CC BY
153
УДК 574.2:591.6
С. Б. ЧАЧИНА Г. С. ПОНОЧЕВНАЯ Н. В. ЧЕРКАШИНА
Омский государственный технический университет
ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРЕХ ВИДОВ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ EISENIA FOETIDA, EISENIA ANDREI, DENDROBENA VENETA В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ОТРАБОТАННЫМ МАШИННЫМ МАСЛОМ
Наиболее устойчивым к загрязнению почвы низкими концентрациями отработанного масла (20 г/кг) оказался калифорнийский червь. Численность калифорнийских червей увеличилась в 6,7 раза по сравнению с исходными показателями, а дендробены в 6 раз. В вариантах с навозным червем было зафиксировано увеличение численности только в 3 раза. Наиболее устойчивым к загрязнению почвы средними концентрациями отработанного масла (40 г/кг) оказался навозный и калифорнийский червь. Численность навозного червя увеличилась в 3,3 раза; калифорнийского — в 3,1 раза; а дендробены — в 2,6 раза.
Ключевые слова: дождевые черви, Eisenia fetida, Eisenia Andrei, Dendrobena veneta, биологическая очистка, удаление нефтяных углеводородов.
Нефть и нефтепродукты, попадающие в почву при ее добыче и транспортировке, оказывают глубокое влияние на природу обширных территорий. Последствия нефтяных загрязнений определяются типом почвы и, конечно, интенсивностью загрязнения. Массовая элиминация почвенных обитателей наблюдается уже в первые дни после загрязнения. При относительно небольшом количестве нефти (5—10 кг/м) через 3 дня численность мелких членистоногих падает в 10 раз, большая же часть крупных беспозвоночных погибает в первые 2 — 3 месяца [1].
Легкие фракции нефти (бензин, солярка) токсичны для педобионтов. Тяжелые же фракции нефти (масла и гудроны) менее токсичны для почвенной биоты. Л. К. Жеребцовым [2] в лабораторных опытах с дождевыми червями (Eisenia fetida) показано, что для дождевых червей наиболее токсичны легкие фракции нефти, причем более толерантными к нефтяному загрязнению оказался навозный червь Е. foetida. В. В. Смольникова, Д. М. Дементьева, М. С. Дементьев [3] в чернозем внесли сырую нефть ставропольских месторождений из расчета 2,5 г/кг (верхний предел низкого уровня загрязнения). Дождевых червей вносили из расчета 15 экз/кг.
Установлено, что дождевые черви способны уменьшать содержание нефти в почвах. М. Витфилд Аслунд с соавт. [4] отмечает отсутствие острой токсичности нефтезагрязнённых почв для червей (90 % выживаемости), но нарушений у них репродукции.
Lopes, P.R.M., Montagnolli, R.N., изучали влияние различных типов автомобильных смазочных масел
на дождевых червей. На основе анализов на токсикологические испытания были выполнены с использованием Eisenia foetida. Отработанное масло является очень токсичным для педобионтов и является канцерогеном. Смазочные масла подвергаются биоразложению с использованием Eisenia fetida на 40 % [5].
В предыдущих исследованиях нами было изучено влияние нефти, дизельного топлива, бензина на популяционные показатели червей Eisenia fetida, Eisenia Andrei, Dendrobena veneta. Установлено, что низкие концентрации нефти, бензина (до 40 г/кг), оказывают стимулирующее влияние на репродуктивный потенциал дождевых червей, стимулируя откладку коконов и рост общей численности. Дизельное топливо, даже в низких концентрациях (20 г/кг) угнетает дождевых червей, а концентрации 40 г/кг оказались для них губительны [6 — 8].
Целью нашего исследования являлось выяснение влияния автомобильного масла на репродуктивный потенциал дождевых червей Eisenia fetida, Eisenia Andrei, Dendrobena veneta.
Материал и методы исследования. Исследования проводились в период с марта 2014 по июнь 2014 г. 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 и вертикальное
Рис. 1. Динамика общей численности при внесении отработанного масла 20 г/кг
Рис. 2. Численность половозрелых червей при внесении отработанного масла 20 г/кг
распределение в субстрате. Полученные результаты были обработаны средствами Excel for Windows 2007 с выполнением операций описательной статистики и использованием рангового метода Фридмана. Определение видовой принадлежности дождевых червей проводили по определителю Перель, Т. С., 1975 [9].
В полипропиленовые сосуды объемом 2 литра на дно укладывали дренаж. Затем засыпали слой почвы толщиной 15 см (1 кг). В первый вариант вносили по 10 половозрелых червей в каждый сосуд и поливали водой 1 раз в неделю. Во второй вариант вносили по 10 половозрелых червей в каждый сосуд и вносили раствором отработанного масла в концентрации 20 г/кг и 40 г/кг мл Червей подкармливали свежим тертым картофелем 1 раз в неделю и увлажняли почву 2 раза в неделю. Сосуды с почвой накрывали хлопчатобумажной тканью, которую закрепляли резинками. Разбор червей проводили через 14 дней вручную послойно. Отмечали 4 возрастных состояния червей: коконы, маленькие неполовозрелые, большие неполовозрелые и половозрелые особи. Эксперимент проводился при температуре + 15° С в течение 3 месяцев.
Результаты исследования. Изменение численности червей при внесении отработанного масла в концентрации 20 г/кг.
Общая численность. По показателям общей численности наилучшие результаты отмечались в вариантах с калифорнийскими червями и дендро-беной ф<0,05) (рис. 1). Численность калифорнийских червей увеличилась в 6,7 раза, по сравнению с исходными показателями, а дендробены в 6 раз. В вариантах навозным червем было зафиксировано меньшие показатели ф<0,001), но отмечен достаточно стабильный рост общей численности. За 5 месяцев исследований численность популяций навозного червя возросла в 3,3 раза, при внесении в субстрат 20 г/кг отработанного моторного масла. При внесении микробиологического препарата численность навозного червя увеличилась в 3 раза, § калифорнийского — в 3,8 раза, а дендробены — И в 2,7 раза. Таким образом, внесение микробиологи- С ческого препарата снижало рост численности всех | исследуемых видов червей. У
Численность половозрелых. На протяжении экс- И перимента рост численности половозрелых отме- ^^ чался только в вариантах с навозным и калифор-
Рис. 3. Индивидуальная продуктивность при внесении отработанного масла 20 г/кг
Рис. 4. Численность неполовозрелых при внесении отработанного масла 20 г/кг
нийским червем и составил при внесении масла 20 г/кг — 120 % у навохного червя (рис. 2), у калифорнийского червя — 113 %, а у дендробены снизился на 90 % от исходных величин. Увеличение численности отмечалось на 120-й день эксперимента. При внесении микробиологического препарата, численность навозного червя оставалась неизменной, у калифорнийского увеличилась на 130 %, а у дендробены наблюдалось снижение численности половозрелых до 80 %. Таким образом, внесение микробиологического препарата стимулировало рост половозрелых червей только у калифорнийского червя.
Индивидуальная продуктивность. Индивидуальная продуктивность (количество коконов, приходящееся на 1 половозрелого червя) составила при содержании отработанного масла 20 г/кг почвы для калифорнийского — 1,6 — 1,72 кокона/червя, для навозного — 0,9 — 1,0 кокона/червя, для дендробены — 1,78 — 2,1 кокона/червя. Таким образом, на одного червя приходилось от 1 до 2 коконов. Максимальные значения отмечались на 90-й день
исследований (рис. 3). При внесении микробиологического препарата продуктивность снизилась у калифорнийского червя и дендробены. У навозного червя индивидуальная продуктивность оставалась неизменной. Индивидуальная продуктивность калифорнийского червя снизилась до 0,5 коконов/червя, а у дендробены до 1,25 (рис. 3). Таким образом, внесение микробиологического препарата благотворно сказывается на индивидуальной продуктивности навозного и и снижало продуктивность дендробены и калифорнийского червя.
Численность неполовозрелых. Из коконов у всех видов выходило по 1 — 3 особи. Ювенильные черви появлялись начиная с четвёртой недели исследования (рис. 4). Численность их в большинстве вариантов росла, но выживаемость была невысокой. Наилучшие показатели наблюдались в вариантах с калифорнийскими. Численность маленьких неполовозрелых достигла 32 экз., а больших — 5,3. У навозного червя — 8 маленьких и 2,6 больших. У дендробены — 2,6 маленьких и 5,6 больших. При внесении микробиологического препарата
>
Рис. 5. Динамика общей численности при внесении отработанного масла 40 г/кг
Рис. 6. Динамика численности половозрелых червей при внесении отработанного масла 40 г/ кг
у навозного червя — 5,3 маленьких и 4,6 больших. У калифорнийского — 6,6 маленьких и 2 больших, а у дендробены 4,6 маленьких и 4,3 больших.
Изменение численности червей при внесении отработанного масла в концентрации 40 г/кг.
Общая численность. По показателям общей численности наилучшие результаты отмечались в вариантах с навозными и калифорнийскими червями с микроорганизмами (p<0,05) (рис. 5). Численность навозного червя увеличилась в 3,3 раза, калифорнийского — в 3,1 раза, а дендробены в 2,6 раза. Общая численность навозного червя составила 33,6 экз/сосуд. Несколько уступала общая численность калифорнийского червя, корторая составила 31 экз. на сосуд. В вариантах с дендробеной ве-нетой было зафиксировано меньшие показатели (p<0,001), — 26,6 экз. на сосуд, а при внесении микробиологического препарата отмечалось снижение общей численности навозного червя до 21 экз./сосуд, у дендробены до 15,6 экз/ сосуд. А у калифорнийского червя численность резко увеличилась до 38,6 экз/сосуд. Таким образом, внесе-
ние микробиологического препарата стимулировало рост численности только калифорнийского червя и снижало численность дендробены и навозного червя.
Численность половозрельж. На протяжении эксперимента численность половозрелых особей оставалась неизменной только в вариантах с навозным червем, у калифорнийского червя отмечалось незначительное увеличение численности до 111 % (рис. 6), У дендробены численность половозрелых особей снизилась до 80 % от исходных величин. При внесении микробиологического препарата, отмечено увеличение численности только у калифорнийского червя — до 110 %.
Индивидуальная продуктивность (количество § коконов, приходящееся на одного половозрелого о червя). Наилучшая индивидуальная продуктивность | отмечена в вариантах с калифорнийским червем | и с калифорнийским и микроорганизмами и со- | ставила при содержании масла 40 г/кг почвы — И 1,4 кокона/червя. Для навозного — 0,93 кокона/червя, для дендробены — 0,84 кокона/червя. Таким об-
<
Рис. 7. Индивидуальная продуктивность при внесении отработанного масла 40 г/кг
Рис. 8. Численность неполовозрелых при внесении отработанного масла 40 г/кг
разом, на одного червя приходилось от 1 до 1,5 коконов. Максимальные значения отмечались на 60 — 80 день исследований (рис. 7).
При внесении микробиологического препарата продуктивность навозного снизилась до 0,5 кокона/ червя, а у дендробены снизилась до 0,66 (рис. 7). Таким образом, внесение микробиологического препарата благотворно сказывается только индивидуальной продуктивности калифорнийского червя, откладка коконов у которого увеличилась до 1,6 коконов/червя.
Численность неполовозрелых. Из коконов у всех видов выходило по 1 — 3 особи.
Ювенильные черви появлялись начиная на 90 день исследования. Наилучшие показатели наблюдались в вариантах с навозными червями и калифорнийскими червями, численность маленьких неполовозрелых у которых увеличилась до 6,3 экз. у навозного червя, 3,6 у калифорнийского и 8 у дендробены (рис. 8). При внесении микробиологического препарата численность маленьких червей у навозного червя снизилась до 4,3 экз.,
у дендробены до 1,6 экз., а у калифорнийского червя увеличилась до 9,3 экз.
При внесении 40 г /кг почвы отработанного масла наилучшие показатели численности больших червей отмечены у навозного черв — 6,6 экз., у калифорнийского — 2 экз., у дендробены — 2,6 экз.
При внесении микробиологического препарата отмечено снижение численности больших червей у всех видов. Численность больших навозных червей снизилась до 2 экз., калифорнийских до 1,3 экз., а дендробены до 0,6 экз.
Таким образом, исследуемые виды люмбрицид показали хорошую выживаемость и продуктивность на загрязнённых нефтью почвенных субстратах. По сумме показателей первое место занимали навозные черви, второе — калифорнийские черви. Навозный червь лидирует по увеличению общей численности и численности половозрелых, а калифорнийский — по общей и индивидуальной продуктивности. Дендробена венета уступает по всем параметрам.
На основании полученных данных все изученные виды дождевых червей можно рекомендовать для рекультивации почв, загрязнённых отработанным маслом.
Заключение
1. Наиболее устойчивым к загрязнению почвы низкими концентрациями отработанного масла (20 г/кг) оказался калифорнийский червь. Численность калифорнийских червей увеличилась в 6,7 раза, по сравнению с исходными показателями, а дендробены в 6 раз. В вариантах с навозным червем были зафиксированы меньшие показатели, численность увеличилась в 3 раза. При внесении микробиологического препарата численность навозного червя увеличилась в 3 раза, калифорнийского — в 3,8 раза, а дендробены — в 2,7 раза. Таким образом, внесение микробиологического препарата снижало рост численности всех исследуемых видов червей.
