УДК: 574.2:53.082.9:550.837.3 На правах рукописи 03.00.16 - экология

УДК: 574.2:53.082.9:550.837.3
На правах рукописи
МАМИРОВА ГУЛЬМИРА НУСУПЖАНОВНА
Биоиндикация геоаномалий в экосистеме
03.00.16 - экология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Республика Казахстан
Алматы, 2010
Работа выполнена в Казахском национальном университете имени альФараби Министерства образования и науки Республики Казахстан
Научный руководитель:
доктор биологических наук, профессор
Инюшин В.М.
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор
Мирзадинов Р.А.
кандидат биологических наук
Баязитова З.Е.
Ведущая организация:
Казахский национальный аграрный
университет
Защита состоится «17» ноября 2010 г. в 1400 часов на заседании
объединенного диссертационного совета ОД 53.24.01 при РГП на ПХВ
«Институт микробиологии и вирусологии» Комитета Науки Министерства
образования и науки Республики Казахстан по адресу: 050010, г. Алматы, ул.
Богенбай батыра, 103.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГП на ПХВ «Институт
микробиологии и вирусологии» Комитет Науки Министерства образования и
науки Республики Казахстан.
Автореферат разослан «14» октября 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор биологических наук
Бекмаханова Н.Е.
2
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время необходим поиск новых
способов мониторинга экосистем, которые подвергаются деструктивному
действию как природных, так и техногенных факторов. Особое значение здесь
имеют геоэкологические процессы, действие которых на экосистему изучено
слабо. Изучение роли действия геоэкологических факторов вносит
определенный вклад в создание теории причин неустойчивости экосистем, в
зависимости от их локализации на поверхности земной коры [Молчанов А.А.,
Сидоров В.А., 1983; Дмитриев А.Н., 1989; Рудник В.А., 1999; Курскеев А.К.,
2004, Инюшин В.М., 2005].
Свойство геофизических полей литосферы оказывать влияние на
экосистемы, отражают геофизическую экологическую функцию литосферы.
Геофизические ритмы воздействовали на живые организмы на протяжении всей
истории существования биоты, т. е они являются первичными периодическими
экологическими факторами. Геофизические поля представляют собой особую
форму материи, обеспечивающую связь в Земле массивов горных пород в
единые системы геологических тел, осуществляющую передачу действия одних
геологических тел на другие, удерживающую гидросферу и атмосферу,
поддерживающую процессы энергопереноса, необходимые для существования
жизни на Земле.
Геоэкологическими
факторами
называется
множество
значений
физических величин (параметров), количественно характеризующих
естественное или созданное в Земле искусственное физическое поле (или
отдельные его элементы) в пределах определенной области или территории
Земли. Это значит, что все рассматриваемые геоэкологические факторы
обусловлены особенностями строения литосферы и Земли в целом
(гравитационные и геомагнитные поля) либо характером геодинамических,
физических и химических процессов (электрические, сейсмические,
радиоактивные, температурные, электромагнитные поля).
Геофизикам, ученым в области геологии и геоэкологии известно, что над
земными разломами, трещинами, подземными потоками вод изменяются
параметры всех известных науке физических полей: гравитационного,
электрического, магнитного, электромагнитного, а также радиационного. При
взаимодействии двух разных сред (грунт одного типа - другой грунт, земля воздух, земля - вода) возникают явления поляризации. Как следствие
возникают и электромагнитные поля, в которых главными являются
торсионные (вращательные) компоненты, именно они оказывают различное
биологическое действие на растения, животных и человека.
Живые организмы являются одной из важнейших частей геоэкологической
системы, естественно, что применение биоиндикаторов, как наиболее
чувствительных и селективных детекторов флуктуаций геофизических полей,
дает возможность разработать принципиально новые методы экологического
мониторинга территории [Burr H. S., Mauro A., 1949; Инюшин В.М., 2005].
3
Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение влияния
геоаномалий (геаномальных зон) на живые организмы в экосистеме. Исходя из
поставленных целей, были сформулированы следующие задачи:
 Разработать селективный биоиндикатор для регистрации динамики
электрических флуктуаций геоаномалий.
 Исследовать особенности биологического действия геоаномалий на
растения.
 Определить степень неустойчивости экосистемы, с целью повышения
жизнеспособности древесных насаждений и снижения уровня дорожнотранспортных происшествий.
Научная новизна. Впервые выполнены исследования по эффективности
использования изолированных древесных биоиндикаторов, обладающих
биоэлектретным эффектом для определения локализации геоаномалий и их
типа в экосистеме.
Впервые определены особенности биологического действия геоаномалий
на электрическую структуру растений, всхожесть семян, рост деревьев и
формирования их кроны.
Впервые на основе статистического анализа установлена степень
негативного действия геоаномалий на развитие деревьев и уровень дорожнотранспортных происшествий на автотрассах и улицах.
Получено два предварительных патента:
1. № 18178 РК. Устройство индикации активности геоаномальных зон /
Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. - Опуб. 15.01.2007; Бюл. № 1;
2. № 19041 РК. Способ регистрации электрических полей живых объектов
/ Инюшин В.М., Мамирова Г.Н., Надиров Н.К., Солодова Е.В. – Опуб.
15.01.2008; Бюл №1.
Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные
вносят вклад в разработку теории действия геоэкологических факторов на
живые организмы в экосистеме. Исследования создают основу для разработки
принципиально новых приемов мониторинга геоаномалий в экосистемах с
помощью биоиндикаторов. Полученные результаты дали возможность
разработать методические рекомендации по профилактике негативного
действия геоаномалий на примере экосистемы, частью которой является
автодорога. Аналогичная методика может быть использована для улучшения
геоэкологической ситуации в теплицах, полях. По материалам работы имеются
акты внедрения в учебный процесс по лабораторным работам спецкурса:
«Избранные главы по биофизике», раздел «Биофизическая экология»
биологического факультета КазНУ имени аль-Фараби.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Биоиндикатор, на основе биоэлектретного эффекта, выявляет
электрические параметры геоаномалий в экосистеме.
2. Геоаномалии имеют непостоянные параметры электрического поля,
которые влияют на рост и развитие растений.
4
3. Повышение активности геоаномалий влияет на жизнеспособность
древесных насаждений вдоль улиц и дорог, а также увеличивает уровень
дорожно-транспортных происшествий.
Связь темы с планом научно-исследовательских работ. Работа
выполнена в рамках фундаментально-прикладных исследований лаборатории
биоэнергетических систем Института проблем биологии и биотехнологии при
КазНУ
имени
аль-Фараби
по
темам:
«Биологическое
действие
геоэкологических факторов на растения, животных и человека», «Основы
безопасности жизнедеятельности» (2002-2008гг.), а также результаты
исследования, выносимые на защиту, связаны с программой МВД РК
«Безопасность на автодорогах» (2003г).
