МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОДИАГНОСТИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ РАСТЕНИЙ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ. Рогова О.Б., Горшкова М.А. Почвенный институт имени В.В. Докучаева, Москва, Россия. Olga_rogova@inbox.ru
METHODOLOGICAL FRAMEWORK FOR THE DIAGNOSIS PLANT CONTAMINATION BY HEAVY METALS IN AGROECOSYSTEMS Rogova O.B., Gorshkova M.A. Рост, развитие, продуктивность и химический состав растений во многом определяются состоянием окружающей среды, в том числе изменением свойств почв под влиянием различных факторов.
Антропогенная нагрузка на почвы нередко сопровождается нарушениями в системе «почва-растение». Диагностика и устранение этих негативных явлений требует детальной комплексной оценки происходящих изменений системы и разработки эффективных экологически безопасных способов оптимизации условий произрастания растений. Неизменным остается базисное положение биодиагностики о химическом составе растений как функции среды обитания. Узловым был и остается тот факт, что химический состав растений определяется не только содержанием соответствующих элементов питания в почве, но определяется их генотипической и модификационной изменчивостью (Церлинг, 1991; Горипова 1967, 2000; Титов и др., 2007). «Нормальный» химический состав растений опосредованно отражает геохимические условия, в которых формировался данный таксон. Для практического применения растительной диагностики разработана серия методических рекомендаций по оценке и оптимизации условий минерального питания растений. Определены оптимальные сроки проведения диагностического контроля; индикаторные органы, отражающие изменение условий произрастания; установлено число растений (или индикаторных органов) в репрезентативной пробе для достоверной характеристики объекта; приведены нормативы для оценки уровня минерального питания (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Zu, Cu, B, Mo, Mu) по анализам почв и растений в разных почвенноклиматических зонах. Создана и реализована в действующей экспертной системе комплексная модель оптимизации минерального питания и управления продуктивностью растений (на примере озимой пшеницы с ориентацией на урожай 50 ц/га в Нечерноземье) при соблюдении требований воспроизводства плодородия почв, охраны окружающей среды от загрязнения и учёта экономических факторов. Установленные закономерности содержания и распределения макро- и микроэлементов в почве и растениях, определение их оптимальных значений для получения биологически ценной растительной продукции могут быть использованы для контроля и охраны окружающей среды от загрязнения в целях охраны здоровья человека и животных. ДЕЙСТВИЕ ПОЛЛЮТАНТОВ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ В ТКАНЯХ ВОДНОГО ПОГРУЖЕННОГО РАСТЕНИЯ CERATOPHYLLUM DEMERSUM Розина С.А., Макурина О.Н. Самарский государственный университет, Самара, Россия. gabrielfore@inbox.ru TOXIC EFFECTS OF POLLUTANTS ON ENZYME ACTIVITIES IN AQUATIC MACROPHYTA CERATOPHYLLUM DEMERSUM Rozina S.A., Makurina O.N. В связи с увеличивающимся антропогенным воздействием загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) и синтетическими поверхностно-активными веществами (СПАВ) становится одной из острых экологических проблем современности. Целью нашей работы явилось исследование динамики пероксидазной (ПО) и каталазной активности в тканях водного растения Ceratophyllum demersum L. при воздействии ионов ТМ (на примере свинца), катионных СПАВ (на примере ополаскивателя для белья «Dosia») и их сочетания, а также в период реабилитации, после удаления поллютантов из воды. Исследования по влиянию ксенобиотиков на растения C. demersum показали достоверные отличия в уровне биохимических показателей между опытными и контрольными вариантами. Было установлено снижение уровня ПО активности опытной группы растений на 65.8 % по сравнению с контрольными значениями через 3 сут. воздействия ионов свинца в концентрации 100 мкМ. После реабилитации растений роголистника в чистой воде ПО активность в опытной группе еще более значительно снизилась относительно контроля, а также по сравнению с пробами, исследованными на 3 сут. эксперимента, - на 76.3 и 10.5 %, соответственно. В период инкубации растений в среде катионных СПАВ уровень ПО активности в опытной группе значительно превышал контрольные значения в 2.8 раз. Похожая тенденция наблюдалась на протяжении всего эксперимента по сочетанному влиянию ионов свинца и катионных СПАВ. Каталазная активность растений опытной группы превышала контрольные значения на 14.7 %. При добавлении катионных СПАВ каталазная активность значительно снизилась (на 40.9 % в период инкубации и на 52. 7 % после реабилитации). Сочетанное действие ксенобиотиков привело к понижению ферментативной активности: каталазная активность опытной группы составила 90.4 % от контроля во время инкубации и 78.7 % от контроля после реабилитации. Повреждение ферментов антиоксидантной системы - пероксидазы и каталазы - в тканях C. demersum при воздействии ксенобиотиков предположительно свидетельствовало о несовершенстве механизмов защиты данного растения-концентратора, что не позволяло ему нейтрализовать токсическое действие Pb2+, катионных СПАВ и их сочетания даже после 5-суточной реабилитации в среде, не содержащей ионы поллютантов. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ МИКРОБНОГО СООБЩЕСТВА И КОЛИЧЕСТВА ВОДОПРОЧНЫХ АГРЕГАТОВ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО Романычева А.А., Селиверстова О.М., Верховцева Н.В., Милановский Е.Ю.
