CC BY
109
5. Рабинович М.Л., Болотова А.В., Кондращенко В.И. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов. Кн.1. Древесина и разрущающие ее грибы. - М.: Наука, 2001. - 264 с.
6. Лонцих С.В, Недпер В.В. Спектральный анализ при поисках рудных месторождений. - М., 1973. - 352 с.
7. Частухин В.Я. Биологический распад и ресинтез органических веществ в природе. - Л.:Наука, 1969. -325 с.
8. Giaccio Mario Laccumulo di oligoelement mi funghi basidiomiceti // Mucolital. - 1986. - №1. - Р. 37-41 .
9. Weet J.D. Lipid Biochemistry of Fungi and Other Organisms. - New York: Premium Press, 1980. - 388 p.
УДК 633.1:632.12 Е.Н. Конышева
ВЛИЯНИЕ ДЕТОКСИКАНТОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ В ЮВЕНИЛЬНЫЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ
Установлено ингибирующее действие ионов тяжелых металлов на прорастание семян и развитие проростков зерновых культур. Наличие в почве детоксикантов способствует повышению лабораторной всхожести зерна ярового ячменя и пшеницы и увеличению морфометрических показателей развития проростков, что является свидетельством снижения фитотоксичности тяжелых металлов в почве. Наиболее эффективными при сильном загрязнении почвы оказались гумат натрия и катионит.
Ключевые слова: тяжелые металлы, детоксиканты, гумат натрия, суперфосфат, катионит, энергия прорастания, лабораторная всхожесть, сила роста.
Ye.N. Konysheva HEAVY METAL DETOXICANT INFLUENCE ON GRAIN CROPS IN THE JUVENILE DEVELOPMENT PERIOD
Inhibitory effect of the heavy metal ions on seed germination and sprout development of the grain crops is determined. Detoxicant availability in soil promotes increase of laboratory germination of the summer barley and wheat grains and increase of the sprout development morphometric indices that is the evidence of heavy metal phytotoxicity decrease in soil. Sodium humate and cationite appeared to be the most effective at strong soil pollution.
Key words: heavy metals, detoxicants, sodium humate, superphosphate, cationite, germinative energy, laboratory germination, growth force.
В связи с возрастающим антропогенным воздействием на окружающую среду проблема ее загрязнения тяжелыми металлами становится все более актуальной. Присутствие тяжелых металлов в среде в опасных количествах отражается на течении целого ряда процессов в растениях [1]. Наиболее общими проявлениями их токсичного действия являются ингибирование фотосинтеза, нарушение транспорта ассимилятов и минерального питания, изменение водного и гормонального обмена, торможение роста и развития, возникновение уродливых форм, иногда даже гибель [2-4].
Многие растения обладают способностью накапливать тяжелые металлы в количестве, во много раз превышающем их содержание в почве, и, как результат, являются основным источником их поступления в пищевые цепи [5]. Встраиваясь в цепи питания, аккумулируются в организме животных и человека, оказывая мутагенный и канцерогенный эффекты. Под влиянием ионов тяжелых металлов у животных и человека могут возникать серьезные заболевания центральной нервной системы, кровеносных сосудов, сердца, печени и других органов [6].
Поэтому особой актуальностью отличаются исследования, направленные на снижение негативного воздействия тяжелых металлов и их соединений на компоненты биосферы. Одним из способов предотвращения их неблагоприятного воздействия является использование детоксицирующих препаратов. В качестве детоксикантов могут выступать различные по происхождению вещества (органической, минеральной и синтетической природы), которые способны инактивировать металлы в почве.
Цель настоящей работы - оценка влияния детоксикантов тяжелых металлов (гумат натрия, суперфосфат и катионит) на посевные качества и ростовые характеристики ярового ячменя сорт Красноярский 80 и пшеницы сорт Новосибирская 29 в ювенильный период развития.
Исследования проводились в лабораторных условиях в вегетационных сосудах, наполненных почвой (чернозем выщелоченный, среднегумусированный). Тяжелые металлы вносились в опытные варианты в виде водорастворимых солей: CuS04•5Н20, (СНзСОО)2РЬ, 3Сс13С^8Н2О в концентрации 5 ПДК. Расчет концентраций проводили согласно данным ПДК [7]. Одновременно в сосуды добавлялись детоксиканты: гумат натрия в количестве 0,15 г, суперфосфат - 3,75 г и катионит - 1,5 г в расчете на 1 кг почвы.
После внесения необходимых ингредиентов почва инкубировалась в течение 7 дней. Далее в каждый сосуд высевали по 30 семян. Через трое суток определялась энергия прорастания семян, семь суток - лабораторная всхожесть, десять суток после появления всходов - морфометрические показатели развития проростков. Исследования проводились в 4 повторностях.
Статистическую обработку проводили при помощи компьютерного пакета статистических программ «ЭпеСесог». Рассчитывалась стандартная ошибка, проводились дисперсионный анализ и многомерное ранжирование.
На основании проведенных исследований установлено значимое (р<0,1) ингибирующее действие ионов тяжелых металлов на прорастание семян ячменя и пшеницы, кроме варианта с использованием ионов меди (табл. 1). Вещества, используемые в качестве детоксикантов, в целом повысили энергию прорастания зерновых культур, за исключением вариантов с использованием суперфосфата (р<0,1) при выращивании ячменя на загрязненной почве медью, и пшеницы - кадмием.
Тяжелые металлы оказали значимое (р<0,1) угнетающее действие на лабораторную всхожесть семян. Применение гумата натрия и катионита привело к увеличению этого показателя, однако всхожесть была ниже, чем в контрольном варианте.
Таблица 1
Оценка посевных качеств зерновых культур при различных условиях инкубирования
Условия инкубирования растений Энергия прорастания, % Лабораторная всхожесть, %
Ячмень Пшеница Ячмень Пшеница
Контроль 29,0±1,08 28,3±1,03 88,3±1,03 92,3±1,25
CdSO4 10,7±0,82* 22,6±1,65* 75,0±0,72* 82,6±1,58*
CdSO4 + катионит 16,2±1,15* 28,8±1,18 76,6±1,02* 85,5±0,82*
CdSO4 + гумат Na 20,6±1,42* 31,7±1,8 82,3±2,25* 86,5±0,64*
CdSO4 + суперфосфат 21,7±2,12* 19,5±1,28* 85,4±0,97 80,3±1,65*
(CH3COO)2Pb 16,3±1,09* 24,0±1,02* 74,2±0,9* 74,0±0,95*
(CH3COO)2Pb+ катионит 15,0±1,17* 35,1±0,53* 79,9±1,52* 85,7±1,43*
(CH3COO)2Pb+ гумат Na 29,4±1,5 34,6±0,5* 90,8±0,92 86,7±1,55*
(CH3COO)2Pb+ суперфосфат 22,0±1,08* 25,6±0,27 81,7±1,03* 73,9±1,16*
CuSO4 24,3±1,25** 25,2±0,64 75,3±1,03* 76,9±1,63*
CuSO4+ катионит 33,6±1,18** 30,7±0,62 85,1±0,64 91,4±0,9
CuSO4+ гумат Na 18,4±1,38* 32,0±1,23 74,3±1,65* 91,8±0,98
CuSO4+ суперфосфат 14,2±1,31* 26,6±1,05 65,7±1,84* 82,7±1,25*
Интенсивность начального роста семян наиболее полно характеризует жизнеспособность растений. Поэтому за показатели толерантности растений к тяжелым металлам принималась длина побегов и корней проростков зерновых культур, а также количество образуемых ими корней.
Анализ результатов (табл. 2, 3) свидетельствует о неоднозначном действии металлов и их детоксикантов на корни. Под действием ионов кадмия и свинца происходит уменьшение количества корешков. Добавление в почву гумата натрия положительно сказывается на их количестве. Однофакторный дисперсионный анализ показал, что эти изменения не являются достоверными.
Отмечены тенденции в снижении размеров корешков зерновых культур в присутствии тяжелых металлов в почве (табл. 2, 3). Наибольшая значимая (Р<0,01) депрессия роста корней у ячменя выявлена под действием кадмия, у пшеницы - свинца. Другие соли не оказали столь существенного влияния на среднюю
бб
длину корней. Положительное действие установлено в опытах с применением катионитов и гумата натрия. Незначительный эффект отмечен при выращивании ячменя в опытах с суперфосфатом, за исключением варианта с медью, где отмечено наибольшее (Р<0,01) угнетение роста корней. На рост корней пшеницы суперфосфат оказал достоверное (Р<0,01) отрицательное действие.
Таблица 2
Морфометрические показатели развития проростков ячменя при различных условиях инкубирования
Условия инкубирования растений Средняя длина, мм Среднее количество корней, шт.
ростков корней
Контроль 183,4±6,9 61,7±4,9 5,3±0,26
CdSO4 171,3±12,9 42,6±4,1* 5,1±0,31
CdSO4 + катионит 198,3±9,9 63,0±4,6 5,2±0,29
CdSO4 + гумат Na 190,6±5,5 59,9±4,2 5,7±0,3
CdSO4 + суперфосфат 195,5±11,7 46,4±3,4 5,1±0,31
(CH3COO)2Pb 184,7±6,5 54,5±5,1 5,0±0,37
(CH3COO)2Pb+ катионит 214,8±7,8* 74,7±4,6** 5,1±0,31
(CH3COO)2Pb+ гумат Na 211,3±5,7* 65,9±3,1 5,5±0,22
(CH3COO)2Pb+ суперфосфат 197,4±7,6 59,4±5,3 5,2±0,49
CuSO4 179,6±9,5 59,7±2,6 5,6±0,37
CuSO4+ катионит 203,7±6,2** 62,0±5,1 5,3±0,34
CuSO4+ гумат Na 201,8±8,8 64, 6±5,0 5,4±0,34
CuSO4+ суперфосфат 194±10,4 39,3±1,6* 5,2±0,25
Примечания: * различия с контролем достоверны при р<0,1; ** р<0,05.
Установлено, что на среднюю длину ростков ярового ячменя соли тяжелых металлов не оказывают значимого влияния. Наибольшее отрицательное действие (снижение длины проростков более чем на 6%) отмечено при внесении в почву сульфата кадмия. Присутствие в почве детоксикантов тяжелых металлов способствует увеличению длины ростков ячменя: гумат натрия в среднем на 11%, суперфосфат - от 6 до 14%, катионит - от 19 до 26%.
Таблица 3
Морфометрические показатели развития проростков пшеницы при различных условиях инкубирования
Условия инкубирования растений Средняя длина, мм Среднее количество корней, шт.
ростков корней
Контроль 238,6±6,3 50,0±3,0 4,6±0,27
CdSO4 226,4±6,2 46,1±1,3 4,2±0,25
CdSO4 + катионит 240,5±6,9 62,3±5,6* 4,5±0,31
CdSO4 + гумат Na 241,4±8,2 64,4±2,7* 4,7±0,26
CdSO4 + суперфосфат 235,8±7,8 34,1±3,0* 4,3±0,26
(CH3COO)2Pb 204,1 ±7,3* 31,8±2,1* 3,9±0,28**
(CH3COO)2Pb+ катионит 233,2±9,3 42,1±2,7* 4,4±0,27
(CH3COO)2Pb+ гумат Na 243,7±7,6 42,5±1,5* 4,5±0,27
(CH3COO)2Pb+ суперфосфат 232,5±5,8 26,6±1,2* 4,1±0,23
CuSO4 208,6±5,6* 43,6±2,3 4,3±0,31
CuSO4+ катионит 234,4±7,7 52,1±3,1 4,4±0,27
CuSO4+ гумат Na 217,0±7,4** 53,5±3,3 4,9±0,31
CuSO4+ суперфосфат 220,6±8,9** 30,9±1,9* 4,3±0,30
Примечания: * различия с контролем достоверны при р<0,1; ** р<0,05.
Достоверное угнетение (Р<0,01) роста и развития проростков пшеницы выявлено под действием ацетата свинца и сульфата меди (табл. 3). Все без исключения детоксиканты при различных условиях инкуби-
рования растений оказали стойкое положительное действие на длину побегов. Увеличение составляет от 4 до 19%.
Анализ многомерного ранжирования (табл. 4) результатов оценки влияния детоксикантов тяжелых металлов на зерновые культуры проводился по следующей совокупности показателей: энергия прорастания, лабораторная всхожесть, длина ростков и корней, а также их среднее количество. Ранжирование указанных показателей и их сравнение по соответствующему критерию рангов показали, что наименьшее токсичное действие на показатели роста и развития ярового ячменя оказали следующие условия инкубирования растений: ацетат свинца в смеси с гуматом натрия и катионитом, сульфат меди с катионитом; для пшеницы - сульфат кадмия в смеси с гуматом натрия и катионитом, ацетат свинца с гуматом натрия. Результаты многомерного ранжирования свидетельствуют о положительном влиянии детоксикантов на рост и развитие зерновых культур в ювенильный период развития. Наибольшую эффективность при сильном загрязнении почвы тяжелыми металлами показали гумат натрия и катионит.