Апробация работы. Основные положения доложены и обсуждены на
следующих конференциях: International seminar «Earth’s fields and their influence
on organisms», (Lithuania, Tamosava, 2004); 59 – я Республиканская научная
конференция молодых ученых и студентов «Актуальные вопросы современной
биологии и биотехнологии», (Казахстан, Алматы, 2005); II Евразийский
конгресс «Медицинская физика - 2005», (Россия, Москва, 2005);
Международная научная конференция «Биогенизация воды, проблемы водной
экологии, безопасности жизни человека», (Казахстан, Алматы, 2005);
Международная научно-практическая конференция «Биогидроэлектрический
кластер - Серебрянск» (Казахстан, Серебрянск, 2006); Международная научнопрактическая конференция "Транспорт Евразии XXI" (Казахстан, Алматы,
2006); International seminar «Earth’s fields and their influence on organisms»,
(Lithuania, Druskininkai, 2008); V Международная научно-практическая
конференция «Пища, экология, качество», (Россия, Новосибирск, 2008);
Международный
научно-практический
семинар
«Информационные
агротехнологии» (Казахстан, Алматы, 2008); International seminar «Radiating
Fields of Earth, related Architectural Geometry of Forms and their Influence on
Organisms» (Estonia, Tallinn, 11 – 14 июня, 2009); Международная конференция
«Экологические проблемы глобального мира» (Россия, Москва, 2009).
Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации
в
отечественных и зарубежных изданиях опубликовано 19 научных работ.
Личное участие автора. Все основные разделы представленной работы
выполнены автором лично.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 114 страницах
компьютерного текста, содержит 25 таблиц и 37 рисунков. Состоит из
введения, обзора литературы, материалов и методов исследования,
экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы,
включающего 170 источников и приложений.
5
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Материалы и методы исследований
В качестве объектов исследований были использованы семена: соя (Glicine
Hispida) сорт "Ходсон", ячмень (Hordeum Distichum) сорт "Нутанс-187";
деревья: тополь (Populus Alba), вяз (Ulmus Scabra), абрикос (Armeniaca
Vulgaris).
Эксперименты по регистрации электрического потенциала биоиндикатора
проводились на экологическом полигоне КазНУ имени аль-Фараби
(Алматинская область, Карасайский район). На экополигоне проводились
эксперименты по изучению влияния геофизических полей на рост и развитие
деревьев, а также всхожесть семян в геоаномалии и нейтральной зоне. Также
исследования проводились в городе Алматы (Тянь-Шань) и г. Серебрянске
(Южный Алтай). Проводился статистический анализ уровня дорожнотранспортных происшествий на геоаномалиях в сравнении с нейтральными
зонами на автотрассах.
В работе использовались современные сертифицированные и
стандартизированные биофизические методы исследований, а также
биоиндикаторы. При анализе полученных результатов определяли средние
величины и стандартное отклонение.
Экспериментальные данные
обрабатывались общепринятыми статистическими методами (вариационная
статистика и корреляционный анализ), с оценкой достоверности (Р) по
критерию Стьюдента и дисперсионный анализ с оценкой достоверности (F) по
критерию Фишера. Редактирование и построение графиков проводилось на ПК
Pentium IV с помощью программ Microsoft Word, Excel и CorelDraw 11.
Результаты исследований и их обсуждение
Выбор
направления
исследований
обусловлен
необходимостью
предупредить негативное действие геоэкологических факторов на живые
организмы в экосистеме. Представлены материалы о природе геоаномалий
(геоаномальных зон) и их биологического влияния на живые организмы.
Разработан принципиально новый способ и устройство с помощью
биофизического биоиндикатора, обладающего биоэлектретным эффектом,
который позволяет определять три типа геоаномалий, их электрический
потенциал.
Первая часть экспериментов была направлена на определение локализации
геаномалии, фиксировался электрический потенциал биоиндикатора,
находящегося в состоянии анабиоза как в геоаномалии, так и в нейтральной
зоне.
Вторая часть экспериментов была направлена на изучение влияния
геофизических полей на рост и развитие деревьев, а также всхожесть семян
(ячмень, соя) в геоаномалии в сравнении с нейтральной зоной. Был замерен
окислительно-восстановительный потенциал растений (стволы и ветки
древесных растений), также проводились плазмографические снимки листьев и
6
зерен, а также влияние действия геоаномалий на уровень дорожнотранспортных происшествий и изучение кожно-гальванической реакции
человека.
Изучение колебаний потенциала биоиндикатора
Было изучено влияние магнитного и электрического поля, температуры на
электрические
показатели
биоиндикатора
(сила
микротока
и
электропотенциал). Такие исследования должны были доказать, что
геоэкологический фактор, влияющий на биоиндикатор на фоне постоянно
меняющейся физической среды, оказывает наиболее существенное влияние на
динамику биоэлектретного эффекта, а также определить вклад таких
кофакторов как магнитное и электрическое поле, температура на динамику
амплитуды микротоков и потенциала. Были проведены многочисленные
эксперименты по воздействию на биоиндикатор электрического, магнитного
полей и температурного фактора. Все данные статистически достоверны. Было
доказано, что биоиндикатор обладает биоэлектретным эффектом, который
реагирует на изменение геофизического пространства в геоаномалии и
нейтральной зоне.
Изучение суточной, месячной и годовой динамики электрического
потенциала биоиндикатора
Суточная динамика электрических параметров биоиндикатора должна
быть изучена в связи с тем, что общеизвестны тенденции изменения
электропроводности воздуха в течение суток, так максимальная
электропроводность воздуха наблюдается в ночное время, а минимальная в
дневное. Необходимо знать, как влияет этот параметр на электрический
потенциал биоиндикатора. Регистрация суточных показаний в различные
сезоны года проводились на экологическом полигоне КазНУ имени аль-Фараби
с 2003 по 2005 год. Суточные вариации потенциала живой биомассы
биоиндикатора очень редко бывают однородными, т.е. они
постоянно
колеблются и в течение суток, что связано с влиянием геофизических
флуктуаций. Показания фиксировались как в геоаномалиях, так и в
нейтральных зонах с помощью прибора БИ-1, ПИАЗ и биоиндикатора
открытого типа (тополь).
Как показывают данные, динамика потенциала биоиндикатора для каждого
дня имеет свою кривую. Был проведен статистический анализ суточной
динамики потенциалов за три месяца 2004 года (май, июнь, июль) по 10 дней в
каждом месяце. Электрический потенциал биоиндикатора фиксировали в
геоаномалии и нейтральной зоне с 10 по 20 число каждого месяца в одно и тоже
время. Данные были обработаны по критерию Стьюдента. Данные приведены в
таблице 1.
