CC BY
35
Вюник Дшпропетровського унiверситету. Бюлопя, екологтя. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seriâ Biologiâ, ekologiâ Visnyk of Dnepropetrovsk University. Biology, ecology.
Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2016. 24(1), 151-156.
ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online
doi:10.15421/011618
www.ecology.dp.ua
УДК 504.05+579.26
Реакщя мжробтти грунту на д^ важких металiв у зош впливу залiзничного транспорту
Н.Ю. Бобрик1, М.В. Кривцова1, B.I. Нiколайчук1, I. Волощук2
1ДВНЗ «Ужгородський нацюнальнийушверситет», Ужгород, Украта 2Утверситет Матея Бела, Банська Бистриця, Словацька Республжа
Виявлено закономрносп перебудови м1кробних ценозiв Грунтв теригорш, що перебувають у зон впливу залiзничноï лiнiï Чоп -Ужгород - Самбр (у межах Закарпатсьюм обласп). У Грунтах, наближених до залгзничних колш, вщбуваеться змша сшввщно-шення мжробних угруповань Грунту, яка характеризуемся зниженням кiлькоcтi азотфжсаторш, мжромщетш, олiгонiтрофiлiв, амiлолiтичноï та педотрофжй мiкрофлори порiвняно з контролем. Вщбуваетъся пiдвищення кiлькоcтi амонiфiкаторiв за рахунок cпоровоï мжробюти та енгеробакгерiй. У лучних i буроземних Грунтах юльюсть олiгонiтрофiлiв, мiкcобакгерiй та амiлолiтичних бактерш закономiрно знижуеться з вiддаленням вщ залiзничноï колiï у зв'язку з тдвищеною киcлотнicтю Iрунтiв i полшетатчним забрудненням рухомими формами важких метатв. За результатами кореляцшного аналiзу встановлено cереднi та cилънi кореля-цшт зв'язки мгж кiлъкicтю еколого-грофiчних груп мжрооргатзмш та вмстом кислоторозчинних форм свинцю. У Грунтах уах мотторингових длянок найчутливiшу реакцга на вмст важких металiв проявили азотфжсатори та мжроскотчт гриби.
Ключовь слова: затзничт коли; кислоторозчини форми важких металш; Грунтова мжробюта; еколого-трофiчнi групи мжрооргашзмш
Monitoring research on the areas intensively and continuously affected by technogenic loading has remained topical until nowadays. The soil as a basic component of many ecosystems, including the structure of its microbial cenoses, remains an informative index of a system's overall stability. The areas affected by railway transport have been scarcely studied. Due to the above, the aim of this work has been to establish the transformation regularities of soil microbial cenoses of territories close to railways and to establish the groups of microorganisms that are a sensitive criterion of technogenic vehicular influence. For the purpose of microbiological research, soil samples were taken at different distances from the railway track (0, 25, 50, 100 and 250 m) within five monitoring sections of the Tchop - Uzhhorod -Sambor railway (in the territory of Zakarpatska oblast). The number of ecological trophic groups was identified by means of inoculation on nutrient media using the method of serial dilution of soil suspensions. The research showed that in all types of soils that were adjacent to railway tracks, the number of ammonifiers and spore microbiota was high due to the high content of heavy metals (beyond the background levels). Besides, the bacterial microflora on beef-extract agar was characterized by homogeneity with domination of enteric bacteria and spore bacteria. Simultaneously, the numbers of nitrogen-fixing microorganisms, micromycetes, oligonitrophils, amylolytic and pedotrophic microflorae were shown to be low compared to the control. Farther from the railway track, pigmental species of bacteria appeared in the soil samples, attesting to the activity of self-purification processes. Correlation analysis of the data showed that the soil microbiota of the railway-side areas was undergoing changes as affected by heightened contents of heavy metals. Existence of medium and close connections was
ДВНЗ «Ужгородський нацюнальншутверхситет», вул. Волошина, 32, Ужгород, 88000, Укртна Uzhgorod National University, Voloshyn Str., 32, Uzhgorod, 88000, Ukraine Tel.: +38-031-335-12. E-mail: NadjaBobrik@mail.ru
Утверситет Матея Бела, вул. На Амфтеатр, 1, Банська Бистриця, 974000, Словацька Республжа University of Matej Bel, Cesta na Amfiteater Str., 1, Banska Bystrica, 974000, Slovak Republik Tel.: +421-48-446-62-12. E-mail: voloscuk@sopsr.sk
Response of soil microflora to impact of heavy metals in zones of influence of railway transport
N. Bobryk1, M. Kryvtsova1, V. Nikolajchuk1, I. Voloshchuk2
'UzhgorodNational University, Uzhgorod, Ukraine 2University of Matej Bel, Banska Bystrica, Slovak Republik
2
established between the number of microorganisms of ecological trophic groups and the content of acid-soluble lead forms at the levels of 0.72-1.72 maximum permissible concentrations. It was the nitrogen-fixing microorganisms and microscopic fungi that showed a fast response to heavy metals, which was an indication of their possible use as indicators of the ecological state of technogenically transformed soils.
Keywords: railway tracks; acid-soluble forms of heavy metals; soil microbiota; ecological trophic groups of microorganisms
Вступ
В умовах iнгенсифiкацiï техногенного навантаження на довюлля бюлопчна щдикащя набувае дедалi бтьшо! актуальносп (Kulbachko et al., 2011; Tsvetkova et al., 2016). Здайснення об'екгивно1 еколойчно1 оцшки бiогеоценозiв можливе за умови поеднання фiзико-хiмiчних метода i3 бiоiндикацiйними (Andrejuk et al., 2001; Nikolajchuk, 2004; Brygadyrenko, 2006; Zemlianyi, 2014; Belokon, 2015; Bry-gadyrenko and Ivanyshyn, 2015). Одним з основних критерiïв бютестування у системi еколопчного монiторингу довюлля виступае iнтенсивнiсть перебиу бiологiчних процесш у грунтах, зокрема, структура мшробних угруповань (Brookes, 1993; Andrejuk et al., 2001). Вивчення поширення угруповань мшрооргатзмш антропогенно порушених грунгiв дае шформащю не гiльки про стушнь 1х деградацц, а i про еколойчний стан дослвджуваних екосистем у щлому. На бiоценотичному рiвнi оргатзацц живого реакцш грунтово! мiкробiоти на антропогенш забруднювачi виражаеться у змш iï кiлькiсного та якiсного складу (Andrejuk et al., 2001). Ви-нятково висока iнформативнiсть мiкробiологiчних показниюв дае змогу всебiчно оцiнювати спрямовашсть грансформацiï речовини у грунтових умовах (Margesin et al., 2000; Nikolajchuk, 2004; Hinojosa et al., 2009). Суттева перебудова струкгури мiкробоценозiв грунту супроводжуеться зменшенням 1х таксономiчного рiзноманiгтя та появою нових домiнантiв. Мгкробю-логiчнi показники застосовують у мониторингу Iрунтiв за умов тривалого антропогенного навантаження. Вони доз-воляють визначити глибину впливу вже на раншх стадах сукцесiй мiкробоценозiв з штегральною ощнкою стану грунту (Andrejuk et al., 2001).
На теренах Украши питання впливу залiзничного транспорту на довюлля залишаеться маловивченим. Три-вале функцiонування залiзничного транспорту в умовах Закарпаття може виступати джерелом забруднення грун-глв кислоторозчинними формами важких метать (ВМ) (Zn, Ni, Pb, Cu) (Bobiyk, 2015). Виявлено суттеву перебу-дову мшробних ценозiв грунту на приклада призалзнич-них територiй м. Чоп (Nikolajchuk et al., 2009) та смт. Великий Березний (Bobryk et al., 2012). Числент публiкацiï свщчать про чутливють мжробного ценозу до забруднен-ня важкими металами (Kozdroj, 1995; Andrejuk et al., 2001; Rajapaksha et al., 2004; Frey et al., 2006; Gulser and Erdogan, 2007; Chien, et al., 2008; Halasz, et al., 2008; Epelde et al., 2010; Plaza et al., 2010; Zhang, et al., 2010; Lenart and Wolny-Koladka, 2012). Однак бшьшсть дослвджень спря-мована на визначення реакцiï грунтово! мжробюти на штучно створет висок1 дози ВМ в умовах лабораторного експерименту, не враховуючи природн грунтово-клiма-тичш умови екотопу грунтових мiкробiоценозiв. Мета цiеï статт - виявиги перебудову мшробних угруповань грунту, який перебувае у зот тривалого впливу залiзничного транспорту Закарпатсько! обласгi, та виокремити групи
м1крооргатзм1в, як1 найчутлишше реагують на вплив техногенного транспортного навантаження.
Матерiал i методи досл1джень
Грунти для дослвджень в1дбирали протягом 2013-2015 рр. у межах п'яти мотторингових далянок (околиц1 м. Чоп, м. Ужгород, м. Перечин, смт. Великий Березний та с. Волосянка) на р1зних ввдстанях ввд зал1зничних колш мапстрал Чоп - Ужгород - Самб1р (0, 25, 50 1 100 м). Грунти, ввдбрат на ввдстат 250 м ввд задазнично! коли, приймали за контроль. Аналз мшробного ценозу грунту проводили з використанням диференцшно-даагностичних живильних середовищ методом сершних розведень грунтово! суспензи. Для визначення юлькосп амотфжа-тор1в використовували м'ясопептонний агар (МПА), актиномщепв та мшрооргатзм1в, що мшерал1зують мшеральт форми азоту (амшолгтичних) - крохмаль-амь ачний агар (КАА), мшсобактерш - картопляний агар, мш-роскотчних гриб1в - середовище Сабуро, ол1готроф1в -голодний агар (ГА), олионпрофшв - середовище Ешб1, педотроф1в - грунтовий агар (ГрА), бактерш групи киш-ково! палички (БКГП) - середовище Ендо. Пдрахунок колонш та вивчення морфолопчних, культуральних вла-стивостей видалених 1золяпв проводили загальноприйня-тими мжробюлойчними методами (Zvjagincev, 1991). К1льк1сть м1крооргатзм1в виражали в колотаврних одиницях (КУО) на один грам абсолютно сухого грунту з урахуванням коефщента вологосп та розведення грунтово! суспензи. Вщносну к1льк1сть азотобактера визначали методом аплшацп грунтових грудочок на середовищ1 Ешбг Результат виражали у ввдсотках оброслих грудочок грунту до загально! !х юлькосп.
Оцшку достов1рних вщмшностей у кшькосп мшро-оргатзм1в проводили методом АКЮУА. Результати пор1вняння багатьох виб1рок оцшювали за допомогою тесту Тьюю. Вщмшносп були визнаш статистично зна-чущими за Р < 0,05.
Результати та Ух обговорення
Структура мiкробiоти грунту призалiзничних територ1й. Юльюсний анал1з мшробного угруповання проводили шляхом виявлення та тдрахунку морфо-культуральних титв окремих еколого-троф1чних груп м1крооргатзм1в. Мшробюлопчний анал1з лучних грунта призал1зничних територш м. Чоп показав, що за умов тривалого впливу зал1зничного транспорту ввдбуваеться перебудова мжробного ценозу. Еколого-геох1м1чне об-стеження грунпв показало, що зона 0-100 м ввд зал1знично1 коли характеризуемся щдвищеним вмктом кислоторозчинних форм ВМ, який перевищуе фонов1 показники в 1,01-2,89 раза. Кислоттсть грунту колива-еться у широких межах (рНсол = 4,78-7,07). При цьому грунти, ввдбраш на ввдсташ 25, 100 та 250 м ввд
залзнично1 коли, характеризуються слабко- та середнь-окислою реакц1ею (рН = 4,68, 5,40 та 4,78 вщповщно).
Виявлено досroвiрне пщвищення кшькосп амотфь каторш, олiгонiтрофiлiв та амшолттичних мiкроорганiзмiв на вщстат 0-100 м вщ зашнично! коли порiвняно з контролем (Р < 0,05). Найбiльшу юльисть амонiфiкаторiв виявлено на вiдстанi 25 та 50 м вщ залвнично! коли (12,09 ± 1,07 i 12,75 ± 0,95 млн КУО/г абсолютно сухого грунту вщповщно), що удвiчi бiльше, нiж у грунп контрольно! дiлянки (6,75 ± 0,35 млн КУО/г). У випадку посшу зразкiв забруднених грунпв на середовище МПА переважали ен-теробактерii та спорова мшробюта. Аналойчно найбiльшу
кшькють олiгонiтрофiлiв виявлено на вiдстанi 25 та 50 м вщ залiзничноl колii (6,07-6,24 млн КУО/г), а на вщстат 100 та 250 м вщ залiзничноl колii !х кшъисть зменшуеться у 3-5 разш (рис. 1). Кiлькiсть мiксобактерiй суттево пере-вищувала контрольнi показники на вщстат 0-50 м вщ коли. Грунти контрольно! длянки володли слабокислою реак-цiею (рНссл = 4,78), що ймовiрно лiмiтуе кшькють мшсо-бактерш та амтолгтично1 мшробюти. Юльисть мжромь цетш i педотрофiв поступово збiльшувалась на вiддаленнi вщ залзнично1 колii (Р < 0,05). Зниження кшькюних показ-никiв педотрофно1 мшрофлори збигаеться з високим вмстом виявлених кислоторозчинних форм РЬ на ршт 1 ГДК (0 м).
Пд час дослщження грунпв м. Ужгород виявлено акумуляцю кислотозчинних форм Си, РЬ, 2и, N1 на вщстат 25-50 м i тдвищену кислотнiсть (рНсш = 5,26 та
Рис. 1. Мгкробний ценоз Грунту призашзничних екосистем:
а - м. Чоп, б - м. Ужгород, в - м. Перечин, г - смт. Великий Березний, д - с. Волосянка; лгтерами а-с1 позначено статистично достсдарт вiдмiнностi кшькост мiкроорганiзмiв (Р < 0,05); М ± т, п = 9; еколого-трофячт групи мiкроорганiзмiв: 1 - амошфякатори, 2 - мiкромiцети, 3 - ол^оштрофши, 4 - актиномщети, 5 - амiлолiтичнi, 6 - мжсобактерй, 7 - споровi, 8 - олишрофи, 9 - педотрофи, 10 - БГКП
4,83 вщповщно). На вщстат 0-100 м вщ колii встановле-но вмiст РЬ, що перевищуе ГДК у 1,27-1,72 раза. У грунп на вщстат 25-50 м вщ коли вщбуваеться достовiрне
б
а
г
в
тдвищення кшькосп aмoнiфiкaтopiв пopiвнянo з шшими точгами. Чисельнiсть aмoнiфiкaтopiв сягaлa мaксимaлъ-ного знaчення Ea вiдстaнi 50 м вщ зaлiзничнoï коли (4,23 i 0,41 млн. ^О/г), a m дшянщ 100-250 м вщ зaлiзничнoï колй' ïx кшькють зменшyвaлaсь yчетвеpo. Пoдiбнi тенден-ци виявлено тaкoж для poзпoдiлy oлiгoгpoфiв y щии-лiзничEиx IpyEтax. Пщвищета чисельтсть aмoнiфiкaтopiв тa oлiгoгpoфнoï мiкpoфлopи фунту нa вiдстaEi 50 м в|д кoлiï збiгaсться з високим вмюгом кислoтopoзчинниx фopм Pb нa pisrn 1,72 ГДЕ (r = +0,53). У npa^x iншиx aвтopiв m сipoгo лiсoвoгo IpyEтy тaкoж установ-
