Научная статья на тему 'Чувствительность и информативность показателей биологического состояния почв под влиянием электромагнитных полей'

Чувствительность и информативность показателей биологического состояния почв под влиянием электромагнитных полей Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
161
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ / БИОИНДИКАТОРЫ / ПОЧВЕННАЯ МИКРОФЛОРА / активность ферментов / почвы Юга России / Electromagnetic fields / bioindicators / Soil microorganisms / enzyme activity / soil of the South Russia

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Денисова Татьяна Викторовна, Капралова Ольга Анатольевна, Козина Анна Андреевна, Бабаян Карен Сережаевич, Крапивина Анна Юрьевна

Анализируется реакция биологических свойств почв на электромагнитное воздействие. Выявлено, что исследованные почвы, резко различающиеся по генезису, биологическим и другим свойствам, сельскохозяйственному использованию, сходным образом реагируют на воздействие низкочастотного магнитного поля. Выявлено, что показатели ферментативной активности проявили себя как малочувствительные и в большинстве случаев малоинформативные, что делает их непригодными для биоиндикации влияния электромагнитных полей на почву. Показатели микробиологической активности проявили себя как более чувствительные и более информативные.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Денисова Татьяна Викторовна, Капралова Ольга Анатольевна, Козина Анна Андреевна, Бабаян Карен Сережаевич, Крапивина Анна Юрьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Analyzed the response of the biological properties of soils in the electromagnetic effect. Revealed that the studied soils, sharply differing in genesis, biological and other properties, the agricultural use of similarly respond to the impact of low frequency magnetic field. Revealed that the rate of enzyme activity showed itself as insensitive and in most cases, little informative, which makes them unsuitable for bioindication effects of EMF on the ground. Indicators of microbial activity have emerged as more sensitive and more informative.

Текст научной работы на тему «Чувствительность и информативность показателей биологического состояния почв под влиянием электромагнитных полей»

ISSN 0321-3005 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. 2011. № 1

БИОЛОГИЯ

УДК 574; 631.46

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И ИНФОРМАТИВНОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

© 2011 г. Т.В. Денисова, О.А. Капралова, А.А. Козина, К.С. Бабаян, А.Ю. Крапивина

Южный федеральный университет, Southern Federal University,

ул. Б. Садовая, 105/42, г. Ростов-на-Дону, 344006, B. Sadovaya st., 105/42, Rostov-on-Don, 344006,

ecology@bio.sfedu.ru ecology @bio.sfedu.ru

Анализируется реакция биологических свойств почв на электромагнитное воздействие. Выявлено, что исследованные почвы, резко различающиеся по генезису, биологическим и другим свойствам, сельскохозяйственному использованию, сходным образом реагируют на воздействие низкочастотного магнитного поля. Выявлено, что показатели ферментативной активности проявили себя как малочувствительные и в большинстве случаев малоинформативные, что делает их непригодными для биоиндикации влияния электромагнитных полей на почву. Показатели микробиологической активности проявили себя как более чувствительные и более информативные.

Ключевые слова: электромагнитные поля, биоиндикаторы, почвенная микрофлора, активность ферментов, почвы Юга России.

Analyzed the response of the biological properties of soils in the electromagnetic effect. Revealed that the studied soils, sharply differing in genesis, biological and other properties, the agricultural use of similarly respond to the impact of low frequency magnetic field. Revealed that the rate of enzyme activity showed itself as insensitive and in most cases, little informative, which makes them unsuitable for bioindication effects of EMF on the ground. Indicators of microbial activity have emerged as more sensitive and more informative.

Keywords: electromagnetic fields, bioindicators, soil microorganisms, enzyme activity, soil of the South Russia.

Методы почвенной микробиологии, биохимии, зоологии широко используются для характеристики биологического состояния почв и его изменений под действием различных антропогенных факторов [1]. Среди методов исследования биологических свойств почв выделяют микробиологические, зоологические, геоботанические, биохимические и др. [2].

Биологическая активность почвы является важным фактором ее плодородия и чувствительным экологическим и агрономическим индикатором антропогенного воздействия на нее [3-5].

Биологические индикаторы обладают рядом преимуществ по сравнению с другими. Во-первых, это высокая чувствительность и отзывчивость на внешние воздействия, во-вторых, они позволяют проследить за негативными процессами на ранних стадиях процесса, в-третьих, только по ним можно судить о воздействиях, не подвергающих существенному изменению вещественный состав почв (радиоактивное и биоцидное загрязнение) [5]. Однако отмечается, что сами требования к видам-биоиндикаторам противоречивы и создать универсальную систему биоиндикаторов вряд ли возможно [6].

Цель исследования - оценка применимости показателей биологической активности почв в биодиагностике электромагнитного воздействия на почву.

Объекты исследования - почвы Юга России, различающиеся по генезису и свойствам: чернозем, бурая лесная, серая лесная, дерново-карбонатная почва (рендзина), серопески.

Изучали влияние переменного магнитного поля (ПеМП) и СВЧ-излучения.

Влияние ПеМП. Свежевысушенные образцы почвы увлажняли водой (60 % от полной влагоемкости), помещали в стеклянные сосуды и в установку (соленоид) на 5 сут. Изучали влияние ПеМП промышленной частоты 50 Гц индукцией 1500 и 6000 мкТл.

Влияние СВЧ-излучения. Воздушно-сухие образцы почвы в стеклянных сосудах подвергали воздействию СВЧ-излучения в микроволновой печи марки LG, магнетрон которой работает на частоте 2450 МГц. СВЧ-излучение мощностью 800 Вт, длительность воздействия - 0,5; 1; 10 мин.

Показатели биологической активности определяли по общепринятым методикам [4].

Для оценки возможности использования показателей биологической активности в биоиндикации и биомониторинге электромагнитного воздействия на почву основывались на 2 основных параметрах: чувствительности показателя (% к контролю) и его информативности.

Влияние ПеМП. Можно построить следующие ряды чувствительности показателей биологической активности для исследованных почв (таблица):

- чернозем обыкновенный: бактерии>грибы> ин-вертаза>каталаза> дегидрогеназа;

- рендзина: грибы>бактерии>инвертаза>катала-за>дегидрогеназа;

- бурая лесная почва: дегидрогеназа>грибы>ката-лаза>инвертаза>бактерии;

- серопески: бактерии>дегидрогеназа>грибы>ин-вертаза>каталаза.

ISSN 0321-3005 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. 2011. № 1

Оценка пригодности показателей биологической активности для биоиндикации влияния ПеМП на почву

Показатель Чернозем обыкновенный Рендзина типичная Бурая лесная почва Серопески

Ч, % И, г *** Ч, % И, г ** * Ч, % И, г *** Ч, % И, г ***

Бактерии 43 -0,70 + 69 -0,70 + 121 0,30 - 18 -0,80 +

Грибы 67 -0,90 + 18 -0,70 + 91 -0,86 + 80 -0,96 +

ДГ 111 -0,13 - 101 -0,70 - 55 -0,80 + 42 -0,70 +

Инвертаза 96 -0,97 - 80 -0,90 + 103 -0,50 - 105 0,70 -

Каталаза 99 -0,99 - 98 -0,90 - 97 -0,90 - 110 -0,40 -

Примечание. ДГ - дегидрогеназа; Ч - чувствительность показателя, значения усреднены по дозам, %; И - информативность показателя; г - коэффициент корреляции; *** - степень пригодности в качестве биоиндикаторов: + - подходит; - - не подходит.

Ранжирование показателей биологической активности по информативности имеет вид: чернозем обыкновенный: каталаза>инвертаза>грибы>бакгерии>дещдро-геназа; рендзина типичная: инвертаза>каталаза> бакте-рии>грибы>дегидро-геназа; бурая лесная почва; ката-лаза>грибы>дегидрогеназа>инвертаза; серопески; гри-бы>бактерии>дегидрогеназа>каталаза.