Как показывают результаты статистического анализа дневные пики
повышения электрического потенциала биоиндикатора наиболее четко
выражены в том случае, когда биоиндикатор локализован на геоаномалии. В
7
тоже время, если биоиндикатор находится в нейтральной зоне амплитуда
изменений суточной динамики в дневное время с 13-00 до 22-00 значительно
ниже, чем в геоаномалии. Разница по критерию Стьюдента статистически
достоверна. Более того, мы имеем статистически достоверную разницу по
амплитуде суточной динамики биоиндикатора локализованного на геоаномалии
между интервалами времени 13-00 и 22-00, а также 22-00 и 7-00. Такая разница
обусловлена повышением электропроводности в ночное время и повышением
электросопротивления воздуха в дневное время.
Таблица 1 - Суточная динамика потенциала биоиндикатора в геоаномалии и
нейтральной зоне с 10 по 20 мая, 10 по 20 июня, 10- 20 июля 2004 года
Геоаномалия, mV
М±m, n=30
1
2
9-00
75,2±2,2
11-00
73,3±2,3
13-00
79,1±2,1
15-00
82,3±2,3
17-00
90,4±2,4
19-00
89,5±2,5
20-00
80,4±2,3
22-00
78,4±2,5
24-00
75,2±2,4
01-00
70,1±2,1
03-00
69,3±2,1
05-00
72,2±2,3
07-00
73,5±2,1
вг. = 1,9; Сг. = 3,2;
mг = 1,4;
p<0.01; md = 1,5; tst - 5,2%.
Нейтральная зона, mV
М±m, n=30
3
38,5±1,6
39,2±1,2
45,4±1,4
47,4±1,3
52,6±1,5
56,2±1,7
57,1±1,7
59,1± 1,9
51,5±1,8
45,7±1,7
43,5±1,5
40,6±1,6
37,7±1,7
вн.з. = 1,9; С н.з. = 1,8;
mн.з. = 0,7;
Время
Следовательно, статистический анализ доказывает наличие существенных
различий в электрической структуре биоиндикатора локализованного на
геоаномалии в сравнении с нейтральной зоной, что находит отражение в
различиях суточной динамики значения электропотенциала не по фазе, а по
амплитуде.
Биодетектирование месячных показаний биоиндикатора регистрировались
в геоаномалиях и нейтральных зонах в различных географических пунктах: г.
Алматы, который является сейсмически активным регионом и Южном Алтае (г.
Серебрянск), где сейсмическая активность ниже. Для изучения месячной
динамики электрического потенциала мы взяли 4 месяца (сентябрь, декабрь,
март, июнь), т.е. охватили все времена года, и сравнили показания
биодиндикатора в зависимости от солнцестояния, которое в июне приходится
на максимум, а в декабре на минимум. Такие же исследования мы провели на
Южном Алтае (г. Серебрянске). Результаты исследований показали, что на
Южном Алтае отмечены достаточно редкие флуктуации в значениях
электрического потенциала биоиндикатора, в то время как для города Алматы
8
были зафиксированы каждодневные изменения. В результате работы
обнаружено, что в сейсмически активной зоне Казахстана какой является район
города Алматы в течение месяца наблюдается максимальное количество
флуктуаций колебаний электрического потенциала биоиндикатора. Особенно
это характерно для геоаномалий, в отличие от нейтральных зон. В этом мы
неоднократно убеждались в процессе наших исследований. Причем амплитуда
этих колебаний несколько выше, чем колебания полученные на Южном Алтае,
где сейсмическая активность ниже.
Влияние геоаномалий на рост и развитие растений, и их
электрические параметры
Ряд древесных пород тополь (Populus Alba), клен (Acer Platanoides), вяз
(Ulmus Scabra), абрикос (Armeniaca Vulgaris) являются очень хорошими
индикаторами наличия геоаномалий. Такие исследования на экологическом
полигоне были проведены с группой деревьев, состоящих из 9 стволов белого
тополя (Populus alba). 5 деревьев произрастали в зоне действия геоаномалии, 4
дерева находились в 15 м от края аномалии в нейтральной зоне. Возраст тополя
составляет 6 лет. Наблюдались разные типы отклонений стволов и верхушек
веток тополей, произрастающих в зоне действия геоаномалий, так наблюдается
спиральная форма развития ствола. Спираль закручена против часовой стрелки.
Чаще наблюдался волнистый тип искривления с отклонением ствола влево и
вправо. В 2003 году на уровне 1 метра от земли были спилены все ветки и
через 2 года вновь наблюдали искривление, спиральные фигуры веток в зоне
действия геоаномалий. В нейтральной зоне чаще наблюдается прямолинейное
развитие ствола и лишь в отдельных случаях из 10 веток и стволов отклонение
2 случая. Такие отклонения могут быть связаны с техническими
повреждениями (надломы от ветра, человеческого фактора, а также от
вирусного и бактериального заражения). Во втором поколении после спила
веток за два года выросли другие, которые сохранили свою прямолинейность
почти во всех случаях в нейтральной зоне, а в зоне действия геоаномалии опять
наблюдалось
искривление
веток.
При
измерении
окислительновосстановительного потенциала стволов также обнаружена разница в значениях
потенциала между деревьями, произрастающими в геоаномалии и нейтральной
зоне.
Были проведены эксперименты с древесными культурами абрикос
обыкновенный (Armeniaca vulgaris) для изучения влияния геоаномалий с
отрицательным знаком и положительным знаком зарядов на рост и развитие
растений от проростков до 2-х летних саженцев с 2004 - 2005 год (2 года).
Эксперимент ставился следующим образом: семена абрикоса урожай 2003
года, выращенных на делянках экополигона в нейтральной зоне подвергались
процедуре стратификации. После этого семена высаживались в вегетационные
сосуды по 9 штук в каждом. Почва представлена песчано-перегнойной смесью
в соотношении 10:1. Первый сосуд помещали в зону действия геоаномалии с
отрицательным знаком заряда (1 опыт), второй сосуд в зону действия
9
геоаномалии с преобладанием положительного знака заряда (2 опыт), а третий в
нейтральную зону (контроль). Вегетационные сосуды поливали одинаковым
количеством воды с температурой (+15 оС) - (+20 оС), в количестве 100 мл
ежедневно. Посадка была произведена 2 апреля 2004 года. Через полтора
месяца из 9 семян в контроле взошло 7, в 1 опыте - 8, в 2 опыте - 5. 30 октября
2004 года мы сделали замер измерение длины саженцев и подсчет отклонений
стволов от прямолинейной траектории. В таблице 2 представлен
дисперсионный анализ длины саженцев абрикоса обыкновенного (Armeniaca
vulgaris) 30 октября 2004 года. В геоаномалии с преобладанием отрицательного
заряда (опыт 1), в геоаномалии с преобладанием положительного знака (опыт
2) и нейтральной зоне (контроль).
Таблица 2 - Длина саженцев абрикоса обыкновенного (Armeniaca vulgaris) 30
октября 2004 года
Повтор.
