий интенсивность захвата и накопления элемента озёрной биотой в верхнем слое донных отложений.
В последующем, на основе рассчитанных значений этих коэффициентов составляются миграционно-геохимические формулы лимногеосистем, в значительной мере отражающие особенности экологического состояния последних. Перед дробной
чертой каждой из формул по А. И. Перельману[3] указывается
класс водной миграции, определяющий тип природного ландшафта – лесной, лесостепной, степной, болотный. В числителе формулы располагаются элементы активной биолимнической аккумуляции (Кба элемента ≥1, при Kлм <1), в знаменателе – наиболее активные элементы водно-озёрной миграции
(Клм элемента ≥1, при Кба <1). Элементы располагаются по мере уменьшения значения величин их коэффициентов. Рядом
с дробью в конце формулы указываются те элементы, которые активно проявляли себя в том, и в другом процессах (Кба
и Клм элемента ≥1). Чем больше элементов активно участвует
Труды второй международной конференции
353
в обоих процессах, тем динамичнее данная озёрная геосистема, а значит и выше степень её устойчивости к антропогенным
воздействиям. Важная заключительная часть формул – итоговые количественные показатели, учитывающие всю исходную
ландшафтно-геохимическую информацию, в том числе и об элементах, не вошедших в неё из-за низких значений коэффициентов (Кба и Клм >0, но <1). Цифра в числителе после дробной
черты – сумма коэффициентов озёрно-биогенной аккумуляции,
в знаменателе – ландшафтно-лимнической миграции. Отношение этих чисел названо коэффициентом динамической (геоэкологической) напряжённости (Кдн ). Он отражает функциональнодинамические изменения озёрных геосистем в целом через соотношение аккумуляции и миграции вещества. Его величина определяет пределы устойчивости для всего озёрного комплекса. Если значение Кдн равно единице, то экосистема водоема сбалансирована по круговороту вещества и энергии и является устойчивой. При Кдн >1 вещественно-энергетический баланс нарушен,
то есть процесс накопления вещества доминирует над выносом
и водоём подвержен нарастающей эвтрофикации, и чем больше значение этого коэффициента, тем выше её степень. Если
же Кдн < 1, то в лимногеосистеме преобладает вынос вещества и
энергии: чем меньше значение коэффициента, тем выше степень
олиготрофии озёра[6].
В лесной зоне наиболее устойчивыми озерными системами
являются озёра пойменного типа и крупные материковые водоёмы. В аккумулятивно-миграционном процессе одновременно
участвуют Fe, Mn, Ca, K, P, N, Zn, Cu, Pb, Cd. Кдн варьирует от 0,96
до 1. Слабоустойчивыми и неустойчивыми экосистемами являются озёра вторичного (внутриболотного) генезиса. Водная масса
и озёрные илы накапливают много тяжёлых металлов (особенно
железа) и азота. Значения Кдн изменяется в диапазоне от 1,3 до
7,05.
Для лесостепной и степной зоны региона, характерны более
позитивные показатели состояния озёрных комплексов. В геохимическом отношении наиболее устойчивы проточно-сточные
354
Индикация состояния окружающей среды
водоёмы суффозионно-просадочного происхождения, а также
большинство пойменных озёр. Они активно накапливают Ca, Si,
P, Al, Mn, Li. Выносу подвержены Mo, Na, Sr, Zn, K. В обоих процессах элементно-геохимического круговорота одновременно и
активно участвуют Mg, B, S, Mo. Сильно минерализованные озёра (при содержании основных ионов от 10 г/л и выше) являются
самыми неустойчивыми гео- и экосистемами на всей территории характеризуемого региона. Они активно аккумулируют Na,
Mg, Ca, Cl, S, N, Sr и другие элементы. Кдн имеет здесь наивысшие
значения из всех водоемов не только Новосибирской области, но
и юга Западной Сибири.
Огромное влияние на качество озёрных вод и экологическое состояние лимнионов оказывает ОВ, особенно растворённое (РОВ). Оно во многом предопределяет трофический статус
водоема и особенности миграции катионов тяжелых металлов
(образование растворенных металлоорганических комплексов).
Для оценки ОВ используются показатели перманганатной и бихроматной окисляемости (ПО и БО) и их разнообразные соотношения. ПО свидетельствует о наличии в составе РОВ компонентов автохтонного (внутрилимнического, планктоногенного)
происхождения. БО напротив отражает содержание трудноразлагаемой органики аллохтонного (вневодоемного, терригенного)
генезиса[5].
Соотнесение их показателей позволяет сделать вывод, что
удельный вес аллохтонного органического вещества больший
в биотическом балансе озёр лесной зоны, чем в водоемах лесостепи и степи, более богатых автохтонным органическим веществом. Отношение РОВ к общей сумме растворенных минеральных веществ возрастает в лимногеосистемах лесной зоны, а
минимальные его значения характерны для озёр степных ландшафтов. Всё это подтверждает прямые связи водоемов с водосборной частью окружающего ландшафта. Зональная и внутризональная дифференциация РОВ (рост содержания в направлении с севера на юг, высокая концентрация органического вещества во всех минерализованных озёрах) связана с изменения-
Труды второй международной конференции
355
ми радиационно-климатических и почвенно-биотических условий, определяющих продуктивность и биологический круговорот водосборов озёр, а также биопродуктивность самих лимнионов. Кроме того, лимитирующим фактором деструкции ОВ выступает минерализация вод (концентрация ионов хлора). В формировании органического вещества многих озёр существенную
роль играют и антропогенные факторы.
Для территории Новосибирской области характерна значительная пространственная вариабельностью свойств озёрных комплексов, в частности качественных и количественных их параметров, обусловленная совокупным влиянием зональных и топологических факторов лимногенеза. Полученная качественно-количественная информация о характере, интенсивности и территориальной приуроченности ландшафтной
изменчивости отдельных компонентов природной среды, например эколого-геохимических параметров озёр, позволяет осуществлять корректное и целенаправленное регулирование динамики естественных и антропогенных процессов в соответствии с
природно-региональной спецификой.
Список литературы
1. Алёкин О. А. Основы гидрохимии. – Л.: Гидрометеоиздат,
1970. – 443 с.
2. Нечаева Е. Г. Ландшафтно-геохимический анализ динамики
таежных геосистем. – Иркутск, 1985. – 210 с.
3. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. – М.: Высшая школа,
1975. – 341 с.
4. Савченко Н. В. Озера южных равнин Западной Сибири. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997. – 297 с.
5. Савченко Н. В. Ландшафтная дифференциация региона // Биоразнообразие Карасукско-Бурлинского региона (Западная
Сибирь) / Е. Н. Ядренкина, Н. В. Савченко, Л. М. Киприянова
[и др]. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. – С. 15–45.
356
Индикация состояния окружающей среды
6. Савченко Н. В. Биогеохимический мониторинг лимногеосистем Западной Сибири и его основные итоги // Водные и
экологические проблемы Сибири и Центральной Азии: Труды Всероссийской научной конференции с международным
участием, посвященной 25-летнему юбилею Института водных и экологических проблем СО РАН: в 3 т. – Барнаул, 2012.
– Т.3 – С. 106–111.
ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНОСТИ И ЦВЕТНОСТИ НА
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (AL, FE, SR, SI, MN, CU,
ZN, CD) В МАЛЫХ ОЗЕРАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
БАРЫШЕВА Д.А., КРЕМЛЕВА Т.А.
Тюменский Государственный Университет
baryshewa.darja@yandex.ru
Среди загрязнителей биосферы, представляющих наибольший интерес, тяжелые металлы относятся к числу важнейших.
В значительной мере это связано с биологической активностью
многих из них. На организм человека и животных физиологическое действие металлов различно и зависит от природы металла,
типа соединения, в котором он существует в природной среде, а
также его концентрации[1].
В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся
к так называемым биогенным элементам. Другие – ксенобиотики – вызывают противоположный эффект и, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Специалистами
по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. В нее входят кадмий, медь, мышьяк,
никель, ртуть, свинец и хром как наиболее опасные для здоровья
человека и животных[2].
Таким образом, изучение микроэлементного состава вод сушии выявление закономерностей распределения их в зависимости от внешних условий является, безусловно, важной задачей.
Труды второй международной конференции
357
Поэтому цель данной работы: изучение влияния кислотности
цветности на уровень содержания металлов в водах малых озер
Западной Сибири.
Материалы и методы исследования
В основу работы легло обобщение результатов широкомасштабных исследований химического состава около 130 малых
озер на территории Западной Сибири от зон тундры (п-ова Гыдан и Ямал) до степной зоны на Юге Тюменской области, проведенных в 2011г. по единой методической схеме[3]. В исследования включались озера, неподверженные каким-либо прямым
источникам загрязнения, площадь водного зеркала которых не
более 20 км2 . Отбор проб воды из озер осуществлялся с поверхности озера или стока из озера в период с августа до конца октября
с использованием вертолетных и воздушных маршрутов. Пробы
помещались в специальные контейнеры и транспортировались
в сжатые сроки в лабораторию.
Химические анализы проб выполняли по стандартным методикам. В пробах воды определяли: рН, цветность (Цв), содержание микроэлементов (Al, Fe, Sr, Ni, Mn, Cu, Zn, Cd и др.), а также
многие другие компоненты.
Химико-аналитические работы проводились в стационарных
условиях. Определение вышеперечисленных показателей осуществляли следующими методами:
• рН – потенциометрическим методом;
• цветность – спектрофотометрическим методом;
• концентрации микроэлементов (Al, Fe, Sr, Ni, Mn, Cu, Zn,
Cd) в отфильтрованных пробах воды определяли методом
атомно-абсорбционной спектрофотометрии с электротермической атомизацией (прибор ContrAA-700).
Результаты и обсуждение
Значение pH и содержание органических комплексообразующих веществ может существенно повлиять на содержание микроэлементов в воде.
358
Индикация состояния окружающей среды
Цветность природной воды в основном обусловлена наличием в ней гумусовых веществ, поэтому этот показатель необходимо учитывать при сравнении содержания микроэлементов в воде
различной кислотности.
На рисунке 1 представлены диаграммы, выражающие влияние кислотности и цветности на распределение металлов (по медианам).
Алюминий. Согласно данным, приведенным на рис.1.
Al наиболее подвижен в кислых водах с высокой цветностью.Алюминий входит с состав алюмосиликатов, при рН=5,46 происходит полимеризация с образованием водорастворимой
полиядерной формы. В связи с повышенной реакционной способностью при дальнейшем понижении рН<5идет растворение
как первичных, так и вторичных минералов. Кроме того, алюминий образует прочные комплексы с гуминовыми и фульвокислотами, что также способствует его выщелачиванию[4].
Железо.Для этого металла характерно образование прочных
комплексов с растворенным органическим веществом (РОВ), поэтому в высокоцветных водах даже при достаточно высоких значениях рН (>6) его содержание максимально. Собственно говоря,
именно соединения железа с органическимилигандами и обуславливают в значительной степени окрашивание вод. В слабо
окрашенных водах, при недостатке РОВ, железо легко гидролизуется, осаждается в виде малорастворимых гидроксидов и поэтому в более кислых водоемах его содержание становится выше.
Марганец.Высокие концентрации при pH<6 в воде с низкой
цветностью и при рН>6 с высокой цветностью; содержание марганца возрастает с повышением цветности, что более значимо в
кислых водах. Марганец, как и железо, сопутствует водам, обогащенным гумусом.
Стронций, кремний, цинк, кадмий.У всех четырех металлов наблюдается одна тенденция: максимальные концентрации
соответствуют водоёмам с высокой цветностью, pH>6. В случае
кадмия объяснением может служить тот факт, что при высоких
рН тем или иным организмам сложнее сорбировать его из воды.
Труды второй международной конференции
359
Цинк образует прочные комплексы с органическими лигандами,
причем с повышением рН она резко возрастает[4]. Значительные количества кремния поступают в природные воды в процессе отмирания наземных и водных растительных организмов, с
атмосферными осадками. Формы соединений, в которых находится кремний в растворе, весьма многообразны и меняются в
зависимости от значений рН.Стронций входит с состав минералов. Ионы стронция поступают в водную среду при выщелачивании горных пород и почв. Хорошая растворимость элемента
обуславливает его миграцию преимущественно в ионной форме.
Комплексообразование для него мало характерно, но при замене
кальция и магния в органических соединениях могут образовываться соединения стронция с гумусовыми кислотами[5].
Медь.Влияние кислотности и цветности неоднозначно. С одной стороны большое количество меди находится в составе минералов, из которых за счет микробиологического и химического выщелачивания она поступает в воду. Медь образует прочные
комплексные соединения с органическими лигандами, причем
доля комплексов с гумусовыми веществами возрастает с увеличением рН. С другой стороны увеличение рН способствует конкурирующему процессу – гидролизу. В данном случае следует
также обратить внимание на другие показатели (температура,
минерализация и т.д.).
Заключение
Приведенные в работе данные по распределению металлов
подтвердили общую закономерность – нарастания большей части металлов при закислениивод. Вместе с тем позволили выделить 2 класса миграционной активности металлов в водах различной цветности и рН вод: 1) активное вышелачивание и миграция в виде ионов в закисленных прозрачных водах (типичные
примеры – алюминий, кадмий); 2) преимущественная миграция
в составе органических лигандов (типичные примеры – железо,
марганец, медь). Вместе с тем, может иметь феномен совместного
влияния выщелачивания ионов и миграции в составе органических лигандов, чем мы объясняем распределение таких элемен-
360
Индикация состояния окружающей среды
тов как марганец, алюминий, и другие металлы в поверхностных
водах суши.
Список литературы
1. Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем. // Соросовский образовательный журнал -1998.
2. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. Формирование химического
состава вод озер в условиях изменений окружающей среды.
М.: Наука, 2010. – 268с.
3. Комплексное гидрохимическое и биологическое исследование качества вод и состояния водных и околоводных экосистем: Методическое руководство. Ч.1. Полевые исследования
/ под общ.редакцией Т.И. Моисеенко. Тюмень: Изд-во ТюмГУ,
2011. 128 с.
4. Исидоров В.А. Введение в химическуюэкотоксикологию. –
СПб: Химиздат, 1999. -144 с.
5. Папина Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в ряду: вода – взвешенное вещество – донные
отложения речных экосистем: Аналитический обзор / ГПНТБ
СО РАН; ИВЭП СО РАН. – Новосибирск, 2001. – 58 с. – (Сер.
Экология. Вып. 62).
6. Манихин В.И., Никаноров А.М. Растворенные и подвижные
формы тяжелых металлов в донных отложениях пресноводных экосистем. – СПб: Гидрометеоиздат, 2001. – 182 с.
Труды второй международной конференции
361
Рис. 1. Влияние кислотности и цветности на распределение металлов в малых озерах ЗС.
362
Индикация состояния окружающей среды
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РТУТИ, СВИНЦА И СЕРЕБРА В
ПОСТТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ МЕЩЕРСКОЙ
НИЗМЕННОСТИ
БОЛДЫРЕВА А.М., СТЕПАНОВА К.В.
Московский педагогический государственный университет
Большие объемы антропогенного поступления техногенных
элементов в почвы, воды и растения в прошлом, существенно
усугубляют экологическую ситуацию в настоящем. В реках Мещерской низменности на территории Окского государственного
природного биосферного заповедника (ОГПБЗ) ихтиологами обнаружен очаг загрязнения рыб ртутью и тяжелыми металлами.
Нам необходимо было доказать, что очаг загрязнения был
спровоцирован технологическими процессами, применяемыми
на заводе зеркальной посуды Русско-Бельгийского общества
(владелец Ф.А. Беклемишев). Во времена работы завода, с 1901
по 1903 года, здесь производились высококачественные зеркала
и посуда для царских дворцов. Известно, что для обработки зеркальной поверхности в то время активно использовалась металлическая ртуть, которая, скорее всего, вырабатывалась из привозной руды (киновари) на самом заводе.
Завод занимал главенствующее положение в рельефе. Сейчас
сохранился только нижний этаж. Помещения хорошо сохранились, во многих местах прослеживаются арочные перекрытия в
проходах между цехами, в отдельных местах в хорошем состоянии находятся потолки, кирпичные полы, лестницы, деревянные доски ступеней. Но не все помещения в настоящее время
хорошо читаются в рельефе. Наиболее важные для обнаружения
места складирования киновари, а также цеха, где получали металлическую ртуть из породы, не визуализируются. После закрытия завода и руинизации его зданий, остаточные количества
ртутных соединений из цехов и складов стали перемещаться в
направлении понижений, а именно в сторону долины р.Пра и
заболоченного участка поймы р.Оки. Таким образом, ныне на-
Труды второй международной конференции
363
ходящийся на месте руин стекольного завода участок буферной
зоны ОГПБ и прилежащие к нему речные территории постоянно
подвержены загрязнению ртутью.
Исследования тяжелых металлов в почвах ОГПБ ранее не проводились.
Цели работы состояли в определении количественного содержания ртути, свинца, серебра в почвах и водах окрестностей завода, в выявлении зависимости их содержания от направления геохимического стока. Способ определения – атомноадсорбционная спектроскопия («Квант – 3» Почвенный институт
им. В.В. Докучаева). Результаты анализов представлены в таблице.
Все соединения Hg, Pb, Ag малоподвижны, поэтому легко накапливаются в различных средах. Наибольшее количество ртути
61,31 мкг/кг, превышающее ПДК (ПДКHg =50 мкг/кг), обнаружено
в почвах заливной поймы реки Пра (в 20 м от берега). Накопление ртути в этом месте, скорее всего, носит кумулятивный характер: здесь соединяются геохимические потоки речного привноса
и стоков атмосферных вод с территории завода. Грунты доступных для обследования цехов завода не сильно загрязнены ртутью, скорее всего, в обследованных цехах не наносили ртуть на
стеклянные листы. Заметен перенос ртути с обувью (табл.1,т.5)
Наиболее существенный перенос ее осуществлялся воздушным
способом, предположительно, от плавильных цехов, где получали металлическую ртуть из киноварной породы. При термическом разложении киновари до 10% ртути в виде паров улетает
в атмосферу (Ионов и др., 1976), до 20% поступает в грунт изпод купола-охладителя. Осаждение ртутных паров происходило
вблизи завода. О правильности сделанного предположения свидетельствует накопление ртути в цементе кирпичных кладок и в
почве фоновых территорий. Так в песчаных почвах высокой поймы р.Пра, в 500 м от территории руин завода, в начале экологической тропы заповедника (табл.1, т.9) обнаруживается больше
ртути, чем в земляных полах и почвах руин территории завода. Во времена работы завода полы цехов были закрыты крыша-
364
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Содержание некоторых тяжелых металлов в пробах почв
(начало).
№
на
карте
Место отбора пробы
1
Территория завода: почвенная
прикопка в цеху
Глу- Hg, Pb
би- мкг мг
на, /кг /кг
см
Ag
мг
/кг
0-20 10,03 1,31 0,03
20-40 10,21 0,36 0,004
40-60 7,43 0,25 0,002
2
Прикопка на берегу
искус-ственной канавы,
построенной для подачи воды на
завод, в 5 м от впадения канавы в
р.Пра
0-20 5,35 0,10 0,006
20-40 2,95 0,08 0,002
40-60 2,44 0,06 0,002
3
в 50 м от впадения канавы в
р.Пра
0–20 11,49 0,42 0,002
20-40 3,46 0,12 0,001
4
Поляна сразу за стеной завода
(возможно хоз. двор)
0-5
19,96 1,36 0,031
5
Грунт на полусгнивших
ступенях в цеху завода
0-5
44,66 35,75 0,028
ми, поэтому накопление там ртути из воздуха было замедлено.
В дальнейшем при продолжении работ в архивах, когда нами будет обнаружен цех, производящий термическое разложение киновари, мы определим розу ветров от его чадящей трубы и уже
более основательно подтвердим направление полей рассеивания
тяжелых металлов вокруг завода.
Труды второй международной конференции
365
Табл. 2. Содержание некоторых тяжелых металлов в пробах почв
(окончание).
№
на
карте
Место отбора пробы
Глубина,
см
Hg,
мкг
/кг
Pb
мг
/кг
Ag
мг
/кг
6
Цемент кирпичной
кладки стен цеха
—
17,64
3,48
0,056
7
Грунт над кирпичным
полом в цеху завода с
кусками цемента
0-5
31,57
13,65 0,030
8
Заливаемая пойма р.Пра,
участок примыкающий к
заводу
0-10
61,31
0,85
0,005
9
Прикопка рядом с
экологической тропой
0-10
12,83
0,37
0,009
Свинец, в отличие от ртути, концентрируется на территории цехов, в некоторых точках (табл., т.5,7) даже превышая ПДК
(ПДКPb =6 мг/кг). Работа машин приводила к истиранию их деталей, художественное стекло (хрусталь) содержит свинец (до 30%),
поэтому грунты цехов загрязнены свинцом. Почвы, сформировавшиеся после демонтажа завода на его руинах, не загрязнены
свинцом (табл.1, т.1,2), воздушным путем свинец не переносится
в заметных количествах, поэтому отсутствует в почвах фоновых
территорий (табл.1,т.2,8,9). Никаких превышений фоновых концентраций серебра не обнаруживается на изучаемой территории,
вероятнее всего, его не применяли на производстве. Таким образом, в настоящее время из невскрытого очага загрязнения, расположенного на возвышенности завода, в проточные водоемы и
366
Индикация состояния окружающей среды
аккумулятивные ландшафты наиболее интенсивно перемещается ртуть.
ПРИНЦИПЫ ПОДБОРА ВИДОВ РАСТЕНИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ
УСТОЙЧИВЫХ УРБОЦЕНОЗОВ В УСЛОВИЯХ Г. МОСКВЫ
БУГАКОВ А.В., САФИНА Д.И.
Московский педагогический государственный университет
Городской среде Москвы необходимо увеличение площади и
совершенствование качества зеленых насаждений. Эти задачи,
стоящие перед любым крупным городом, особенно актуальны
из-за высоких темпов современной урбанизации, перепланировки территорий промышленных предприятий в торговые инфраструктуры, превращения свободных бульварных пространств в
транспортные площади и автобаны, изменения архитектурного
облика города и изменения погодных условий, характерных для
южно-таежной подзоны. Зеленым насаждениям принадлежит
главная роль в улучшении городской среды обитания. Недостаток растений в городе создает условия, малоблагоприятные для
жизни и производственной деятельности людей. Древесные растения очищают воздух от вредных газовых выбросов промышленных предприятий и транспорта, концентрируют пыль своей
зеленой поверхностью, увлажняют и аэрируют воздух, смягчают
городской шум, создают прохладу в знойные дни. Не менее важна и эстетическая роль древесных растений. Они являются неотъемлемой частью архитектурного облика города, придают живописность его улицам и площадям, украшают магистрали. Благодаря богатству форм и красок древесные и травянистые растения
формируют своеобразный городской ландшафт.
Теоретические и практические проблемы поиска видов растений наиболее перспективных для динамично развивающегося мегаполиса, выявление их поведения и декоративных качеств
Труды второй международной конференции
367
в новых условиях локальных климатических сдвигов, и в конечном итоге внедрение ценных растений в практику зеленого строительства вполне по силам студентам-географам. По роду своей
деятельности мы много путешествуем и наблюдаем особенности
естественных флор различных географических поясов и зеленых
насаждений иных городов.
Условия городской среды существенно отличаются от тех, в
которых прошла эволюция растений в естественной обстановке, и оказывают на растения различное влияние, которое пока
еще недостаточно изучено. Поэтому в целях дальнейшего расширения и совершенствования ассортимента древесных и травянистых растений для озеленения чрезвычайно важно учесть
и обобщить результаты предшествующего многолетнего опыта
использования различных видов в озеленении городов. Озеленение Москвы сложилось как результат многовековой истории
привлечения в культуру видов растений разного происхождения. Среди учтенных растений 24 вида и 6 форм хвойные, 298
видов и 38 форм – лиственные, на виды южнотаежной подзоны
приходится более 80% учтенных растений (Э.И.Якушина, 1992). В
настоящее время соотношение хвойных и лиственных растений
изменилось в сторону резкого уменьшения хвойных, кардинально изменился состав высеваемых на газонах трав, уменьшился
процент высаживаемых южнотаежных видов древесных растений. Довольно бессистемное использование различных видовинтродуцентов из южных районов Западной Европы и хаотичное их распределение по территории города не всегда дает ожидаемый результат обновления и улучшения качества городской
среды.
Мы предлагаем руководствоваться следующими экологическими принципами подбора растений для города Москвы. Первый принцип – преимущество отдается работе с растениями из
данного региона или сходного по климату региона, т.е. с видами деревьев, кустарников и трав южнотаежной и лесостепной подзон. Учитывая положительный опыт внедрения в городскую среду интродуцентов из Дальневосточного региона, осо-
368
Индикация состояния окружающей среды
бое внимание будет отдаваться изучению состояния старых посадок в городе и экспериментальному внедрению новых видов
из лесов и лесостепных участков Амурской области и Хабаровского края. Второй принцип – сохранение уже растущих солидного возраста (приблизительно 60-80 лет) деревьев и выращивание остальных культур под их пологом. Эта обстановка одна из самых распространенных в Москве. Многие участки, особенно дворы жилых домов и предприятий, требуют обновления
или расширения ассортимента, а традиции посадки кустарников или трав под крупномерами нет, т.е. отсутствуют озеленительные схемы повторяющие саморегулирующиеся многоярусные древесно-кустарниково-травянистые фитоценозы. Здесь за
основу подбора видов будут взяты кустарники и травы, приспособленные к успешному росту в условиях различной затененности (II древесный ярус) и собственно тени (кустарниковый и
травянистый ярусы). Нюансы такой работы включают учет состояния почвы, расположение света и тени, рельефа местности
для того, чтобы насаждения нижнего яруса прижились, а деревья, планируемые к выходу в первый ярус на замену крупномерам, максимально корректно их заменили. В южнотаежных лесах и лесах Дальнего Востока набор теневыносливых видов огромен. Третий- использование знаний о возможностях выживания
в условиях мегаполиса различных видов, в практическом исполнении это означает подбор пыле-, соле-, морозоустойчивых видов растений. Здесь важен динамический учет погодных изменений и быстрое реагирование на смену погибших видов видами, приспособленными к такого рода катаклизмам, как теплые дожди и последующее обледенение в зимний период, аномально высокие температуры в летний сезон. Четвертый принцип – работа с растениями не способными вызывать аллергические реакции в популяциях городских жителей. Пятый принцип
– разработка проектов вертикального озеленения, широкое внедрение опыта разведения растений на карнизах и крышах. Для
площадей, пошедших на увеличение ширины и протяженности
автодорог города и потерявших в связи с этим фотосинтезирую-
Труды второй международной конференции
369
щую и эстетическую функциональность, должны быть разработаны вертикальные сады и палисадники компенсирующие потери кислорода и живописности. Было бы интересно воплотить
эти принципы на базе участка, окружающего здание географического факультета МПГУ, сделать экспериментальную площадку
по выращиванию привезенных из экспедиций различных видов
лесных и плодовых культур под эгидой кафедры геологии и геохимии ландшафта.
Среди устойчивых к городской среде видов деревьев наиболее перспективны для дальнейшего широкого внедрения в
культуру следующие: лиственницы европейская и Гмелина, ель
колючая (голубая), айлант высочайший, робиния псевдоакация,
клен татарский, Гиннала и канадский, груша уссурийская, иволистная, ива белая, остролистная, вяз приземистый, лох узколистный, черемуха Маака, тополь советский пирамидальный,
осина дрожащая, шелковица белая, катальпа великолепная, яблоня сливолистная, Недзвецкого, лесная, манчжурская. Хвойные
породы более эффективны в очистке воздуха от пыли, чем лиственные: на единицу веса хвои оседает в 1,5 раза больше пыли,
чем на единицу веса листьев. Кроме того, хвойные породы выделяют в воздух фитонциды. Лиственницы крайне устойчивы к загрязнению почвы тяжелыми металлами, поэтому их можно высаживать непосредственно около автомобильных и железных дорог. Те породы, хвоя которых не опадает на зиму, не теряют своих пылеадсорбирующих и аэрирующих свойств круглый год. В
представленном списке много пород, родиной которых является
Дальний Восток. Многие виды, такие как черемуха Мака и яблоня манчжурская, давно и успешно растут на территории города и в парках. Дальневосточные деревьях хорошо приспособлены к смене дождливых и засушливых периодов, поскольку формировались в муссонном климате. Для условий города эти качества очень ценны, т.к. такие виды можно сажать на участки с
разной водообеспеченностью. Все дальневосточные виды зимостойки, при подмерзании хорошо отрастают и быстро возвращают свою декоративность, устойчивы к наледям на ветвях. С це-
370
Индикация состояния окружающей среды
лью снижения повреждений от наледей, которые в связи с климатическими флуктуациями становятся обыкновенным явлением в Москве, рекомендуется шире применять в озеленении виды плодовых деревьев. Генетически они приспособлены к стрессу, связанному с большим весом созревающих плодов, поэтому при обледенении ветвей подвержены слому стволов меньше
других видов деревьев. С этой точки зрения перспективны виды
ив с плакучими ветвями. Нарастание камбия у них неравномерное, что обуславливает преимущественный рост ветвей вниз, они
привычны к состоянию переувлажнения всей массы ветвей, как
от осадков, так и по причине гуттации, а в случае обледенения
крупные, без обильных боковых побегов, ветви довольно быстро сбрасывают ледяные панцири из-за ударов друг об друга под
действием ветра. Ветви березы повислой имеют иные качества
прирастающей древесины, лишены гибкости, тонкие и разветвленные они замерзают несколькими массивными участками, отчего ствол не выдерживая нагрузки раскалывается. Единственным препятствием к повсеместному распространению ив в городе является их требовательность к повышенной влажности грунта.
Ассортимент кустарников, выращиваемых в Москве, не достаточно велик. Поскольку температуры в городе в зимний период на несколько градусов превышают фоновые (Строганова М.Н.,
2004), то в условиях города, под пологом деревьев и на открытых
участках, вполне закономерно выращивание представителей кустарников лесостепной и степной зон Европейской части России. Необходимо расширить количество выращиваемых видов и
форм бересклетов, скумпий, деренов, бирючин, лещин, сиреней,
пузыреплодников, рябинников. Например, бересклет, бузину и
боярышник можно выращивать в виде древесных форм. Агрессивные виды кустарников, легко размножающихся корневой порослью, возможно заменять на пестролистные формы, которые
не имеют способности к буйному разрастанию. Очень декоративны и выносливы пестролистные формы рябинника и пузыреплодника. То же относится и к деревьям: клен ясенелистный
Труды второй международной конференции
371
крайне агрессивен как по части семенного возобновления, так и
по интенсивности формирования поросли вокруг ствола. Пестролистные формы этих кленов не обладают этими качествами и
очень декоративны. Бобовые кустарники карагана, ракитник и
дрок, интродуциро- ванные нами из Рязанской области под полог давно растущих около факультета деревьев, прекрасно себя
чувствуют в тени на бедных песчаных почвах. Также на территории экспериментального сада планируется не убирать опавшую
осенью листву. В масштабах города это необходимое мероприятие, не допускающее увеличение численности вредных насекомых, в условиях нашего сада возможно слежение за состоянием
вредителей в течении года.
ПАЛЕОПОЧВЫ ПРАДОЛИНЫ СЕВЕРСКОГО ДОНЦА
ГАВРИЛОВА Е.А.
Московский педагогический государственный университет
Ведущую роль в развитии и функционировании природных
комплексов играют климат и рельеф. Именно их особенности и
сочетания формируют ландшафтную структуру региона. В структуре почвенного покрова Каменского района Ростовской области
преобладают обыкновенные и южные черноземы, что является
следствием широкого распространения лессовидных суглинков
и относительной сухости климата. Средняя годовая сумма осадков составляет 322 – 341мм, о недостаточности увлажнения свидетельствует также разность между испаряемостью и осадками в
среднем составляющая 548 мм. Именно поэтому в юго-восточной
части Ростовской области отсутствуют типичные и выщелоченные черноземы для формирования мощных (100-150 см) гумусовых горизонтов которых требуется более влажный климат. Однако на территории района встречаются очень интересные песчаные почвы с гумусовым профилем мощностью 120-150 см. Этот
весьма интересный факт можно объяснить особенностями формирования территории в конце плейстоцена – начале голоцена.
372
Индикация состояния окружающей среды
В верхнеплейстоценовое время наблюдались чередования ритмов похолоданий и потеплений. Верхний плейстоцен в своей финальной стадии и начало голоцена отличались большим своеобразием и неповторимостью.
Следует особо отметить несколько теплых плювиалов, в период которых долина Северного Донца теряла очертания и представляла собой полноводный водоем с медленно текущими водами. В этот период песчаные отложения значительной мощности налагались на лессовидные суглинки. После спада вод при
теплом и влажном климате рассматриваемые территории праДонца представляли собой мелкие водоемы, нередко оторвавшиеся от основного русла, изобилующие водной растительностью.
Именно остатки водных растений, ежегодно откладывающиеся
на дно водоемов, способствовали темному окрашиванию песчаных грунтов.
Возраст песчаных сверхмощных темноцветных почв из-за
неоднократных периодов разлива Северского Донца, скорее всего, неодинаков. Возраст черноземов, располагающихся на наиболее высоких участках водоразделов больше, чем возраст темноцветных почв периодически заливаемых территорий в долине
пра-Донца. При этом гумусовый горизонт песчаных темноцветных почв в несколько раз мощнее гумусовых горизонтов черноземов обыкновенных и южных. Качественный состав гумусовых
веществ этих разновозрастных почв резко различен. Если в черноземах гумусовое вещество хорошо сконденсировано и служит
надежным структуратором лессовидного суглинка, то в песчаных почвах, органические полимеры являются пленками на песчаных частицах, но не соединяют их друг с другом. Со временем гумусовые пленки разрушаются и минералы приобретают
свой первоначальный цвет. В настоящее время горизонт 0-15 см
в наибольшей степени подвергающийся процессам выветривания всё больше приобретает светло-серый оттенок. Это происходит потому, что обнажается бурая и серая поверхность кварцевых
зерен. Поверхность минеральных зерен плохо взаимодействует
с современными, т.е. вновь образующимися гумусовыми веще-
Труды второй международной конференции
373
ствами. Это связано как с особенностями протекания поверхностных физико-химических реакций в относительно сухом климате, так и с незначительной биомассой произрастающих в таких
ландшафтах фитоценозов, опад которых весьма быстро минерализуется и лишь в незначительной части преобразуется в органическое вещество почвы.
Интересной генетической особенностью данной почвы является отсутствие у неё В горизонта. Строение профиля ААС-С. В современной классификации, предложенной Почвенной институтом (2004), такие почвы относятся к отделу органоаккумулятивных темногумусовых почв, подтипу метаморфизованных. Не смотря на незначительное распространение таких
почв в Ростовской и других областях, их изучение, как маркеров
границ палеоводоемов, весьма актуально для реставрации истории развития территории и построения моделей палеоландшафтов.
НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ МАКРОМИЦЕТАМИ
НА ТЕРРИТОРИИ ОКСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
ГАСПАРЯН Л.А., КЛИМОВА В.А.
Московский педагогический государственный университет
Индикаторные свойства биологических объектов широко используются в оценках состояния и мониторинге природных и
техногенных комплексов. Сравнительно новым направлением в
эколого-геохимических исследованиях путей миграции химических элементов, в том числе микроэлементов (МЭ) и тяжелых металлов² (ТМ), стало использование грибов – микоиндикация.
Целью работы было определение уровня загрязнения техногенными элементами почвогрунтов руин зеркального завода,
расположенного в Рязанской области (РО) на водоразделе рек Ока
²Тяжелые металлы – микроэлементы (МЭ), концентрация которых многократно превышает естественный природный фон, в котором человек формировался
как биологический вид.
374
Индикация состояния окружающей среды
и Пра в буферной зоне Окского заповедника. Анализируя биологические объекты, важно было выяснить, какие металлы использовались в производстве и насколько интенсивно они вовлечены
в современный биологический круговорот. Грибы пока нечасто
используют для целей индикации, поэтому необходимо описать
их возможности как объекта для экологических исследований.
Нами они выбраны потому, что при определении ТМ в растениях, растущих на техногенной территории завода, были получены данные с большим разбросом значений. Аналогичные сведения о неравномерном поглощении ТМ одним видом растения
в техногенных ландшафтах есть в литературе (Быстрицкая, 1980,
Зыкина, 1981).В июле месяце на территории Окского заповедника в разных ландшафтах нами были обнаружены плодовые тела
только макромицетов микоризообразователей (симбиотрофов).
Грибы являются неотъемлемой частью практически всех экосистем, выполняя ключевую роль в разрушении мертвого органического вещества. Особое место среди них принадлежит
гетеротрофам-редуцентам, использующим в качестве источника
питания и энергии готовые органические вещества, создаваемые
автотрофами. К этому «царству», по выражению Юджина Одума
(1975), принадлежит огромная по численности группировка специализированных грибов-редуцентов, часть которых относится
к макромицетам, т.е. Грибам с визуально различимыми плодовыми телами (в отличие от микромицетов). Издавна сложилось
разделение макромицетов на микоризообразователей, сапротрофов и паразитов, согласно функциям, которые они выполняют
при утилизации органического вещества в природе.
Для целей индикации ТМ в биогеоценозах и почвах больше подходят плодовые тела сапротрофов, поскольку их огромный по площади мицелий расположен либо в той части подстилки, где преобладает грубый гумус типа модер, либо в собственно гумусовом горизонте. Согласно современным представлениям (Орлов, 1985) именно гумусовые соединения связывают
ионы ТМ, которые, освобождаясь, являются потенциальными загрязнителями пищевых цепей всех трофических уровней. Мице-
Труды второй международной конференции
375
лий грибов, используя соединения гумуса, как источник питания, поглощает большое количество ТМ, часть из которых оказывается затем в плодовых телах(Цветнова, Щеглов, 1996). Поглощенные макромицетами ТМ являются интегральным показателем их содержания в гумусовом горизонте. Определяемый по
содержанию в грибах уровень накопления ТМ в гумусе и почве в целом, будет заведомо больше того показателя содержания,
который может быть выявлен с помощью анализа растительности. Это объясняется тем, что гифы грибов способны разрушать
почвенные минералы и расщеплять длинные полимерные молекулы гумусовых веществ, высвобождая хелатированные и прочие более прочно связанные формы МЭ, а корни растений слабо разрушают кристаллические решетки минералов и не способны переводить соединения гумуса в усвояемую для себя форму.
Таким образом, выявляемый с помощью анализа плодовых тел
сапротрофов уровень содержания МЭ в биоценозе будет всегда
больше, чем уровень, определяемый путем анализа МЭ в растениях. Мицелий занимает огромные площади, гораздо большие,
чем можно видеть, наблюдая расположение продуцируемых им
плодовых тел, что позволяет говорить о получении средней пробы содержания МЭ для конкретной площади изучаемого биогеоценоза. Согласно данным лабораторного выращивания грибов
на искусственных средах (Частухин, Николаевскская, 1969, Бурова, 1986), 154 г мицелия продуцирует 1 грамм массы плодовых
тел симбиотрофов (в пересчете на абс. сух. вес). Учеными до сих
пор не получена информация о запасах мицелия (вес, длина) в
природных условиях. Однако, руководствуясь данными лабораторных экспериментов, можно с достоверностью предполагать,
что гифы грибного мицелия скрытые в субстрате повсеместно и
плотно пронизывают огромные участки мертвого органического вещества и органо-минеральных соединений подстилки и гумусового горизонта. Этим объясняется и более высокая степень
насыщенности МЭ и ТМ их плодовых тел по сравнению с содержанием МЭ и ТМ в биомассе корней и наземных частей травянистых растений. Соотношение корней и наземных частей у травя-
376
Индикация состояния окружающей среды
нистых растений лесных биоценозов составляет 1:3 (Мордкович,
2005).
Микоценозы продуцируют плодовые тела несколько раз за
вегетационный сезон, растут несколько дней, что дает возможность оперативно получать информацию об уровне накопления
ТМ в биогеоценозах. Наблюдения над растениями менее информативны, поскольку, например, при катастрофически быстром
поступлении загрязняющих веществ в биогеоценоз растения могут быть в состоянии слабой вегетации или вовсе отсутствовать.
В ходе пионерных исследований важно было выяснить вопрос об уровне поглощения ТМ одним видом гриба в разных
условиях обитания и об уровне поглощения одного металла грибами разных видов, растущими рядом. Для этого на территории
завода сравнивались содержания ТМ в сыроежках розовых и зеленых (далее смесь), моховиках зеленых и маслятах зернистых.
Также сравнивались уровни накопления ТМ у моховиков зеленых, выросших в березняке на территории руин зеркального завода Рязанской области и на сильно замусоренном придорожном
участке Московской области (березовый лес около ж/д ст. Пл.52
км Павелецкого направления). В ходе полевых работ в одну пробу объединялись плодовые тела одного вида грибов с площади,
не превышающей 5 м2 . В дальнейшем исследования будут проводиться на пробных площадях 1-25 м2 и с большим количеством
видов макромицетов, что позволит применить статистические
методы анализа. ТМ определялись в порошке высушенных грибов рентген-флуоресцентным методом в лаборатории Почвенного института им. В.В. Докучаева.
В наибольшей степени загрязнены ТМ симбиотрофы берез,
занимающих самое низкое место в рельефе руин завода (Таблица). В моховиках обнаружена самая высокая суммарная концентрация ТМ – 0,6 мг/кг, концентрация техно- стронция, рубидия, никеля, свинца и хрома наивысшая среди всех остальных
образцов грибов. Сравнение состава моховиков из разных районов показывает уменьшение концентрации рубидия в лесах МО
втрое, скорее всего, его аккумуляция связана с каким-то сырьем,
Труды второй международной конференции
377
использующимся в технологических циклах зеркального завода.
Стронций и хром отсутствуют в биомассе моховиков из березняка МО, что позволяет сделать предварительный вывод о тенденции накопления в биологических объектах в окрестностях завода стронция, рубидия и хрома. Цинка и меди довольно много в составе мусковитов кварцевых песков Мещеры (Виленский
Д.Г., 1961), поэтому для обсуждения особенностей их накопления
в биологических объектах нужна гораздо большая выборка образцов. В то же время хорошо заметно накопление цинка всеми
видами грибов в понижении руин завода (Таблица) и понижение
его содержания в сыроежках за пределами завода. Однако даже
за пределами руин завода, где население собирает грибы, содержание всех измеренных элементов в несколько раз превышает
ПДК (ПДК берется из данных ВОЗ для овощей и фруктов, значений ПДК для грибов пока не разработано).
Интересно проследить перераспределение МЭ в теле (ножкашляпка) сыроежек. Если ионы металлов передвигаются внутри
биологического объекта и концентрируются в его верхних генеративных органах(гименофор шляпки), то они, по всей видимости, важнее для метаболизма всего организма, чем те, которые
накапливаются в нижней части плодового тела, и которые гриб
накапливает вынужденно из-за присутствия ТМ в загрязненных
ландшафтах.
Достоверное накопление (в 2 раза) обнаруживается только для
меди, для рубидия накопление не достоверное (или не интенсивное), калий, железо и цинк накапливаются в ножках плодовых
тел, остальные элементы распределены равномерно по биомассе.
Полученные результаты показывают перспективность использования макромицетов для прогнозирования уровня накопления ТМ растениями техногенно загрязненных биогеоценозов.
378
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Содержание доступного нитратного азота во фракциях
агрегатов различного размера песчаных почв Окского Государственного Биосферного Заповедника.
Труды второй международной конференции
379
ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРИРОВАНИЯ ПЕСКОВ В БОРАХ
МЕЩЕРСКОЙ НИЗМЕННОСТИ
ГРЕБИНКА Д.А., ЗУЕВА В.В.
Московский педагогический государственный университет
В мае 2012 года были начаты совместные исследовательские работы с Окским Государственным Биосферным Заповедником по теме: Влияние различных видов растений из семейства бобовые на структурное состояние песчаных почв Мещерской низменности. В ходе работ было показано структурирующее действие корневых выделений кустарников ракитника русского (Cytisus ruthenicus), дрока красильного (Genista tinctoria), караганы древовидной (Сaragana arborescens), а также травянистых
видов люцерны серповидной (Medicago falcate), астрагала датского (Astragalus danicus) и донника белого (Melilotus albus) на песчаные почвы. В составе почвенных агрегатов прикорневой части
растений из семейства бобовых возрастало содержание фракций
>0,25 мм, >0,5 мм, >1 мм, >2 мм, >3 мм, >5 мм по сравнению с
контрольными вариантами, когда почва отбиралась из-под ассоциаций, не содержащих в своем составе видов бобовых растений. На долю фракций 0,25-5 мм приходится более 80% почвенной массы. В отсутствии бобовых наблюдалось слабое структурирование, в составе агрегатов доля фракций >0,5 мм, >1 мм
составляла не более 10%. Среди кустарников наибольшим структурирующим действием обладает карагана древовидная, широко распространенная на селитебной территории буферной зоны
и частично натурализовавшаяся в леса. Наибольшим разнообразием видов семейства бобовых отличаются именно селитебные
участки. При обследовании растительного покрова в окрестностях бывшей зеркальной фабрики, прекратившей работу в 1905
году, были обнаружены ассоциации с включением следующих
видов бобовых трав: клевера гибридного, вики посевной, донников желтого и белого. При фракционировании песчаных почв изпод растительных ассоциаций с обилием этих растений выясни-
380
Индикация состояния окружающей среды
лось, что почва структурирована полностью, причем необыкновенно большой процент приходится на фракцию >10 мм от 20 до
40%. Определение содержание нитратного азота в почвах фракций различного размера показало, что наибольшее количество
нитратного азота (NO3‫ ) ־‬оказалось во фракциях >1->5мм и составляло 10-15 мг/кг с максимумом 30 мг/100 г.Учитывая большое варьирование в содержании азота, можно предполагать, что механизмы структурирования материала во фракциях разного размера, были неодинаковы.
Корни бобовых растений, живущих в тесном симбиозе с клубеньковыми бактериями-азотфиксаторами, в своей ризосфере создают наиболее благоприятные условия для размножения других групп организмов. В результате жизнедеятельности ризосферных микроорганизмов в почву поступает большое количество углеводов, скрепляющих почвенные частицы различного
размера в агрегаты.
Обращает на себя внимание большое количество бобовых кустарников. Это объясняется тем, что бобовые культуры получают азот из воздуха и могут жить на самых бедных почвах. Особо
уникален по выносливости Ракитник русский (Cytisus ruthenicus),
живущий в условиях плохой освещенности под пологом старых
сосновых насаждений. Поскольку его принадлежность к семейству бобовых важна при рассмотрении процесса структурирования песчаного материала, то он включен в название фитоценоза
фоновой почвы (табл. 1).
Агрегаты размером <1 мм служат основным строительным
материалом для формирования более крупных 1-5 мм, устойчивых, водопрочных и поэтому выделенных в категорию агрономически ценных агрегатов.
Сила, склеивающая совокупность агрегатов <1мм с агрегатами 1-5мм и дающая большое количество агрегатов >10 мм, скорее
всего, имеет антропогенное происхождение. Из-за необыкновенно устойчивого к разрушению цемента, скрепляющего кирпичи
зданий зеркального завода, вся совокупность корпусов сих пор
находится в хорошем состоянии. Демонтажу подверглись только
Труды второй международной конференции
381
верхние этажи, где комбинировалось дерево и кирпичные кладки. Этажи, сложенные из кирпича не удалось разобрать, хотя
на стенах видны многочисленные попытки дробления кладки.
Из немногочисленных документальных источников, оставленных российско-бельгийским обществом изготовителей зеркального стекла, до нашего времени дошли сведения об использовании нестандартной рецептуры изготовления особо прочного
цементирующего раствора. Рецептура применялась для особых
случаев и не разглашалась.
Образцы почв отбирались в непосредственной близости от
стены шлифовального цеха завода. Не трудно предположить, что
какой-то компонент цемента при выветривании постоянно поступает в песчаную почву и способствует формированию в ней
округлых агрегатов диаметром более 1 см. В Почвенном институте было проведено определение фосфора в некоторых образцах агрегатов. Наибольшее количество фосфора обнаружено в образцах почв, в которых содержание агрегатов >10 мм составляет 40,5%. В древности в цементы добавлялась бычья кровь, творог, яичный белок, кизяк и другие вещества, в которых фосфор
присутствует в значительных количествах. Цемент имеет известковую основу и хорошо вскипает от соляной кислоты. Однако
крупные агрегаты не вскипают. Их дробление при микроскопировании с увеличением 40 не выявило наличия в их составе тонкодисперсных форм карбоната кальция. Скорее всего, клеящим
веществом является вещество органической природы, добавляемое к карбонатной основе цемента для увеличения его устойчивости к разрушению. Выяснение формулы супер-клеящего компонента цемента могло бы способствовать созданию нового типа вещества-структуратора для песчаных почв, эрозия которых
в местах их распространения широко развита и особо разрушительна в периоды засух. На песчаных почвах, первично не структурированных корнями бобовых культур, в отсутствии готовых
агрегатов среднего размера, загадочные клеящие вещества могли бы структурировать почвенную массу в устойчивые агрегаты
размером 1-5 мм.
382
Индикация состояния окружающей среды
Наши комплексные исследования показали, как природные
и антропогенные факторы могут влиять на создание агрономически ценной структуры почв. Структурирование остатками
цемента рассыпчатой песчаной массы до состояния устойчивых крупных агрегатов является редким примером неожиданно успешного воздействия человека на ландшафт. Выяснение
природы клеящего вещества в составе цемента строений завода
Беклемишева могло бы стать продолжением научных исследований с многообещающими практическими результатами.
Труды второй международной конференции
383
Табл. 1. Содержание доступного нитратного азота во фракциях
агрегатов различного размера песчаных почв Окского Государственного Биосферного Заповедника.
размер
фракции,
мм
1
2
3
%
агрегатов
NO+3
мг
/100г.
%
агрегатов
NO+3
мг
/100г.
%
агрегатов
NO+3
мг
/100г.
>10
11,9
5
40,46
5
0,96
4,32
>7
3,8
3
6,34
1
0,23
2,65
>5
5,3
30
5,22
15
0,83
12,34
>3
8,7
1
4,7
15
4,80
11,54
>2
7,96
3
4,45
15
8,60
10,12
>1
9,33
5
6,14
13
46,80
10,23
>0,5
5,4
5
4,96
3
5,40
5,67
>0,25
11,78
27
10,28
3
21,30
4,37
<0,25
35,81
5
17,44
3
11,20
5,54
1 — фоновая почва разнотравно-ракитниковый ФЦ; 2 — почва I*
около шлифовальной мастерской. Разнотравно-люцерновый ФЦ;
3 — почва II** около шлифовальной мастерской. Разнотравнолюцерновый ФЦ.
* Проба, отобранная около шлифовальной мастерской в 5-ти м
от стены (одна из 4-х повторностей), ионы NО3 определялись в
вытяжках по экспресс-методике с помощью гидрохимического
набора реактивов.
** Проба, отобранная около шлифовальной мастерской в 5-ти м
от стены (одна из 4-х повторностей), ионы NО3 определялись на
проточном спектрофотометре.
384
Индикация состояния окружающей среды
МИКРОЭВОЛЮЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ У
ФИТОПАТОГЕННЫХ ОРГАНИЗМОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ
МАЛЫХ ДОЗ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ
ДМИТРИЕВ А.П.
Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН
Украины
dmyt@voliacable.com
С увеличением числа техногенных аварий в последнее время особую актуальность приобретает «совершенствование системы показателей, создание методологии экологического мониторинга, включая комплексную оценку состояния окружающей
среды»[1]. Традиционное использование физико-химических
методов для этих целей имеет известные ограничения, поскольку показывает содержание отдельных загрязнителей в среде, но
не отвечает на вопрос о ее качестве в целом. Более перспективными являются методы биомониторинга, в частности фитоиндикация, для поиска интегрального показателя влияния негативных
внешних факторов на растения.
Способность к адаптации – одно из важнейших свойств растительного организма, которое проявляется на разных уровнях
его структурной организации. В процессе эволюции у растений
возникли защитные механизмы, обеспечивающие устойчивость
к действию биотических и абиотических стрессов. Вместе с тем в
условиях крупных техногенных аварий у растений и их патогенов могут протекать микроэволюционные процессы, способные
повлиять на экологическое равновесие в биоценозах[2].
Комбинированное действие различных стрессов на растения
представляет потенциальную опасность для окружающей среды,
по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, малые дозы хронического облучения могут снижать фитоиммунный потенциал, и следовательно, способность растений противостоять инфекции. Во-вторых, они могут выступать в роли мутагенного фактора и вызывать усиление процессов расообразования, что приве-
Труды второй международной конференции
385
дет к возникновению новых клонов в популяциях фитопатогеных микроорганизмов.
Цель работы состояла в изучении влияния комбинированного стресса (радиационного и биотического) на растения и их патогены в 30-км Зоне отчуждения Чернобыльской АЭС. Объектом
исследований были выбраны растения пшеницы, ржи и кукурузы, а также возбудитель стеблевой ржавчины злаков гриб Puccinia
graminis Pers., который относится к числу наиболее вредоносных
патогенов.
В результате вегетационных опытов по определению уровня естественной пораженности у растений, выращенных из семян, собранных в 30-км зоне ЧАЭС, было обнаружено, что хроническое облучение приводило к снижению болезнеустойчивости растений. Анализ естественной пораженности вегетирующих растений трех сортов пшеницы (Мироновская 808, Полесская 70 и Киянка) мучнистой росой показал, что степень развития болезни у растений, выращенных из семян, собранных в зоне
ЧАЭС, оказалась в 1.5-2.0 раза выше, чем у растений, выращенных из контрольных семян.
Данные о снижении болезнеустойчивости растений пшеницы под действием радиационного стресса получены в условиях вегетационных опытов и при искусственном инфицировании
другим патогеном-возбудителем бурой ржавчины P. triticana. Пораженность проростков пшеницы, выращенных из семян, собранных в зоне ЧАЭС, у трех сортов пшеницы, искусственно
зараженных спорами бурой ржавчины, была выше, чем у контрольных проростков. Так, у сорта Киянка пораженность бурой
ржавчиной была почти в 1.5 раза выше, чем у проростков, полученных из необлученных семян (Бровары, Киев).
Для выявления изменений болезнеустойчивости растений в
условиях внешнего и внутреннего хронического облучения контрольные (не загрязненные радионуклидами) семена пшеницы
сорта Киянка высевали на экспериментальных участках (1-2-3) в
зоне ЧАЭС с разными уровнями радионуклидного загрязнения:
уровень γ-фона был 1.4, 11 и 35-37 мР/ч, и поглощенная доза на
386
Индикация состояния окружающей среды
протяжении периода вегетации для злаковых растений составляла, соответственно, 1, 8 и 27 сГр.
Оказалось, что через 5 и 10 дней после искусственного заражения P. triticana наблюдается усиление пораженности и степени развития болезни у растений, выросших на более загрязненных участках. Так, на участке 3 с максимальным уровнем
экспозиционной дозы степень развития бурой ржавчины на листьях пшеницы сорта Киянка через 5 дней после инфицирования была вдвое выше, чем на участке 1 (с низким радиационным
фоном). Аналогичные результаты получены на растениях сорта
Мироновская 808 и Полесская 70 (данные не приведены). Через
10 дней после инфицирования степень развития болезни возрастала у растений на всех трех участках, однако на участке 3 она
оставалась наибольшей и составляла 68%.
Есть основания полагать, что обнаруженные различия в степени развития болезни у пшеницы обусловлены различиями в
дозе поглощенной ионизирующей радиации. На участке 3 доза
внешнего облучения растений была в 27 раз выше, чем на участке 1. Вместе с тем, судя по удельной активности растительной
массы (данные не приведены), доза внутреннего облучения растений, выросших на участке 3, была на два порядка выше, чем у
растений на участке 1.
Мы попытались выяснить биохимическую природу снижения болезнеустойчивости растений под действием малых доз и
решили начать с анализа ингибиторов протеиназ, поскольку известно, что в листьях и семенах некоторых растений содержатся ингибиторы ферментов фитопатогенных грибов, в частности,
протеолитических ферментов, которые патоген использует для
расщепления белков растени-хозяина.
Три сорта озимой пшеницы, рожь и кукурузу выращивали
на участках в зоне ЧАЭС. Полученные данные свидетельствуют,
что под влиянием малых доз хронического облучения происходит снижение активности растительных ингибиторов протеиназ
(трипсина, химотрипсина и субтилизина). Так, в зеpне пшеницы
и ржи их активность снижалась на 15-60% по сравнению с кон-
Труды второй международной конференции
387
тpолем. Снижение активности ингибиторов протеиназ у разных
сортов пшеницы происходило по-разному. Важно отметить, что
у сорта Полесская 70 активность ингибитора трипсина практически не менялась по сравнению с контролем, а активность ингибитора субтилизина снижалась достоверно, но незначительно.
Известно, что ингибиторы протеиназ образуют устойчивые комплексы с пpотеолитическими феpментами фитопатогенных гpибов, в результате чего последние теряют свою активность[3].
Снижение активности ингибиторов пpотеиназ могло быть
причиной снижения болезнеустойчивости растений в условиях
хронического облучения. Это предположение подтвердилось в
опытах с высоколизиновой мутантной формой кукурузы (несущей ген opaque-2 ), отличающейся повышенной чувствительностью к действию ряда стрессовых факторов.
Существенные различия в угнетении активности ингибиторов протеиназ под действием хронического облучения регистрировали после 30 дней созревания зерновок. И если активность ингибиторов трипсина, химотрипсина и субтилизина на 50-й день
созревания в зерновках обычной кукурузы в зоне ЧАЭС снижалась в 1.5 раза (рис. столбики 1 и 2), то у мутантной формы с геном opaque-2 активность этих ингибиторов снижалась в 3 4 раза
по сравнению с контролем (растения на чистой почве) (рис. столбики 3 и 4).
Полученные результаты свидетельствуют о высокой чувствительности растений кукурузы, содержащих ген opaque-2, к действию малых доз облучения. Эту мутантную форму кукурузы,
по аналогии с waxy-мутацией ячменя[4], можно рассматривать
как перспективную тест-систему для оценки действия малых доз
биотических и абиотических стрессов.
Таким образом, результаты, полученные независимо в условиях вегетационных опытов и на полевых стационарах в зоне
ЧАЭС, свидетельствуют о том, что малые дозы хронического облучения снижают устойчивость растений к действию другого
стресса биотического.
Под действием малых доз хронического облучения у фито-
388
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Изменение активности ингибитора субтилизина в зерновках двух форм кукурузы под действием радиационного стресса. 1
– W 64A +/+ контроль, 2 – W 64A +/+ зона ЧАЭС, 3 – W 64A o2/o2
контроль, 4 – W 64A o2/o2 зона ЧАЭС. Контроль чистая почва,
зона ЧАЭС зараженная зона; +/+ исходная линия, о2/о2 opaqueмутантная форма. Д – дни созревания.
патогенных грибов могут происходить различные изменения, в
том числе изменения их вирулентности и агрессивности. В результате мутаций, рекомбинаций, притока мигрантов из других
популяций могут возникать новые гены или их комбинации. В
связи с этим, была изучена структура обитающей в зоне ЧАЭС
популяции гриба P. graminis Pers., возбудителя стеблевой ржавчины злаков, который развивается на культурных видах (пшенице,
ржи, ячмене, овсе) и относится к числу весьма вредоносных патогенов. Болезнь широко распространена, в том числе в Украине
и России, и вызывает в отдельные годы значительные (до 20-35%)
потери урожая.
Ежегодный мониторинг расового состава возбудителя стеблевой ржавчины пшеницы (P. graminis f. sp. tritici) проводится в
Труды второй международной конференции
389
большинстве стран мира. В последнее время успехи в борьбе со
стеблевой ржавчиной, связанные с выведением устойчивых сортов, привели к незначительному ее проявлению, вследствие чего
мониторинг состава популяций P. graminis в европейских странах ограничен. Вместе с тем, устойчивость многих районированных сортов может утрачиваться уже через 5-7 лет в результате
появления новых рас, способных поражать посевы в производственных условиях.
Для изучения структуры популяции возбудителя стеблевой
ржавчины необходимо было определить ареал и частоту встречаемости P. graminis f. sp. tritici на злаках, установить специализированные формы патогена и его расовый состав. При обследовании
посевов культурных растений, а также дикорастущих злаковых
трав на экспериментальных участках в 30-км Зоне ЧАЭС стеблевая ржавчина была выявлена на 12 видах злаков. Степень развития болезни составляла 50-85% при практически 100%-ной пораженности растений (табл.). По сравнению с незагрязненной радионуклидами территорией (урочище Маневое), пораженность
злаков стеблевой ржавчиной в зоне ЧАЭС существенно выше.
Из образцов стеблевой ржавчины, собранных на экспериментальных участках в зоне ЧАЭС, выделено 642 монопустульных
клона, среди которых на сортах-дифференциаторах выявлены 9
физиологических рас патогена, а именно: 11, 21, 34, 40, 100, 189,
3к, а также раса, условно названная “X”, характеристики которой
нет в Европейском регистре рас.
Анализ расового состава показал, что в “Чернобыльской” популяции P. graminis преобладали расы 3к (27%) и 100 (23%). Через
три года наибольшим количеством изолятов была представлена
раса 34 (24%), а также появились расы 11 (18%), 21 (12%) и 40 (6%).
Таким образом, только широко распространенные расы 34, 3к и
редкая раса 189 сохранились на протяжении трех лет. Все выделенные нами расы отличались высокой вирулентностью и вызывали реакцию восприимчивости на большинстве тест-сортов.
Оценка районированных сортов пшеницы (Мироновская 808,
Мироновская 27, Полесская 70, Киянка) в стадии 2-х листьев на
390
Индикация состояния окружающей среды
поражение расами P. graminis показала реакцию высокой восприимчивости (“4” балла, реже “3” балла). Анализ патотипов P.
graminis на моногенных линиях показал, что вирулентные клоны в Чернобыльской популяции встречаются с высокой частотой.
Таким образом, ареал и частота встречаемости стеблевой
ржавчины, а также пораженность многих видов злаков свидетельствуют о том, что на территории 30-км зоны ЧАЭС имеется очаг болезни. Под влиянием малых доз облучения и при наличии большого количества инфекционного начала возникают
“новые” популяции P. graminis, характеризующиеся высокой частотой встречаемости более вирулентных клонов по сравнению
с другими регионами.
Пока еще преждевременно делать далеко идущие выводы
о снижении болезнеустойчивости растений и повышении вирулентности фитопатогенных грибов под действием малых доз
хронического облучения. Растения, как известно, эволюционировали на планете в условиях повышенного радиационного фона.
Однако если раньше радиостимуляция защитных реакций растений компенсировала повышение вирулентности вновь возникающих рас паразитов, то в современных условиях защитные механизмы растений ослаблены в силу многих причин. Достаточно
вспомнить ориентацию селекционной работы в последнее время
на повышение продуктивности растений, что привело к существенному снижению их болезнеустойчивости. Кроме того, химическое и инфекционное давление на растения зачастую превышают порог возможностей их адаптации.
Процессы микроэволюции растений и их патогенов в условиях техногенных аварий заслуживают, несомненно, пристальное внимание специалистов разного профиля. Важно не только
анализировать состояние (state-of-art) окружающей среды, но и
пытаться предвидеть те отдаленные последствия аварий, в результате которых экологическое равновесие в биоценозах может
оказаться под угрозой.
Труды второй международной конференции
391
Табл. 1. Пораженность злаковых культур возбудителем стеблевой
ржавчиной P. graminis на экспериментальных участках в 30-км
зоне ЧАЭС (начало)
Урочище Маневое
Вид
злака
30-км зона ЧАЭС
число
инфицированных
растений,
%
степень
развития
болезни,
баллы
число
инфицированных
растений,
%
степень
развития
болезни,
баллы
Triticum
aestivum
Will
50
4
100
4
Secale
cereale L.
80
4
100
4
Hordeum
vulgare L.
65
3
80
4
Avena
sativa L.
90
4
100
4
Agrostis
alba L.
45
3
100
4
A.
vulgaris
With.
53
3
100
3
Aspera
spicaventi
(L.) P. B.
75
3
100
4
392
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Пораженность злаковых культур возбудителем стеблевой
ржавчиной P. graminis на экспериментальных участках в 30-км
зоне ЧАЭС (окончание)
Урочище Маневое
Вид
злака
30-км зона ЧАЭС
число
инфицированных
растений,
%
степень
развития
болезни,
баллы
число
инфицированных
растений,
%
степень
развития
болезни,
баллы
Calamagrostis
epigeios L.
25
4
100
4
Dactylis
glomerata L.
100
3
100
4
Elytrigia
repens
(L.)P.B.
100
4
100
4
Lolium
perenne L.
40
3
100
3
Poa
pratensis L.
70
3
100
3
НСР05
9.7
—
—
—
Труды второй международной конференции
393
Список литературы
1. Экологическая доктрина РФ. одобрена расп. Правительства
РФ. – 31.08.02. № 1225-р.
2. Гродзинский Д.М. Жестокая игра в прятки // Чернобыль: последствия катастрофы для человека и природы. СПб.: Наука,
2007. С. 8 – 12.
3. Дмитриев А.П. Сигнальные молекулы растений для активации защитных реакций в ответ на биотический стресс // Физиология растений. 2003. № 3. C. 1 – 10.
4. Boubryak I.I., Vilensky E.F., Naumenko V.D., Grodzinsky D.M.
Influence of combined alpha, beta and gamma radionuclide
contamination on the frequency of waxy-reversions in barley
pollen // Sci. Total Environ. 1992. V. 112. P. 29 – 36.
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ КАК ИСТОЧНИК
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
КАЗАНЦЕВ И.В., ЯИЦКИЙ А.С.
Поволжская государственная социально-гуманитарная академия
kazantceviv@mail.ru, 7edu@mail.ru
Термин «тяжёлые металлы», характеризующий широкую
группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. Тяжёлые металлы – группа химических элементов, имеющих плотность более 5 г/см³[1]. Для биологической классификации правильнее руководствоваться не плотностью, а атомной массой, т.е. относить к тяжёлым все металлы
с относительной атомной массой более 40, или, по мнению некоторых ученых[2] – более 50 а.е.м.
В последнее время некоторые исследователи начали выделять железнодорожный транспорт как один из факторов поступления тяжёлых металлов в почвы. Загрязнение почв тяжёлыми
металлами на железной дороге имеет разные источники:
394
Индикация состояния окружающей среды
• разлив или рассыпание при авариях и транспортировке
продукции, содержащей тяжёлые металлы;
• продукты сгорания топлива тепловозов;
• применение ядохимикатов для борьбы с растениями;
• продукты сгорания угля при топке печей в вагонах;
• продукты истирания металлических узлов подвижного состава и контактной сети;
• при применении балластных материалов, содержащих тяжёлые металлы.
Большое значение в увеличении содержания тяжёлых металлов в почвах и растениях придорожной полосы принадлежит
интенсивности грузопотока перегона. Чем интенсивнее грузопоток, тем больше тяжёлых металлов поступает в фитоценоз с
проходящего подвижного состава, что влияет на его химическое
равновесие[3, 4].
Также на поступление тяжёлых металлов в биоценозы оказывают влияние промывочно-пропарочные станции, вагонные и
локомотивные депо, где при техническом обслуживании, текущем ремонте, эксплуатации подвижного состава используются
опасные химические материалы и вещества, что при различных
утечках и несоблюдении правил техники безопасности приводит
к загрязнению окружающей среды и, как следствие, почв тяжёлыми металлами.
Таким образом, железнодорожный транспорт является достаточно активным поставщиком тяжёлых металлов в почвеннорастительный покров полосы отвода железных дорог, причем
способы их поступления в почвы разнообразны. Учитывая, что
многие грибы и микроорганизмы способны поглощать до 70% тяжёлых металлов, а в сосудистых растениях их доля многократно
возрастает, то создание зоны отчуждения (полосы отвода) вдоль
железнодорожного полотна и не использование данной территории в качестве сельскохозяйственной обосновано.
Труды второй международной конференции
395
Среди тяжёлых металлов в выхлопных газах двигателей тепловозов наиболее приоритетными по объему выбросов являются
свинец, а также, медь, никель, хром[5]. Все они содержатся в продуктах переработки нефти, таких как бензин и дизельное топливо. При истирании ходовой части в окружающую среду поступает пыль, содержащая тонкодисперсные частицы, в которой наиболее токсичным элементом являются соединения цинка. Влияние полотна транспортной магистрали на состояние окружающей среды складывается из двух основных компонентов: механического и химического. Механическое влияние проявляется в
давлении на почвенный горизонт, в ходе которого уплотняется
почва, нарушая структуру и текстуру, водный и газовый баланс
в почвах. Это в ряде случае влечет за собой изменение особенностей миграции и перераспределения химических элементов и их
соединений. В уплотненных почвах повышены концентрации
таких тяжёлых металлов, как марганец, титан, барий, стронций.
Химическое влияние транспортной магистрали на окружающую
среду складывается из влияния химического состава балластного слоя и земляного полотна, литолого-химического состава щебня. В состав частично используемого асфальтово-битумного покрытия зачастую входят цинк, никель, медь, ванадий. В настоящее время широкое применение получило применение железобетонных шпал, в составе которых также определены тяжёлые
металлы[6].
Большинство исследователей отмечают, что большой вклад в
загрязнение почвы тяжёлыми металлами на железнодорожном
транспорте имеет рассыпание, испарение, утечка грузов на путь
и межпутье с грузовых вагонов. Более четверти парка грузовых
вагонов построены по устаревшим нормам прочности и практически выработали свой ресурс. При погрузке, выгрузке и перевозках в вагонах сыпучих грузов происходит частичное распыление этих грузов доходящее до 8%. Значительная часть груза
может теряться через неплотности кузовов вагонов. По данным
ВНИИЖТ[6], общее количество потерь при перевозках минеральных удобрений насыпью в крытых вагонах составляет 8,6%, в по-
396
Индикация состояния окружающей среды
лувагонах – 28,1%. При перевозках в универсальных вагонах ежегодно теряется около 7% руды и более 3% цемента[6].
При эксплуатации подвижного состава образуется металлическая пыль за счет истирания рельсов и рельсовых переводов,
а также колес и тормозных колодок[5]. Эта пыль тоже содержит тяжёлые металлы, которые входят в состав данных деталей.
Если поезд движется равномерно по прямой, выход металлической пыли невелик, но он резко возрастает при торможении. На
поверхности трущихся частей образуется пленка, обладающая
смазывающими свойствами и ориентированная в направлении
скольжения. Пленка переноса в зависимости от режима трения
может находиться в твердом или вязко-текучем состоянии, а температура плавления ее на 15℃ превышает температуру плавления исходного материала. Повышение температуры в зоне трения приводит к расплавлению пленки, образованию из нее скатки и выносу из зоны трения. Именно эта пленка содержит тяжёлые металлы и является источником загрязнения почвы.
Для отопления вагонов зачастую используется уголь, при сгорании которого в атмосферу выбрасываются различные загрязняющие вещества. Характер распределения данных выбрасываемых веществ по поверхности почвы определяется не только влиянием метеорологических, топографических и геохимических
факторов данного места, где произошел выброс, но и специфическими особенностями, например, конструкцией вагона.
Таким образом, уровень загрязнения почв придорожной полосы выбросами железнодорожного транспорта зависит от интенсивности, состава движения (перевозимых грузов) и продолжительности эксплуатации дороги.
Список литературы
1. Алексеев Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях. Л.: Агрохимиздат, 1987. 142 с.
2. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1991. 151 с.
Труды второй международной конференции
397
3. Казанцев И.В., Зарубин Ю.П., Пурыгин П.П. Влияние подвижного состава на содержание тяжёлых металлов в почвах и растениях полосы отвода железных дорог // Вестник Самарского государственного университета. Вып. 2(52). Самара: Изд-во
СамГУ, 2007. С. 172–179.
4. Казанцев И.В., Пурыгин П.П. Железнодорожный транспорт
как источник поступления тяжёлых металлов в почвы полосы отвода // Приоритетные направления развития науки и
технологий: Сборник статей. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. С. 6–7.
5. Коркина С.В., Акименко Я.В., Руцкий В.М., Пурыгин П.П. Исследование выбросов подвижного состава железнодорожного транспорта по интенсивности загрязнения снежного покрова // Вестник СамГУ. Второй спец. выпуск. Самара: Изд-во
«Самарский университет», 2003. С. 127–133.
6. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность
на железнодорожном транспорте / Под ред. Н.И.Зубрева. М.:
УМК МПС России, 1999. 592 с.
398
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Значение кислотности почв центрального Сихотэ-Алиня.
КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВ ЛАНДШАФТОВ СЕВЕРНОГО
СИХОТЭАЛИНЯ
КОШОВСКАЯ О.С.
Московский педагогический государственный университет
bh8@yandex.ru
Показатель кислотности почв является важнейшим геохимическим параметром, в значительной мере определяющим направленность и динамику процессов миграции и трансформации вещества органической и неорганической природы. А также может служить индикатором антропогенных изменений этих
процессов.
В целом для почв северного Сихотэ-Алиня характерна кислая и слабокислая реакция среды. Различия в кислотности почв
в значительной мере определяются особенностями растительности и почвообразующими породами.
Наиболее кислыми являются почвы центральной части
Сихотэ-Алиня. Так почвы высокогорной тундры , сухоторфяноподзолы ,(на высотах 1400м) и горных склонов имеют кислую
Труды второй международной конференции
399
среду, от 3,9 pH в гумусовых горизонтах, и 5,6 pH в иллювиальных горизонтах (рис.1.) .
Почвы западного макросклона, сформированные на породах,
обогащенных устойчивыми к гипергенезу минералами, имеют в
целом высокую кислотность профиля, от 5,0 pH в гумусовом горизонте, до 5,5 в горизонтах BCM[1]. Для серых метаморфических
почв и подбуров оподзоленных западного макросклона, сформированных под хвойно-широколиственными лесами характерно
небольшое изменение показателей кислотности вниз по профилю, с минимальными значениями pH в подгумусовом горизонте
(табл.1.).
На восточном макросклоне распространены элювиальнометаморфические грубогумусированные почвы, являющиеся переходными между буроземами и подбурами[4]. Они сформированны под елово-пихтовыми лесами и имеют повышенную кислотность верхних гумусовых горизонтов (4,0 pH), а реакция нижних горизонтов близка к нейтральной (6,8 pH). Что, очевидно,
объясняется кислой реакцией хвойного опада, но достаточно богатым литогеным составом почвообразующих пород. Наиболее
кислая среда установлена для дерново-элювиальной метаморфической почвы, обнаруженной на больших высотах над уровнем
моря (рис.2).
Буроземы восточных предгорий Сихотэ-Алиня также имеют
слабо кислую реакцию среды, но отличаются наибольшей кислотностью гумусово-аккумулятивного горизонта (связано со значительным поступлением свободных органических кислот из
напочвенных подстилок).
Оподзоленные буроземы, которые формируются в результате небольшого поверхностного переувлажнения, и приурочены
к выров­ненным поверхностям нижних частей склонов, имеют
высокую кислотность и ненасыщенны основаниями.
Подбелы серогумусовые, обнаруженные в западных предгорьях, и сформированные на аллювиальных отложениях, в верхних горизонтах имеют слабокислую реакцию среды, которая с
глубиной становится кислой.
400
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 2. Кислотность почв восточного макросклона Сихотэ-Алиня.
В почвах исследуемой территории встречаются пирогенные
горизонты, обогащенные углями. Пожары уничтожают гумусовый горизонт, но образовавшиеся угли имитируют гор. А. Так в
пирогенных горизонтах значение pH обычно на 1 единицу выше, чем в остальной части профиля (рис.3). морфологически заметны кусочки углей[3].
Характерными особенностями почв Северного Сихотэ-Алиня
является высокая разница между значениями актуальной и
обменной кислотностью (рис.3). Этот показатель в определенной мере является индикатором буферности почвы, т.е. способности сохранять физико-химические параметры при внешнем
воздействии[2].
Отличительной чертой горных почв центральной части северного Сихотэ-Алиня являются максимальные значения гид-
Труды второй международной конференции
401
ролитической кислотности в гумусовых горизонтах, до 90-115
мг·экв/100г (табл.2), с глубиной эти значения значительно уменьшаются, в отличие от западной части исследуемой территории,
где показатели гидролитической кислотности слабо изменяются
вниз по профилю, а в некоторых почвах обнаружены показатели
в подгумусовом горизонте.
Кислотность почв антропогенно-измененных территорий
Кислотность грунта городских территорий является важным
показателем загрязненности территории и является одним из
индикаторов антропогенной нагрузки территорий.
На исследуемой территории восточного побережья Хабаровского края, в пределах Ванинского р-на выявлены зоны распространения со слабо щелочной и щелочной реакцией среды. Так
в промышленных и портовых районах города Советская Гавань
значения кислотности достигают 7,8pH. На участках строительства и ремонта трубопроводов реакция среды щелочная, до 8,2
pH, что связано с щелочностью строительных материалов. В жилых районах города кислотность не превышает 7, а на пришкольном участке и в черте городского парка реакция среды 5,5-6 pH,
что не на много превышает фоновые показатели, составляющие
5,0 pH.
Для других населенных пунктов исследуемой территории
также выявлено увеличение показателей кислотности по отношению к фону. Так в поселках Майский, Заветы Ильича, Западный и городе Ванино значения кислотности близки к нейтральным. А в промышленных районах города Ванино, на участке
близком к железной дороге реакция среды щелочная (рис.4.).
Таким образом, ландшафты региона в зонах промышленных
территории и населенных пунктов испытывают значительную
антропогенную нагрузку. Почвы жилых территорий имеют высокие показатели кислотности, что отрицательно сказывается на
состоянии окружающей среды.
402
Индикация состояния окружающей среды
Список литературы
1. Геология СССР. Приморский край, часть 1 (геологическое
описание). М.: Недра, 1974. Т. 32. – 156 с.
2. Елпатьевский П.В., Аржанова В.С. Геохимия, функционирование и динамика горных геосистем Сихотэ-Алиня. Владивосток: Дальнаука, 2005.
3. Карпачевский Л.О. Почвообразование в горах Сихотэ-Алиня.
– М.: ГЭОС, 2012. – 138с.
4. Классификация и диагностика почв России, под ред. Г.В. Добровольского, почв институт им.В.В. Докучаева, Смоленск: Ойкумена, 2004.
Труды второй международной конференции
403
Табл. 1. Кислотность почв западного макросклона северного
Сихотэ-Алиня.
Образец
pH актуальная
pH обменная
гидролитическая
кис-ть мг·экв/100г
Серая метаморфическая почва
AY (0-12/14)
5,97
4,42
19,5
BMELag
(12/14-22см)
5,33
3,98
20,6
BMel
(22-40см)
5,41
4,13
17,5
BCM
(40-60…)
5,48
4,15
17,7
Дерново-подбур оподзоленный
AY
4(6)-18(23)см
5,21
4,01
30,3
BEL 18(23)33(34)см
5,02
3,9
25,5
BMhf 34-46
5,2
3,93
27,5
BMf 46-54(60)
5,05
4,06
30,2
ВС
54(60)-77…
5,19
4,19
32,4
404
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 3. Кислотность почв, подверженных воздействию пожара.
Труды второй международной конференции
405
Табл. 2. Значение кислотность почв центрального Сихотэ-Алиня.
406
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 4. Карта-схема. Кислотность почв антропогенноизмененных территорий северного Сихотэ-Алиня.
Труды второй международной конференции
407
КИСЛОТОНЕЙТРАЛИЗУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ МАЛЫХ
ОЗЕР ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
КРЕМЛЕВА Т.А., ТРЕТЬЯКОВА М.Н.
Тюменский государственный университет
kreml-ta@yandex.ru, mariya_tretyakova.2011@mail.ru
Введение
Понятие “закисление” связано с выбросом в атмосферу двуокиси серы и окислов азота и последующим влиянием этих соединений на среду. В Западной Сибири следует обратить особое внимание на проблему сжигания попутного газа. Факелы на
нефтяных месторождениях являются источником хронического
многолетнего загрязнения атмосферы на обширных территориях. Следовательно, можно ожидать, что для севера Западной Сибири, где сосредоточено наибольшее количество факельных площадок, возможно выпадение кислотных осадков.
Практически одновременно с закислением осадков был отмечен феномен закисления воды озер. Причиной закисления вод
озер является поступление на площадь водосбора озера кислот,
как с осадками, так и в результате сухого поглощения подстилающей поверхностью[1].
Закисление вод является сложным процессом. Снижение рН
вод вызывает комплекс негативных явлений, способствуя выщелачиванию тяжелых металлов, уменьшая буферную способность природных вод, изменяя их общий ионный состав. Наиболее подвержены закислению малые озера автономных ландшафтов, являющиеся наиболее уязвимыми к выпадению кислотообразующих веществ на водосборы.Для Западной Сибири эффект закисления водоемов мало изучен, но имеются данные по
его проявлению на северных территориях[2].
В работе приведены результаты исследования химического
состава вод малых озер обширной территории Западной Сибири, проведенного в Тюменском госуниверситете в период 20112012гг.
408
Индикация состояния окружающей среды
Большая протяженность территории в широтном градиенте
позволяет выявить специфику изменения химического состава
вод в тундровой и бореальной зоне (включающей в себя зоны северной, средней и южной тайги). Целью работы является оценка
протекания процессов закисления в озерах севера Западной Сибири в водоемах, удаленных от промышленных объектов и находящихся в непосредственной близости от них.
Материалы и методы
В основу работы легли результаты оригинальных исследований химического состава вод около 120 фоновых озер на таежной территории Западной Сибири (ЗС), проведенных в 2011 гг. по
единой методической схеме. В эти исследования включались озера площадью не более 20 км2 , не подверженные каким-либо прямым источникам загрязнения. В 2012г был проведен отбор проб
в 40 озерах, находящихся в зоне влияния промышленных предприятий – в основном предприятий нефтегазового комплекса.
Аналитическая программа работ включала в себя определение рН, электропроводности (χ), основных ионов минерализации (Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + , НСО 3 – , SO42 – , Cl – ), щелочности(Alk),
цветности (Цв), различных форм азота (NH4+ , NO3– , TNb), общего
(ТС) и органического углерода (ТОС), общего фосфора (ТР), фосфатов (РО43 – ) и др.
Критерии закисления вод
Симптомом закисления вод является не только снижение рН
воды (это уже скорее следствие), но и изменение ионного состава воды, потеря стабильности рН. Однако низкие значения рН –
не всегда свидетельство антропогенного закисления. Они могут
быть обусловлены также природным подкислением при больших содержаниях гумусовых кислот. Но бесспорным остается тот
факт, что низкие значения рН и цветности при доминирующем
положении сульфатов в анионном составе являются признаками
антропогенного закисления вод[3].
Изменение концентрации анионов в сторону превалирующего положения анионов сильных кислот в анионной композиции
– симптом закисления вод. Для оценки развития закисления был
Труды второй международной конференции
409
рассмотрен показатель соотношения молярной концентрации
анионов: [HCO3– ]/([SO42 – ] + [NO3– ]), отражающий, с одной стороны, увеличение нагрузки сульфатов и нитратов, а с другой –
снижение буферной емкости вод.
Для оценки роли относительной значимости вклада сульфатов и нитратов в процессы закисления вод предложен показатель
KNS, который определяется как соотношение[1]:
KNS = NO3– /(SO42 – + NO3– )(1)
В регионах, где определяющим фактором закисления являются сульфаты, значения KNS близки к нулю и возрастают по мере
увеличения доли нитратов в анионном составе вод.
В мировой практике показатель кислотонейтрализующей
способности ANC – общепринятый критерий закисления вод.
Показатели кислотонейтрализующей способности вод находят
двумя методами[2, 3]:
ANC1 = [Ca 2+ ] + [Mg 2+ ] + [Na + ] + [K + ]–[SO42 – ]–[NO3– ](2)
ANC2 = [HCO3– ] + [A n – ]–[H + ]–[Al 3+ ](3)
где Аn– – концентрация органического аниона, которую можно рассчитать по значению ТОС (общий органический углерод)
[4]. При достоверном химическом определении всех составляющих компонентов химического состава вод и хорошем показателе баланса ионов значения ANC1 и ANC2 должны быть близки.
Для обследованных озер севера Западной Сибири рассчитаны основные критерии закисления, результаты представлены в
таблице 1.
Соотношение [HCO3– ]/([SO42 – ] + [NO3– ]) для фоновых озер в
основном существенно больше 1, что свидетельствует о наличии
у большинства водоемов буферных свойств. Однако, коэффициент KNS некоторых фоновых озер близок к нулю (в таблице выделен жирным шрифтом). При низких значениях рН, высоком содержании органического аниона (Аn-) и высокой цветности это
может свидетельствовать о заболоченности водоема и его естественном закислении. Для озер, обследованных в 2012 г, находящихся в зоне техногенного воздействия есть озера, в которых
соотношение концентраций [HCO3– ]/([SO42 – ] + [NO3– ]) меньше
410
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Значение основных критериев, по которым можно судить о протекании процесса закисления (числитель – медиана,
знаменатель – пределы варьирования).
Табл. 2. Значение основных критериев, по которым можно судить о протекании процесса закисления (числитель – медиана,
знаменатель – пределы варьирования).
Труды второй международной конференции
411
единицы, т.е. в ионной композиции доминируют анионы сильных кислот. Коэффициент KNS намного ниже, чем для озер 2011г,
отличается на один-два порядка, что указывает на возможное закисление этих водоемов.
Однако особенный интерес представляют данные по ANC1
и ANC2 . Значение кислотонейтрализующей способности ANC1,
рассчитанное по формуле (2) значительно выше, чем ANC2 . Ионный баланс по соотношению суммы главных катионов (∑кат ) и
анионов (данные табл. 1), позволяет судить об отсутствии аналитической ошибки. В расчете кислотонейтрализующей способности по уравнению (1) полагается, что буферные свойства природных вод обусловлены наличием в них любых солей слабых
кислот (в основном, карбонатов и органических фульвокислот, а
также гумусовых веществ кислотной природы). В формуле (2) из
концентрации этих ионов и вычитается значение концентрации
ионов водорода и алюминия, как основных катионов, обуславливающих закисление водоема. Наибольшее расхождение данных
наблюдается для высокоминерализованных вод (см. ∑кат ), с высоким содержанием хлоридов. Более высокие значения показателя буферной емкости вод (ANC1 ) обусловлены органическим
ионом, который, как полагали ранее играет буферную роль, как
слабая кислота[7]. Бесспорно, для региона ЗС характерно высокое
содержание органического вещества. Однако дискуссионным является вопрос о его буферных свойствах. Органические кислоты
могут в ряде случаев являться важным фактором закисления[8]
и озера с высокой цветностью вод могут быть уязвимы к кислотным нагрузкам, что и показывает расчет ANC2 .
Список литературы
1. Stoddard, J. L., Traaen, T. S., and Skjelkvale, B. L. Assessment
of nitrogen leaching ICP-Waters sites (Europe and North
America).Water Air And Soil Pollution 2001, 130 :781-786
2. Henriksen A., Skjelvåle B.L., Moiseenko T. et al. Northern
European Lake Survey, 1995. Finland, Norway, Sweden, Denmark,
412
Индикация состояния окружающей среды
Russian Kola, Russian Karelia, Scotland and Wales. // AMBIO, V.
27. 1998. P. 80-91.
3. Моисеенко Т.И. Закисление вод: факторы, механизмы и экологические последствия. М: Наука. 2003, 276c.
4. Oliver B.G., urmann E.M., Malcom R.L. e Contribution of
Humic Substances to the Acidity of Natural Waters // Geochim.
Cosmochim. Acta. 1983. 47. P. 2031-2035.
5. Смоляков Б.С. Проблема кислотных выпадений на севере Западной Сибири // Сибирский экологический журнал. 2000.
№1 С. 21-30
6. Моисеенко Т.И., Паничева Л.П., Ларин С.И., Пологрудова О.А.,
Волкова Л.А. Методы исследования химического состава малых озер с целью выявления региональных особенностей его
формирования // Вестник ТюмГУ. 2010. №7 С. 175-189
7. Henriksen A., Kamari I., Posch M. et al. Critical loads of acididy:
Nordic surface waters//AMBIO.1992. vol. 21. P. 356-363.
8. Clark, J.M.; Borell, S.H.; Evans, C.D.; Monteith, D.T.; Bartle, R.;
Rose, R.; Newton, R.J.; Chapman, P.J. 2010. e importance of the
relationship between scale and process in understanding longterm DOC dynamics. Science of the Total Environment 408 (13),
2768-2775. 10.1016/j.scitotenv.2010.02.046
Труды второй международной конференции
413
ЭКОЛОГОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ФОРМИРУЮЩИХСЯ ПОЧВОГРУНТОВ УСТЬСОКСКОГО
КАРЬЕРА САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
КУЛИКОВА М.В.
Самарский государственный университет
kulimaria@rambler.ru
В месте впадения р. Сок в р. Волга на территории Сокольих
гор, покрытых широколиственным лесом, располагается УстьСокский карьер. На протяжении 50-70-х гг. XX века там добывалось сырье для производства строительных материалов (известняки, доломиты, гипс и т.д.). В результате на северном склоне Сокольих гор возникла крупная техногенная выемка максимальной
протяженностью с севера на юг (по дну) менее 1 км, и с запада на
восток – более 2 км. Относительная высота отвесных бортов техногенного котлована – десятки метров, в отдельных случаях она
достигает 100-150 м. Усть-Сокский карьер имеет корытообразную
форму. Дно карьера в целом ровное и плоское[1].
При разработке карьера весь плодородный почвенный слой
был уничтожен и обнажились подстилающие породы. В 70-х гг.
XX века разработка карьера была прекращена, причем работы
в его восточной части были остановлены раньше, чем в западной. После прекращения разработок рекультивационные мероприятия не проводились и начались естественные процессы ренатурализации техногенного ландшафта, которые протекают на
протяжении примерно 40 лет. Значительную роль в данных процессах играет восстановление уничтоженного разработками почвенного покрова. Изучение процессов первичного почвообразования на карбонатных породах имеет как научное, так и практическое значение.
Объект исследования
В качестве объекта исследования выступали формирующиеся
почвогрунты Усть-Сокского карьера. Для сравнительного анализа использовался почвенный материал из лесного массива Сокольих гор.
414
Индикация состояния окружающей среды
Исследования проводились в летне-осенний период 20112012 гг. Образцы отбирались на 4 пробных площадях на днище
и террасах карьера (пр. пл. 1 – терраса западной части карьера,
пр. пл. 2- дно западной части карьера, пр. пл. 3 – дно центральной части карьера, пр. пл. 4 – дно восточной части карьера), в
качестве контроля (пр. пл. 5) использовались образцы из лесного массива Сокольих гор, примыкающего к карьеру. Затем для
каждого образца с помощью общепринятых лабораторных методов определялись pH, содержание органического углерода (Cорг )
и минеральных форм азота.
Результаты и обсуждение
Показатели рН всех исследованных почвогрунтов изменялись в пределах от слабощелочного до щелочного (рН контроля
ближе к нейтральному). Это в первую очередь связано с характером подстилающих пород (известняки, определяющие щелочную реакцию среды).
Во всех исследованных образцах выявлено определенное количество органического углерода (Сорг ), являющегося составной
частью гумуса. В 2012 г. его содержание на пробных площадях в
карьере колебалось в пределах 0,64-3,75%, в контроле образец оно
составляло В 2011 г. на пробных площадях в карьере содержание
Сорг варьировало в пределах 0,25-1,87%, а в 2012 г – в пределах 0,643,75%. В почвах контрольной пробной площади содержание Сорг
в 2011 г. было установлено на уровне 4,23, в 2012 г. – 3,87%. Сравнительный анализ показывает, что содержание Сорг в формирующихся почвогрунтах карьера в целом уступает его содержанию
в лесных почвах, но для восточной части карьера отставание по
данному показателю относительно невелико.
Динамика содержания различных форм минерального азота
в изучаемых почвогрунтах представлена в таблице. Аммонийный азот (NH4+ ) образуется в почве (в данном случае в формирующихся почвогрунтах) при разложении органических остатков и
минерализации гумуса. В процессе нитрификации он трансформируется хемотрофными микроорганизмами в две другие формы минерального азота – нитритную (NO2– ) и нитратную (NO3– ).
Труды второй международной конференции
415
Табл. 1. Содержание различных форм азота в формирующихся
почвогрунтах Усть-Сокского карьера.
Минеральные формы азота, мг/100 мл
почвенной вытяжки
NH4+
NO2–
NO3–
№ пр.
пл.
2011
г.
2012
г.
2011
г.
2012
г.
2011
г.
2012
г.
1
0,023
0,144
0,029
0,010
0,310
0,268
2
0,021
0,033
0,003
0,011
0,143
0,280
3
0,008
0,031
0,003
0,012
0,201
0,201
4
0,055
0,027
0,002
0,006
0,385
0,201
5
0,089
0,019
0,006
0,006
0,327
0,255
Для минерального питания растений важны все формы азота, но
лучше всего усваивается аммонийный азот[2].
Как следует из данных таблицы, среди анализируемых минеральных форм азота наиболее высокими концентрациями в
субстратах всех пробных площадей характеризовался нитратный
азот, а наименее высокими – аммонийный азот. Содержание минеральных форм азота в формирующихся почвогрунтах карьера
в целом ниже, чем в контрольных лесных почвах. На недостаточную обеспеченность почвогрунтов карьера доступными формами азота указывает также светлая окраска листьев произрастающих в карьере древесных растений[3].
Выводы
1. В карбонатном мелкоземе, формирующемся на вскрытом
скальном днище и террасах карьера, накапливаются Сорг и основные минеральные формы азота (NH4+ , NO2– , NO3– ), что свидетельствует о протекании первичного почвообразовательного
процесса на техногенно нарушенной территории.
416
Индикация состояния окружающей среды
2. Рассматриваемые показатели для почвогрунтов карьера в
период исследований оказались более изменчивыми, чем у контрольных почв лесного массива Сокольих гор. Возможно, это связано с тем, что формирующиеся почвогрунты, как и любая система в период становления, достаточно нестабильны и характеризуются значительными колебаниями количества содержащихся
в них элементов минерального питания растений. Кроме того,
аномально жаркая и сухая погода 2010 г., предшествовавшего
первому году исследований, также могла повлиять на протекание почвообразовательного процесса.
3. Практически по всем изученным показателям наиболее
близкими к лесным почвам оказались почвогрунты восточной
части карьера, разработка которой завершилась ранее остальных
его участков. Это в определенной степени свидетельствует о том,
что формирование почвенного покрова антропогенно нарушенных ландшафтов протекает по естественному для данной территории типу.
Список литературы
1. Головлёва Н.М. Усть-Сокский карьер: эстетический, научнопознавательный и природоохранный аспек-ты/ Н.М. Головлёва, А.А. Головлёв, Н.В. Прохорова// Заповедное дело России:
Принципы, проблемы, приоритеты: Мат-лы Междунар. науч.
конф. – Т.1. – Бахилова Поляна, 2003. С.159-162.
2. Глазовская, М.А., Добровольская Н.Г. Геохимические функции микроорганизмов. М.: МГУ, 1984. 152 с.
3. Прохорова Н.В., Головлёв А.А., Макарова Ю.В., Артюгин П.А.
Эколого-биогеохимические особенности субстрата и растений в Усть-Сокском карьере// Известия Самарского научного
центра РАН. 2011. Т.13. № 1(4). С.878-881.
Труды второй международной конференции
417
ГЕОХИМИЧЕСКИПОДВИЖНЫЕ ФОРМЫ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ В ГОРОДСКИХ ПОЧВАХ ЮГА ОСТРОВА
САХАЛИН (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ЮЖНОСАХАЛИНСК)
ЛЕБЕДЕВ Я.О.
Московский педагогический государственный университет
ya.o.lebedev@yandex.ru
Остров Сахалин в настоящее время является одним из наиболее динамично развивающихся регионов страны (развитие нефтегазовой промышленности, введение в эксплуатацию трансостровных нефте- и газопроводов, производственного комплекса
по сжижению природного газа (ПК СПГ) Пригородное). Несмотря
на возрастающую экологическую нагрузку на территорию, остров Сахалин слабо исследован в области геохимии почв (по данным ЦМС ГУ «Сахалинское УГМС» №10-302 от 28.09.2011 с ссылкой на ИКС Sakhalin ГР № 2010615845).
