CC BY
44
Экология iv
активность фермента каталазы в пахотном слое почвы в зоне электромагнитных полей линий электропередач
И. В. ЩЕРБАКОВ, 620100, г. Екатеринбург, аспирант, Сибирский тр., д. 37; Уральский государственный лесотехнический университет
тел.: 8 (343) 254-65-06
Положительная рецензия представлена Е. В. Колтуновым, доктором биологических наук, профессором Ботанического сада Уральского отделения Российской академии наук.
Активность ферментов каталазы в лесных почвах при различном уровне напряженности электромагнитного излучения линий электропередач (ЛЭП) зависит от таксационных показателей древостоев, степени рекреационного воздействия и других факторов. Поэтому целесообразно осуществить определение влияния электромагнитных полей от ЛЭП на почвенные экосистемы местности, не покрытой древесно-кустарниковой растительностью.
Отбор проб производился на поле сельскохозяйственного назначения совхоза имени Ленина. Согласно схеме лесорастительного районирования Б. П. Колесникова, Р. С. Зубаревой, Е. П. Смолоногова [1], территория района исследований относится к южнотаежному округу, Зауральской холмисто-предгорной провинции Западно-Сибирской равнинной лесорастительной области. По полю проходит 3 линии электропередач (две на 500 кВ и одна 220 кВ). Работы по отбору проб производились в весенний период (апрель, 2008 г.) при температуре воздуха 10-15 оС, температура почв 6-7,5 оС.
Пробы почвы отбирались: непосредственно под ЛЭП 500 кВ, на расстоянии 30 и 60 м на трех параллельных трансектах. В качестве контроля была использована почва, удаленная от источника ЭМП на 100 м, где естественный фон магнитного поля составил 0,04 мкТл.
Данные о величине магнитной индукции в местах отбора проб (табл. 1) указывают на резкое снижение последней по мере удаления от источников электромагнитного поля (ЭМП). На расстояниях 30 и 60 м от них создается ровный электромагнитный фон 0,91,0 мкТл и 0,5-0,6 мкТл, соответственно.
Результаты исследований (табл. 1) свидетельствуют о неодинаковом распределении электромагнитной индукции на разноудаленных от ЛЭП пробных площадках участков исследуемой территории.
Однако другие параметры почв (рН, влажность, показатели перекись разрушающей активности абиотического компонента почвы) практически одинаковы, хотя под линиями электропередачи на всех участках влажность почвы наименьшая, что очевидно обусловлено высоким уровнем ЭМИ.
Для определения степени влияния ЛЭП на почвенные экосистемы нами обосновано применение коэффициента активности каталазы почвы-растения (АКПР) и суммарной активности каталазы почвы — растения как экспресс-метода (табл. 2), позволяющего выявить степень напряженности адаптации почвенных экосистем и растительных сообществ, произрастающих на них, к электромагнитному излучению различной интенсивности.
В целом по полученным данным прослеживается колебание активности каталазы как в почвах, так и в растительных тканях, на различных расстояниях от ЛЭП, однако суммарная активность каталазы на контрольном участке (29,2 ± 1,33 см3 О2 1+1 г/2+1 м ), который не испытывает хронического облучения*ЭМП,
несколько больше, чем среднее значение суммарной активности каталазы на расстоянии до 60 м от ЛЭП (24,0 ± 1,13 см3 О2 1+1 г/2+, ).
у-i 2 2+1 мин , — —
Согласно полученным данным (табл. 2), наиболее высокая активность каталазы отмечена в почвах удаленных на расстояние 60 м от ЛЭП при напряженности ЭМП 0,5 мкТл. Здесь же выявлен самый низкий показатель отношения активности каталазы растительной ткани к активности фермента в почве (АКРП), свидетельствующий о сниженной активности каталазы в растительных тканях. В то же время необходимо отметить, что подвергавшемся ЭМИ самые низкие показатели активности каталазы почвы и растений зафиксированы на участке, расположенном перпендикулярно центру провисания проводов (табл. 2).
Выводы.
1. Проведенные в данной работе исследования активности фермента каталазы в верхнем горизонте почвы на ровной земной поверхности при различном уровне напряженности электромагнитных полей линий электропередачи выявили значительное снижение последней (от 32 до 70,4 %) по мере приближения к источнику электромагнитного загрязнения при относительно низких значениях показателей активности (от 3,5 до 6,4 см3 О2 1 г/2 мин). При этом на равноудаленных от ЛЭП участках показатели магнитной индукции были практически одинаковы.
2. Параметры почвы исследованной территории (рН, каталазная активность, влажность, перекись разрушающая активность абиотической части почв — показатель наличия в ней металлов с переменной валентностью) соответствуют почвам данной природноклиматической зоны.
3. Применение методов определения активности почвенных ферментов с использованием данных параллельно проводимого исследования ферментативной активности растительности на одних и тех же пробных площадках с учетом предложенного нами коэффициента АКРП (активность каталазы растение - почва) при изучении почв на территориях не занятых древесно-кустарниковой растительностью может быть достаточно эффективным при проведении экологического мониторинга в зонах техногенного и других видов антропогенного влияния.