1
1
2
3
4
5
nx
Mx
Sy2 = 20
Sx2 = 18,5
Sz2 = 1,5
gx2 = 9,25
gz2 = 0,15
F = 6,16
Опыт 1, см
2
60 (6)
55 (5,5)
63 (6,3)
58 (5,8)
52 (5,2)
5
28,8
15,2
2
nx = 0,92
nz2 = 0,08
F > F05
Опыт 2, см
3
30 (3)
28 (2,8)
Контроль,см
4
47 (4,7)
45 (4,5)
32 (3,2)
35 (3,5)
27 (2,7)
5
23,3
48 (4,8)
50 (5)
43 (4,3)
5
После этого саженцы зимовали в летней теплице при температуре от (0 оС)
до (+ 10 оС). 2 апреля 2005 года саженцы были рассажены в отдельные
вегетационные сосуды и выставлены в зону действия геоаномалий второго типа
(1 опыт), первого типа (2 опыт) и в нейтральной зоне (контроль). 30 октября
2005 года проведены измерения длины саженцев, количество листьев и веток.
Данные представлены в таблице 3.
Анализ данных показывает, что даже в условиях изоляции от действия
агрохимических факторов в связи с разностью почвенного состава, различие в
геохимии подпочвенных пород и отсутствие взаимовлияния корневых систем
четко выявляется факт действия геоаномалий через электрические заряды и
электромагнитные поля на рост и развитие абрикоса. В геоаномалии 2 типа (1
опыт) мы наблюдаем эффект стимуляции роста, которое однако
сопровождается нарушением в росте и развитии стволов и веток саженцев, а
также большим количеством сухих веточек о чем свидетельствуют данные
таблицы. Факт стимуляции доказывается увеличением длины саженцев,
наличием большого количества веток (интенсивность ветвления), увеличением
площади листовой поверхности (рис. 1). В геоаномалии первого типа с
преобладанием положительного знака заряда (2 опыт) мы наблюдали угнетение
10
роста веток, насчитывалось меньшее, чем в контроле количество листьев, а
также большое количество изогнутых веток. В нейтральной зоне мы почти не
наблюдали аномального роста и развития веток и стволов. Линейные размеры
саженцев были значительно меньше. Эти эксперименты доказывают, что
геоаномалии существенно влияют на рост и развитие деревьев.
Таблица 3 - Влияние геоаномалии отрицательного знака зарядов (1 опыт),
геоаномалии с преобладанием положительного знака зарядов (2 опыт) и
нейтральной зоны (контроль) на рост и развитие абрикоса обыкновенного
(Armeniaca vulgaris) 30 октября 2005 года
Наименование
1
Высота ствола
Опыт 1
2
120 см
Опыт 2
3
60 см
Контроль
4
95 см
Количество веток
25 шт
16 шт
20 шт
Количество искривленных
веток
21 шт.
14 шт.
0 шт.
Количество сухих веток
9 шт.
5 шт.
0 шт.
20 см, 22 см, 23 см,
21 см, 20 см.
6,5 см, 8,2 см, 7 см,
8 см, 6 см
16 см, 18 см, 15 см,
12 см, 15 см
13 шт., 12 шт,
14 шт., 12 шт.
6 шт., 5 шт.,
4 шт., 5 шт.
10 шт., 9 шт.,
9 шт., 10 шт.
7 шт., 6 шт.,
5 шт
4 шт., 3 шт.,
4 шт.
1 шт., 0 шт.,
0 шт.
Длина веток
Количество листьев на
ветке длиной 10 см
Количество сухих листьев
на ветке 10 см
Для изучения вопроса действия геофизических полей, которые действуют
в зоне геоаномалии особенно интенсивно, был поставлен специальный
эксперимент с биоиндикатором. В качестве биоиндикатора использовались
сухие семена ячменя (Hordeum distichum) сорт «Нутанс - 187».
Семена засыпались в бюкс с протертой пробкой, смазанных техническим
вазелином, в количестве 100 семян. 3 бюкса ставились в специальную нишу
(ячейка бетонная) в зоне действия геоаномалии и другие 3 бюкса ставились в
ячейку, которая находилась в нейтральной зоне. Ячейки закрывались
керамической плиткой и засыпались землей, инкубация проходила в течении 5
дней в весенний период (с 20 по 25 апреля). После окончания срока экспозиции
бюксы с семенами вынимались, и семена проращивались на влажной
фильтровальной бумаге в чашке Петри, в нейтральной зоне и геоаномалии при
температуре – (+28оС). Результаты эксперимента показаны в таблице 4.
Эксперимент был проведен в 10 повторностях. Все это ещё раз подтверждает,
что геофизические поля влияют на рост и развитие растений.
11
Геоаномальная
зона с отрицательным
знаком заряда
Нейтральная
зона
Нейтральная
зона
Геоаномальная
зона
Рисунок 1 - Рост и развитие Абрикоса обыкновенного (Armeniaca vulgaris)
в геоаномалии с отрицательным знаком заряда и нейтральной зоне
Таблица 4 - Всхожесть семян ячменя (Hordeum distichum) сорт «Нутанс - 187» в
процентном соотношении на 3 – 5 день после их экспозиции в нейтральной
зоне и геоаномалии с положительным знаком зарядов (по критерию Стьюдента)
Контроль
М±m, n=10
1
2
3 день, %
4 день, %
30±1.4
48±1.4
32±1.5
52±1.5
31±1.2
58±1.4
34±1.4
55±1.3
33±1.5
60±1.6
вн.з. = 6,6; Сн.з. = 3,3; mн.з. = 1,5
p<0.01; md = 2,1; tst= 4%.
Геоаномалия
М±m, n=10
4
5
3 день, %
4 день, %
20±1.6
31±1.4
16±1.5
28±1.6
22±1.4
32±1.5
19±1.3
36±1.6
18±1.7
34±1.4
вг. = 4,2; Сг. = 3,6; mг = 1,6
3
5 день, %
91±1.5
89±1.4
85±1.5
90±1.6
93±1.3
6
5 день, %
74±1.5
80±1.4
72±1.7
68±1.3
61±1.2
Этот эксперимент показал, что есть влияние геоаномалии на метаболизм
сухих семян. Однако, как быстро происходят изменения в семенах под
действием геофизических полей, можно было показать с помощью
плазмографии.
Для этого был поставлен второй эксперимент с семенами сои (Glycine
hispida) сорт "Ходсон", которая является удобным объектом для
12
плазмографической регистрации. В ходе эксперимента 10 семян сои
помещались в бюксы, которые устанавливались в бетонных ячейках в зоне
действия геоаномалии и нейтральной зоне. Были получены пламографические
снимки семян до помещения их в геоаномалию, подсчитано число стримеров и
дана оценка интенсивности свечения в баллах: 1 – слабое свечение; 3 – среднее
свечение; 5 – интенсивное свечение. После экспозиции в течение часа вновь
было проведено плазмографическое тестирование, которое показало, что
изменения незначительные. 3 проба была взята через 24 часа экспозиции в
геоаномалии и было получено достоверное уменьшение интенсивности
свечения и количества стримеров. Данные показаны в таблице 5.
Таблица 5 - Интенсивность свечения в баллах и количество стримеров в
плазмографической картине сухих семян сои (Glycine hispida) сорт "Ходсон" в
контроле (нейтральная зона) и опыте (геоаномалии с положительным знаком).
Пов
тор.
1
2
3
4
5
6
7
nx
Количество стримеров
контроль
Опыт
24 (2,4)
38 (3,8)
22 (2,2)
47 (4,7)
36 (3,6)
32 (3,2)
39 (3,9)
7
23,8
Мx
2
Sy = 23,1
gx2 = 18,39
2
Sx = 18,39 gz2 = 0,67
Sz2 = 4,71
F = 27,4
nx2 = 0,80 nz2 = 0,20
F > F05
10 (1)
12 (1,2)
11 (1,1)
14 (1,4)
8 (0,8)
13 (1,3)
10 (1)
7
7,8
№
1
2
3
4
5
6
7
nx
Мx
2
Sy = 35
Sx2 = 31,4
Sz2 = 3,6
nx2 = 0,90
Свечение в баллах
контроль
5
4
4
5
5
5
4
7
32
2
gx = 31,4
gz2 = 5,1
F = 6,15
nz2 = 0,10
F > F05
Опыт
1
2
1
2
1
2
2
7
11
Таблица 6 - Всхожесть семян сои (Glycine hispida) сорт "Ходсон" в процентном
соотношении на пятый день
Контроль, %. 5 день
М±m, n=20
1
91±0,6
92±0,7
90±0,5
89±0,8
93±0,5
91±0,7
90±0,7
вн.з. = 1,7; Сн.з. = 1,92;
mн.з. = 0,7;
p<0.01; md = 1,5; tst - 5,2%.
Геоаномалия, %. 5 день
М±m, n=20
2
85±1,2
82±1,3
84±1,1
81±1,3
79±1,3
85±1,2
80±1,3
вг. = 1,8; Сг. = 3,3;
mг = 1,2;
13
Были проведены эксперименты всхожести семян сои после их инкубации в
геоаномалии по сравнению с нейтральной зоной. Проращивание проводилось
на 5 день после нахождения во влажной среде. Данные приведены в табл. 6.
Следовательно, результат статистической обработки показывает, что кроме
первичных
биофизических
изменений,
происходят
достоверные
физиологические изменения, которые выражаются в подавлении всхожести
семян в геоаномалии с положительным знаком зарядов. Плазмография
показала, что в основе первичного биофизического эффекта геоаномалий на
растительные ткани лежит изменение зарядовой структуры живого объекта и
их плотности. Что изменяет ЭДС (электродвижущая сила) внутреннего
электрического поля (биоэлектретный эффект).
Влияние
геоаномалий
на
уровень
дорожно-транспортных
происшествий
Исследование факторов техногенного, электромагнитного излучения в
зоне действия природной геоаномалии особенно необходимо для выяснения
причин кучности дорожно-транспортных происшествий на тех или иных
участках автодорог. Очевидно, что нахождение человека в геоаномалии,
особенно в момент её активности, оказывает воздействие на его
психофизиологическое состояние, о чем свидетельствуют данные литературы
[Инюшин В.М., Ильясов Г.У., Непомнящих И.А., 1992; Галяутдинова С.И.,
Билан Л.Н., Зинатуллина Р.Р., 2002; Романова Е.М., Козлова Л.А., 2004].
Доказано, что в области геоаномалий подавляется магнитная
восприимчивость металлов, ослабляется энергия произрастания семян,
изменяется амплитуда кожно-гальванической реакции (КГР), иногда
наблюдается замедление биоритма.
Время от времени город Алматы переживает пик автотранспортных
происшествий с особо тяжкими последствиями. Количество аварий в такие дни
переваливает за десяток. Как правило, один человек гибнет, около десяти с
травмами попадают в больницу. Затем наступает относительное затишье, а
спустя некоторое время ситуация повторяется. Многие дорожно-транспортные
происшествия со смертельными исходами происходят зачастую в одних и тех
же местах. Мы провели мониторинг некоторых из этих участков при помощи
биоиндикаторов на наличие геоаномалий. 98 процентов особо опасных
перекрестков находились в зоне действия геоаномалий. В таблице 6 показано
влияние геоаномалий на количество дорожно-транспортных происшествий по
классификации автотрасс и улиц по интенсивности движения.
Данные по дорожно-транспортным происшествиям на автотрассе Алматы Капчагай приведены по материалам Областного Управления Дорожной
полиции за 5 лет (величина выборки - примерно 6400 ДТП); по городу Алматы
- по материалам Управления Дорожной полиции г. Алматы за два года
(величина выборки - порядка 9000 ДТП).
14
Таблица 7 - Влияние геоаномалий (ГАЗ) на количество дорожно-транспортных
происшествий
Классификация автотрасс и
улиц по интенсивности
движения
Автотрасса
Алматы
Капчагай
Улицы города Алматы:
Среднее количество ДТП на 10
метров дороги в год
Над ГАЗ
Вне ГАЗ
Отношение числа
аварий над ГАЗ к
таковому вне ГАЗ
8,0
3,0
2,66
С
малоинтенсивным
движением
67,0
52,0
1,29
Со спокойным движением
83,0
3,2
25,9
С интенсивным движением
125,0
26,2
4,77
Как видно из таблицы 7 влияние геоаномалий на уровень дорожнотранспортных происшествий наиболее четко проявляется на автодорогах и
улицах со спокойным и интенсивным движением. Экосистема, частью которой
является автодорога, реагирует на наличие геоэкологических факторов как
единое целое. Так наблюдаются аномалии в развитии древесных насаждений
вдоль улиц и автодорог и кучность дорожно-транспортных происшествий в
этих местах. Также изменяется кожно-гальваническая реакция человека при
действии геоаномалий, что доказывается статистически обработанными
данными в экспериментах по измерению КГР у испытуемых. Данные
приведены в таблице 8. Были проведены эксперименты на 14 студентахдобровольцах и сотрудниках. Все испытуемые мужского пола в возрасте от 19
до 30 лет. Для регистрации КГР использовался прибор «Биотон-2ПС»,
работающий на принципе интеграции электрических зарядов при
взаимодействии с электродами из серебра и золота.
