Динамика популяционных показателей компостных червей при внесении бензина в почвенный субстрат в лабораторных условиях Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 574.3:591.6

С. Б. ЧАЧИНА А. А. ЗВЕРЕВ Е. В. ГОЛОВАНОВА

Омский государственный технический университет

Омский государственный педагогический университет

ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОМПОСТНЫХ ЧЕРВЕЙ ПРИ ВНЕСЕНИИ БЕНЗИНА В ПОЧВЕННЫЙ СУБСТРАТ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

В статье рассмотрено изменение выживаемости и репродуктивного потенциала навозного червя (Екет'а fetida), калифорнийского червя (Е. а^ге/') и дендробены венета (йе^гоЬаепа уе^а) в условиях загрязнения субстрата бензином. Установлено, что 0,1 %-ный и 0,2 %-ный уровень загрязнения почвы бензином не является смертельным для дождевых червей. Отмечается рост численности — от коконов до половозрелых. Ключевые слова: дождевые черви, загрязнение почв нефтепродуктами.

Работа выполнена в рамках госзадания по проекту: «Факториальная экология дождевых червей в условиях естественных и антропически измененных ландшафтов Урала и Западной Сибири».

В последнее десятилетие появился ряд работ, нацеленных на понимание механизмов, определяющих токсическое действие нефти как сложного конгломерата различных фракций углеводородов на педобионтов. Опыты Козлова [1] на сплошное загрязнение почвенного профиля бензином А-80 различной концентрации (2,5 — 20 г/кг почвы), показали, что смертность дождевых червей (Lumbricus rubellus) напрямую зависит от концентрации бензина и отмечается даже при минимальных значениях поллю-танта. При концентрации бензина 10 и 20 г/кг смертность особей составила 9,8 экз. Гибель отмечалась автором в первые дни после внесения нефтепродуктов [1]. Исследования А. У. Исаевой с соавт. показали, что для навозных червей летальной является концентрация бензина 0,1 %/кг [2]. Исследованиями С. Б. Чачиной и Е. В. Головановой установлено, что 0,1 %-ный уровень загрязнением бензином не является смертельным для дождевых червей (E. fétida). Отмечается рост численности популяций, несмотря на еженедельное загрязнение, прохождение полного цикла развития — от кокона до половозрелых особей [3]. Противоречивость данных, а также отсутствие сведений о видоспецифичности популяцион-ных показателей дождевых червей обусловили цель наших исследований.

Цель работы: изучение выживаемости и репродуктивного потенциала навозного червя (Е. fétida), калифорнийского червя (E. andrei) и дендробены венета (D. veneta) в условиях загрязнения субстрата бензином.

Научная новизна работы. Впервые выявлены видоспецифичные особенности реакции дождевых червей на внесение бензина. Установлено полное созревание калифорнийского червя на загрязнённых почвах.

Практическое значение. В ходе исследования установлено, что вермикультуру дождевых червей (E. fetida, E. andrei, D. veneta) можно использовать для рекультивации почв, загрязнённых бензином.

Материал и методы исследования. Исследования проводились в период с ноября 2013 по март 2014 г. В каждый сосуд вносили по 10 половозрелых червей. Для всех видов опыт производился отдельно. В первый вариант вносили 20 г бензина на 1 кг почвы (10 мл/л). Во второй вариант вносили 40г (20 мл/л). Процесс контролировали по следующим показателям: численность общая, численность половозрелых особей, численность неполовозрелых особей, продуктивность общая и индивидуальная (количество коконов на сосуд и на половозрелого червя), выход ювенильных особей из коконов, соотношение возрастных состояний.

Полученные результаты были обработаны средствами Excel с выполнением операций описательной статистики и использованием рангового метода Фридмана [4].

Результаты исследований. Изменение показателей при внесении бензина 20 г/кг почвы. Динамика общей численности. На протяжении исследований отмечалась положительная динамика численности видов (рис. 1). По сумме рангов наилучшие показатели отмечались у навозного червя, затем у дендробены и на третьем месте — у калифорнийского (р<0,001). По окончании исследования численность навозных червей увеличилась в 14,4 раза и составила 143,7/115— 190 особей на сосуд. Численность калифорнийского червя увеличилась в 6,3 раза и составила 63,0/42 — 97 особей на сосуд. Численность дендробены увеличилась в 9,5 раза и составила 94,7/ 70—104 особи на сосуд. 11 % населения навозных червей, 11,5 % населения калифорнийских червей

Рис. 1. Динамика общей численности при внесении бензина 20 г/кг

Рис. 2. Динамика численности половозрелых червей при внесении бензина 20 г/кг

05.12.2013 05.01.2014 05.02.2014

Рис. 3. Динамика числа коконов при внесении бензина 20 г/кг

05.12.2013 05.01.2014 05.02.2014

Рис. 4. Динамика общей численности червей при внесении бензина 40 г/кг

Рис. 5. Динамика числа коконов при внесении бензина 40 г/кг

Рис. 6. Динамика численности половозрелых червей при внесении бензина 40 г/кг

и 7,8 % населения дендробены были представлены половозрелыми особями. Увеличение числа половозрелых у навозного и калифорнийского червей (рис. 2) свидетельствуют о полном прохождении жизненного цикла видами на загрязнённой бензином почве.