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия. kai-ren@yandex.ru COMPARATIVE ANALYSIS OF MICROBIAL COMMUNITIES STRUCTURE AND AMOUNT OF WATER-STABLE AGGREGATES OF LEACHED CHERNOZEM SOIL Romanycheva A.A., Seliverstova O.M., Verkhovtseva N.V., Milanovskiy E.Yu Основным богатством Центрально-Черноземного региона, к которому принадлежит и Воронежская область, являются черноземы. Цель исследования - сравнительный анализ структуры микробного сообщества и физических свойств чернозема выщелоченного, находящегося в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования и под лесополосой. Объект и методы исследования — чернозем выщелоченный (Воронежская обл., пос. станции ВНИИК) трех контрастных участков: 1 — опытного участка с бессменной кукурузой (с 1960 г.); 2 — парующего участка (с 1960 г.) защитной полосы опытного поля; 3 — участка под лесополосой (лесополоса посажена в 1960 по распаханному чернозему). Реконструкцию микробоценоза проводили по микробным маркерам (жирным кислотам, альдегидам, гидроксикислотам), определенным масс-спектрометрически. Агрохимические характеристики определяли стандартными методами, содержание углерода и азота — на экспресс-анализаторе, агрегатную структуру почвы — по Саввинову - сухое и мокрое просеивание. Показано, что для исследованного чернозема доминирующей является аэробноанаэробная ассоциация актинобактерий: Rhodococcus spp. - Propionibacterium spp. Их трофические взаимосвязи способствуют стабилизации зрелого гумусного состояния почвы. Кроме того, аэробные родококки создают гидрофобный поверхностный барьер, повышая устойчивость почвенных агрегатов. В почве лесополосы увеличена доля анаэробных видов Propionibacterium spp. (20 %), Ruminococcus (7 %), Butyrivibrio(4 %). В целом, сообщество по биоразнообразию более сложное: 41 вид в сравнении с паром (36) и сельхозугодьем (37), общая численность на 3—4 порядка выше (5 кл/гМО10 —1011). В почве лесополосы отмечено повышенное содержание фракций водоустойчивых агрегатов > 1 мм, что характеризует ее как высоко оструктуренную. Таким образом, специфическая аэробно-анаэробная ассоциация Rhodococcus spp. - Propionibacterium spp. и разнообразный ценоз микроорганизмов, благодаря трофическим взаимосвязям в сообществе, стабилизируют Сорг почвы на уровне, экологически оптимальном для их жизнедеятельности, и сохраняют агрегатную структуру чернозема. ОМБРОТРОФНЫЕ БОЛОТА В УСЛОВИЯХ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ) Рудаков В.В.1, Галанина О. В.1,2 1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия. RudakovW@ya. ru 2 Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Санкт-Петербург, Россия OMBROTROPHIC BOGS UNDER ATMOSPHERIC POLLUTION (LENINGRAD REGION AS AN EXAMPLE) Rudakov V.V., Galanina O.V. В данном исследовании предпринята попытка оценки влияния воздушной эмиссии веществ, поступающих в атмосферу от промышленных источников, на растительность болотных массивов Кингисеппского района Ленинградской области (Завиронский Мох, Верецкий Мох, Кленное и Кадер). Работы, опубликованные ранее (Карофельд 1991, Karofeld et al. 2008, 2009) указывают на изменения экологических условий и растительного покрова верховых болот северо-восточной Эстонии из-за влияния атмосферного загрязнения. Источниками загрязнения являются тепловые электростанции, работающие на сланцах. Исследованные болотные массивы по трофности являются олиготрофными. По типу питания они относятся к омбротрофным болотам, то есть болотам, питающимся исключительно атмосферными осадками. Нами были заложены пробные площади размером 0.1 га, где производились геоботанические описания, измерения рН болотных вод, электропроводимости, отбирались образцы сфагновых мхов для определения зольности. Уровень pH, электропроводимость и температура болотной воды измерялись на кочках и в мочажинах с 10-кратной повторностью. Растительный покров болотных массивов был охарактеризован как сосново-пушицево-кустарничково-сфагновый на грядах и очеретниково-сфагновый в мочажинах. Присутствие в составе растительных сообществ таких видов, как Eriophorum polystachion и Trichophorum alpinum, свидетельствует об изменении трофического статуса олиготрофных участков. По нашим данным, значения показателей рН и зольности в целом не превышают естественного уровня, характерного для данного типа болот. Зольность от 2.3-3.2 % является нормальной для почти 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 pS/cm и 84.6 pS/cm). Они находятся вблизи промышленных источников загрязнения: Эстонской и Балтийской ГРЭС на севере-востоке Эстонии и предприятия ОАО «Фосфорит» в г. Кингисепп. Для снижения влияния воздушной эмиссии веществ, поступающих в атмосферу от промышленных источников, на растительность болотных массивов необходима реорганизация производства и внедрение систем доочистки дымовых газов и выбросов предприятий.
Еще по теме МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОДИАГНОСТИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ РАСТЕНИЙ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ. Рогова О.Б., Горшкова М.А. Почвенный институт имени В.В. Докучаева, Москва, Россия. Olga_rogova@inbox.ru: