CC BY
109
Эк,ология
9. Юрцев, Б.А. Флора как природная система / Б.А. Юрцев // Бюл. МОИП. - 1982. - Т. 87. - Вып. 4. - С. 3-22.
10. Секретарева, Н.А. Сосудистые растения Российской Арктики и сопредельных территорий / Н.А. Сек-ретарева. - М., 2004. - 131 с.
11. Арктическая флора СССР. - М.-Л.: Наука, 1960-1987. - Т. 1-10.
12. Флора Сибири. - Новосибирск: Наука, 1988-1997. - Т. 1-13.
13. Флора Путорана. - Новосибирск: Наука, 1976. - 246 с.
14. Малышев, Л.И. Количественная характеристика флоры Путорана / Л.И. Малышев // Флора Путорана. -Новосибирск: Наука, 1976. - С. 163-186.
15. Толмачев, А.И. Методы сравнительной флористики и проблемы флорогенеза / А.И. Толмачев. - Новосибирск, 1986. - 196 с.
УДК 38. 761 (2Р 36) Е.А. Галатова
НАКОПЛЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОТОКСИКАНТОВ В РЕЧНОЙ ВОДЕ (НА ПРИМЕРЕ РЕКИ УЙ)
Приведены результаты исследования накопления и распределения тяжелых металлов в воде реки Уй, отбор которых проводился в среднем ее течении по территории г. Троицка Челябинской области методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Данные свидетельствуют о серьезных различиях с нормативными величинами в содержании цинка, меди, железа. Было установлено, что наиболее высокие концентрации выявлены по цинку и железу.
По гидрохимическому состоянию поверхностных вод Челябинская область относится к наиболее напряженной группе территорий Российской Федерации. Причиной именно такого состояния является постоянный и многолетний сброс загрязненных промышленными и хозяйственно-бытовыми отходами вод, поверхностных стоков с полей и животноводческих ферм в водные объекты. Не лучшая ситуация с водными объектами складывается и на территории г. Троицка и Троицкого района.
Основным источником питьевого водоснабжения города Троицка является река Уй, которая со своими притоками входит в систему реки Тобол и при своем течении к городу Троицку испытывает значительную техногенную нагрузку.
Основную антропогенную нагрузку река Уй испытывает в районе г. Троицка, где на качество воды оказывают влияние сточные воды Троицкой ГРЭС, городских сооружений, завода ЖБИ.
Река Уй является левобережным притоком реки Тобол длиной 462 км. В границах Челябинской области имеет протяженность 462 км. Уй берет начало в 12 км к северо-западу от с. Азиашево Учалинского района Республики Башкортостан, в небольшом болоте. Площадь водосбора - 34400 км2.
В верхнем течении река протекает по сельскохозяйственным регионам. Качественный состав воды формируется под влиянием поверхностного стока и загрязненной воды притока реки Кидыша - водоприемника сточных вод ОАО «Учалинский ГОК».
Основную антропогенную нагрузку река испытывает в районе г. Троицка, где на качество воды оказывают влияние сточные воды филиала ОАО «ОГК-2» - Троицкой ГРЭС, городских очистных сооружений, завода ЖБИ.
Поступающие в водоемы вещества включаются в круговорот и претерпевают различные физикохимические превращения. Малостойкие, простые, твердые и летучие вещества оседают на дно или улетучиваются, а также окисляются, связываются солями буферной системы воды или разлагаются под действием микроорганизмов [7].
Многие токсические вещества могут длительно сохраняться в воде, кумулироваться в донных отложениях и гидробионтах, мигрировать по пищевой цепи, накапливаясь в возрастающих количествах от низшего к высшему звену. В этих случаях, наряду с первичным, важную роль играет вторичное загрязнение, кото-
рое возникает вследствие отмирания животных и растений или резорбции токсикантов из грунта. Такой особенностью обладают тяжелые металлы [8].
Металл-токсикант, попав в водоем или реку, распределяется между компонентами этой водной экосистемы. Однако не всякое количество металла вызывает расстройство данной системы. При оценке способности экосистемы сопротивляться внешнему токсическому воздействию принято говорить о буферной емкости экосистемы. При этом сам металл-токсикант распределяется на следующие составляющие: 1) металл в растворенной форме; 2) сорбированный и аккумулированный фитопланктоном, то есть растительными микроорганизмами; 3) удерживаемый донными отложениями в результате седиментации взвешенных органических и минеральных частиц из водной среды: 4) адсорбированный на поверхности донных отложений непосредственно в водной среде в растворимой форме; 5) находящийся в адсорбированной форме на частицах взвеси [8].