Динамика продуктивности. Во всех вариантах опыта отмечался прирост числа коконов (рис. 3). По сумме рангов на протяжении исследований наилучшие показатели фиксировались у навозного червя, затем — дендробены венеты и очень близки были к предыдущему виду данные калифорнийского червя (p<0,001). Пик откладки у навозного и калифорнийского отмечался к 85-му дню эксперимента, у дендробены — на сотый день исследований. Средние значения общей продуктивности навозного червя составили 29,7/7 — 65 коконов на сосуд. Каждый половозрелый червь откладывал по 3,6/0,7 — 5,6 кокона. Общая продуктивность калифорнийского червя составила 29,4/3,3 — 56,3 кокона на сосуд, но откладка коконов началась на 14 дней позже. Каждый половозрелый червь откладывал по 2,7/0,3 — 5,1 кокона. Количество коконов на сосуд у дендробены составило в среднем 20,9/4,7 — 58,3, каждый пояс-ковый червь откладывал по 2,1/0,5 — 5,8 кокона.

Динамика численности половозрелых червей. В ходе эксперимента отмечен значительный прирост численности половозрелых червей E fétida (рис. 3). Численность их возросла в 2,2 раза. Численность поясковых червей Eisenia andrei и Dendrobena ven-éta к концу исследований не увеличилась.

Наибольшую устойчивость к внесению низких концентраций нефти по всем параметрам показал навозный червь E fetida (p<0,05).

Изменение показателей при внесении бензина 40 г/кг почвы. Динамика общей численности. На протяжении исследований во всех вариантах опыта отмечалась положительная динамика червей (рис. 4). По сумме рангов видоспецифичность динамики общей численности достоверна на третьем уровне значимости исследований. Численность всех видов увеличилась в 8 — 8,5 раза. Всего 10 % населения навозных червей, 9,5 % населения калифорнийских червей и 11,8 % населения дендробена были представлены половозрелыми особями.

Динамика численности коконов. Во всех вариантах опыта отмечен прирост числа коконов (рис. 5). Пики откладки коконов у видов не отличались от результатов ислледований при внесении 20 г/кг бензина. Откладка у всех видов отмечена на 14-й день исследований. По сумме рангов наилучшей продуктивностью отличался калифорнийский червь, затем навозный и несколько уступал им вид дендробена венета (p<0,001). Средние значения продуктивности навозного червя составили 34,6/11,3 — 59,7 коконов на сосуд, при этом на одного половозрелого червя приходилось 3,2/1,1— 5,6 коконов. Общая продуктивность калифорнийского червя в среднем за период исследований составила 26,3/5,3 — 51,3 кокона на сосуд, индивидуальная — 2,0/0,5 — 3,9 кокона на половозрелого червя. Дендробена венета показала более низкие значения общей продуктивности — 18,9/ 1,7 — 53,0 кокона на сосуд и индивидуальной продуктивности — 1,9/0,5 — 5,3 кокона на половозрелого червя.

Динамика численности половозрелых червей. В ходе эксперимента отмечен значительный прирост численности половозрелых калифорнийских червей (рис. 6). Численность их возросла в 1,3 раза. Численность поясковых навозных червей выросла в 1,1. Число половозрелых дендробен оставалось неизменным. Разница между видами по данному показателю недостоверна.

По совокупности показателей наилучшие результаты при внесении бензина 40 г/кг почвы отмечались у калифорнийского червя. Навозный по большинству показателей приближался к калифорнийскому. Дендробена венета также может использоваться на загрязнённых бензином почвах.

Заключение. В ходе эксперимента отмечено, что 0,1 %-ный и 0,2 %-ный уровень загрязнения почвы бензином не является смертельным для дождевых червей E. fetida, E. andrei и D. venetta. Отмечается рост численности популяции — от коконов до половозрелых. Наибольшая устойчивость к низким концентрациям нефти 0,1 % отмечена у навозного червя, а к высокому уровню загрязнения 0,2 % — у калифорнийского червя.

Библиографический список

1. Козлов, К. С. Влияние загрязнения почвы нефтепродуктами на дождевых червей : автореф. дис. ... канд. биол. наук : 03.00.16 / К. С. Козлов. - Томск, 2003. - 13 с.

2. Исаева, А. У. Восстановление почвенного биоценоза, подвергнутого нефтяному загрязнению / А. У. Исаева, А. А. Еши-баев, Г. Д. Кенжалиева // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. — 2008. — Т. 4. — № 4. — С. 156 — 157.

3. Чачина, С. Б. Толерантность навозного червя Eisenia fetida (Savigny, 1926) к загрязнению почвенного субстрата бензином / С. Б. Чачина, Е. В. Голованова, С. В. Сыксин // Омский научный вестник. Сер. Ресурсы Земли. Человек. — 2013. — № 2 (124). — С. 118 — 122

4. Зайцев, Г. Н. Математический анализ биологических данных / Г. Н. Зайцев. — М. : Наука, 1991. — 184 с.

ЧАЧИНА Светлана Борисовна, кандидат биологических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Химическая технология и биотехнология» Омского государственного технического университета (ОмГТУ), старший преподаватель кафедры биологии Омской государственной медицинской академии. ЗВЕРЕВ Алексей Анатольевич, студент группы ХТБ-420 ОмГТУ.

ГОЛОВАНОВА Елена Васильевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник отдела организации и планирования научно-исследовательских работ, доцент кафедры биологии Омского государственного педагогического университета, начальник камеральной группы отдела экологических изысканий Проектного института реконструкции и строительства нефте- и газопроводов. Адрес для переписки: ksb3@yandex.ru

Статья поступила в редакцию 17.03.2014 г. © С. Б. Чачина, А. А. Зверев, Е. В. Голованова