2. Наиболее устойчивым к загрязнению почвы средними концентрациями отработанного масла (40 г/кг) оказался навозного и калифорнийский червь и микроорганизмы. Численность навозного червя увеличилась в 3,3 раза калифорнийского в 3,1 раза, а дендробены в 2,6 раза. В вариантах с дендробеной венетой было зафиксировано меньшие показатели (р<0,001), — 26,6 экз. на сосуд, а при внесении микробиологического препарата отмечалось снижение общей численности навозного червя до 21 экз./сосуд, у дендробены до 15,6 экз./ сосуд. А у калифорнийского червя численность резко увеличилась до 38,6 экз./сосуд. Таким образом, внесение микробиологического препарата стимулировало рост численности только калифорнийского червя и снижало численность дендробены и навозного червя.
Библиографический список
1. Артемьева, Т. И. Комплексы почвенных животных и вопросы рекультивации техногенных территорий / Т. И. Артемьева. - М. : Наука, 1989. - 111 с.
2. Кибардин, В. М. Влияние нефтяного загрязнения на дождевых червей разных природно-климатических зон / В. М. Кибардин, Т. И. Артемьева, А. К. Жеребцов // Естественные науки. - 2008. - Т. 150. - Кн. 1. - С. 97-105.
3. Смольникова, В. В. Влияние углеводородов нефти на окружающую среду и способы очистки нефтезагрязненных субстратов / В. В. Смольникова, С. А. Емельянов, М. С. Демен-
тьев // Известия Самар. науч. центра Рос. акад. наук. — 2009. — Т. 11, № 1 (6). - С. 1378-1380.
4. Whitfield Aslund, M. Comparison of earthworm responses to petroleum hydrocarbon exposure in aged field contaminated soil using traditional ecotoxicity endpoints and 1H NMR-based metabolomics / M. Whitfield Aslund, G. L. Stephenson, A. J. Simpson, M. J. Simpson // Environmental Pollution. — 2013. — № 182. — P. 263 — 268.
5. Lopes, P.R.M., Montagnolli, R.N., De Fatima Domingues, R., Bidoia, E.D. Toxicity and biodegradation in sandy soil contaminated by lubricant oils // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. — 2010. — № 84 (4). — Р. 454 — 458.
6. Чачина, С. Б. Динамика популяционных показателей компостных червей различных видов в условиях загрязнения почвы нефтью / С. Б. Чачина, Е. В. Голованова // Омский научный вестник. Сер. Ресурсы земли. Человек. — 2014. — № 1 (128). — С. 164 — 170.
7. Чачина, С. Б. Динамика популяционных показателей компостных червей при внесении бензина в почвенный субстрат в лабораторных условиях / С. Б. Чачина, Е. В. Голованова, А. А. Зверев // Омский научный вестник. Сер. Ресурсы земли. Человек. — 2014. — № 1 (128). — С. 174 — 178.
8. Чачина, С. Б. Влияние дизельного топлива на по-пуляционные показатели червей Eisenia fetida, Eisenia Andrei, Dendrobena veneta / С. Б. Чачина, Е. В. Голованова, Ю. А. Макаров // Омский научный вестник. Сер. Ресурсы земли. Человек. — 2014. — № 1 (128). — С. 178 — 182.
9. Перель, Т. С. Жизненные формы дождевых червей (Lumbricidae) / Т. С. Перель // Журнал общей биологии. — 1975. — Т. 36, № 2. — С. 189 — 202.
№
ЧАЧИНА Светлана Борисовна, кандидат биологических наук, доцент кафедры химической технологии и биотехнологии Омского государственного технического университета (ОмГТУ); доцент кафедры биологии Омской государственной медицинской академии.
ПОНОЧЕВНАЯ Галина Сергеевна, магистрант гр. БТМ-613 факультета элитного образования и магистратуры ОмГТУ.
ЧЕРКАШИНА Наталья Викторовна, ассистент кафедры химической технологии и биотехнологии ОмГТУ.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 24.04.2015 г. © С. Б. Чачина, Г. С. Поночевная, Н. В. Черкашина
Книжная полка
502/В75
Воронкова, Н. А. Вода и ее реакционная способность : учеб. текстовое электрон. изд. локального распространения : учеб. пособие / Н. А. Воронкова, Л. Н. Котова. - Омск : ОмГТУ, 2014. - 1 о=эл. опт. диск (CD-ROM). - ISBN 978-5-8149-1814-7.
Рассмотрен модуль программы дисциплины «Химия окружающей среды», в котором изложены основные физико-химические процессы, происходящие в гидросфере. Особое внимание уделено вопросам формирования химического состава природной воды, ее компонентного состава и механизму химиче- § ских реакций, протекающих в водоёмах. Обсуждается актуальная проблема, связанная с загрязнением гидросферы в результате антропогенной деятельности. Приведены задачи для самостоятельного решения, контрольные вопросы и тесты. Предназначено для студентов всех специальностей и форм обучения, осваивающих курс «Химия окружающей среды» и дисциплины, связанные с решением экологических проблем гидросферы.