4. На основании полученных данных предложе-
на схема определения напряженности адаптационных процессов в почвенных экосистемах, в которой величина суммарной активности каталазы в верхнем горизонте почвы и растительной ткани 29,2 ± 1,31 (см3 О 11 г/ ), полученная на основании опы-
2 2+1 мин
тов в почвах удаленных от ЛЭП более 100 м принята за 100 %, при этом численное значение относительного показателя АКРП в них равно 3,56 ± 0,51.
5. Материалы данной работы показали, что начинающееся изучение воздействия ЭМП на почвы необходимо продолжать, чтобы благодаря своевременно проведенным мероприятиям, снизить к минимуму вредность электромагнитного загрязнения.
Экология {$
Таблица 1
Результаты исследования почвенных образцов
Расстояние до ЛЭП, м Каталазная активность, см3 02 1 г абс. сух. почвы, при времени измерения Активность абиотической части, см3 О2 1 г Х + м Магнитная индукция, В, мкТл рН Влажность почвы, % АК абс. сух. почвы, см3 О 2 г/ ’ 2 2 мин
30 с 1 мин 2 мин
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Участок № 1
0 1,8 2,9 4,9 1,5 4,4 8,60 7,4 15 5,2 - 1,5 = 3,7
1,5 2,5 4
1,8 2,8 4,8
30 1,7 3 5 1,50 5,2 1,00 7,4 20 6,5 - 1,5 = 5,0
2,4 3,3 5,6
1,7 3 5,2
60 1,7 2,8 4,8 1,5 5,2 0,6 7,5 18 6,3 - 1,5 = 4,8
1,9 3,3 5,5
1,6 3,1 5,4
Участок № 2
0 1,7 2,7 4,7 1,8 4,3 4,7 7,3 14 5,1 -1,8 = 3,2
1,5 2,3 4
1,6 2,6 4,3
30 2,2 3,2 4,6 1,8 5,4 0,9 7,1 18 6,6 - 1,8 = 4,8
2 2,7 4,1
2,6 4,5 7,5
60 2,9 4,5 7 2,7 7,2 0,5 7,4 20 9,0 - 2,7 = 7,3
2,6 4,3 6,9
2,9 4,7 7,7
Участок № 3
0 2,5 3,9 5,4 2,0 5,3 10,4 7,1 10 5,9 - 2,0 = 3,9
2,1 3,4 5,1
2,2 3,5 5,3
30 1,7 3 5,5 1,8 5,6 1 7,1 10 6,2 - 1,8 = 4,4
1,8 3,4 5,1
2 3,8 6,3
60 1,7 3,4 5,1 1,7 4,8 0,6 7,2 16 5,7 - 1,7 = 4,0
2,5 3,2 4,8
1,8 2,9 4,5
Конт роль
100 2,3 3,7 6,3 1,4 6,0 0,04 7,3 20 7,8 - 1,4 = 6,4
Таблица 2
Динамика напряженности адаптационных процессов в почвах на различном удалении от ЛЭП
перпендикулярно центру провисания проводов
Расстояние от ЛЭП, м Показатель магнитной индукции, мкТл Активность катала-зы в почве, см3 О2 1 г/2 2 2 мин Активность ка-талазы в тканях растений, см3 О 1 г/ 2 1 мин Суммарная активность каталазы, см3 О2 ж г/ 2 2+1 мин АКРП, численное значение
Участок № 1
0 8,6 3,7 ± 0,15 15,6 ± 0,75 19,3 ± 0,92 4,2
30 1,0 5,0 ± 0,14 11,6 ± 0,56 16,6 ± 0,74 2,8
60 0,6 4,8 ± 0,17 15,0 ± 0,73 19,8 ± 0,94 3,13
100 0,04 6,4 ± 0,21 22,8 ± 1,14 29,2 ± 1,33 3,56
Участок № 2
0 4,7 3,2 ± 0,18 20,9 ± 1,11 24,1 ± 1,22 6,53
30 0,9 4,8 ± 0,13 20,9 ± 1,16 26,7 ± 1,14 4,2
60 0,5 7,3 ± 0,17 19,9 ± 0,93 27,2 ± 1,26 2,72
100 0,04 6,4 ± 0,21 22,8 ± 1,14 29,2 ± 1,33 3,56
Участок № 3
0 10,4 3,9 ± 0,16 19,7 ± 1,11 23,6 ± 1,12 5,1
30 1,0 4,4 ± 0,17 23,7 ± 1,26 28,1 ± 1,34 5,4
60 0,6 4,0 ± 0,17 28,1 ± 0,93 30,9 ± 1,56 7,1
100 0,04 6,4 ± 0,21 22,8 ± 1,14 29,2 ± 1,33 3,56
Литература
1. Колесников Б. П., Зубарева Р. С., Смолоногов Е. П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области. Свердловск : УНЦ АН СССР, 1973. 177 с.