лено, що зa умов зaбpyднення IpyEтy солями цинку тa свинцю нa piвнi 1-5 ГДХ (poзpaxyнoк зa кислoтopoзчин-ними фpaкцiями) йльюсть aмoнiфiкyвaльниx бaкгеpiй зpoстae m 26-31% пopiвнянo з кoEтpoлем (Malynovs'ka and Litvin, 2012). ГpyEти зaплaвниx едaфoтoпiв Зaкapпaт-тя, зaбpyдненi вижкими метaлaми (Zn, Pb, Cu тa Mn) внaслiдoк araprn нa гipничopyдниx пiдпpиeмствax Руму-нiï, xapaкгеpизyвaлись високими зтаченнями ^о^ф^-тopiв пopiвнянo з фоновими незaбpyдненими IpyEтaми (Bojko et al., 2008). У фунп, вiдiбpaнoмy нa вiдстaEi 2550 м в|д зaлiзничEOï кoлiï, у зв'язку з пoлiметaлiчEим зи-бpyдненням фунту вiдбyвaсться зниження мiксoбaкгеpiй удв1ч пopiвнянo з кoEтpoлем. Ha вiддaленнi в|д зилзнич-но1 кoлiï 250 м вiдбyвaсться суттеве посгупове щдви-щення кiлькoстi мiкpoмiцетiв, aкгинoмiцетiв, олионгфо-фшв, педoгpoфiв пopiвнянo з кoEтpoлем (Р < 0,05), що вкaзyе та полтшення гpoфiчEOгo pежимy тa aкгивiзaцiю мiнеpaлiзaцiйниx пpoцесiв. Тaкi зм1ни у стpyкIypi м^об-ниx yгpyпoвaEь зумовлет д1ею кислoтopoзчинниx фopм вaжкиx метaлiв, npo що свiдчaть сеpедEi ти висок1 негaтивнi кopеляцiЙEi зв'язки м1ж диними по^ниими (r = -0,51...-0,90). Отже, нa вiддaленнi вщ зaлiзничнoï кoлiï вiдбyвaеться стaбiлiзaцiя мiкpoбioлoгiчEиx пoкaзникiв, що пpoявляеться у поступовому шдвищент кiлькoстi в^зи-ниx екoлoгo-гpoфiчниx фуп мiкpoopгaEiзмiв (Nikolajchuk et al., 2009; Bobiyk et al., 2012).
Пеpебyдoвa мiкpoбнoгo yгpyпoвaEня IpyEтiв ^изи-лiзничниx теpитopiй м. Пеpечин тaкoж знaчнoю мipoю пoв'язaEa з ум1стом кислoтopoзчинниx фopм BM, що пе-pевишyють фoнoвi пoкaзники. Ha вiдстaEi 0 м вщ кoлiï встaEOвленo тайвиший вм1ст Pb, що в 1,2 paзa пеpевишyе ГДХ, 25 м - Zn, Ni (Kс = 10,54 ти 3,59 виновно), 50 м -Cu (Ыс = 2,72). 3a кислотнютю IpyEти oцiнювaли як близьк1 до неЙIpaльниx (pH^ = 5,79). Пpи цьому зpaзки IpyEтy нa вiдстaEi 25 ти 50 м, зaбpyдненi вижкими мети-лими, xapaкгеpизyвaлись слaбкo- тa сеpедньoкислoю pеaкцiею (pH = 5,26 ти 4,83 вгдпов^дно). У IpyEтax, щ>и-леглиx до зaлiзничEиx кoлiй (0-50 м), кшькють ararao-мщетв i педoтpoфiв зменшyвaлaсь удв1ч1 пopiвнянo з конфолем. Тiснi негaтивнi кopеляцiйнi зв'язки виявлено м1ж yмiстoм кислoтopoзчинниx фopм Pb тa кшькютю oлiгoнiгpoфiлiв, мiксoбaкгеpiй, якa дoстoвipнo знижуви-лaсь у 6-9 paзiв пopiвнянo з кoнтpoльними IpyEтaми (r = -0,79 ти -0,74 в^дповгдно). Kiлькiсть aмoнiфiкaтopiв коли-вaлaсь у межax 4,17-6,00 млн KYO^^ i суттево не вiдpiзнялaсь нa piзниx вiдсгaEяx вщ зaлiзничнoï кoлiï. Пpoте мiкpoфлopa IpyEтy, вiдiбpaнoгo нa вiдстaEi 100 ти 250 м, xapaкгеpизyвaлaсь бшьшим piзнoмaEiгтям i пеpе-вaжaEням пiгментEиx фopм бaкгеpiй пopiвнянo з бaкгеpiaльнoю мiкpoбioгQю нaближениx до зaлiзничEиx кoлiй IpyEтiв. Дoстoвipне зниження кiлькoстi ararao-
мщет1в, м^омщетв ти педoгpoфiв в^уБилось у фунж, вiдiбpaEиx ни вiдстaEi 50 м в|д кoлiï у paзi пoлiметa-лiчнoгo зaбpyдEення кислoтopoзчинними фopмaми BM (Cu - 0,71 ГДХ; Zn - 0,37 ГДХ; Pb - 0,86 ГДХ). Ha вад-стaнi 0 м вщ зaлiзничнoï коли pеестpyвaли нaйбiльшy кiлькiсть БГKП, oлiгoгpoфiв ти спopoвoï мiкpoбioти, що дoстoвipнo вiдpiзняеться вщ pешти точок вiдбopy пpoб (Р < 0,05). Юльисть БГKП поблизу зaлiзничниx кoлiй (0 м) стaнoвилa 1,66 i 0,19 млн KУO/г, a в Ipyнтi кoEгpoльнoï дiляEки ïx кiлькiсть зменшуеться вдвiчi. Це свадчить, що Здaraiстъ IpyEтy до сaмooчишеEня вiд бaкгеpiй зтчно знижуеться поблизу зaлiзничниx ^raxib.
Пвд чис aEaлiзy IpyEтiв смт. Великий Беpезний пoлiметaлiчне зaбpyдненEя кислотсфозчинними фopмaми BM виявлено ни вiдстaнi 0 м (Cu - fc = 1,2; Ni - fc = 3,4) ти 25 м вщ зaлiзничEOï кoлiï (Pb - K: = 1,1; Zn - fc = 1,4). Pеaкцiя фунтш вгдпов^дие близькiй до неЙIpaльнoï (pH^ = 5,9), a ни вiдстaнi 25 ти 100 м вщ зaлiзничEOï кoлiï виявлено щдвищену кислoтнiсть IpyEтiв (pHсOл = 5,05 ти 5,50 вщповщно). MiкpoбioлoгiчEий aнaлiз IpyEтiв дaEOï мот-тopингoвoï дшянки пoкaзaв, що ни вiддaленнi вщ зилз-нично1 кoлiï к1льк1сть мiкpoopгamзмiв посгупово збшьшу-еться. У фунт поблизу зaлiзничниx кoлiй кiлъкiсть м^о-мiцегiв стaEOвилa 0,29 i 0,03 млн ^О/г, oлirQнiгpoфiлiв -2,77 i 0,42, aмiлoлiтичниx - 1,71 i 0,40, педoгpoфiв - 6,40 i 0,41 млн ^О/г ибсолютно сyxoгo IpyEтy. У IpyEтi кoнтpoльнoï д||лянки зi зниженнм ум1сту кислoтopoзчин-ниx фopм вaжкиx метaлiв ïx кшькють зpoстaлa в 2-5 paзiв. Щдвищення кiлъкoстi aмiлoлiтичниx бaкгеpiй ти мжсо-мiцетiв вщбугаеться ни вшсии 25-250 м, мiкpoскoпiчEиx гpибiв - 50-250 м в|д зaлiзничEOï коли. У IpyEтi, вiдiбpa-ному та вiдстaнi 0-100 м в|д коли, кiлъкiсть oлiгoнiгpoфiв суттево не вiдpiзнялaсь, пpoте у кoEтpoлi ïx кшькють дoстoвipнo зpoстaлa (Р < 0,05). 1з поступовим щдви-щенням кшькосп бaкгеpiй ни вiдстaEi 100 м в|д зилз-нично1 коли вщбугаеться зниження кшькосп педoтpoфiв, що узгоджуеться з пщвищеною кислoтEiсгю IpyEгy (pHсOл = 5,5). Одночисно зи низькиx по^нимв кшькосп oснoвниx екoлoгo-гpoфiчEиx гpyп мiкpoopгamзмiв у нaближениx до колш фунж у випaдкy пoлiметaлiчEOгo зaбpyдненEя вижкими метилими вадбувиеться щдвищення вм1сту OToporoï мiкpoбioти (r = +0,50 - +0,69) ти oлiгoгpoфiв (r = +0,52 - +0,68) (Bobryk et al., 2012). Tara пеpебyдoвa м^обоценозу ни вiдстaEi 0-25 м в|д зaлiзничEOï кoлiï збiгaеться з високим умюгом кислoтopoзчинниx фopм Cu, Pb, Zn ни piвнi 0,5-0,7 ГДК Пpи цьому зи paxyнoк ентеpoбaкгеpiй i спopoвиx бaкгеpiй щдвишуеться чисель-шсть aмoнiфiкaтopiв ни сеpедoвишi MÏÏA. У зpaзкax, вiдiбpaEиx ни вшсин 50 i 250 м в|д зaлiзничнoï колй, з'являються пiгментEi види бaкгеpiй, що сввдчить npo aкгивнiсть пpoцесiв сшоочищення IpyEтy.
Miкpoбний ценоз фунпв с. Волосянки вiдpiзняеться в|д пoпеpедEix мoнiтopингoвиx д1лянок, що пояснюеться гipським pелъефoм i пгдвищенням гiпсoметpичнoгo piвня кoEтpoльнoï д1лянки (525 м н. p. м.). Ha динт теpитopiï пеpевaжaють бypi гipськo-лiсoвi фунти, як1 володгють високою кислотн1стю фунтового poзчинy (pHсQл = 3,935,18). Високи ибо низьки кислотн1сть фунт1в л1м1туе нop-мильний poзвитoк IpyEтoвиx opгaEiзмiв. Екoлoгo-геoxi-м1чне обстеження бypoземниx IpyEтiв пpизaлiзEичниx теpитopiй с. Волосянки покизило, ни вiдсгaнi 0-100 м вшбугаеться зaбpyдEення pyxoмими фopмaми Pb (fc =
1,10-1,29) та N1 (Кс = 2,22-3,11). На вщстан 0 м коли вияв-лено слабокисл грунти (рН^ = 5,18) 25 м - сильнокисл1 (рНсоп = 4,42), 50-100-250 м - дуже сильнокисл (рН-д = 4,07, 3,89 та 3,93 вщповщно). У зв'язку з високою кислотною грунту клькють охпгонтроф1шв, мшсобактерш та амiлолiтичних бактерш поступово знижуеться у контролъ-них грунтах. У грунт1 поблизу залзничних кол1й чисель-нсть олпонтрофшв становить 4,10 ± 0,65 млн КУО/г, амiлолiгичних - 3,33 ± 0,33 млн КУО/г, а на вщстан 250 м вщ залзнично! коли !х кiлькiстъ зменшуеться у 3-4 рази. З наближенням до залзнично! колii зростае кiлькiстъ олiготрофiв i спорово! мiкробiоги пор1вняно з контролем. Достовiрне пiдвищення кiлькостi амонiфiкагорiв та БГКП вiдбуваеться на вiдсганi 50 м вщ залзнично! колii (Р < 0,05), де реестрували високий вмiсг кислоторозчинних форм РЬ та ги на рiвнi 0,78 та 0,25 ГДК (г = +0,55 та г = +0,53 вщповщно). На середовищ1 МПА бактерiальна мжробюта одномантна з переважанням ентеробактерш. Найвищий вмiсг амонiфiкагорiв виявлено на вщстан 50 м вщ залзнично! коли (8,17 ± 0,97 млн КУО/г), а в контрол1 !х клькють зменшуеться майже утрич1. Щодо педотрофш, то !х кiлькiсгь поступово зростае з 0,74 ± 0,11 (поблизу залзнично! колii) до 3,16 ± 0,57 млн КУО/г (у контрольних грунтах). Аналойчна тенденцiя встановлена i для кш>косп мжромщелв. Кiлькiсгь актиномщетш суттево не змшюеться у грунтах призалзничних територш
Отже, у грунтах призалзничних гериторiй у межах Закарпатсько! обласп вщбуваеться суттева перебудова структури мжробних ценозiв. У зв'язку з шотметалчним
забрудненням кислоторозчинними формами ВМ вщбу-ваеться однотипна перебудова мжробних угруповань, що проявлялась у дост^рному пiдвищеннi кiлъкостi амош-ф1катор1в, спорово! мжробюти та зниженнi кiлькостi мжромщетв. Змша спiввiдношення еколого-трофiчних груп мiкроорганiзмiв - чутливий критерiй стану грунпв, забруднених важкими металами. Середнi та тюн кореляцiйнi зв'язки встановлено м1ж кiлькiстю рiзних груп мiкроорганiзмiв та вмютом кислоторозчинних форм свинцю на р1вн 0,72-1,72 ГДК. Усгановленi залежносп вщповщакпъ ланцюгу гоксичностi важких металiв на бактери (^ко й а1., 2008).
Розподш бактер1й роду ЛтоМас^ег у грунтах приз^зничних територ1й. Техногенний вплив порушуе рiвновагу мжробних угруповань грунту. Особливу увагу слiд звернути на вмiст вшъноживучого азогфiксагора роду Azotobacter техногенно трансформованих грунпв, який значною мiрою визначае бюлопчний потенцiал Iрунтiв, забезпеченiсгь 1х поживними елементами та фпотоксич-нiсть. Крм того, чугливiсть азотобактера як унвер-салъного тесту проявляеться не тлъки в сильно забруднених грунтах, а i в грунтах iз середам та низьким ступенями гоксичностi (Aиdгejuk й а1., 2001). Вщносна чиселънiсть азотфжсатор1в роду Azotobacter у грунтах монторингових длянок суттево зростае на вщстат 25250 м вщ залзнично! коли (Р < 0,05). На вщсташ 0 м вщ залзнично! коли реестрували низький вщсоток азотфж-сагорiв (28,5-44,4%), а вже у грунп контрольних длянок даний показник збшъшуеться в 2,2-3,5 раза (рис. 2).
Рис. 2. Вмкт втьноживучих азотф1ксатор1в роду Лю1оЪас1ег у Грунтах призал1зничних територ1й:
буквами а-d позначено досговiрну рiзницю вмiсгу азогфiксагорiв за Р < 0,05 (тест Тьюю); М ± т, и = 9
Мж вщсотком азотфжсатор1в та вмютом рухомих форм Си, РЬ, ги, N1 у грунтах виявлено негативн середнi та висок1 кореляцшн зв'язки. Найвиразнше дана тенден-ця проявляеться у грунтах м. Ужгород, де встановлено обернену кореляцiйну залежнють м1ж дослiджуваними показниками (г = -0,69.. .-0,86). У грунтах м. Чоп, м. Пе-речин та с. Волосянка низький вщсоток азотфжсатор1в вщповщае високому вмiсту кислоторозчинних форм свинцю (г = -0,56.-0,78) та нкелю (г = -0,52.-0,56). Тен-денцш зниження чиселъностi азотобактера пропорцшно кiлькосгi полютанпв пщтверджено працями шших дослщ-никiв (ТМуатат й а1., 2012; Ма1уиоу8'ка aиd ьйуш, 2012; Khudhuг, 2013). Проведенi дослщження свщчатъ про висо-ку чугливiстъ бактерш роду Azotobacter до вмюту у грунтах важких металiв, що дозволяе рекомендувати використання азотфжсатор1в як показника забруднення грунпв.
Висновки
Виявлено закономрносп перебудови мжробних ценно-зiв грунпв на п'яти монiторингових длянках, розташова-них у зонi впливу залзнично! мапстрал Чоп - Ужгород -Самйр (у межах Закарпатсько! обласп). В уах типах грунпв поблизу залiзничних колiй у зв'язку з високим умiстом важких металiв вщбуваеться пщвищення к1лъкост1 амонiфiкаторiв i спорово! мжробюти. При цьому бактерь альна мжрофлора на середовищi МПА характеризуемся домшуванням ентеробактерш i спорових бактерш. Вщбуваеться зменшення кiлькостi азотфжсатор1в, мжромщелв, олiгонiтрофiлiв, амшолгтично! та педотрофно! мжрофлори пор1вняно з контролем. На вщдаленн вiд зал1знично! колi!
y 3pa3Kax rpyrny 3'flBgHK>Tbca niiMenrHi BHgH 6aKiepiH, ^o CBigHHTb npo aKTHBmcib пpoцесiв caMooHH^eHHa. y gyHHHx i 6ypo3eMHHx ipyHiax BHaBgeHo TeHgeHuiro 3aKOHoMpHoro 3HH®eHHa KigbKocri ogiroHirpo$igiB, MiKco6aKiepiH Ta aMigo-niTHHHHx 6aKrepiH Ha Bi naieHHi Big 3agi3HHHHoi Kogii y 3B'a3Ky 3 mgBH^eHoro KHcgoTmcrro. nepe6ygoBa CKgagy MiK-po6ioTH rpynry npH3agi3HHHHHx TepnropiH Big6yBaeibca 3a Bngmy nigBH^eHoio BMicry Ba^KHx MeragiB, npo ^o CBig-Harb gaHi KopegauiHHoro aHagi3y. Ha06igbmy KigbKicrb ce-pegrnx Ta CHgbHHx KopegauiHHHx 3B'a3KiB ycTaHoBgeHo Mi® KigbKicTro MiKpoopraHi3MiB eKogoro-rpo^mHHx ipyn i bmc-tom KHcgoTopo3HHHHHx (JiopM cbhhuto Ha piBHi 0,72-1,72 r^K.
Ei6.iorpa$iHrn iIOCII. lanim
Andrejuk, K.I., Iutyns'ka, G.O., Antypchuk, A.F., Valagurova, O.V., Kozyryc'ka, V.J., Ponomarenko, S.P., 2001. Funkcionu-vannja mikrobnyh ugrupovan' v umovah antropogennogo navantazhennja [Functioning of microbial cenoses under anthropogenic load]. Oberegy, Kyiv (in Ukrainian). Bobryk, N.J., 2015. Poshyrennja ta akumuljacija vazhkyh metaliv u g'runtah pryzaliznychnyh terytorij [Spreading and accumulation of heavy metals in soils of railway-side areas]. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 23(2), 183-189 (in Ukrainian). Bobryk, N.J., Kryvcova, M.V., Nikolajchuk, V.I., 2012. Mikrobocenoz g'runtu luchnoi' ekosystemy v umovah vplyvu zaliznychnogo transport [Soil microbocoenosis under influence of railway transport]. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 20(2), 3-9 (in Ukrainian). Bojko, N., Balazhi, S., Galas, J.L., Koval', G., Koval'chuk, N., Kozlovs'kyj, V., Kolesnyk, A., Legan', O., Romanjuk, N., Su-harjev, S., Tot, M.D., Chonka, I., Chundak, S., Shymon, A., 2008. Zabrudnjuvachi ta i'h vplyvy na ekologichno vrazlyvi ekosystemy Verhn'ogo Potyssja [Pollutants and their impact on the ecologically vulnerable ecosystems of the Upper Tysa River basin]. Nired'gaza, Uzhgorod (in Ukrainian). Brookes, P.C., 1993. The potential of microbiological properties as indicators in soil pollution monitoring. Soil Monitoring 15, 229-254. Belokon, S.V., 2015. Drosophila melanogaster Mg. jak test-ob'jekt skry-ninhu ksenobiotykiv na akarycydnu aktyvnist' [Drosophila melanogaster Mg. as the test-object for screening xenobiotics on acaricidal activity]. Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Melitopol State Pedagogical University 5(1), 145-155 (in Ukrainian). Brygadyrenko, V.V., 2006. Vozmozhnosti ispol'zovaniya napochven-nyh bespozvonochnyh dlya indikacii gradaciy uvlazhneniya eda-fotopa v lesnyh ekosistemah [The possibility to use soil invertebrates to indicate soil moisture gradations in the forest ecosystems]. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 14(1), 21-26 (in Russian). Brygadyrenko, V., Ivanyshyn, V., 2015. Changes in the body mass of Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae) and the granulometric composition of leaf litter subject to different concentrations of copper. J. Forest Sci. 61(9), 369-376. Chien, C., Kuo, Y., Chen, C., Hung, C., Yeh, C., Yeh, W., 2008. Microbial diversity of soil bacteria in agricultural field contaminated with heavy metals. J. Environ. Sci. 20(3), 359-363. Epelde, L., Becerril, J.M., Kowalchuk, G.A., Deng, Y., Zhou, J., Carbisu, C., 2010. Impact of metal pollution and Thlaspi caerulescens growth on soil microbial communities. Appl. Environ. Microb. 76(23), 7843-7853. Frey, B., Stemmer, M., Widmer, F., Luster, J., Sperisen, C., 2006. Microbial activity and community structure of a soil after heavy metal contamination in a model forest ecosystem. Soil Biol. Biochem. 38(7), 1745-1756. Gulser, F., Erdogan, E., 2007. The effects of heavy metal pollution on enzyme activities and basal soil respiration of roadside soils. Environ. Monit. Assess. 145(1), 127-133.
Halasz, J.L., Chonka, I., Toth, M.D., Boyko, N., Balazsy, S., 2008. Microorganism and enzyme activities in the soil of landfill sites of Bereg county. Arch. Agron. Soil Sci. 54(5), 465-479.
Hinojosa, M.B., Garcia-Ruiz, R., Carreira, J.A., Dick, R.P., 2009. Utilizing microbial community structure and function to evaluate the health of heavy metal polluted soils. In: Sherameti, I., Varma, A. (eds). Soil heavy metals. Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 185-224.
Khudhur, M., 2013. Effect of some pesticides on growth, nitrogen fixation and nifgenes in Azotobacter chroococcum and Azoto-bacter vinelandii isolated from soil. J. Toxicol. Environ. Health Sci. 5(9), 166-171.
Kozdroj, J., 1995. Microbial responses to single or successive soil contamination with Cd or Cu. Soil Biol Biochem. 27, 1459-1465.
Kulbachko, Y., Loza, I., Pakhomov, O., Didur, O., 2011. The zoological remediation of technogen faulted soil in the industrial region of the Ukraine Steppe zone. In: Behnassi, M et al. (eds.), Sustainable agricultural development. Springer Science + Business Media, Dordrecht, Heidelberg, London, New York, 115-123.
Lenart, A., Wolny-Koladka, K., 2012. The effect of heavy metal concentration and soil pH on the abundance of selected micro-bial groups within Arcelor Mittal Poland Steelworks in Cracow. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 90(1), 85-90.
Malynovs'ka, I.M., Litvin, J.I., 2012. Mikrobni ugrupovannja sirogo lisovogo g'runtu, zabrudnenogo zrostajuchymy dozamy vazhkyh metaliv [Microbial cenoses of grey forest soils contaminated with growing doses of heavy metals]. Gruntoznavstvo 13, 84-91 (in Ukrainian).
Margesin, R., Zimmerbauer, A., Schinner, F., 2000. Monitoring of biore-mediation by soil biological activities. Chemosphere 40(3), 339-346.
Nikolajchuk, V.I., 2004. Ekologichnyj stan Zakarpattja. Problemy i perspektyvy [Ecological situation in Transcarpathia. Problems and prospects]. Medium, Uzhgorod (in Ukrainian).
Nikolajchuk, V.I., Kryvcova, M.V., Symochko, L.J., Symochko, V.V., Kolesnyk, A.V., Kolesnyk, O.B., 2009. Kompleksne vy-vchennja ekologichnogo stanu zaliznychnyh prymagistral'nyh ekosystem Zakarpattja [A complex study of ecological situation of the railway-side ecosystems of Transcarpathia]. Gruntoznavstvo 10, 13-21 (in Ukrainian).
Plaza, G.A., Nal^cz-Jawecki, G., Pinyakong, O., Illmer, P., Marge-sin, R., 2010. Ecotoxicological and microbiological characterization of soils from heavy-metal- and hydrocarbon-contaminated sites. Environ. Monit. Assess. 163(1), 477-488.
Rajapaksha, R.M., Tobor-Kaplon, R. M., Baath, E., 2004. Metal toxicity affects fungal and bacterial activities in soil differently. Appl. Environ. Microb. 70(5), 2966-2973.
Thavamani, P., Malik, S., Beer, M., Megharaj, M., Naidu, R., 2012. Microbial activity and diversity in long-term mixed contaminated soils with respect to polyaromatic hydrocarbons and heavy metals. J. Environ. Manage. 99, 10-17.
Tsvetkova, N.M., Pakhomov, O.Y., Serdyuk, S.M., Yakyba, M.S., 2016. Biologichne riznomanittja Ukrajiny. Dnipropetrovs'ka oblast'. Grunty. Metaly u gruntah [Biological diversity of Ukraine. The Dnipropetrovsk region. Soils. Metalls in the soils]. Lira, Dnipropetrovsk (in Ukrainian).
Zemlianyi, O.A., 2014. Deyaki osoblyvosti vyvedennya kadmiyu z ekskretsiyamy laboratornykh shchuriv v umovakh ekspery-mentu [Cadmium excretion in feces of rats at experimental conditions]. Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Melitopol State Pedagogical University 4(3), 55-69 (in Ukrainian).
Zhang, F.-P., Li, C.-F., Tong, L.-G., Yue, L.-X., Li, P., Ciren, Y.-J., Cao, C.-G., 2010. Response of microbial characteristics to heavy metal pollution of mining soils in central Tibet, China. Appl. Soil Ecol. 45(3), 144-151.
Zvjagincev, D.G. (ed.), 1991. Metody pochvennoj mikrobiologii i biohimii [Methods of soil microbiology and biochemistry]. MGU, Moscow (in Russian).
Hadiumna do редкonегii 14.03.2016