Таблица 8 - Показатели КГР при действии геоаномалии на человека
Контрольная группа (плацебо)
Опытная группа (геоаномалия)
Значение КГР, мА
Значение КГР, мА
Исходное
Через 30
Через 30
Исходное
Через 30
Через 30
секунд после минут после
секунд после минут после
пересечения
действия
пересечения
действия
М±m, n=10
М±m, n=10
М±m, n=10
М±m, n=10
М±m, n=10
М±m, n=10
25,2±2,2
30,2±1,2
26,2±2,2
26,1±2,2
52,5±2,2
28,2±2,2
26,4±1,1
31,2±1,3
25,3±1,3
28,2±2,2
56,5±1,2
29,2±2,4
28,3±2,3
32,1±2,4
26,1±1,1
26,1±1,3
53,5±2,5
25,1±1,3
25,3±3,3
33,2±1,4
28,1±2,1
27,2±2,4
55,2±1,3
25,3±2,1
26,2±2,2
31,2±2,2
25,2±2,3
26,3±1,5
56,2±2,4
27,2±2,2
26,4±1,4
30,1±1,3
25,3±1,2
26,2±2,4
52,5±2,2
28,3±1,3
28,1±2,1
31,4±1,2
26,2±2,3
25,2±2,1
58,4±,2,2
26,4±2,4
вн.з. = 1,3, вг. = 1,1; Сн.з. = 5,4, Сг. = 4,2; mн.з. = 1,7, mг = 2,1;
p<0.01; md = 2,1; tst - 5%.
15
Доказано достоверное различие по показаниям КГР между группой
плацебо-контроль и опытной группы. Данные таблицы показывают, что
геоаномалии
создают
стрессовые
эффекты,
которые
меняют
психоэмоциональное состояние человека, нарушают нейродинамическую
регуляцию, что может являться одной из причин ДТП. Конечно, это реакция
имеет индивидуальность и обусловлена исходным психофизиологическим
состоянием субъекта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1 Краткие выводы по результатам диссертационных исследований:
1. Доказаны различия в значении характеристик электрического поля
внутренней поляризации (биоэлектретный эффект) растительной ткани, в
состоянии анабиоза, что позволило создать принципиально новый прибор для
мониторинга геоаномалий в экосистеме.
2. При помощи плазмографии показано, что в основе первичного
биофизического эффекта геоаномалий на растительные ткани лежит изменение
зарядовой структуры живого объекта, что изменяет ЭДС (электродвижущая
сила) внутреннего электрического поля (биоэлектретный эффект). Доказано
ингибирующее действие на рост и развитие растений в геоаномалии первого
типа и нарушения в развитии ствола и веток деревьев, произрастающих на
геоаномалии второго и третьего типа.
3. Обнаружено явление негативного действия геоаномалий на экосистему,
частью которой является автодорога, что создает дополнительный риск, для
водителей автотранспорта повышая уровень ДТП и жизнеспособность
древесных насаждений вдоль автодорог и улиц. На этой основе
сформулированы рекомендации по профилактике негативных эффектов в
городской экосистеме, что дает положительный эффект как для профилактики
ДТП так и сохранения жизнеспособности древесных насаждений.
2 Оценка полноты решения поставленных задач.
Поставленные в диссертационной работе цели и задачи решены
полностью.
3 Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному
использованию результатов.
Оформлены методические рекомендации «Влияние геоэкологических
факторов на уровень дорожно-транспортных происшествий» для водителей,
пешеходов и сотрудников Дорожной полиции.
Результаты работы могут быть использованы в курсах лекций "Избранные
главы по биофизике", "Биофизической экологии" для студентов экологических
и биологических специальностей университетов.
Новый метод мониторинга экосистем по биоиндикации геоаномалий
может быть реализован для увеличения продуктивности сельскохозяйственных
растений и сохранности древесных насаждений.
16
4 Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с
лучшими достижениями в данной области. Представленная работа
выполнена в рамках фундаментально-прикладных проектов по биофизической
экологии и соответствует международными требованиям.
Впервые разработан принципиально новый метод биомониторинга
геоаномалий в городской экосистеме, создан новый аппарат для регистрации
активности геоаномалий на который получено два предварительных патента,
которые в сравнении с известными методами биолокационного мониторинга
геоаномалий, обладают более высокой степенью объективности и
достоверности информации.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1 Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. Влияние геоаномальных зон на дорожнотранспортные происшествия // International Seminar Earh”s Fields and their
Influence on Organisms, 03 – 06 June, 2004, at Tamosava. - Lithuania, 2004. С. 78-80.
2 Мамирова Г.Н. К изучению динамики флуктуаций геоплазмы в
геоаномальных зонах // Материалы
59–й республиканской научной
конференции молодых ученых и студентов «Актуальные вопросы современной
биологии и биотехнологии», 20 – 22 апреля 2005 год. - Алматы, 2005. - С. 170171.
3 Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. Флуктуации геоплазмы, как риск для
здоровья человека // Материалы II Евразийского конгресса по медицинской
физике и инженерии «Медицинская физика - 2005». - Москва: МГУ, 2005. С. 276 – 277.
4 Инюшин В.М., В.В. Юренков., Мамирова Г.Н. Биогенная вода, как
фактор биоэнергетической реабилитации здоровья // Материалы II
Евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии «Медицинская
физика - 2005». - Москва: МГУ, 2005. - С. 275 – 276.
5 Мамирова Г.Н. Дорожно-транспортные происшествия, как бифуркации
при биогеофизических контактах // Материалы международной научной
конференции «Биогенизация воды, проблемы водной экологии, безопасности
жизни человека», 28 – 30 сентября 2005 года. - Алматы, 2005. - С. 32 - 33.
6 Мамирова Г.Н., Саурамбаев Б. О геоаномалиях на трассе АлматыКапчагай
и
дорожно-транспортных
происшествиях
//
Материалы
международной научной конференции «Биогенизация воды, проблемы водной
экологии, безопасности жизни человека», 28 – 30 сентября 2005 года. - Алматы,
2005. - С. 8- 9.
7 Мамирова Г.Н. Экологический мониторинг геоаномалий и проблема
безопасности на дорогах. Бюллетень МИСП. Научно-информационное издание
Международного института современной политики, 10 марта 2006. - Алматы,
2006. – С. 34-36.
17
8 Мамирова Г.Н. Опыт экологического мониторинга геоаномалий,
посредством биоиндикаторов // Вестник КазНУ. Серия экологическая. - 2006. № 1 (18). - С. 57 - 63.
9 Мамирова Г.Н. Биоэлектретный эффект древесных тканей в условиях
экранировки и анабиоза // Вестник КазНУ. Серия биологическая. - 2006. - № 2
(28). - С. 126 - 129.
10 Мамирова Г.Н. Геоаномалии как фактор риска техногенных катастроф
// Материалы научно-практической конференции «Биогидроэлектрический
кластер Серебрянск», 7 – 8 сентября 2006 года. - Серебрянск, 2006. – С. 36 - 39.
11 Предварительный патент № 18178 РК. Устройство индикации
активности геоаномальных зон / Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. - Опуб.
15.01.2007;Бюл.№1.
12 Мамирова Г.Н. Биоиндикация электрической структуры геоаномалий //
Поиск. Серия естественных и технических наук. - 2007. - № 4. - С. 173 - 176.
13 Предварительный патент № 19041 РК. Способ регистрации
электрических полей живых объектов / Инюшин В.М., Мамирова Г.Н., Надиров
Н.К., Солодова Е.В. – Опуб. 15.01.2008; Бюл №1.
14 Мамирова Г.Н. Индикация флуктуаций геоплазмы в геоаномальных
зонах // International Seminar Earh”s Fields and their Influence on Organisms, 12
– 15 June, 2004, Druskininkai. - Lithuania, 2008. - С. 101-103.
15 Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. Влияние геоаномальтных зон на
биологическую ценность воды // Труды
V международной научнопрактической конференции «Пища, экология, качество», 30 июня – 2 июль 2008
года. – РФ, Новосибирск - Краснообск, 2008. – С. 221 – 222.
16 Инюшин В.М., Горбунов В.Н., Мамирова Г.Н. Геоплазма и флуктуации
в экосистемах // Докдады Международного научно-практического семинара
«Информационные агротехнологии» - Алматы, 2009 – С. 71 – 76.
17 Inyushin V.M., Mamirova G.N. Many years experience of study of efficiency
of biophysical prognosis of earthquakes (Fluctuations of Indicator Geoanomalies)
//Abstracts and Articles «Radiating Fields of Earth, related Architectural Geometry of
Forms and their Influence on Organisms». – International Seminar in Tallinn, June 11
– 14, 2009. – P. 69 – 71.
18 Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. Подавление активности геоаномальных
зон с помощью биоплазменных генераторов для безопасности инженерных
сооружений. // Abstracts and Articles «Radiating Fields of Earth, related
Architectural Geometry of Forms and their Influence on Organisms». – International
Seminar in Tallinn, June 11 – 14, 2009. – P. 71 – 77.
19 Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. Подавление турбулентных явлений
холодной плазмы для безопасности жизни человека // Материалы
международной конференции «Экологические проблемы глобального мира». –
Москва, 26 – 27 октября 2009. – С. 78 – 79.
18
ТҰЖЫРЫМ
Мамирова Гульмира Нусупжановна
Экожүйедегі геоауытқулардың биоиндикациясы
03.00.16 – экология
Жұмыстың
жалпы
сипаттамасы.
Диссертациялық
жұмыста
геоауытқулардың биоқадағалауының нәтижелері мен олардың экожүйе
тұрақтылығына әсері келтірілген.
Зерттеу тақырыбының көкейкестігі. Қазіргі таңда табиғи және
техногенді жайттардың бүлдіруші әсеріне тап болған экожүйелерді қадағалап
отырудың жаңа әдістерін табу қажеттілігі туындап отыр. Осыған орай
экожүйеге әсері аз зерттелген геоэкологиялық процесстер ерекше маңызға ие
болуда. Геоэкологиялық жайттардың рольдерін зерттеу жер қыртысындағы
орналасу орнына қарай экожүйелердің тұрақсыздығы орын алады. Тірі ағзалар
геоэкологиялық жүйенің ең маңызды құрам бөліктерінің бірі болып табылады,
биоиндикаторларды геофизикалық өрістердің толқуларының аса сезімтал әрі
талғампаз детекторлары ретінде пайдалану аумақтардың экологиялық
қадағалануының ерекше жаңа әдістерін әзірлеу қажет.
Зерттеу нысаны. Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ экологиялық полигоны,
қалалық экожүйе бөліктері (Алматы қаласының көшелері мен жолдары),
автожолдардың бойындағы жасыл желектер, Алматы – Қапшағай автожолы.
Зерттеу тақырыбы. Тұқымдар: соя (Glicine Hispida) "Ходсон" сорты, арпа
(Hordeum Distichum) "Нутанс-187" сорты; өсімдіктердің өскіндері (арпа
"Нутанс-187" сорты); жасыл желектер: терек (Populus Alba), қарағаш (Ulmus
Scabra), кәдімгі сары өрік (Armeniaca Vulgaris).
Зерттеу мақсаты мен міндеттері. Геоауытқулы аумақтардың экожүйедегі
тірі ағзаларға әсерін зерттеу табылады. Көзделген мақсаттарға орай, келесі
міндеттер қалыптастырылды:
1. Геоауытқулардың электр толқуларының қарқынын тіркеу үшін
сезімтал биоиндикатор аспабын әзірлеу.
2. Геоауытқулардың өсімдіктерге биологиялық әсерінің ерекшеліктерін
зерттеу.
3. Жасыл
желектердің
өміршеңдігін арттырып, жол-апаттық
оқиғалардың деңгейін төмендету мақсатымен экожүйенің тұрақсыздық
деңгейін анықтау.
Ғылыми жаңалығы. Тұңғыш рет геоауытқулардың экожүйлердегі орны
мен түрлерін анықтау үшін биоэлектретті қасиеттерге ие, оқшауланған жасыл
желекті биоиндикаторларды пайдалану тиімділігін зерттеу жүзеге асырылды.
Геоауытқулардың
өсімдіктердің
электр
құрылымына,
тұқымдардың
өсімталдығына, ағаштардың өсуі мен бастарының қалыптасуына әсерін
анықтау бойынша зерттеулер жүргізілді. Статистикалық талдау негізінде
19
геоауытқулардың ағаштардың дамуы мен автожолдар мен көшелердегі жолапаттық оқиғалар санына кері әсерінің деңгейі анықталды.
Теориялық және іс жүзіндегі маңызы. Қол жеткен тәжірибелік деректер
геоэкологиялық жайттардың экожүйедегі тірі ағзаларға әсері теориясын
әзірлеуге үлесін қосады. Зерттеулер экожүйлердегі геоауытқуларды
биоиндикаторлар көмегімен қадағалаудың түбегейлі жаңа әдістерін әзірлеуге
негіз болады. Алынған нәтижелер құрам бөлігі болып табылатын автожол
экожүйе үлгісінде геоауытқулардың кері әсерінің алдын-алу бойынша
әдістемелік ұсыныстар әзірлеу мүмкіндігін берді. Ұқсас әдістемелер
жылыжайлардағы,
егістіктердегі
геоэкологиялық
ахуалды
жақсарту
мақсаттарында пайдаланыла алады. Жұмыс материалдары бойынша Әл-Фараби
атындағы ҚазҰУ биологиялық факультетінде зертханалық жұмыстар жөніндегі
оқу үрдісіне «Биофизикадағы таңдаулы тараулар» арнайы курсын,
«Биофизикалық экология» бөлімі енгізілді.