При анализе рядов чувствительности и информативности показателей биологической активности почв Юга России к воздействию ПеМП выделены следующие закономерности: показатели микробиологической активности более чувствительные, хотя однозначной закономерности не выявлено. Особенно они проявили себя для чернозема обыкновенного и дерново-карбонатной почвы, в меньшей степени - серопесков, несколько «выбивается» из общей картины бурая лесная почва, у которой показатель численности бактерий-аммонификаторов занимает последнее место в ряду по чувствительности.

Исследованные почвы, различающиеся в десятки раз по ферментативной активности по шкале Д.Г. Звягинцева [2] от очень бедных (серопески) до очень богатых (рендзина типичная, горно-луговая почва) по генезису, биологическим и другим свойствам, сельскохозяйственному использованию сходным образом реагируют на воздействие ПеМП. Показатели ферментативной активности проявили себя как малочувствительные и в большинстве случаев малоинформативные, что делает их непригодными для биоиндикации влияния электромагнитных полей на почву. В большинстве случаев ферменты устойчивы к воздействию ПеМП, или даже отмечается стимулирующий эффект (рендзина выщелоченная). Дегидрогеназа серопесков и бурой лесной почвы оказалась более чувствительной к воздействию ПеМП. По степени устойчивости к ПеМП ферменты с определенной долей обобщения образовали следующий ряд: каталаза > инвертаза > дегидрогеназа. В целом для микроорганизмов можно построить следующие ряды устойчивости: бактерии (бурая лесная почва>рендзина> чер-нозем>серопески); грибы (бурая лесная почва> серопе-ски>чернозем>рендзина). Переменное и постоянное магнитные поля одинаковых уровней сходным образом влияют на биологические свойства чернозема обыкновенного. Ферменты устойчивы к воздействию. Для микроорганизмов наблюдается подавляющий эффект.

Влияние СВЧ-излучения. Ранжирование показателей биологической активности по чувствительности: чернозем обыкновенный (дегидрогеназа> инвертаза>

Поступила в редакцию_

каталаза>грибы>бактерии-аммонификаторы> споровые бактерии); каштановая почва (грибы> бактерии-аммонификаторы>инвертаза>каталаза); бурая лесная почва (бактерии-аммонификаторы> грибы> инверта-за>каталаза>споровые бактерии >дегидрогеназа); серопески (бактерии-аммонификаторы> гри-бы>каталаза>споровые бактерии>дегидрогеназа> ин-вертаза).

Ранжирование показателей биологической активности по информативности: чернозем обыкновенный (каталаза>грибы>споровые бактерии>дегидрогеназа> инвертаза); каштановая почва (бактерии-аммонифи-каторы>грибы>каталаза>инвертаза); бурая лесная почва (каталаза>инвертаза>грибы>споровые бактерии> бактерии-аммонификаторы); серопески (гри-бы>споровые бактерии>каталаза).

Анализируя чувствительность и информативность показателей биологической активности почв Юга России к воздействию СВЧ-излучения мощностью 800 Вт, можно выделить следующие закономерности. Для каштановой, бурой лесной почвы и серопесков наибольшую чувствительность проявили показатели микробиологической активности, для чернозема - ферментативная активность. Для СВЧ-излучения меньшей мощности (450 Вт) показатели ферментативной активности не чувствительны и неинформативны.

Исследования поддержаны ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (№ П2383, П1298).

Литература

1. Яковлев А.С. Биологическая диагностика и мониторинг

состояния почв // Почвоведение. 2000. № 1. С. 70-79.

2. Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почв и шкалы

для оценки некоторых ее показателей // Почвоведение. 1978. № 6. С. 48-54.

3. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологиче-

ские последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. Ростов н/Д, 2000. 232 с.

4. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологиче-

ская диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов н/Д, 2003. 204 с.

5. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология

почв Юга России. Ростов н/Д, 2004. 350 с.

6. Криволуцкий Д.А. Почвенная фауна - биоиндикатор ра-

диоактивных загрязнений // Радиоэкология почвенных животных. М., 1985. С. 5-52.

_10 марта 2010 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.