Проведенные исследования почв фоновых территорий на содержание геохимически – подвижных форм тяжелых металлов
(Mn, Zn, Cu, Pb)[3], как важных показателей, характеризующих
направленность и интенсивность перераспределения химических элементов по генетическим горизонтам и влияющих на
особенности процесса почвообразования, позволили выявить их
природные (фоновые) значения для последующего определения
степени антропогенной нагрузки на почвы в городской черте.
Также были приняты во внимание факторы, влияющие на содержание ГПФ тяжелых металлов в почве (кислотность почв и содержание некоторых металлов в составе почвообразующих горных
пород).
Кислотность почв является одним из важнейших параметров, влияющих на увеличение растворимости токсичных соединений марганца, алюминия, железа, бора (и др.), усиление пептизации (распада) почвенных коллоидов, ухудшение физических свойств почв. Полученные результаты кислотности почв г.
Южно-Сахалинска демонстрируют значительные отличия от фоновых показателей, полученных для типичных почв – горные
418
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Изменение кислотности почв г. Южно-Сахалинске в приповерхностном и подповерхностном почвенном слое.
бурые лесные почвы, в т.ч эллювиально-железистые, дерновоперегнойные луговые почвы (рис. 1).
Повышенная щелочная среда в районе промышленного загрязнения (точка №№ 5, 7, 8, 10, 11) является причиной активного накопления марганца (химический элемент 3 класса опасности) (рис. 2) в верхнем почвенном слое, так как более щелочная
реакция на глубине 10-15 см приводит к нейтрализации и коагуляции соединений марганца (точка №7). При смене источника
загрязнения и прекращения поступления соединений металла в
почву, происходит его постепенная миграция вглубь с последующим переходом в хелатные комплексы[2] при значении pH выше 7,0 (промышленная зона, точка №10).
В то же время, в условиях нейтральной и слабокислой среды
на границе города при наличии постоянного источника загрязнения (автомобильная парковка, складской комплекс), соединения марганца находятся в подвижной форме, что способствует их
постепенному накоплению в приповерхностном слое (точки №
Труды второй международной конференции
419
Рис. 2. Изменение концентрации марганца в почвах г. ЮжноСахалинск в приповерхностном и подповерхностном почвенном
слое.
32, 33). Промышленное развитие города привело к тому, что территории, примыкающие непосредственно к неработающему в
настоящее время металлургическому комбинату (точки №№ 5, 7)
загрязнены марганцем в концентрациях, превышающих ПДК[4]
в 1,5 – 2 раза (до 233,34 мг/кг – точка №7). Некоторые селитебные
территории (точки №№ 2, 3) также испытывают загрязнение марганцем в концентрациях, превышающих ПДК (до 194,92 мг/кг –
точка №2).
Аналогичным образом выглядит картина накопления цинка
(1 класс опасности) в городских почвах. Точки повышенной концентрации приурочены к местам с интенсивным автомобильным движением, промышленной зоне, несанкционированным
свалкам в районе высокой речной поймы (точка № 6). Однако,
ни в одном из перечисленных случаев, превышение предельно
допустимых концентраций (23 мг/кг) цинка в Южно-Сахалинске
не выявлено (рис. 3). Благодаря высокой миграционной способ-
420
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 3. Изменение концентрации цинка в почвах г. ЮжноСахалинск в приповерхностном и подповерхностном почвенном
слое.
ности, цинк активно мигрирует в ниже лежащие горизонты, что
позволяет судить о наличие постоянных источников загрязнения (точки №№ 5, 7, 9 – промышленная зона, точки №№ 1, 3 –
селитебные районы рядом с оживленными развязками автомобильной и железной дороги); также цинк входит в состав почвообразующих пород, выходящих на поверхность в районе точки
№ 9 (селитебный район).
В накоплении меди (2 класс опасности) в городских почвах можно выделить несколько аномалий, соответствующих промышленной зоне (точки №№ 5, 10, 7), оживленным перекресткам
(точки №№ 1, 2, (7), 8, 19, 6), несанкционированной свалке (точка
№ 6), железнодорожному переезду в районе депо (точка № 18), авторемонтной мастерской с парковочными площадями (точка №
34). Значения концентрации меди на этих территориях превышает ПДК (3 мг/кг) в 2 – 3 раза и до 5 (!) раз (до 9,14 мг/кг – в точке № 5,
15,93 мг/кг – в точке № 7). Селитебные территории на фоне подоб-
Труды второй международной конференции
421
Рис. 4. Изменение концентрации меди в почвах г. ЮжноСахалинск в приповерхностном и подповерхностном почвенном
слое.
ных загрязнений отличаются показателями, не превышающими
ПДК (рис. 4). Концентрация меди в приповерхностном слое точки
№ 7 значительно превышают показатели нижележащих, что, при
высокой миграционной способности меди, предполагает наличие современного источника загрязнения, который может быть
отнесен к складским комплексам с химической продукцией сельскохозяйственного направления. О смене источников загрязнения или уменьшения поступления меди свидетельствуют данные точек №№ 10 (промышленная зона), 16 (железнодорожное
депо, разгрузочный узел) в слое 10-15 см.
Свинец (1 класс опасности) преимущественно концентрируется в минеральных горизонтах, что является следствием его низкой подвижности[1]. Таким образом происходит активная миграция свинца в нижележащие горизонты (рис. 5). Как и в случае
с медью, максимальная концентрация свинца приурочена к территории промышленной зоны и территории бывшего металлур-
422
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 5. Изменение концентрации свинца в почвах г. ЮжноСахалинск в приповерхностном и подповерхностном почвенном
слое.
гического комбината – до 19,11 мг/кг в точке № 5 (превышение
ПДК (6 мг/кг) в 3 раза) и до 32,58 мг/кг в точке № 10 (превышение
ПДК в 5 раз!) . Благодаря постепенной миграции вглубь, увеличивается концентрация свинца в точках №№ 16 (железнодорожное депо, разгрузочный узел), 2 и 3 (оживленные перекрестки в
селитебной зоне), 6 – перекресток в районе несанкционированной свалки на высокой пойме реки, с превышением ПДК свинца
в 4 раза (25,75 мг/кг). Селитебные территории города в значениях концентрации свинца не превышают предельно допустимые
концентрации.
Основные районы загрязнения тяжелыми металлами города
Южно-Сахалинска относятся к промышленной зоне, железнодорожному депо с разгрузочным узлом, территориям промышленных складов, оживленным перекресткам и авторемонтным станциям с парковочными площадями. Предельно допустимые концентрации металлов превышены в: 2 раза для марганца (точка №
Труды второй международной конференции
423
7 – перекресток возле промышленных складов), в 5 раз для меди
и свинца (точка № 5 – промышленная зона, территория бывшего
металлургического комбината). Для селитебных районов города
значительное превышение ПДК обнаружено не было.
Список литературы
1. Добровольский В.В., Глобальная геохимия свинца, изд. «Наука», М., 1987.
2. Добровольский В.В., Глобальные циклы миграции и особенности биологического круговорота тяжелых металлов на океанических островах, Почвоведение №7, 1987.
3. Лебедев Я.О., Марганец, цинк, медь и свинец в почвах юга острова Сахалин, изд. «ИРСО», Южно-Сахалинск, 2012
4. Гигиенический норматив ГН 2.1.7.2041-06 от 19.01.2006
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В НЕКОТОРЫХ
ГРИБАХ ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ
ЛЕСКОВА О.А. , ЛЕСКОВ А.П.
Забайкальский государственный университет
Leskova-olga@inbox.ru
Работа выполнена в рамках Государственного задания вузу
Минобрнауки РФ (№ 4.3758.2011)
В настоящее время особенно остро стоит проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Данные элементы загрязняют все сферы окружающей среды: воздух, почву, воду, нарушают все естественные биохимические циклы, вызывают заболевания у человека, животных, а также оказывают свое
токсическое действие на растения.
424
Индикация состояния окружающей среды
Тяжелые металлы поступают в окружающую среду как из
природных источников (пыль, переносимая ветром, лесные пожары, вулканическая деятельность), так из антропогенных источников (горнодобывающая и обрабатывающая промышленность, цветная металлургия, производство удобрений и т.д.).
Представление об обязательной токсичности тяжелых металлов в литературе рассматривается неоднозначно, так как в
эту группу наряду с ксенобиотиками, попадают и биогенные
элементы, которые в небольших количествах необходимы для
растений[6]. К биогенным элементам (медь, кобальт, цинк и т.д.)
относят металлы, выполняющие важные функции в жизнедеятельности растений; они принимают участие в окислительновосстановительных процессах, фотосинтезе, азотном и углеводных обменах, входят в состав активных центров ферментов, витаминов, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным условиям среды.
В системе мониторинговых исследований биоиндикационные методы изучения состояния окружающей среды являются
одним из перспективных направлений. Одним из объектов биомониторинга могут быть шляпочные грибы, которые активно
накапливают в своем теле химические вещества,которые попадая в организм человека в больших количествах, опасны для
здоровья[3].
Цель данной работы – изучить содержание некоторых тяжелых металлов в наиболее распространенных видах съедобных
грибов Забайкальского края.Исследования проводились в окрестностях с. Вершино-Шахтама (Забайкальский край). Сбор материала проводился в августе 2012 года согласно общепринятым
методикам [4]. Объектами исследования служили следующие
роды грибов: подосиновик, масленок, груздь, шампиньон, моховик. Анализ полученных образцов проводили в лаборатории
рентгеновских методов анализа в институте геохимии СО РАН
(г. Иркутск) на рентгенофлуоресцентном анализаторе S4 Pioneer
немецкой фирмы Bruker.
Труды второй международной конференции
425
Табл. 1. Результаты анализа грибов на содержание тяжелых металлов (в расчете на сухой остаток)
Образец
Zn
(мг/кг)
Pb
(мг/кг)
Cu
(мг/кг)
Rb
(мг/кг)
Подосиновик
161
3
44
129
Масленок
100
2
19
1119
Шампиньон
101
9
52
38
Груздь
79
3
35
41
Моховик
51
2290
35
961
ПДК
20
0,5
10
—
Данные о содержании исследованных химических элементов
в грибах приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы, содержание всех исследуемых элементов превышает установленные для грибов ПДК. Медь относится
к истинным биоэлементам, которые входят в состав ферментов
в живых организмах[2]. Содержание данного элемента в грибах
может сильно варьировать, однако ПДК для меди составляет 10
мг/кг. Максимальное содержание меди зафиксировано для шампиньона – 52 мг/кг. Следует отметить, что для данного рода большое содержание этого элемента отмечают и другие авторы[5].
Вторым по уровню накопления идет цинк. Наибольшее содержание данного элемента отмечено для подосиновика. Большое
содержание цинка для видов этого рода отмечают и ряд других
исследователей[1]. В моховике зафиксировано аномально большое содержание свинца – 2290 мг/кг. По содержанию рубидия
максимальным количеством отличаются масленок и моховик.
Результаты проведенных исследований показали, что исследованные грибы, произрастающие на территории Забайкальско-
426
Индикация состояния окружающей среды
го края, содержат концентрации тяжелых металлов, многократно
превышающие ПДК.
Список литературы
1. Безель В.С. и др. Продукция природных экосистем в пищевых рационах населения Свердловской области //Аграрный
вестник Урала. 2010. №6. С.61 – 65.
2. Горбунова И.А. Тяжелые металлы и радионуклиды в плодовых телах макромицетов в Республике Алтай // Сибирский
экологический журнал. 1999. №3. С. 277 – 280.
3. Маркова М.Е. и др. Сорбция тяжелых металлов высшими грибами и хитином разного происхождения в опытах in vitro
//Вестник нижегородского университета. 2008. №6. С. 118 –
124.
4. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами / под ред. Н.Г. Зырина, С.Г. Малахова. М.: Гидрометеоиздат, 1981. 109 с.
5. Отмахов В.И. и др. Атомно-эмиссионная методика анализа
грибов на содержание тяжелых металлов и использование ее
для целей экомониторинга // Известия Томского политехнического университета. 2004. №6. С. 44 – 48
6. Реймерс Н.Ф. Краткий словарь биологических терминов / Н.Ф.
Реймерс. М.: Просвещение, 1995. С.16-43.
Труды второй международной конференции
427
МЕТОДОЛОГИЯ ПОИСКА ОСНОВНОГО ИСТОЧНИКА
РТУТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ, ВЫЗВАВШЕГО НАКОПЛЕНИЕ
РТУТИ В МЫШЦАХ РЫБ РЕК ОКСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
МИРОНОВА Н.С.
Московский педагогический государственный университет
В течении 5 лет ихтиологи Окского заповедника и ученые из
института биологии внутренних вод им. Д.И. Папанина изучали
состояние рыбных популяций, живущих в реках Оке и Пре и их
притоках (Гремячих и др, 2012). Исследовались не только популяционные характеристики рыб в реках разного уровня проточности Мещерской низменности, но и содержание тяжелых металлов в мышечной ткани различных видов рыб. Исследования
показали, что многие виды рыб содержат в своей биомассе повышенное содержание ртути. В ряде видов рыб содержание ртути превышает предельно допустимую концентрацию, составляющую 0,3 мг/кг сырой массы.
В настоящее время в среде гидробиологов бытует представление о возможности высоких уровней накопления ртути в биомассе гидробионтов в отсутствии локальных источников загрязнения. Зарубежные ученые объясняют факт загрязнения ртутью
организмов различного трофического уровня возможностью ее
аккумуляции в течении длительного времени в слабопроточных
заболоченных водоемах (Greenfield and al., 2001) и низким уровнем рН воды этих водоемов (Waite 2002). Основными факторами накопления ртути в заболоченных водосборных бассейнах по
мнению отечественных ученых являются атмосферный перенос
и структура водосборного бассейна (Моисеенко, 2009, Комов и др.,
2009).
Перечисленные причины требуют дополнительного уточнения в каждом конкретном случае обнаружения высоких концентраций ртути в обитателях водоемов и, по всей видимости, не
приемлемы для объяснения загрязнения этим металлом мышц
рыб из рек Окского заповедника. На граничной территории заповедника рядом с его административным зданием располагаются
428
Индикация состояния окружающей среды
руины зеркального завода, прекратившего свою работу в 1905 году. Технологический цикл получения зеркальных поверхностей
включал работы с металлической ртутью, кроме того, масштабы
производства позволяют предполагать, что на территории завода
производили термический синтез металлической ртути из привозной киноварной породы.
Технологические циклы получения металлической ртути, а
также манипуляции по ее нанесению на стекло при создании
зеркал на данном заводе, не до конца известны. Начатая работа требует подробного архивного изучения основных технологических циклов передового на тот момент производства с целью
получения информации об источниках (ныне погребенных под
руинами) распространения ртути в окружающие ландшафты.
Основной ртутной рудой является киноварь (HgS) – сульфид
ртути, по происхождению относящийся к низкотемпературным
гидротермальным место-рождениям. В пределах Русской платформы отсутствуют проявления подобных геологических процессов, поэтому, скорее всего ртутьсодержащая руда с преобладанием киновари доставлялась из известных в то время уральских
или испанских месторождений.
Технология извлечения ртути из руды основана на особых
свойствах этого элемента. Ионный радиус ртути составляет около 1,12нм, а серы около 0,18нм, что делает кристаллохимическую
структуру киновари неустойчивой в условиях повышенных температур и давления. Один из способов получения ртути предполагает обжиг ее с железом, ионный радиус которого по разным данным составляет 0,08нм. В результате кристаллохимическая структура киновари разрушается, освободившаяся сера соединяется с железом, создавая плотнейшие атомные упаковки
типа пирита. Освободившаяся ртуть улетучивается и собирается
на конденсационных устройствах. Другой способ предполагает
интенсивную обработку измельченной руды киновари разогретым воздухом или чистым кислородом. Являясь более сильным
окислителем, чем сера, кислород способствует разрушению ковалентных сильнополярных связей внутри минерала и создает
Труды второй международной конференции
429
с освободившейся серой ковалентное слабо полярное соединений сернистого газа (SO2 ). Каждая из рассмотренных технологий
предполагает эмиссию в окружающую среду различных техногенных поллютантов и в первую очередь металлической ртути.
Очевидно, источниками загрязнения являются не только стекольные цеха, ныне располагающиеся под открытым небом и
находящиеся в режиме постоянного промывания атмосферными водами, но и скрытые под грунтом помещения завода, где
складировалась киноварь, а возможно, и остатки металлической
ртути в емкостях.
На правильность наших предположений указывает два факта. Концентрации ртути в мышцах рыб, выловленных в реках
Окского заповедника, выше фоновых, определяемых в 0,12 мг/кг
(Васильков и др., 1989). Наибольшие концентрации ртути, превышающие ПДК, обнаружены в рыбах, выловленных из реки Пра
в непосредственной близости от руин завода. Завод расположен
на возвышенности с уклоном в сторону от р.Пра, перепад высот
между уровнем его цехов и урезом воды составляет около 20 м,
что способствует формированию биогеохимического потока обогащенного техногенными элементами в сторону реки. Ионы ртути выпадают в осадок в виде солей исключительно в щелочных
растворах (рН > 9). Подобная реакция среды характерна для природной зоны пустынь и не свойственна ландшафтам Мещерской
низменности.
Ситуацию усугубляет факт широкого распространения песков на исследуемой территории. Песчаные грунты не обладают
достаточной гумусностью и поглотительной способностью для
замедления скорости миграции техногенных элементов. Содержания ртути в почвах выше фоновых, а также превышающие
ПДК, свидетельствуют о локально распространяющемся техногенном загрязнении (см.статью Болдыревой А.М., Степановой
К.В.), захватывающем участок поймы р.Пра и ее бассейн. Архивы
Рязанской области, к сожалению, не содержат документов о заводе. Для обнаружения и дезактивации источника загрязнении
необходимо иметь план завода с четкими координатами цехов
430
Индикация состояния окружающей среды
по переработке пород в металлическую ртуть и цехов, где ртуть
наносили на стекло. Архивные и натурные исследования продолжаются.
ЭКОЛОГОГЕОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОГНОЗ
КАЧЕСТВА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОЕМА
ПРОМЫШЛЕННОУРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ
НИКИТИН О.В., ЛАТЫПОВА В.З., СТЕПАНОВА Н.Ю., БРАВКОВ А.П.
Казанский (Приволжский) федеральный университет
olnova@mail.ru
Возрастающее антропогенное воздействие на биосферу в целом и на отдельные экосистемы, введение в биогеохимические
миграционные циклы и трофические цепи элементов в количествах и соотношениях, не свойственных сложившемуся «геохимическому гомеостазу» экосистем, проявляется в изменении
эколого-геохимических факторов среды[1]. Ведущую роль в формировании химического состава водоемов играют донные отложения, которые, являясь конечным звеном стока веществ, интегрируют геохимические особенности водосборов[2]. Особый интерес для изучения факторов осадконакопления и геохимии донных наносов представляют водоемы урбанизированных территорий в условиях антропогенного воздействия, в т.ч. природнотехнические гидросистемы, выполняющие геоэкологические и
гидротехнические функции. К числу подобных гидросистем относится, в частности, петлеобразная излучина р. Казанки длиной
3,5 км, находящаяся в историческом центре Казани и представляющая собой часть русла р. Казанки, отделенного двумя плотинами. Она выполняет функции пруда-накопителя в системе инженерной защиты города от воздействия Куйбышевского водохранилища, служит целям понижения уровня грунтовых вод прилегающих городских территорий. Одновременно она выполняет
функции регулирующего бассейна для ливневых и паводковых
вод, принимавшим на протяжении более 50 лет неочищенные
Труды второй международной конференции
431
промышленные, бытовые сточные и ливневые воды с городской
территории[3].
Целью данной работы является оценка основных геоэкологических параметров состояния донных отложений излучины р.
Казанки, условий осадконакопления, показателей морфометрии,
уровня полиметаллического загрязнения и выявление геохимических аномалий.
С учетом особенностей геоморфологического строения русла, гидродинамических факторов, интенсивности продукционных процессов, типа и интенсивности воздействия источников
загрязнения и особенностей седиментации взвешенного вещества исследуемый водный объект условно разделен на станции
I – IV. В пределах участка I формирование качества воды и состава донных отложений вплоть до последних лет определялось
преимущественно влиянием промышленных и бытовых сточных вод, поступавших от расположенных вдоль берегов 16 предприятий, в пределах участков II–IV – поверхностным стоком.
При отборе проб донных отложений с нарушением стратификации использовали штанговый дночерпатель Заболоцкого и автоматический коробчатый дночерпатель ДАК-250. Стратиграфические колонки отложений отбирали при помощи пробоотборника Бикера и поршневого пробоотборника (Eijkelkamp). Оценку мощности донных отложений проводили по данным акустического зондирования и измерений толщи слоя наносов цилиндрическим буром до руслового аллювия. Среднюю скорость осадконакопления оценивали по объему накопленных донных наносов в период 1957–2011 гг. Статистическую обработку данных
проводили с использованием пакета программ Statistica 8.0.
В соответствии с классификацией по В.П. Курдину с дополнениями по Б.И. Новикову донные отложения, различающиеся содержанием органического вещества, представлены песками, песками заиленными (участки III, IV), илами песчанистыми, глинистыми и торфянистыми (участки I, II), сформированными в зависимости от особенностей седиментации взвешенного вещества,
гидрологических, продукционных характеристик.
432
Индикация состояния окружающей среды
Промерами толщины донных наносов от поверхности дна до
руслового аллювия на 14 створах показано, что мощность донных наносов над русловыми песчаными отложениями на исследованных участках I–IV изменяется от 0,5 до 1,8 м и в среднем
составляет 1,1 м. Полученные характеристики мощности донных
отложений позволили оценить скорость осадконакопления на
исследуемых участках, которая составляет в среднем 2,1 см/год и
превышает характерную для озерных систем РТ[4] в 4,2 раза. По
данным акустического зондирования и измерений толщи слоя
наносов до руслового аллювия оценен объем донных отложений,
составляющий на 2011 г. около 150000 м3 .
Результаты химико-аналитических исследований стратиграфических слоев колонок донных наносов выявляют концентрацию в них тяжелых металлов (рис. 1), уровень содержания которых (Сдо ) многократно превышает фоновое содержание (Сф )
в озерных системах РТ[4]. Суммарный показатель (Zc = 102,4),
рассчитанный по [2] с использованием величин коэффициентов концентрации (Кс = Сдо : Сф ) металлов в донных отложениях
участков I–IV гидросистемы, характеризует уровень загрязнения
ее донных отложений как «опасный». Уровень загрязнения донных отложений по интегральному показателю (Cd = 33,9–314,7)
по[5] оценен как «высокий». Полученные результаты позволили
отнести донные отложения к 4-му классу опасности. Расчетами
показано, что масса концентрированных в них тяжелых металлов составляет в целом более 230 т.
Для исследованных донных отложений характерно стабильное превышение не только фоновых содержаний (Сф ) тяжелых
металлов, но и их предельно допустимых уровней (ПДУдо ), определенных для водоемов с замедленным стоком[6], что позволяет
отнести исследуемый объект к «зоне техногенного загрязнения»
или «техногенной геохимической аномалии»[2], определяемую
как часть ландшафта, в пределах которой ПДУдо < Сдо > Сф .
Выявлены отличные от природных тесные (R = 0,53–0,97) геохимические парные ассоциации тяжелых металлов (рис. 2), а также характерная для техногенных илов исследуемой гидросисте-
Труды второй международной конференции
433
Рис. 1. Изменение содержания тяжелых металлов в колонках донных отложений по горизонтам (от 4 – самого верхнего, до 1 – самого нижнего слоя) природно-технической гидросистемы излучины р. Казанки.
мы ассоциация тяжелых металлов, описываемая формулой: Pb1,6
– Zn2,4 – Ni4,5 – Cu18,1 – Cd31,3 – Cr49,4 (n=48), где цифровые индексы
при символах атомов элементов представляют значения их Кс.
Наибольшие значения Кс, характерные для химических элементов 2-го (Cd) и 3-го (Cr, Cu) классов опасности, свидетельствуют о влиянии на процесс формирования геохимических ассоциаций в исследуемых техногенных илах сточных вод гальванических производств, что согласуется с преобладающим вкладом в
этот процесс производственной инфраструктуры города.
434
Индикация состояния окружающей среды
Список литературы
1. Елпатьевский Е.П., Аржанова В.С. Тяжелометальный пресс на
экосистему // Тезисы докладов республиканского семинара
«Экотоксикология и охрана природы». Рига, 1988. 236 с.
2. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.