Нәтижелерді бекіту. Негізгі ережелер бойынша 10 халықаралық
конференцияда, семинарда, конгрессте (Қазақстан, Алматы қ., 2004 - 2006;
Эстония, Тамошава қ., 2004; Ресей, Мәскеу қ., 2005; Қазақстан, Серебрянск қ.,
2006; Литва, Друскининкай қ., 2008; Ресей, Краснообск қ., 2008; Эстония,
Таллинн қ., 2009; Ресей, Мәскеу қ., 2009) мақалалар жарияланды.
Жарияланымдар. Диссертация материалдары бойынша 19 ғылыми
жұмыс: ғылыми мақалалар - 5; тезис - 12; алдын-ала патент – 2.
Өткізілген
зерттеулердің
нәтижелері
бойынша
келесідей
қорытындылар жасалды:
1. Анабиоз жағдайында өсімдік тінінің ішкі поляризациясының электр
өрісінің сипаттамасы мәндеріндегі айырмашылықтар (биоэлектретті әсер)
дәлелденіп, нәтижесінде экожүйедегі геоаутқуларды қадағалаудың түбегейлі
жаңа аспабын жасау мүмкіндігіне қол жетті.
2. Плазмография көмегімен геоауытқулардың өсімдіктердің тіндеріне
бастапқы биофизикалық әсерінің негізінде ішкі электр өрісінің ЭҚК (электр
қозғалтушы күшін) өзгеруіне әкеп соғатын тірі нысанның зарядтық
құрылымының өзгеруі жатқандығы көрсетілді. Геоауытқулардың бірінші
түріндегі өсімдіктердің өсуі мен дамуына тежеуші әсері мен геоауытқулардың
екінші және үшінші түрлерінде өсетін ағаштардың діңі мен бұтақтарының
дамуындағы ауытқулар дәлелденді.
3. Геоауытқулардың құрам бөлігі болып табылатын автожол экожүйеге кері
әсер етіп, нәтижесінде ЖКО санын өсіре отырып автокөлік жүргізушілері үшін
қосымша қауіп тудыратындығы және автожолдар мен көше бойларындағы
жасыл желектердің өміршеңдігіне әсері анықталды. Осының негізінде қалалық
экожүйедегі кері әсерлердің алдын алу бойынша ұсыныстар әзірленіп,
нәтижесінде ЖКО алдын алу мен жасыл желектердің өміршеңдігін сақтауға оң
әсер етті.
20
SYMMARY
Mamirova Gulmira Nusupzhanovna
Bioindication of Geoanomalies in the Ecosystem
03.00.16 - Ecology
Concept description of the paper. In this dissertation there are set forth the
results of biomonitoring of geoanomalies and their effect on stability of ecosystems.
Topicality of the research issue. At the present time there is necessity of
searching for new methods for monitoring ecosystems which are exposed to
destructive impact of both natural and anthropogenic factors. Particular importance is
placed on geoecological processes, impact of which on ecosystems has been studied
poorly as yet. Study of the role of geoecological factors contributes to creation of
theory of the reasons for instability of ecosystems depending on their localization on
the Earth’s surface. Living organisms represent one of the vital parts of geoecological
system, and it is naturally enough that application of biological indicators as the most
sensitive and discriminatory detectors of geophysical fields’ fluctuations allows to
develop radically new methods for ecological monitoring of territories.
Object of the research. Ecological test site of the Al-Farabi Kazakh National
University, fragments of urban ecosystem (streets and highways of Almaty city), tree
plantations located along highways and Almaty-Kapchagai motorway.
Subject of the research. Seeds: (soy (Glicine Hispida) Hodson breed, barley
(Hordeum Distichum) Nutans-187 breed, plantings: barley (Hordeum Distichum)
Nutans-187 breed, tree plantations: poplar (Populus Alba), elm (Ulmus Scabra),
apricot tree (Armeniaca Vulgaris).
Objective and tasks of the research. The objective of this paper is to study
effect of geoanomalous zones on living organisms in ecosystem. Based on the stated
objectives the following tasks were set out:
1. To develop a discriminatory bioindicator for registering dynamics of
geological anomalies’ electrical fluctuations.
2. To study peculiarities of geological anomalies’ biological effect on plants.
3. To determine degree of ecosystem instability with the aim of increasing
viability of tree plantations and decreasing number of road traffic accidents.
Scientific novelty. For the first time studies have been carried out with regard to
effectiveness of application of isolated wooden bioindicators possessing biological
electret properties for determining localization and type of geological anomalies in
ecosystem. Studies have been carried out with regard to determination of geological
anomalies’ effect on electrical structure of plants, germinating ability of seeds,
growth of trees and their crowns formation. Degree of geological anomalies’ negative
effect on growth of trees and number of road traffic accidents at the streets and
highways has been determined by means of statistical analysis.
21
Theoretical and practical importance. Obtained experimental findings
contribute to development of theory of geoecological factors’ effect on living
organisms in ecosystem. The studies allow developing crucially new methods for
monitoring geological anomalies in ecosystems by means of bioindicators. Obtained
results allowed developing guidelines on prevention of geological anomalies’
negative effect by the example of ecosystem comprising a motorway. The same
method can be used for improving geoecological situation in greenhouses and fields.
There are reports on introduction of the materials contained in this paper in the
teaching process at the department of biology of the Al-Farabi Kazakh National
University as a part of laboratory works within the framework of special courses
“Selected Chapters on Biophysics” and “Biophysical Ecology”.
Approval of the results. The basic provisions have been reported and discussed
at 10 international conferences, seminars and congresses (Kazakhstan, Almaty city,
2004-2006; Estonia, Tamoshava city, 2004; Russia, Moscow city, 2005; Kazakhstan,
Serebryansk city, 2000; Lithuania, Druskininkai city, 2008; Russia, Krasnoobsk city,
2008; Estonia, Tallinn city, 2009; Russia, Moscow city, 2009).
Publications. Materials contained in this dissertation have been used for
publication of 19 scientific papers: 5 research papers, 12 theses and 2 provisional
patents.
Based on the research’s results the following conclusions have been made:
1. Differences between characteristics of electrical fields with internal
polarization (biolectret effect) of plant tissues being in the state of anabiosis have
been proved, which allowed creating a crucially new instrument for monitoring
geological anomalies in ecosystem.
2. Plasmography has shown that primary biophysical effect of geological
anomalies on plant tissues is based on changes in the charge structure of a living
object, which entails changes in electromotive force of internal electric field
(bioelectret effect). Inhibiting effect on growth and development of plants growing
in the area of the first type geological anomalies and disorders of development of
stems and branches of trees growing in the area of the second and third type
geological anomalies has been proved.
3. Geological anomalies’ negative effect on ecosystems comprising highways
has been discovered, which creates additional risk for drivers by increasing number
of road traffic accidents and viability of tree plantations located along streets and
highways. Based on these findings guidelines have been developed with regard to
prevention of negative effects in the urban ecosystem, which will affect positively
prevention of road traffic accidents and enhancement of viability of tree plantations.
22