Тяжелые металлы - наиболее распространенная группа токсичных, трудноокисляемых загрязнений, присутствующих как в сточных, так и в природных водах. В природных водах металлы представлены разнообразными химическими соединениями во взвешенной, коллоидной, растворенной и нерастворенной формах. Некоторые из солей тяжелых металлов, например, меди, цинка, в щелочной среде выпадают в осадок. Другие, гидролизуясь, значительно подкисляют воды [5].
Токсичность соли металла зависит от токсичности, как катиона, так и аниона. Наиболее распространенные анионы, входящие в состав солей металлов в сточных водах, хлориды, нитраты и сульфаты, токсичность которых примерно одинакова, а катионы металлов по своей токсичности значительно различаются, по убыванию можно расположить в следующий ряд [9-10]:
Нд2+^2+^п2+>Си2+>РЬ2+>№2+>Со2+^п2+>Ва2+^е2+>Мп2+^г2+>Мд2+>Са2+.
В связи с этим оценка состояния загрязненности воды реки при ее течении по территории г. Троицка представляет определенный интерес.
Нами проведено определение содержания тяжелых металлов в воде реки Уй, отбор которых проводился в среднем ее течении по территории г. Троицка Челябинской области методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Содержание тяжелых металлов в подготовленных таким образом пробах определялось методом атомной абсорбции при атомизации в пламени и контролируемом температурном режиме (атомноабсорбционный спектрофотометр АА5-30, ГОСТ 26929-94).
Данные таблицы свидетельствуют о серьезных различиях с нормативными величинами в содержании цинка, меди, железа, концентрация которых в отдельные периоды наблюдений достигала в среднем 6 ПДК.
Так, массовая концентрация цинка зимой составила 25,48±1,12 мг/л и превысила допустимый уровень в 5,1 раза. Высокий уровень этого элемента в речной воде продолжал сохраняться и в весенний период (22,84±0,93 мг/дм3; 4,57 ПДК). В летний и осенний период концентрация цинка снизилась в 2,0-2,5 раза и составила соответственно 10,84±0,24 и 12,12±0,34 мг/л по сезонам года.
Опасность содержания цинка в речной воде в высоких концентрациях связана с тем, что он обладает кумулятивными свойствами, при этом локализируется в эритроцитах, 3% - в лейкоцитах и 12% - в сыворотке крови [2].
Содержание тяжелых металлов в речной воде, мг/дм3 (п=10)
Показатель Зима Весна Лето Осень ПДК
Zn 25,48±1,12 22,84±0,93 10,84±0,24 12,12±0,34 5,0
Си 6,42±0,20 5,94±0,15 2,12±0,05 3,85±0,08 1,0
Со 0,08±0,02 0,09±0,01 0,05±0,01 0,04±0,01 0,1
Fe 1,88±0,12 1,62±0,13 0,85±0,03 0,61±0,01 0,3
№ 0,19±0,004 0,28±0,011 0,12±0,005 0,25±0,010 0,1
РЬ 0,12±0,002 0,15±0,001 0,09±0,001 0,08±0,001 0,03
Мп 0,29±0,002 0,32±0,001 0,15±0,001 0,12±0,001 0,1
Cd 0,0035 0,0022 0,0014 0,0013 0,001
Токсическое действие на рыб оказывают при повышении их уровня и соединения меди. Как видно по материалам таблицы, содержание меди в речной воде составило от 2,12±0,05 мг/л - летом до 6,42±0,20 мг/л - зимой, что выше нормативного показателя в 1,12-6,42 раза.
ЭкРлогия
Согласно данным литературы, нарушение эмбрионального развития радужной форели наступает при концентрациях меди 0,02-0,04 мг/л в мягкой воде и 0,08 мг/л - в жесткой, а карпа - в концентрациях выше 0,5 мг/л в мягкой воде. Хроническое отравление рыб медью отмечают при 0,1 мг/л [2].
При остром отравлении рыбы возбуждены, тело их покрывается коагулированной слизью голубоватого цвета. В жабрах и коже наблюдается гиперемия, дистрофия, некробиоз и десквамация покровного эпителия, в почках и печени - зернистая дистрофия и деструкция эритроцитов.
Анализ полученных нами данных позволил выявить и высокие массовые концентрации железа, которые были выше ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения.
Токсичность железа обусловлена механическим повреждением и асфиксией рыб и икры в результате осаждения хлопьев гидроксида железа или снижением в воде кислорода, потребляемого на окисление закисного железа. Токсическое действие железа во многом зависит от гидрохимического режима, особенно от рН, жесткости и других показателей. Для рыб более токсично сернокислое и двухлористое железо, чем его оксид, и хлористое железо [1].
По данным ряда авторов, острое отравление карпа, карася и леща происходит при концентрации хлорида и сульфата железа 4,3-6,4 мг/л. При рН воды 5,0-6,7 токсические концентрации железа для лосося, форели, щуки, плотвы снижаются до 1,0-2,0 мг/л. Гибель икры байкальского окуня отмечена при концентрации железа 0,52 мг/л в результате оседания на ее оболочках оксида железа. При остром отравлении соединениями железа жабры, кожа рыб, а также оболочка погибшей икры покрываются бурым налетом. В жабрах, кроме того, отмечается распад эпителия и его десквамация [4].
Анализ проб речной воды на содержание тяжелых металлов показал также повышенный уровень содержания в ней никеля, свинца и кадмия.
Никель относится к редким элементам, но в отдельных местностях содержание его весьма значительно. Это обусловлено тем, что, кроме природных никелевых провинций существуют еще и техногенные [6]. Наиболее токсичными считают хорошо растворимый никеля хлорид, никеля ацетат, никеля сульфат, наименее токсичным является металлический никель.
В наших исследованиях в речной воде установлено превышение ПДК для открытых водоемов в зимний период в 1,9 раза; весенний - в 2,8, осенний - в 2,5 раза. Летом концентрации никеля в исследованной воде снизились и достигли 0,12±0,005 мг/л при ПДК 0,1 мг/л.
Концентрации марганца были также выше допустимого уровня, однако следует отметить, что если зимой и весной они составили 2,9 ПДК и 3,2 ПДК соответственно, то в летний и осенний периоды исследований их содержание значительно снизилось до 1,5 и 1,2 ПДК соответственно.
Достаточно высокие концентрации установлены в речной воде и для кадмия, составившие 0,0035, 0,0022,
0,0014 и 0,0013 мг/л соответственно в зимний, весенний, летний и осенний периоды наблюдения. Необходимо отметить, что максимальные концентрации этого элемента регистрировались зимой (3,5 ПДК) и в начале весны (2,2 ПДК).
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что токсичность вод при загрязнении их тяжелыми металлами в основном определяется концентрацией либо акваионов металлов, либо простейшим комплексом с неорганическими ионами. Присутствие других комплексообразующих веществ, и, прежде всего, органических, понижает токсичность. Отмеченное выше явление накопления токсикантов в донных отложениях может явиться причиной вторичной токсичности вод. Действительно, даже если источник загрязнения устранен и, как говорят, «вода пошла нормальная», в дальнейшем становится возможна обратная миграция металла из донных отложений в воды. Поэтому прогнозирование состояния водных систем должно опираться на данные анализа всех составляющих, проводимого через определенные промежутки времени.
Литература
1. Белковский, Н. Обезжелезивание полезной воды / Н. Белковский // Рыбоводство и рыболовство. - 1983. -№ 2. - С. 10-12.
2. Воробьёв, В.И. Микроэлементы и их применение в рыбоводстве / В.И. Воробьёв. - М.: Пищевая пром-сть, 1979. - 183 с.
3. Гоибовский, Г.П. Никелевые провинции Южного Урала / Г.П. Гоибовский // Актуальные проблемы интенсификации животноводства и подготовки специалистов. - 1998. - С. 61-62.
4. Гоиценко, Л.Н. Болезни рыб и основы рыбоводства / Л.Н. Гоиценко, М.Ш. Акбаев, Г.В. Васильков. - М.:
Колос, 1999. - 456 с.
5. Папина, Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в ряду: вода - взвешенное вещество - донные отложения речных экосистем / Т. С. Папина. - Новосибирск, 2001. - 269 с.
6. Таланов, ГА Санитария кормов / ГА Таланов, Б.Н. Хмелевский. - М.: Агропромиздат, 1991. - 303 с.
7. Трапезников, А.В. Радиоэкология пресноводных экосистем (на примере Уральского региона): автореф. дис. ... д-ра биол. наук / А.В. Трапезников. - Екатеринбург, 2001. - 48 с.
8. Уразаев, НА Сельскохозяйственная экология / НА Уразаев, А.А. Вакулин, А.В. Никитин. - М.: Колос, 2000. - С. 267-268.
9. Фомин, Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам: энцикл. сл. / Г.С. Фомин. - М.: Протектор, 2000. - 848 с.
10. Фрумин, Г.Т. Экологически допустимые уровни воздействия металлами на водные экосистемы / Г.Т. Фру-мин // Биология внутренних вод. - 2000. - № 1. - С. 125-131.
---------♦'-----------
УДК 599.742.1 (571.51) А.П. Суворов, Н.Н. Кириенко
ОСОБЕННОСТИ САМОРЕГУЛЯЦИИ В ПОПУЛЯЦИЯХ ВОЛКА ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ
В популяциях волка существуют механизмы, регулирующие их состояние, ограничивающие или стимулирующие прирост в зависимости от состояния кормовой базы, собственной плотности населения, воздействия среды обитания и антропогенных факторов. Регулирование воспроизводства происходит за счёт изменения числа размножающихся самок, плодовитости и полового соотношения щенков в помётах, уровнем смертности в них самочек, распадом и рассредоточением стай с откочевками переярков. Пространственная регуляции отношений «хищник-жертва» и между стаями и осуществляется благодаря межстайным пограничным территориям - «буферным зонам».
Известно, что в процессе экогенеза формируются механизмы, отвечающие за гомеостаз надорганизмен-ных систем, в первую очередь, популяций. Гомеостатическая устойчивость обеспечивает стабильность популяционных структур (генетической, половозрастной, пространственной и др.). Нежелательны любые отклонения параметров популяций от оптимальных, но если чрезмерно высокие значения их не представляют прямой опасности для существования вида, то снижение их до минимального уровня, особенно численности популяции, представляют явную угрозу.
Согласно теории Х.Г. Андреварты - Л.К. Бирча (1954) (теории лимитов популяционной численности), численность естественных популяций ограничена истощением пищевых ресурсов и условий размножения, недоступностью этих ресурсов, слишком коротким периодом ускорения роста популяции. Теория "лимитов" дополняется теорией биоценотической регуляции численности популяции К. Фредерикса (1927): рост численности популяции ограничивается воздействием комплекса абиотических и биотических факторов среды.
Каковы же эти причины колебания численности популяции? Назовем в их числе:
- достаточные запасы пищи и ее недостаток;
- конкуренция нескольких популяций из-за одной экологической ниши;
- взаимоотношения между популяциями хищника и жертвы;
- внешние (абиотические) условия среды.
Кроме экологических факторов включаются внутренние (генетические и физиологические) механизмы регулирования численности популяций: при сокращении жизненного пространства и запасов корма сокращается плодовитость особей, повышение смертности на ранних стадиях жизни, уменьшаются размеры взрослых особей и др. При чрезмерном росте численности популяции у млекопитающих начинается эмиграция на новые места.
Любая популяция живых организмов - это совершенная живая система, способная к саморегуляции, восстановлению своего динамического равновесия. Но она существует не изолированно, а совместно с популяциями других видов, образуя биоценозы. Поэтому в природе широко распространены и межпопуляционные механизмы, регулирующие взаимоотношения между популяциями разных видов. В качестве регулятора данных взаимоотношений выступает биогеоценоз, состоящий из множества популяций разных видов. В каждой из этих популяций происходят взаимодействия между особями, и каждая популяция оказывает воздействие на другие популяции и на биогеоценоз в целом, как и биогеоценоз с входящими в него популяциями оказывает непосредственное влияние на каждую конкретную популяцию.
Как пишет И.И. Шмальгаузен: «.Во всех биологических системах имеется всегда взаимодействие разных циклов регуляции, ведущее к саморазвитию системы соответственно данным условиям существования.».