3. Latypova V.Z., Yakovleva O.G., Minakova E.A., Semanov D.A. and
Perevedentsev Yu.P. Performance self-cleaning of ability of the
river Kazanka. Environmental radioecology and applied ecology.
2001. Vol.7, №2. Р. 15-21.
4. Иванов Д.В., Зиганшин И.И., Осмелкин Е.В. Региональные
фоновые концентрации металлов в донных отложениях РТ.
Ученые записки Казанского государственного университета.
2010. Том 152, кн. 1. С. 185-191.
5. Håkanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control:
a sedimentological approach // Water Research. 1980. Vol. 14(8). P.
975-1001.
6. Степанова Н.Ю., Латыпова В.З. Региональные нормативы качества воды и донных отложений // Куйбышевское водохранилище: экологические аспекты водохозяйственной деятельности. Казань: Фолиант, 2007. С. 238-252.
Труды второй международной конференции
435
Рис. 2. Трехмерное пространственное представление ассоциаций
тяжелых металлов в донных отложениях излучины р. Казанки
(метод многомерного шкалирования на основе парных коэффициентов ранговой корреляции).
436
Индикация состояния окружающей среды
ГЕОХИМИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ СНЕГОВОГО ПОКРОВА В
УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ (НА ПРИМЕРЕ
Г.КАЛУГА)
ОСИНА Д.Е.
Московский педагогический государственный университет
slezinkadozdya@list.ru
Одним из подходов к оценке степени антропогенной нагрузки на окружающую среду в городе, и здоровье проживающего
в нем населения, является изучение загрязнения атмосферных
осадков.
Снег переносит большое количество диспергированного материала, особенно над городскими территориями вблизи промышленных предприятий. Аэрозоли удаляются из атмосферы в
результате вымывания, выноса и седиментации[6].
Определение рН снежного покрова имеет важное значение.
Как показали исследования авторов[2] индикатором техногенного воздействия и прогнозирования геохимических процессов в
почвенном покрове является реакция рН.
На территории г. Калуга кислотность снежного покрова изменяется незначительно от 6,4 до 7,6. В центральной и северной
частях города кислотность снежного покрова самая высокая и
колеблется от 6,0 до 6,5, что свидетельствует о высоком уровне
загрязнения атмосферы. По данным комитета по благоустройству городской управы Калуги, максимальное загрязнение воздуха диоксидом азота фиксируются в центральной и северной
частях города. Диоксид азота в атмосферу поступает в результате
работы двигателей автотранспорта, наибольшее скопление которого отмечается в этих районах города. Диоксид азота, в процессе
химических реакций, превращается в азотную кислоту, пары которой поглощаются осадками и тем самым обеспечивают более
кислую реакцию рН[3]. Тоже можно сказать о соединениях серы.
Значительная эмиссия указанных выше веществ наблюдается вдоль ул. Московская, Ленина, Кирова, Грабцевское шоссе и
вблизи железнодорожной станции Калуга-1.
Труды второй международной конференции
437
В удаленных от центра районах, не подверженных или слабо
подверженных воздействию промышленных газопылевых выбросов, величина pH составляет 6,8-7,2. Также, нами установлено несколько локальных ареалов в северо-западной и юговосточной частях города, где рН снежного покрова является кислой. Кислый состав талых вод, поступающих в почву, усиливает
миграцию и выщелачивание различных элементов из почвенной толщи.
Кислотность снежного покрова близкая к нейтральной отмечена в южной, юго-восточной, восточной, северо-восточной и северной окраинах города, где наблюдается наименьшая концентрация промышленных производств. Эти районы города относятся к селитебным, в которых плотность зеленых насаждений
наибольшая из всех районов города. Слабокислые и близкие к
нейтральным значения рН также были отмечены в ряде образцов снежного покрова, отобранных с территории городских парков и садов. К ним относятся ПКиО им. Циолковского недалеко
от берегов Яченского водохранилища, сквер по ул. Гагарина.
Снеговые воды с высокими значениями рН способствуют накоплению многих химических элементов. Самые высокие значения рН (более 7,0) отмечены в промышленных районах города и вдоль наиболее оживленных городских магистралей (Московское шоссе, ул.Киевка, ул.Тульская). Такие высокие значения
(7,8-8,5) можно объяснить растворением накопившейся в снежном покрове минеральной пыли, в составе которой преобладают
карбонаты. Однако, было установлено, что ряд промышленных
предприятий, в выбросах которых преобладают примеси кислотного характера, способствуют подкислению рН снежного покрова. Наши исследования, проведенные в непосредственной близости от нефтеперерабатывающей базы, расположенной на Грабцевском шоссе, показали снижение значений рН до 6,4.
При мониторинге снежного покрова исследовались две фазы – растворенная и минеральная фаза (пыль, оставшаяся на
фильтрах). Такой фазовый анализ позволяет получить информацию о пространственном распределении наиболее подвиж-
438
Индикация состояния окружающей среды
ных водорастворимых форм химических элементов и сорбированных, карбонатных, гидроксидных и других форм, связанных
с минеральными и органоминеральными носителями[2].
В результате анализа лабораторных данных выделен ряд
приоритетных загрязнителей для дальнейшего исследования, а
именно: пыль, хлориды, тяжелые металлы и железо. Пыль представляет собой нерастворимую часть выбросов. Хлориды преобладают в растворимой части. Тяжелые металлы, входящие в состав выбросов, характерные для любого производства, связанного с металлообработкой, и представляют особый интерес в связи
с их токсичностью для живых организмов и способностью аккумулироваться в почве и растениях[7].
Масса пыли в снеговой пробе служит основой для определения пылевой нагрузки. В результате исследования выявлено загрязнение снегового покрова на значительной территории города Калуга. Основным компонентом загрязнения атмосферы является пыль.
На основании картосхемы нерастворимого осадка снеговых
вод (рис.1), можно судить о характере запыленности атмосферного воздуха в зимний период.
Наибольшие показатели пылевой нагрузки соответствуют
центральной части города, где наблюдается максимальное скопление автотранспорта. Так же высокие показатели запыленности
отмечены в северной части города, вдоль ул. Московская, на которой находятся основные промышленные предприятия города.
Обращает на себя внимание тот факт, что по мере удаления от
промышленных зон города загрязнение прослеживается на расстоянии до 1000 м и более от границ завода. Таким образом, значительную антропогенную нагрузку испытывает селитебная зона, расположенная к востоку и юго-востоку.
Максимальная концентрация железа (0,65 мг/л) отмечена в
районе железнодорожной станции Калуга-1 и на территории
промышленной зоны в западной части города. (0,5 мг/кг). В целом, содержание железа в снежном покрове г. Калуги колеблется
от 0,32 до 0,38 мг/л, что немного выше ПДК утвержденных ми-
Труды второй международной конференции
439
нистерством здравоохранения РФ в 1998 году (0,3 мг/л). В большей части исторического центра города, на территории, расположенной вблизи железнодорожного вокзала, в северо-западной
и западной промышленных зонах города концентрация железа
в снежном покрове составляет 0,32-0,38 мг/л.
Основной источник поступления хлора в атмосферу – электролиз хлористых солей, массовые выбросы при очистке воды,
сжигание продуктов, содержащих хлор. Средние концентрации
хлора в атмосферном воздухе колеблются от 1 до 3,7 мг/куб.м. К
промышленным предприятиям, наиболее загрязняющих атмосферу хлором, следует отнести химико-фармацевтические, металлургические, целлюлозно-бумажные[1].
Анализ полученных данных показал, что содержание хлоридов в снеговом покрове г. Калуга колеблется в интервале от 0,4 до
12,4мг-экв/л, что выше условного фона в 2-3 раза. Максимальное
загрязнение наблюдается в северной и частично северо-западной
частях города. Связано это с находящимися в этих частях города
промышленными предприятиями, которые выбрасывают хлор в
атмосферу. Вся восточная и центральная часть города относится к
зоне умеренного загрязнения хлором. Выявлено два типа распределения хлоридов в снеговом покрове: уменьшение и увеличение их содержания с удалением от источника выбросов. Высокая
вариабельность этих показателей не позволяет дать однозначной
оценки влияния предприятий на загрязнение атмосферы хлоридами, что говорит о влиянии на этот вид загрязнения и других
источников.
До недавнего времени в качестве противогололедного реагента в Калуге использовалась песко-соляная смесь (90%-песок, 10%
– техническая соль), которую в последний год заменили на техническую соль.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами происходит в основном в результате накопления на ее поверхности выпадающих
из атмосферы аэрозолей, выбрасываемых промышленными источниками. Глобальные и особенно локальные атмосферные вы-
440
Индикация состояния окружающей среды
падения приводят к непосредственному внесению ряда токсичных соединений в почву[5].
Нами было установлено, что тяжелые металлы в основном сосредоточены в минеральной компоненте снега. Максимальные
концентрации свинца в минеральной компоненте снега г. Калуга отмечены в юго-западной части города, вблизи Яченского водохранилища, вдоль которого расположена оживленная автомобильная магистраль, в центральной, северо-западной районах города. Так же удалось выделить локальный район с высокими показателями содержания металла в северо-восточной части города, вблизи станции Перспективная. Высокие концентрации свинца в центральном районе г. Калуга, очевидно, связаны
с привносом в атмосферу металла автотранспортом, наибольшая
плотность которого наблюдается в центральном районе города.
Удалось установить влияние автомобильного транспорта на
загрязнение придорожных территорий. С удалением от дороги
на 10-15 метров наблюдается снижение концентраций свинца в
2-4 раза в обеих фазах. Это позволяет предположить, что существенный вклад в загрязнение атмосферы свинцом вносит автотранспорт.
Повышенное содержание свинца в снеговом покрове так же
отмечается в районах некоторых промышленных предприятий
г. Калуга («Калужский турбинный завод», приборостроительный
завод «Тайфун») (рисунок 2).
Рассматривая площадное распределение цинка и меди в минеральной компоненте снегового покрова г. Калуги, следует отметить повышенное содержание этих металлов вдоль ул. Грабцевское шоссе, в районе Турынино и на территории автогаражей в районе Железняки. Также высокие показатели содержания
цинка и меди в минеральной компоненте снега отмечены вдоль
ул. Московская в районе Азарово.
Распределение марганца в минеральной компоненте снега
носит иной характер: выделяются два небольших по площади,
но крайне контрастных ареала загрязнения снега данным металлом.
Труды второй международной конференции
441
Удалось установить общую закономерность характерную для
всех исследованных металлов: по мере удаления от источника
загрязнения доля тяжелых металлов в растворимых формах увеличивается. Тяжелые металлы непосредственно после выброса в
атмосферу находятся в основном в нерастворимых формах, далее
по мере распространения от источника в первую очередь оседают наиболее крупные частицы, растворимость которых меньше,
чем высокодисперсных частиц.
Список литературы
1. Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния и загрязнения атмосферы в городах – Л.: Гидрометеоиздат, 1986г. – 200 с.
2. Глазовский Н.Ф. Химический состав снежного покрова некоторых районов Верхнеобского бассейна. – М.: Наука, 1983. –
86 с.
3. Ежегодник состояния загрязнения воздуха и выбросов вредных веществ в атмосферу городов и промышленных центров
Российской Федерации. Том ”Выбросы вредных веществ”/
Под ред. М.Е. Берлянда. СПб,1994.–150 с.; Вредные вещества
в промышленности/под ред. Н.В.Лазарева,-6-е изд. Ч.2.–Л.,
1971.
4. Ложниченко О.В., Волкова И.В., Зайцев В.Ф. Экологическая
химия. – М.: Изд-во «Академия», 2008.–272 с.
5. Махонько Э.П., Малахов С.Г., Блинов Б.К., Неспятина Т.В. Содержание тяжелых металлов в растворимых осадками формах в выпадениях в зависимости от расстояния от источника
загрязнения. – М.: Гидрометеоиздат, 1980.
6. Осокин И.М. Химический состав снежного покрова на территории СССР. Изд-во АН СССР, сер. географ., №3, 1963.
7. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П., Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990.– 335 с.
442
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Нерастворимый осадок снеговых вод
Труды второй международной конференции
443
ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ЗОНЕ
ВЛИЯНИЯ СТАРООСКОЛЬСКОГУБКИНСКОГО
ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА
ПЕТИН А.Н., КРАМЧАНИНОВ Н.Н. , ПОГОРЕЛЬЦЕВ И.А., УКОЛОВ
И.М.
Белгородский государственный национальный исследовательский
университет
petin@bsu.edu.ru
Работа выполнена при финансовой поддержке госзаказа
проекта №5.3407.2011 в рамках государственного задания
Белгородскому государственному
национально-исследовательскому университету на 2013г.
С середины прошлого столетия происходит интенсивное усиление антропогенно-техногенной нагрузки на водные ресурсы
области. Территория Белгородской области характеризуется высокоразвитой промышленностью и сельскохозяйственным производством, что приводит к значительной техногенной нагрузке на гидрогеологическую систему, прежде всего на подземные
воды, являющиеся единственным источником питьевого водоснабжения населения региона. Интенсивное освоение железорудных месторождений и эксплуатация водоносных горизонтов
для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения крупных центров Белгородской области приводит к значительным изменениям качественного состояния и гидрогеологического режима
подземных вод. Наибольшая нагрузка приходится на горнопромышленные районы области[1].
Анализ состояния подземных вод в условиях возрастающего техногенного воздействия, за период 2008-2011гг., расположенных на территории Белгородской области, проводится с учетом многолетних исследований, проводимых филиалом ОАО
«Геоцентр-Москва» ТЦ «Белгородгеомониторинг».
Основными источниками загрязнения окружающей среды
на территории Старооскольско-Губкинского горнодобывающего
444
Индикация состояния окружающей среды
комплекса являются выбросы и сбросы загрязняющих веществ от
промышленных, топливно-энергетических, транспортных, сельскохозяйственных и других предприятий и организаций, от автомобильного транспорта, а также отходы производства и потребления.
Так, при оцененных прогнозных ресурсах пресных подземных вод – 2200 тыс. м3 /сут., по отчетным данным ежесуточно на
территории области извлекается около 776 тыс. м3, причем около 40 % составляют дренажные воды 4-х железорудных горнодобывающих предприятий: Лебединского и Стойленского ГОКов,
комбината «КМАруда» (шахта им. Губкина) и Яковлевского рудника.
Основными факторами техногенного воздействия на подземные воды на территории области являются следующие:
• отбор подземных вод и сброс стоков в различного типа гидротехнические объекты;
• формирование в водоносных горизонтах депрессионных
воронок и куполов растекания;
• загрязнение подземных и поверхностных вод за счет влияния полей фильтрации, отстойников и полей орошения
стоками животноводческих комплексов, хвостохранилищ
и других гидродинамически активных объектов загрязнения гидрогеологической системы.
Режимная
наблюдательная
сеть
на
территории Старооскольско-Губкинского горнодобывающего комплекса
представлена 252 наблюдательным скважинами, в том числе: 91
скважина на четвертичный, 47 скважин – на турон-коньякский,
101 скважина на альб-сеноманский, 1 скважина на девонский и
12 скважин на архей-протерозойский водоносные горизонты.
На протяжении длительной эксплуатации дренажных систем
карьеров Стойленского и Лебединского ГОКов совместно с работой ряда водозаборов подземных вод, сформировалась значительная зона нарушенного режима размерами около 31-35 х 31
Труды второй международной конференции
445
км. На севере эта зона уходит на территорию Курской области,
на востоке она ограничена долиной р. Оскол. В центральной своей части она представлена депрессионной воронкой размером от
17 (в западной части) до 10 (в восточной части) х 31 км, образованной за счет работы дренажных систем Лебединского и Стойленского карьеров, шахты им. Губкина, а также водозаборов г. Губкина, расположенных как на территории города, так и западнее
него. Южнее депрессионной воронки располагается также зона
повышения уровней подземных вод, связанная с инфильтрацией техногенных вод из хвостохранилищ Лебединского и Стойленского ГОКа.
В связи с этим, на участках, прилегающих к Стойленскому
карьеру, полностью осушен турон-коньякский водоносный горизонт, а в пределах карьера сдренирован и альб-сеноманский
водоносный горизонт порядка 40 м от естественного уровня подземных вод.
Анализ результатов уровенного режима за последние 12 лет
(с 1999 по 2011 годы) свидетельствует, что под влиянием системы осушения карьеров значительно снизился уровень подземных вод в архей-протерозойском водоносном комплексе до 8,96
м отмечено в скважине, расположенной в 1250 м к северо-западу
от карьера. Максимальное понижение уровня в подземных водах
альб-сеноманского водоносного горизонта за этот же период составляет до 6,14 м.
Загрязненные участки подземных вод создаются в результате фильтрации сточных вод из накопителей, хвосто- и шламохранилищ. Часто уже атмосферные осадки, питающие речные и неглубоко залегающие подземные воды, бывают загрязнены газо-дымовыми выбросами и продуктами испарения с полей
фильтрации и накопителей сточных вод и отходов[2].
Химический состав подземных вод коньяк-туронского и
альб-сеноманского водоносных горизонтов несмотря на влияние на них техногенных факторов свидетельствует об отсутствии в них веществ, существенно превышающих тре­бования,
предъявляемые к водам хозпитьевого назначения. Исключение
446
Индикация состояния окружающей среды
со­ставляет превышение в воде на некоторых участках железа общего в основном за счет преобладания иона железа двухвалентного (до 80 % и более), образова­ние которого происходит в относительно короткий срок. При взаимодействии в нашем случае
бессульфидных подземных вод с железом обсадных труб проис­ходит ионная реакция с образованием двухвалентного железа, осаждение кото­рого происходит в течение 2-3 суток[3].
В районе расположения хвостохранилищей ГОКов отмечается подъем уровней подземных вод как в турон-коньякском, так
и в альб-сеноманском водоносных горизонтах. За счет инфильтрационных потерь из технического водоема под ним и на прилегающей территории образовался купол растекания. При этом
максимальный подъем уровня подземных вод, в частности, альбсеноманского водоносного горизонта по сравнению с естественным режимом достигает 25 и более метров.
Для предотвращения дальнейшего истощения подземных
вод необходимо провести гидрогеологические исследования
хвосто- и шламохранилищ отходов рудообогащения, полей
фильтрации перерабатывающих предприятий. Провести исследования защищенности подземных вод, а так же выработать конкретные действия по снижению техногенного воздействия.
Список литературы
1. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской
магнитной аномалии (КМА). – М. : Недра, 1972. – Т. 2. – 480 с.
2. Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод
хозяйственно-питьевого назначения. – М. : Недра, 1987г,
237с.
3. Крамчанинов Н.Н., А.Н. Петин, И.А. Погорельцев. Анализ состояния подземных вод горнопромышленного района КМА
на территории Белгородской области. // Научные ведомости
БелГУ. 2011. №9. с.166-171.
Труды второй международной конференции
447
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ БЕЛГОРОДСКОГО
ВОДОХРАНИЛИЩА И ПУТИ ЕГО УЛУЧШЕНИЯ
ПЕТИНА М.А., НОВИКОВА Ю.И.
Белгородский государственный национальный исследовательский
университет
gal4496@yandex.ru
Белгородское водохранилище расположено на территории
Белгородской области в долине р. Северский Донец в южной
части Среднерусской возвышенности в лесостепной зоне, представляющей собой холмистую территорию, расчленённую речными долинами, балками и оврагами[1]. Введено в эксплуатацию 25.12.1995 г. Створ плотины находится на расстоянии 964 км
от устья р. Северский Донец, ниже по течению от г. Белгорода и
замыкает водосборную площадь в 2520 км2 .
Водохранилище осуществляет сезонное регулирование стока р. Северский Донец для целей водоснабжения Белгородского
промышленного района и частично г. Шебекино, улучшения санитарного состояния р. Северский Донец, орошения сельхозугодий, любительского рыболовства и отдыха жителей г. Белгорода
и прилегающих районов, а также для обеспечения гарантированных расходов воды в пограничном с Украиной створе в соответствии с условиями «Соглашения между Правительствами России
и Кабинета Министров Украины о совместном использовании и
охране трансграничных водных объектов».
Согласно существующим классификациям водохранилищ,
Белгородское водохранилище относится: по размерам – к средним; по генезису – к группе речных и типу – долинным, так
как было образовано подпором реки, затопившей при этом
часть речной долины. По форме и конфигурации оно является
линейно-вытянутым. Полный объём 87,06 млн м³, площадь при
НПУ – 21,87 км², максимальная глубина при НПУ – 17,4 м, средняя
– 3,98 м. По степени регулирования стока – сезонного регулирования; по скорости водообмена – среднее (0,50-1,0 год).
448
Индикация состояния окружающей среды
Основными притоками Белгородского водохранилища являются реки Сажновский Донец, Липовый Донец, Болховец,
Разумная[6].
Водный режим Северского Донца формируется в сравнительно неблагоприятных физико-географических условиях, сказывающихся на образовании поверхностного стока. На территории бассейна выпадает незначительное количество атмосферных осадков 500-600 мм/год, из них на летний период приходится
около 70%. Летние осадки, вследствие высоких температур воздуха, сухости почв, равнинности рельефа и распаханности территорий не оказывают на сток значительного влияния[7].
Основным источником питания рек в бассейне р. Северский
Донец являются талые снеговые воды, поэтому его водный режим характеризуется выраженным весенним половодьем и низкой меженью в остальное время года[4]. Высота подъема максимального уровня над предвесенним в районе гидроузла составляет 4.1 м.
Белгородское водохранилище создавалось для решения определенных хозяйственных задач. Создание и эксплуатация водохранилища оказали значительное и многообразное влияние на
водный режим реки Северский Донец и природную среду окружающей его территории. Наиболее ощутимыми и заметными
отрицательными последствиями для природной среды являются: затопление пойменных земель с высокопродуктивными заливными лугами; повышение уровня грунтовых вод; изменение
микроклимата; перестройка фауны водоема; замедление водообмена; поступление в водохранилище хозяйственных и бытовых
стоков и, как следствие этого, накопление в донных отложениях
загрязняющих веществ; снижение самоочищающей способности
вод; избыточное развитие сине-зеленых водорослей; переформирование берегов водохранилища и активизация экзогенных геологических процессов на его берегах и водосборной площади, а
также размыв берегов русла реки в нижнем бьефе; неконтролируемое рекреационное освоение береговой полосы водохранили-
Труды второй международной конференции
449
ща, приводящее к загрязнению окружающей среды бытовыми
отходами[8].
Экологическое состояние Белгородского водохранилища в
значительной степени определяется качеством водной среды
и переработкой берегов, значительными затопленными площадями с остатками древесной растительности и техногенным подтоплением прибрежной зоны. Гидрохимический режим водохранилища зависит от воздействия природных и антропогенных факторов[2]. Природные факторы обуславливают
гидрокарбонатно-натриевый состав воды. В водохранилище кроме стока с водосборной площади дождевых, снеговых и грунтовых вод поступают и коммунально-бытовые сточные воды различных предприятий. В настоящее время Белгородское водохранилище испытывает мощное негативное воздействие, как со стороны г. Белгорода, так и расположенных на его берегах населенных пунктов и рекреационных объектов. Ежегодно только с
очистных сооружений г. Белгорода в водохранилище поступает
более 50 млн. м3 сточных вод[5]. В значительной степени способствует загрязнению вод отсутствие ливневой канализации в
г. Белгороде и других населенных пунктах.
Наблюдения за количественными и качественными показателями Белгородского водохранилища производятся пунктами
наблюдений, принадлежащих Белгородскому ЦГМС – филиалу
ФГБУ «Центрально-Черноземное УГМС» и ФГУ «УЭ Белгородского водохранилища».
Контроль качества поверхностных вод осуществляется по
34 показателям. Пункты наблюдений организованы в местах,
подверженных загрязнению промышленными, хозяйственнобытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. На незагрязненных сточными водами участках предусмотрены пункты
фоновых наблюдений[5].
Ежегодный отбор проб воды с 2008 по 2012 годы на указанных выше гидрохимических створах и их анализ дают представление о современной динамике изменения качественного состава поверхностных вод (рисунок 2). Наибольшее значение имеет
450
Индикация состояния окружающей среды
УКИЗВ по створу 978 км от устья – ниже впадения р. Разумная,
принимающей в себя стоки очистных сооружений г. Белгорода.
Его значение варьируется в пределах от 3,99 в 2008г. до 7,48 в
2009г.
В течение последних 5 лет экологическая обстановка в целом
по Белгородскому водохранилищу существенно не изменилась,
класс качества воды варьируется в пределах 3-4 класса[3]. Незначительные изменения концентраций ингредиентов не сказались
на общем физико-химическом состоянии поверхностных вод. На
экологическое состояние Белгородского водохранилища оказывают влияние факторы природного происхождения: железо общее, марганец, медь, цинк; антропогенного характера: нитриты,
фосфаты (Р), фенолы; донные отложения Белгородского водохранилища ведут к вторичному загрязнению: фенолы, фосфаты (Р),
БПК(рисунок 3).
Для улучшения экологического состояния Белгородского водохранилища необходимо разработать и внедрить эффективные
мероприятия по оздоровлению всей экологической обстановки в
бассейне реки Северский Донец[3]:
• довести качество сброса сточных вод городских очистных
сооружений г. Белгорода и других населенных пунктов в
водохранилище и его притоки до норм рыбохозяйственного значения;
• осуществить организацию поверхностных стоков и сооружение ливневой канализации в г. Белгороде и других населенных пунктах;
• осуществить контроль за состоянием АЗС, расположенных
в бассейне р. Северский Донец и его притоков;
• обустроить водоохранные зоны и прибрежные полосы как
в пределах самого водохранилища, так и на реках, впадающих в него.
Труды второй международной конференции
451
Список литературы
1. Гидрографические характеристики речных бассейнов европейской территории СССР. .–Л.: Гидрометеоиздат, Л. 1971.–
100 с.;
2. Ежегодник качества поверхностных вод и эффективности
проведенных водоохранных мероприятий по Белгородской
области за 2008-2012 гг.
3. Крамчанинов Н.Н. Геоэкологические проблемы искусственных водоемов урбанизированных территорий и пути их решения: на примере Белгородского водохранилища). // Проблемы региональной экологии. – 2008. – № 6.
4. Материалы по гидрографии СССР. Бассейн р. Дон, р. Северский Донец. – Курск: КУГМС. 1949.
5. Отчет лаборатории отдела водных ресурсов по Белгородской
области ДБВУ за 2008-2012 гг.
6. Петин, А.Н. Малые водные объекты и их экологическое состояние. БелГУ, 2005. – 240с.
7. Ресурсы поверхностных вод СССР т.6, вып.3, Бассейн Северского Донца и реки Приазовья. – Ленинград: Гидрометиздат,
1967. – 492 с.;
8. Петин, А.Н. Экология Белгородской области: Учеб.пособие
/А.Н.Петин, Л.Л.Новых, В.И.Петина, Е.Г.Глазунов, – М.: МГУ,
2002.– 288 с.
452
Индикация состояния окружающей среды
Рис. 1. Схема расположения створов наблюдений за качеством
вод Белгородского водохранилища.
Труды второй международной конференции
453
Рис. 2. Динамика изменения качества воды по УКИЗВ за 20082012гг.
Рис. 3. Средняя концентрация загрязняющих веществ по Белгородскому водохранилищу – 21 км ниже г. Белгород.
454
Индикация состояния окружающей среды
ЭКОЛОГОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ СКОТОВОДСТВА
ЗАПАДА ВНУТРЕННЕЙ АЗИИ И ЕЕ ГОРНОГО ОБРАМЛЕНИЯ
(САЯНОАЛТАЙ, ТЯНЬШАНЬ, КУНЬЛУНЬ)
СОКОЛОВ А.В.
Санкт-Петербургский государственный университет
sokolov-ossa@mail.ru
Внутренняя Азия представляет собой наиболее сложно устроенный участок евразийского пояса степей как в географическом,
так и в хозяйственном отношении. Структура ее географической
зональности складывается не только из последовательно с севера
на юг сменяющих друг друга горно-таежных ландшафтов сибирского облика, лесостепи, степи, пустынной степи, центральноазиатских пустынь. Сочетание горных массивов, открытых пространств и внутригорных котловин создаёт сложную конфигурацию зональных рубежей, чересполосное, а иногда «островное» взаиморасположение контрастирующих типов экосистем,
совмещение аридности и континентальности, «скачок» биоразнообразия в условиях преобладания степных, полупустынных
и пустынных ландшафтов[8]. На западе Внутренней Азии, где
зональная структура осложняется Саяно-Алтаем, Тянь-Шанем,
Хангаем и Кунь-Лунем, все эти явления получили наибольшее
распространение, что позволяет рассматривать эту часть региона как наименее типичный участок евразийского степного пояса. Именно здесь контактируют Причерноморско-Казахстанские
и Даурско-Монгольские степи; именно здесь, как нигде в степном поясе, кочевые группы связаны в своем развитии с горными
системами; и именно здесь проходит граница между монгольским (преимущественно равнинным) и тюркским (равнинным
и горным) мирами. Поэтому многие элементы культуры номадов запада Внутренней Азии, несмотря на разницу в способах
кочевания, обычно встречаются как в Центральной и Средней
Азии, так и в Южной Сибири[19, 35], и во многих других районах евразийских степей. Но при этом повсеместно распространенные и/или близкие по форме традиции сплетаются в каждом
Труды второй международной конференции
455
случае с многообразными местными явлениями, порождая мозаичность этно-хозяйственной картины и тяготение населения к
собственным эколого-хозяйственным нишам[24].
Важную особенность номадов Внутренней Азии составляет
их традиционная приверженность к таким занятиям, как рыболовство, охота и земледелие; их сочетание и баланс в центральных (равнинных) и периферийно-маргинальных (горных)
частях отличны друг от друга и изменчивы даже в пределах
кратких расстояний, но в каждом отдельном случае они являются обязательной составной частью (а не факультативным дополнением) местного номадизма при некоем общем для всех
внутриазиатских скотоводов наборе базовых черт. Все это переводит проблему предложенных в науке схем, типологий и
хозяйственно-культурных типов (ХКТ) кочевников региона[5, 6,
14, 20, 27, 30, 33] с доминирующими в них мобильно-кочевой составляющей и способами производства в системе ландшафтов
в русло поисков эколого-географических вариантов (ЭГВ) скотоводческой культуры, вскрывающих причинно-следственные
связи и механизмы формирования стратегий в определенных
эколого-географических условиях. При этом с учетом усложнения каждого из таких ЭГВ разнообразными обстоятельствами –
миграциями и этнической историей, разного рода контактами,
– географическому фактору нужно отводить склоняющую, но не
линейно всегда и во всем обязывающую функцию.
Общей платформой для формирования ЭГВ номадов выступает зональность Внутренней Азии, в соответствии с которой
многие базовые (первого порядка) признаки, выделяющие скотоводство в ряду других ХКТ, подвергаются географической инверсии³. К таким базовым признакам относятся: а) плотность населения, расстояния между кочевьями, радиус перекочевок и их
количество; б) видовой состав стада, определяющий состав сырья для изготовления утвари, одежды и приготовления пищи; в)
³Она представляет собой частичное изменение свойств и/или материальнокачественных характеристик предметов или явлений при переходе из одной географической зоны в другую.
456
Индикация состояния окружающей среды
форма юрты и материал для ее покрытия, а также особенности
стационарных жилищ, воспроизводящих ее силуэт; г) тип топлива и конструкция очага, а также и некоторые другие знаковые
единицы культуры. Особенности зонального распределения указанных признаков, как и присутствие в хозяйстве номадов иных
признаков (второго и третьего порядка), позволяют выделить типы скотоводства в соответствии с равнинными и горными классами ландшафтов, а типы, в свою очередь, подразделить на ЭГВ.
В равнинном пустынно-степном типе скотоводства монголов (и казахов – во многом сходном с ним) наблюдается почти «идеальное» распределение базовых признаков, нарушаемое только в долинах крупных рек и пресных озерных водоемов своеобразными полуоседлыми и оседлыми культурами. От
высокоподвижного скотоводства их отличают, во-первых, более
тесные связи с источниками воды, во-вторых, более низкая (доходящая порой до пастушеских форм) техника скотоводства, втретьих, наличие и/или преобладание рыболовных и охотничьих (прежде всего на водоплавающую дичь) занятий, и, наконец, в-четвертых, нередко широкое использование в быту растительных волокон (в основном камыша и чия). Все эти признаки были характерны для населения дна Таримской впадины, и особенно оз.Лобнор до его исчезновения[22, 23]. Следует
отметить, что в общей картине хозяйствования на территории
Центральной и Средней Азии многообразные проявления перечисленных выше признаков позволяют рассматривать Лобнор в
качестве одного из основных центров этих традиций⁴. Однако,
несмотря на очевидные различия с монголами в ритмике и образе жизни, у жителей озера выявляются многие свойственные
равнинному номадизму признаки: топография жилища в падях
и распадках, за буграми и холмами, в котловинах озер и на островах, в зарослях древесно-кустарниковой растительности и камыша по берегам рек[11, 13, 30]; вход в жилище с юга – отку⁴Более подробный анализ материалов, характеризующих хозяйство населения дна Таримской впадины и Лобнорской депрессии, как и некоторые другие
историко-географические данные, представлены в отдельной работе автора[32].
Труды второй международной конференции
457
да приходят теплые воздушные течения[22, 30], слабое развитие
земледелия[18, 24, 25].
В равнинном скотоводстве, как показал Н.Э. Масанов на
примере кочевания казахов, ограниченность водных ресурсов
и атмосферных осадков обусловила всю систему хозяйственнокультурного уклада, то есть высокую подвижность, сезонную
и географическую направленность миграций, потребность в
огромной площади пастбищ[14]. Уже следствием этой напряженной кочевой ритмики стали и увеличение доли кожаной утвари
и посуды (нередко копирующей керамические, деревянные и железные образцы), и почти полное отсутствие заботы о покойниках, которых либо вывозили в степь, либо оставляли на земле,
либо закапывали на небольшую глубину.
Признаки горного эколого-географического типа скотоводства носят комплексно-азональный характер, что определяется
более сложной и богатой, по сравнению с равнинами, ландшафтной картиной, вертикальной поясностью и экспозиционными
различиями, чередованием горных склонов с разновысотными
выровненными поверхностями и пр. Хребты, ущелья, лога и урочища, с одной стороны, и непересыхающие водные источники
с более равномерным сезонным ходом атмосферных осадков, с
другой – сократили «размах кочевого маятника», предопределили высокую концентрацию пастбищ на небольшой площади и
их тучность, локальную замкнутость коллективов[14, 39], занятие земледелием, которое подстраивалось под перекочевки и их
короткий вертикально-горизонтальный характер (в пределах одной долины, или соседних, или близлежащих горных склонов)
с (по)сезонным пребыванием стад на одном месте и приспособлением к метеорологическим условиям по временам года[3, 30].
Ввиду наличия леса только в горах, именно там и распространяется деревянная посуда. Такое многопрофильное хозяйство рассматривается как более прогрессивное, рентабельное и динамичное, нежели хозяйство степняков или лесников[20, 21].
Сократившиеся в пользу крупного рогатого скота и лошадей
стада овец и верблюдов, а также появившиеся в высокогорьях яки
458
Индикация состояния окружающей среды
оказываются нередко в соседстве в пределах горно-долинных,
горно-котловинных и сыртовых ландшафтов[9, 10, 28, 38]. В связи с замедлением ритмики и долгим пребыванием на одном месте у скотоводов появляется, помимо летнего (легкого, переносного) жилища еще и второе – уже стационарное (зимнее, тяжелое)⁵, устанавливаемое за скалами, в теплых ущельях и пазухах, на южных склонах гор и нижних поясах котловин[30]. В
погребально-поминальном обряде полукочевников присутствуют, с одной стороны, погребальный инвентарь и атрибуты, прямо
связанные со скотоводством (коновязь, сопогребения лошадей и
баранов, решетки юрты, войлок, продукты, седла, инструмент и
пр.), а с другой – элементы, отражающие местную специфику
жизни.
Сопоставление
данных из этнографической и географической литературы позволяет соотнести бореальный и аридный типы высотной поясности
гор Внутренней Азии[8] с наиболее различающимися между собой алтае-саяно-хангайским таежно-южносибирским и тяньшане-кунь-луньским пустынно-степным ЭГВ скотоводов.
У
номадов алтае-саяно-хангайского таежно-южносибирского ЭГВ наибольшую значимость приобретают лесные и охотничьи признаки, отражающие преимущественно использование наземных ресурсов. Охотничьи черты (тайэлга, выделка шкур и мехов, тара
из цельноснятых шкур животных, их отдельных частей и внутренних органов для приготовления и хранения продуктов, ряд
способов и приемов приготовления пищи и т.д.) присутствуют
в культуре всех скотоводческих народов Внутренней Азии. Они
проявляются даже в характере самих миграций номадов, копирующих сезонную ритмику и направленность перемещения ди⁵Нередко оба типа жилища присутствуют в пределах одного двора. Наличие
этой пары отмечается порой и у равнинных скотоводов – монголов (как и у казахов) по причине климатической сезонности и связанными с ней различиями
хозяйственной ритмики. Но в быту высокоподвижных групп обычно практиковалось утепление летнего жилища, появление же тяжелых конструкций позволяет говорить о процессе оседания.
Труды второй международной конференции
459
ких копытных животных гор и равнин (куланов, джейранов, диких верблюдов, архаров, горных баранов, оленей)[31]. Все это дает основание относить охоту к базовым признакам скотоводства.
Но все же именно Алтай, Саяны и Хангай составляют главный
охотничий центр Внутренней Азии, что позволило в свое время выделить даже особую Алтае-Саянско-Хангайскую историкоэтнографическую область[20], где сформировалась комплексная
модель хозяйства скотоводов-охотников[5], или горных кочевников скотоводов-охотников[20], а в Тодже и в Прихубсугулье – модель оленеводства, выросшего из лесного коневодства в сочетании с охотой, собирательством и рыболовством [29].
На тесную связь скотоводов Южной Сибири и Хангая с лесными ландшафтами и традициями сибирской тайги указывают, в
частности, срубы (в других районах Внутренней Азии свидетельствующие о материальном достатке хозяев) и их топография – в
лесах, на пограничье с ними и в лесистых долинах рек[20, 26, 30],
а также крытые древесной корой (порой круглогодично используемые) шалаши и чумы, обилие деревянной и берестяной посуды, «воздушные» погребения на ветвях деревьев, в дупле, в
гробах-колодах, на помосте и столбах; заворачивание тел покойников в бересту и обкладка тел досками[17].
Иной
набор признаков характеризует тянь-шане-кунь-луньский горнопустынно-степной ЭГВ, где аридизация климата в направлении
с запада на восток приводит к сокращению пастбищных угодий
и подъему его гипсометрической высоты. Основными районами
концентрации скота здесь становятся высокогорья, а в Кашгарии
кроме того – еще и внутренние, защищенные от влияния ТаклаМакан склоны гор (преимущественно в западных своих частях).
Наблюдается нарастание черт равнинного скотоводства: увеличение поголовья верблюдов, нередко круглогодичное, по сравнению с Саяно-Алтаем, кочевание (по причине малого количества
снега) в альпийском поясе Кунь-Луня[36] и на сыртах Тянь-Шаня,
что возможно в условиях разреженного и скудного там растительного покрова лишь при частой смене пастбищ. Показатель-
460
Индикация состояния окружающей среды
на в связи с этим и оценка киргизами голых горных пастбищ как
«красивых» мест (синоним слова «удобные»), а закустаренных и
лесистых урочищ, ущелий и берегов рек – как «некрасивых», то
есть неудобных для выпаса скота[12].
В хозяйственной культуре скотоводов данной территории
укоренились многие элементы культуры земледельцев Средней
Азии и Лессового плато, которые, в отличие от Южной Сибири, отражают преимущественное использование ресурсов почв
и земных недр. Перечень таких элементов широк: земледелие,
продукты питания (орехи, фрукты, лапша, лепешки, плов)[7, 16,
37], утварь (металлическая, керамическая, фаянсовая, тыквенная
посуда, ковры и пр.)[2, 15, 37], плетение из растительных волокон (чий), глинобитная архитектура жилых и погребальных
сооружений[4, 34], жилища-пещеры, подбои и катакомбы в лессовых породах[1, 18, 23]. Все перечисленные заимствования, которые предстают в виде изменения хозяйственного уклада скотоводов под влиянием длительного контакта с культурой земледельцев, по сути демонстрируют результат действия механизма
адаптации к природному фактору: широкому распространению
лессов, субтропическому климату, незначительности лесных ресурсов и т.д.
Список литературы
1. Абрамзон С.М. Киргизы и их этногенетические и историкокультурные связи. Л., 1971. 403 с.
2. Абрамзон С.М. Киргизы Китайской Народной Республики.
// Известия АН Киргизский ССР. Серия общественных наук.
1961, т.III, вып.2. С. 119-132.
3. Ахмедова К.Б. География животноводства Алма-Атинской области. Алма-Ата, 1962. 178с.
4. Баялиева Т.Д. Доисламские верования и их пережитки у киргизов. Фрунзе, 1972. 170с.
Труды второй международной конференции
461
5. Вайнштейн С.И. Мир кочевников центра Азии. М., 1991. 294с.
6. омбоев Б.О. Аграрное землепользование Внутренней Азии.
Дисс. на соиск. уч. ст. д-ра геогр. наук. Улан-Удэ, 2004. 275с.
7. Громбчевский Б.Л. Вести из экспедиции. // Известия ИРГО,
1890, т. XXVI, вып.1. С. 85-107.
8. Гунин П.Д., Востокова Е.А., Матюшкин Е.Н. Охрана экосистем
Внутренней Азии. М., 1998. 219 с.
9. Игнатов П. По Южному Алтаю. // Землеведение. 1897, кн.I-II.
С. 1 – 28.
10. Кашкаров Д., Жуков А., Станюкевич К. Холодная пустыня
Центрального Тянь-Шаня. Л., 1937. 167с.
11. Козлов П.К. Монголия и Кам. М., 1948. 438с.
12. Кушнер(Кнышев) П. Горная Киргизия (социологическая разведка). М., 1929. 132с.
13. Майский И. Современная Монголия. Иркутск, 1921. 472с.
14. Масанов Н.Э. Кочевая цивилизация казахов: основы жизнедеятельности номадного общества. Алматы – Москва, 1995.
320 с.
15. Материалы для географии и статистики России, собранные
офицерами генерального штаба. Область сибирских киргизов. Составил генерального штаба полковник Красовский.
СПб., 1868, т.16, ч.3. 428с.
16. Народы Средней Азии и Казахстана. М., 1963, т.II. 779с.
17. Павлинская Л.Р. Типы и способы погребения у народов Сибири в контексте представлений о «потустороннем мире». //
Сибирский сборник – 1. Погребальный обряд народов Сибири и сопредельных территорий. 2009, кн.I. С. 29-33.
462
Индикация состояния окружающей среды
18. Певцов М.В. Путешествие в Кашгарию и Кунь-Лунь. М., 1949.
326с.
19. Потапов Л.П. Из истории кочевничества. // Вестник истории
мировой культуры. 1957, №4. С. 55-69.
20. Потапов Л.П. Очерки народного быта тувинцев. М., 1969. 402 с.
21. Потапов Л.П. О феодальной собственности на пастбища и кочевья у тувинцев. // Социальная история народов Азии. М.,
1978. С. 115 – 125
22. Пржевальский Н.М. От Кульджи за Тянь-Шань и на Лобнор.
М., 1947. 156 с.
23. Пржевальский Н.М. От Кяхты на истоки Желтой реки. М.,
1948. 366 с.
24. Пуляркин В.А. Локальные цивилизации во времени и пространстве (взгляд географа). М., 2005. 536с.
25. Путешествие по Восточному Туркестану, Кунь-Луню, северной окраине Тибетского нагорья и Чжунгарии в 1889-м и
1890-м годах. Отчет бывшего начальника Тибетской экспедиции М.В. Певцова. СПб, 1895, ч.I. 424с.
26. Рона-Таш А. По следам кочевников. Монголия глазами этнографа. М., 1964. 310с.
27. Руденко С.И. К вопросу о формах скотоводческого хозяйства
и о кочевниках. // Материалы по этнографии Всесоюзного
Географического общества. Л., 1961, вып.I. С. 2-15.
28. Сапожников В.В. По Русскому и Монгольскому Алтаю. М.,
1949, 580с.
29. Селезнев А.Г. Об устойчивости и адаптивных способностях
лесостепных и южно-таежных культур Сибири. // Система жизнеобеспечения традиционных обществ в древности
Труды второй международной конференции
463
и современности. (Мат-лы XI Западно-Сибирской арх.–этн.
конф.). Томск, 1998. С. 129-133.
30. Симуков А.Д. Труды о Монголии и для Монголии. Осака,
2007, т.1. 977с.
31. Синицын В.М. Центральная Азия. М., 1959. 455с.
32. Соколов А.В. Черты скотоводства Таримской впадин: исторический и географический аспекты. // Кадырбаевские чтения2012. Мат-лы III Межд. научн. конф. Актобе, 2012. С. 486-492.
33. Сорокин С.С. Древние скотоводы ферганских предгорий.
//Исследования по археологии СССР. Сборник статей в честь
профессора М.И. Артамонова. Л., 1961. С. 160-166.
34. Табалдиев К.Ш. Новые данные о типах погребальных сооружений у киргизов. // Памятники кыргызской культуры в Северной и Центральной Азии. Н, 1990. С. 146-156.
35. Тощакова Е.М. Кожаная и деревянная посуда и техника ее изготовления у южных алтайцев. // Материальная культура народов Сибири и Севера. Л., 1976. С. 182-198.
36. Труды Тибетской экспедиции 1889-1890 г.г. под начальством
М.В. Певцова. Геологические исследования в Восточном Туркестане К.И. Богдаговича. Петербург, 1892, ч.II. 168с.
37. Шахназаров А.И. Сельское хозяйство в Туркестанском крае.
СПб., 1908. 512с.
38. Шишкин Б.К. Очерки Урянхайского края. Томск, 1914. 327 с.
39. Ядринцев Н.М. Сибирские инородцы, их быт и современное
положение. СПб, 1891. 308с.
464
Индикация состояния окружающей среды
ДЕМОГРАФИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ В Г. ВОЛЖСКОМ В СВЯЗИ С
СОСТОЯНИЕМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ТРЕФИЛОВА Т.С.
Волжский гуманитарный институт (филиал) Волгоградского
государственного университета
trefilova.tania@yandex.ru
Волжский – город химии, машиностроения, металлургии и
гидроэнергетики. Такое сочетание промышленности в городе с
населением 300 тыс. чел. при существующих технологиях производства существенно сказывается на состоянии окружающей
среды[1].
В 2010 году Волжский вошёл в приоритетный список городов
Российской Федерации с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха. При этом были выделены следующие вещества, содержащиеся в атмосфере города: NO2 , NH3 , бенз(а)пирен,
формальдегид[2]. Каждое из этих веществ оказывает негативное
влияние на состояние здоровья населения. Объем выбросов, поступивших в атмосферу от стационарных источников в 2010 году
составил 51,7 тысяч тонн и по сравнению с годом 2009 (46,8 тысяч тонн) вырос почти на 11%. Таким образом, на одного жителя
в городе Волжском за 2010 год пришлось около 158 кг загрязняющих веществ, но не стоит забывать о том, что около 60 % загрязняющих атмосферный воздух веществ в городе поступает от
автотранспорта, следовательно, реальная нагрузка на организм
человека ещё более мощная.
Экологическое неблагополучие в г. Волжском – одна из главных причин неблагополучия социального, в частности, высокой
заболеваемости и смертности населения[3].
Здоровье определяется сложным воздействием целого ряда
факторов: наследственностью (18-22%), образом жизни (более чем
на 50%), а также качеством окружающей среды (17-20%), и уровнем медицинского обслуживания (на 8-10%). Доказано, что одной
из групп факторов, формирующих здоровье, являются факторы
окружающей среды, или экологические факторы.
Труды второй международной конференции
465
Поэтому можно говорить о том, что напряжённая демографическая ситуация, которая сложилась в городе Волжском, в определённой степени обусловлена неблагоприятным экологическим
состоянием городской территории.
В последние годы естественный прирост населения в г. Волжском увеличивается, и способствуют этому растущие показатели рождаемости, но смертность неизменно на очень высоком
уровне (число умерших на 1000 населения в 2009 году составило
12 человек). Высокие показатели смертности в городе обусловлены состоянием здоровья населения. В г. Волжском сохраняются высокие показатели заболеваемости взрослого населения и в
2009 году этот показатель достиг 116,8%.
Необходимо обратить внимание на структуру смертности населения в городе Волжском за 2009 год по причинам смерти. Всего в 2009 году погибло 3812 человек. В сравнении с 2007 годом в
2009 году увеличилось число умерших по причине новообразований на 24,3 %. За тот же период отмечается рост числа умерших людей от инфекционных заболеваний и в 2009 году их было
на 37,5% больше, чем в 2007 году. Неуклонно растёт показатель
смертности людей по причине болезней системы кровообращения и в 2009 году он был на 10,4% выше, чем в 2007. По причине
болезней органов дыхания в 2007 умерло 31,1 на 100 тыс. населения, 2008 – 38,1, 2009 – 41,3, при этом растёт количество смертей от
болезни пневмонией. Количество смертей на 100 тыс. населения
по причине врождённых аномалий в 2009 году составило 4,1 человека. Необходимо отметить, что начиная с 2008 года в г. Волжском смертность по причине врождённых аномалий увеличена
по сравнению с тем же показателем по России в 1,8 раза.
Объяснить рост некоторых показателей заболеваемости населения отчасти можно тем, что приоритетными загрязнителями
воздуха в городе Волжском по-прежнему остаются взвешенные
вещества, диоксид азота, сероуглерод, аммиак, формальдегид.
Последний врачи считают одним из самых опасных для здоровья человека. Формальдегид кроме раздражающего и общетоксического действия, вероятно, является канцерогенным веществом,
466
Индикация состояния окружающей среды
то есть способным вызвать онкологические заболевания. Он поражает кожу, слизистые оболочки, органы дыхания, центральную нервную систему. Поэтому санитарные врачи Волжского сосредоточили свое внимание именно на формальдегиде как на
провокаторе врожденных аномалий, средние концентрации которого в городском воздухе последнее время увеличиваются[4].
Показатель врождённых аномалий на 100 тысяч детского населения в г. Волжском выше, чем по России на 55% (за 2007 год) и
составил в 2009 – 3938,6. В 2011 году г. Волжский стал территорией риска в Волгоградской области по показателям врождённых
аномалий первого года жизни: на 1000 детей первого года жизни
этот показатель составляет 134,1, в то время, как в среднем по области 65,45 (в 2 раза меньше). Это можно объяснить не­гативным
влиянием на организм беременных женщин как основных загрязнителей атмосферного воздуха города, так и метилмеркаптана и бенз(а)пирена.
В городе Волжском показатели младенческой смертности на
1000 родившихся живыми выше, чем те же показатели по РФ на
14%, и составили в 2009 – 10,2. Наблюдается рост показателя невынашываемости матерью плода: в 2007 – 4%, в 2008 – 4,9%, в 2009 –
5,1%. Из общего числа родов в среднем за период с 2007 по 2009
года осложнёнными были 68%. В 2009 году заболеваемость новорождённых составила 47,8%. В 2009 году мёртворождаемость в
городе выше на 15 %, чем тот же показатель по области.
Заболеваемость детского населения в городе за 2009 год составила 241000,6 на 100 тыс. детского населения и показатель за этот
год оказался больше на 11,2%, чем в 2007 году. В городе растёт показатель заболеваемости подростков. На 100 тысяч подросткового населения в 2009 на долю заболевших пришлось 172689,6 (рост
на 18,2% в сравнении с 2007 годом).
В итоге хотелось бы отметить, что общая демографическая ситуация в городе Волжском определяется социально – экономическим кризисом. Начавшийся в 1992 году процесс депопуляции в
городе продолжается по сей день.
Ущерб здоровью населения от существующего уровня загряз-
Труды второй международной конференции
467
нения атмосферы является экономически значимым и ощутимым. Темпы и вектор экономического развития в перспективе
должен учитывать экологические приоритеты в гораздо больших масштабах, чем в настоящий период, что улучшит экологодемографическую ситуацию в городе Волжском[5].
Список литературы
1. Сергиенко Л. И., Подколзин М. М. Экологизация природопользования в городе Волжском и регионе: Монография. –
Волгоград: Волгоградское научное издательство, 2009. – 228 с.
2. Министерство природных ресурсов и экологии Российской
Федерации. Государственный доклад «О состоянии и об
охране окружающей среды Российской Федерации в 2010 году». – М., 2011. – 571 с.
3. Гузев М. М. Пятьдесят восемь: демографический кризис и рыночные реформы в России. – Волгоград: Волгоградское научное издательство, 2009. – 196 с.
4. Сергиенко Л.И., Аверина Т.В. Демографическая ситуация в г.
Волжском и пути её оптимизации. // Эколого-экономическая
оптимизация природопользования: Материалы круглого
стола, г. Волгоград, 30 марта 2004.
5. Акишин А.С., Канищев С.Н. О совершенствовании системы
управления в охране ОС и природопользовании в России и
Волгоградской обл. (г. Волжский): Учебное пособие.– Волгоград: Волгоградское научное издательство, 2009. – 186 с.
6. Статистический анализ и показатели работы лечебнопрофилактических учреждений Волгоградской области 2007
– 2009 г.г. Комитет по здравоохранению Администрации
Волгоградской области / ГУЗ «Волгоградский областной
медицинский информационно-аналитический центр».–
Волгоград 2010.– 164с.
468
Индикация состояния окружающей среды
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГОГЕОХИМИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАБОЛОЧЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ
ЮЖНОТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
ХАРАНЖЕВСКАЯ Ю.А.
Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа Россельхозакадемии
kharan@yandex.ru
Необходимость изучения особенностей химического состава
вод болотных ландшафтов Западной Сибири в значительной степени обусловлена усилением техногенного воздействия на болота при хозяйственном освоении территории и развитии нефтегазодобывающего комплекса в регионе. Являясь геохимическими барьерами болота в естественном состоянии способны накапливать загрязняющие вещества в торфяной залежи и отдавать
их при нарушении структуры ландшафта в условиях техногенеза. Все это определяет необходимость комплексного регионального исследования, нацеленного на получение максимально детальной и объективной оценки ландшафтно-геохимических особенностей территории при воздействии техногенеза на окружающую среду. Поэтому целью данной работы является изучение
особенностей химического состава болотных вод и анализ его
трансформации по пути миграции к водоприемникам.
Исследования проводились на трех ключевых участках: низинное болото на террасе р. Бакчар, верховое болото на междуречье рек Бакчар и Икса (Бакчарское болото), осушенное верховое
болото на междуречье рек Икса и Шегарка (Иксинское болото).
Проведенные исследования позволили получить следующие
результаты. Болотные воды ключевого участка в долине р. Бакчар характеризуются реакцией среды от слабокислой до нейтральной, воды пресные в соответствии с классификацией О.А.
Алекина гидрокарбонатные кальциевые. В составе вод исследуемых элементарных болотных ландшафтов ключевого участка в долине р. Бакчар наблюдается некоторая дифференциация.
Так на участках болот сосново-сфагновом переходном, березовокедрово-сосновом низинном и кедрово-березово-осоковом ни-
Труды второй международной конференции
469
зинном отмечается увеличение концентрации ионов натрия до
52,4 мг/л, что вероятно определяется поступлением подземных
вод на участке речной террасы р. Бакчар (таблица 1).
В
противоположность на участке с сосново-березово-гипновым низинным болотом формируется локальная природная геохимическая
аномалия, которая характеризуется резкой сменой растительного покрова, появлением видов, характерных для верховых болот,
обеднением состава вод, увеличением содержания органических
веществ и снижением общей минерализации вод до 89,4 мг/л при
общей фоновой минерализации вод характерной для низинных
болот данной территории около 114 мг/л и более. Кроме того, в
системе сопряженных ландшафтов от водораздельных участков
и до водоприемника – р. Бакчар данный участок характеризуется геохимическими условиями близкими элювиальной позиции. В то время как три остальных исследуемых участка имеют признаки геохимических барьеров на пути миграции веществ
за счет активного поступления химических веществ с подземными водами и с вышерасположенных участков катены. Воды
участков сосново-сфагнового, березово-кедрово-сосновых ландшафтов характеризуются также высокими концентрациями железа от 0,75 до 2,32 мг/л, относительно невысоким содержанием
нитрат ионов в пределах 0,07-0,17 мг/л, высокими концентрациями ионов аммония 1,68-2,25 мг/л. Все это позволяет отметить, что,
несмотря на активное поступление подземных вод, воды данных
участков имеют свои особенности и их следует отнести к болотным. В сравнении с подземными водами общая минерализация
вод на сосново-сфагновом и сосново-березово-гипновом участках снижена в 1,25-1,7 раз, на остальных обследованных участках
величина минерализации близка к водам подземным, в сравнении с речными отмечается превышение концентрации веществ
в среднем в 2 раза.
Проведенный анализ микроэлементного состава показал в
пределах сосново-березового гипнового низинного болота высокие концентрации цинка в 7 раза превышающие фоновые кон-
Индикация состояния окружающей среды
470
Табл. 1. Химический состав болотных вод ключевого участка долины р. Бакчар.
19,5 4,87 2,40 295,3 0,15 2,32
338
294
Na + Cl
6,65 111,8 27,5 1,68 1,0
32,0 5,06 3,77 383,2 0,17 1,22
393
рН Ca 2+ Mg 2+ NH 4+ K +
7,00 113,8 23,1 1,81 0,9
52,4 4,56 3,36 439,3 0,07 0,75
Вид
сосново-сфагновый
переходный
2,25 1,2
89,4
F eобщ Σи
березово-кедрово-сосновый
хвощевый низинный
6,94 131,1 34
0,25 5,17
HCO3– NO3–
кедрово-березовый
осоковый низинный
6,08 16,1 8,90 3,71 0,69 4,17 10,6 4,79 93,1
–
SO42 –
сосново-березовый
гипновый низинный
149,3 0,112 8,53
3,54 370
5,1
1000
0,3
0,58
153,8
13,0 9,3
350 500
1,653 2,0
230
45
7,20 102,0 20,1 1,39 15,1 5,40 1,20 430
1,5
5,81 34,9 9,0
200 50
114,2
6,77 36,7 10,6 2,73 0,94 12,8 11,0 2,64 175,4 0,19 1,44
р. Бакчар
Водоносный горизонт
Q2-N1 [1]
Фоновые концентрации по
[2]
ПДКхоз-пит 6-9
Труды второй международной конференции
471
центрации и в 3 раза – содержание цинка в речных водах. Отмечены также высокое содержание в болотных водах меди и марганца значительно превышающие среднее содержание их в речных водах и фоновые концентрации соответственно. Однако превышение ПДК установлено только по содержанию в болотных
водах марганца.
Воды участка ключевого участка на междуречье рек Бакчар
и Икса характеризуются кислой и слабокислой реакцией среды,
по величине минерализации являются ультрапресными, сумма
ионов изменяется в пределах от 25,4 до 37,3 мг/л. Болотные воды
по составу ионов относятся к гидрокарбонатным кальциевым. По
классификации А.И. Перельмана исследуемые ландшафты относятся к классу кислых глеевых. В составе болотных вод в значительном количестве содержатся органические вещества, величина ХПК изменяется от 118,9 до 181,6 мгО/л. Типоморфным элементом болотных вод исследуемой территории является железо, которое в условиях кислой реакции среды легко мигрирует от элювиальной позиции (осоково-сфагновая топь, грядовомочажинный комплекс) до аккумулятивной позиции профиля
(высокий рям). Поэтому в данном ряду наблюдается увеличение
концентрации железа более чем в 4 раза. Кроме того, в данном
ряду болотных ландшафтов также наблюдается увеличение концентрации ионов аммония в 5,6 раз. Концентрация нитрат ионов
изменяется в пределах от 0,22 до 0,46 мг/л. В целом для вод высокого ряма наблюдается также аккумуляция хлорид ионов и ионов
кальция (таблица 2).
По результатам сравнения химического состава по ландшафтам верхового болота отмечено, что в территориальном распределении химических элементов наблюдается четкая закономерность в увеличении содержания макрокомпонентов от топяных
центральных участков к окраинным с сосново-кустарничковосфагновым биогеоценозом в среднем в 1,5 раза. Исследования показали, что в сравнении с установленными нормами предельнодопустимых концентраций наблюдается превышение нормативов по содержанию в болотных водах железа, органических ве-
Индикация состояния окружающей среды
472
Табл. 2. Химический состав болотных вод ключевого участка в междуречье рек Бакчар и Иксы,
мг/л.
22,0
3,58 5,97 1,75 3,20 1,13 1,26 2,33 2,79 24,8
3,47 6,47 1,58 5,69 0,66 1,04 3,77 2,89 17,3
4,30 11,4 2,68 6,96 0,76 1,64 5,22 2,13 26,2
1,39 2,97 149 24,6
0,22 0,88 141,8 32,2
0,22 1,30 118,9 27,9
0,38 1,90 181,6 25,4
0,46 4,14 172,5 37,3
F eобщХПК Σи
4,07
10
Na + Cl
Сосново-кустарничковосфагновый (высокий
рям)
0,6
10,4 2,83
рН Ca 2+ Mg 2+ NH 4+ K +
Сосново-кустарничковосфагновый (низкий
рям)
3,95 12,0 4,86 1,23 0,4
1,1
Вид
Осоково-сфагновая топь
7,44 0,9
HCO3–NO3–
Озерково-грядовомочажинное
4,78 10,6 6,3
–
SO42 –
Фоновые
концентрациипо [3]
0,3
30
1000
6,45 24,1 7,59 4,80 0,56 7,66 4,75 2,54 127,2 0,34 3,79 136,4 111,1
45
р. Ключ
230 350 500
6-9 200 50
1,5
ПДКхоз-пит
Труды второй международной конференции
473
ществ, ионов аммония и по величине рН. Однако выполненные
исследования не позволили выявить источники антропогенного
загрязнения ландшафтов, и в целом данные близки к фоновым
концентрациям веществ, отмеченным для данной территории.
Таким образом, верховые болота являются наиболее автономными геохимическими ландшафтами, которые независимы от поступления подземных и склоновых вод с вышерасположенных
участков водосборных территорий.
Воды исследуемых участков Иксинского болота характеризуются кислой реакцией среды, низкой минерализацией, которая
по сумме ионов составляет в среднем 44 мг/л (таблица 3). Формирование состава вод происходит в условиях слабого доступа кислорода, поэтому ландшафты относятся кислому глеевому классу
в соответствии с классификацией А.И. Перельмана.
В составе вод также содержатся в высоким концентрациях органические вещества, величина ХПК вод изменяется от
85,9 до 246,1 мг/л. При этом на участке сопряженных ландшафтов Иксинского болота наибольшая концентрация органических веществ наблюдается в пределах преобладающих сосновокустарничково-сфагновых сообществ, которые также характеризуются низким значением рН раствора. В пределах сосновокустарничково-сфагновых ландшафтов также наблюдается более
высокие концентрации ионов аммония до 7,37 мг/л, в среднем в
пределах Иксинского болота содержание ионов аммония составляет 3,83 мг/л.
В условиях активной трансформации растительных остатков
под влиянием мелиоративных мероприятий в пределах исследуемой территории в сравнении с естественными участками отмечается увеличение концентраций кальция, магния, хлоридов.
Следует отметить что, несмотря на отмеченное увеличение концентраций веществ в пределах Иксинского болота, они не превышают фоновые значения. Проведенное сравнение полученных
данных с установленными нормами показало, что наблюдается
превышение предельно-допустимых концентраций по содержанию ионов аммония, железа, ХПК и величин рН.
Индикация состояния окружающей среды
474
Хвощево-шейхцериевое
сфагновое переходное
болото
Сосново-кустарничковосфагновый
Грядово-озерковый
сосново-кустарничковосфагновый
Вид
4,78 10,6 6,3
1,5
7,44 0,9
4,26 10,4 4,13 3,03 0,9
3,33 16,8 8,51 7,37
4,16 6,41 2,92 1,09 0,3
рН Ca 2+ Mg 2+ NH 4+ K +
1,1
0,4
0,6
10,4 2,83 10
6,12 2,67 41,5 0,24 8,95 132,8 44,3
Na + Cl – SO42 – HCO3–NO3– F eобщХПК Σи
Табл. 3. Химический состав болотных вод ключевого участка на междуречье рек Иксы и Шегарки,
мг/л.
Фоновые концентрации
по [3]
6-9 200 50
8,95 2,33
230 350 500
45
0,3
30
1000
1,39 2,97 149 24,6
0,59 4,39 246,1 56,7
3,50 2,26 34,2 0,11 1,12 85,9 32,3
ПДКхоз-пит
Труды второй международной конференции
475
Проведенные исследования показали, что воды ключевых
участков характеризуются реакцией среды от слабокислой до
нейтральной, воды пресные в соответствии с классификацией
О.А. Алекина гидрокарбонатные кальциевые. В соответствии с
геохимической классификацией ландшафтов А.И. Перельмана
исследуемая территория относится к кислому глеевому и карбонатному классу водной миграции. Исследования показали, что в
сравнении с установленными нормами предельно-допустимых
концентраций наблюдается превышение нормативов по содержанию в болотных водах железа, органических веществ, ионов
аммония и по величине рН. Однако выполненные исследования
не позволили выявить источники антропогенного загрязнения
ландшафтов, и в целом концентрации химических веществ близки к фоновым значениям.
Список литературы
1. Ермашова Н.А. Геохимия подземных вод зоны активного водообмена Томской области в связи с решением вопросов водоснабжения и охраны. Диссертация на соик. уч. степ. канд.
геол-минер. наук. – Томск, 1998. – 44 с.
2. Савичев О.Г. Водные ресурсы Томской области. – Томск: Издво Томского политехнического университета, 2010. – 248 с.
3. Шварцев С.Л., Рассказов Н.М., Сидоренко Т.Н., Здвижков М.А.
Геохимия природных вод района Большого Васюганского болота // Большое Васюганское болото. Современное состояние
и процессы развития. – Томск, 2002. – С. 139-149.
476
Индикация состояния окружающей среды
ОСОБЕННОСТИ МИГРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В
УРОЧИЩАХ ЗАПАДИН В ПРЕДЕЛАХ РЯЗАНСКОЙ ОБЛАСТИ
ШИШОВ С.И., ТОБРАТОВ С.А.
Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина
s.shishov@rsu.edu.ru, tobratovsa@mail.ru
Сопряженный рост температуры и осадков, наблюдавшийся
по крайней мере до 2009 г., в ряде ландшафтных регионов запустил механизм расширения ареала глеегенно деградированных
почв со светлыми кислыми элювиальными горизонтами, развивающихся по гидроморфному типу почвообразования. Особенно
это характерно для крупных тектонических прогибов и территорий с «молодым» слаборазвитым рельефом, в частности для слабодренированных низменностей и неогеновых палеодолин. На
данных территориях можно наблюдать ускоренную эволюцию
плодородной автоморфной почвы (например, чернозема) в глеегенно деградированный производный подтип. Финальную стадию подобной деградации почв можно наблюдать в урочищах
западин. Они четко выделяются на полях, в форме неглубоких
понижений заполненных более гидрофитной растительностью в
частности ивовыми, осиновыми и дубовыми кустами. Под влиянием переувлажнения их атмосферными осадками происходит
деградация гидроморфных почв, а интенсивность миграции элементов в почвах западин многократно возрастает. Гидроморфные почвы диагностируются по различным индикаторам режима почвообразования, в том числе по наличию новообразований,
которых нет в автоморфных почвах, в частности ортштейнов и
кутан. Ортштейны – Mn-Fe конкреционные почвенные новообразования округлой или овальной формы с максимальным размером от 0,5 до 20 мм. Кутаны – натёчные глинистые новообразования свойственные почвам, в профиле которых выражен иллювиальный процесс[2].
Нами было изучено содержание некоторых тяжелых металлов в фоновых почвах и почвах западин, в частности в мелкозёме, ортштейнах и кутанах.
Труды второй международной конференции
477
Ниже перечислены объекты нашего исследования:
№1 Западина на северной окраине Донской покатости ОкскоДонской равнины на плоской поверхности междуречного плато
у водораздела р. Лесной Воронеж и р. Хупта. «Осиновый куст»,
Координаты западины 53°37’23”с.ш., 40°34’33”в.д.
№2 Западина в центральной части Окской покатости ОкскоДонской равнины, на северо-востоке Хупта-Пара-Воронежской
равнины, на плоской поверхности междуречья бассейнов р. Пожвы и р. Алешины. «Дубовый куст». Координаты: 53°46′18″ с.ш.,
40°49′34″ в.д.
№3 Западина в южной части Окской покатости ОкскоДонской равнины,в центральной части Сараевской равнины на
междуречье р. Верда и р. Витуша. «Осиновый куст». Координаты: 53°34′33″ с.ш., 40°56′42″ в.д.
Максимум свинца выражен значительно отчетливее, чем Cu,
что объясняется различиями в подвижности данных элементов.
Для свинца чрезвычайно характерна агрогенная мобилизация, и
последствия его выноса из пахотных почв региона проявляются
значительно более контрастно по сравнению с медью. При этом
основными миграционными формами Pb являются отрицательно заряженные комплексы с низкомолекулярными органическими продуктами дегумификации, как наиболее подвижные в природных водах[1]. Механизмов вторичного закрепления таких соединений в почвенно-поглощающем комплексе (ППК) очень мало (закреплению подвергаются в основном ионы, несущие положительный заряд). В условиях плоскоместного рельефа, стимулирующего развитие глеевых обстановок, указанные комплексы
образуются в особенно больших масштабах, что в свою очередь
многократно увеличивает мобилизацию свинца. Последний достигает грунтовых вод и далее поступает в поверхностные, встречая на этом пути лишь одно существенное препятствие в первую
очередь ортштейны западинных подзолов столь же характерные
для почв Окско-Донского плоскоместья, как и Pb-органические
комплексы, и ценны своей способностью участвовать в обмене
анионов[3].
478
Индикация состояния окружающей среды
Табл. 1. Содержание тяжелых металлов в почвах и почвенных компонентах ландшафтов Окско-Донского плоскоместья,
как функция интенсивности и направленности почвообразовательных процессов[3].
Труды второй международной конференции
479
Примечательно также, что свинец по уровню своей аккумуляции в ортштейнах далеко опережает все остальные тяжелые металлы (ТМ), особенно в нижней половине профиля западинных
почв, где имеет место прямое влияние грунтовых вод, которые
«осредняют» геохимические процессы во всем ландшафте (протекающие как в западинных подзолах, так и в черноземах).
Как показано в таблице, максимальная эффективность «перехвата» мигрирующего Pb свойственна ортштейнам из почв с
максимальной интенсивностью процессов вертикальной миграции, что можно оценить по скорости обновления гумуса в горизонте А1 (№1). Другим фактором данного процесса является возраст ПТК: при прочих равных условиях концентрация Pb больше в ортштейнах из западин финального этапа эволюции (стадия «дубового куста»). Отмечена тенденция накопления свинца и в кутанах иллювиальных горизонтов оглееных почв (№3),
но по сравнению с аккумулятивными процессами в ортштейнах
она практически ничтожна. Основная причина различий заключается в разном генезисе данных новообразований: кутаны имеют в основном локальное («внутризападинное») происхождение
и менее богаты гидроксидами железа и марганца. Приведенные
в таблице данные являются еще одним свидетельством того, что
урочища западин – важнейшие «геохимические фокусы» ландшафтов и мощные регуляторы массопотоков элементов, вносящие вклад, как в их аккумуляцию, так и в рассеяние.
Список литературы
1. Добровольский В.В., Алещукин Л.В., Филатова Е.В., Чупахина Р.П. Миграционные формы тяжелых металлов почвы как
фактор формирования массопотоков металлов. // Тяжелые
металлы в окружающей среде: Мат. междунар. симпоз. Пущино: ОНТИ НЦБИ, 1997. С.5-14.
2. Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С. Генезис и диагностическое значение новообразований почв лесной и лесостепной
зон. М.: МГУ. 2001. 216 с.
480
Индикация состояния окружающей среды
3. Кривцов В.А., Тобратов С.А., Водорезов А.В., Комаров М.М.,
Железнова О.С., Соловьева Е.А. Природный потенциал ландшафтов Рязанской области: Монография. //, под ред. В.А.
Кривцова, С.А. Тобратова: Ряз. гос. ун-т имени С.А. Есенина.
– Рязань, 2011. 768 с.