Таблица 4
Многомерное ранжирование результатов оценки влияния детоксикантов тяжелых металлов на показатели роста и развития зерновых культур
Яровой ячмень Яровая пшеница
Вариант Сумма рангов Вариант | Сумма рангов
Группа «лучших» объектов
(CH3COO)2Pb+ гумат Na 77,5 CdSO4 + гумат Na 78,5
CuSO4+ катионит 72,5 Контроль 7G,G
Контроль 62,5 (CH3COO)2Pb+ гумат Na 69,5
(CH3COO)2Pb+ катионит 62,G CdSO4 + катионит 68,5
Группа «средних» объектов
CdSO4 + гумат Na 58,5 CuSO4+ гумат Na 66,5
CuSO4+ гумат Na 55,5 CuSO4+ катионит 62,5
CdSO4 + катионит 53,G (CH3COO)2Pb+ катионит 62,G
(CH3COO)2Pb+ суперфосфат 43,5 CuSO4+ суперфосфат 3G,5
Группа «худших» объектов
CuSO4 4G,G CdSO4 3G,G
(CH3COO)2Pb 31,G CuSO4 27,5
CuSO4+ суперфосфат 24,5 (CH3COO)2Pb+ суперфосфат 24,G
CdSO4 14,G (CH3COO)2Pb 16,5
Таким образом, наличие в почве детоксикантов способствует повышению лабораторной всхожести зерна ярового ячменя и пшеницы и увеличению морфометрических показателей развития проростков, что является свидетельством снижения фитотоксичности тяжелых металлов в почве. Наибольшую эффективность при сильном загрязнении почвы тяжелыми металлами показали гумат натрия и катионит.
Литература
1. Sanita di Toppi L., Favali M.A., Gabrielli R., Gremigni P. Brassicaceae // Metals in the Environment / Ed. Prasad M.N.V. - New York: Marcel Dekker, 2001. - P. 219-257.
2. Гедгафова Ф.В., Улигова Т.С. Тяжелые металлы в природных и техногенных экосистемах Центрального Кавказа // Экология. - 2007. - №4. - С. 317-320.
3. Степанок В.В. Влияние сочетания соединений тяжелых металлов на урожай сельскохозяйственных культур и поступление тяжелых металлов в растения // Агрохимия. - 2000. - №1. - С. 74-80.
4. Влияние кадмия на состав жирных кислот липидов в побегах карельской березы in vitro / Т.Ю. Кузнецова [и др.] // Физиология растений. - 2008. - Т. 55. - №5. - С. 731-737.
5. Серегин И.В., Кожевников А.Д. Роль тканей корня и побега в транспорте и накоплении кадмия, свинца, никеля и стронция // Физиология растений. - 2008. - №1. - С. 3-26.
6. Белякова Т.М., Дианова Т.М., Крамкова Т.В. Медико-биохимические проблемы экологической безопасности населения России // Техногенез и биохимическая эволюция таксонов биосферы. - М.: Наука, 2003. - С. 275-288.
7. Химическое загрязнение почв и их охрана: слов.-справ. / Д.С. Орлов [и др.]. - М.: Агропромиздат, 1991.- 303 с.
УДК 574.3:598.2 (591.5) В.Б. Тимошкин, Н.Н. Кириенко
ВЛИЯНИЕ УРБАНИЗАЦИИ НА НАСЕЛЕНИЕ ПТИЦ г. КРАСНОЯРСКА
На основании многолетних наблюдений была получена характеристика временных и пространственных процессов формирования населения птиц г. Красноярска в связи с урбанизацией. В процессе изучения были определены динамика изменения видового состава некоторых групп птиц, населяющих г. Красноярск, количественные и качественные характеристики их сообществ связанные с урбанизацией. Установлено, что, несмотря на высокий уровень антропогенного воздействия, население птиц г. Красноярска характеризуется как пластичная и высоко динамичная структура, быстро перестраивающаяся под влиянием различных изменений условий обитания и в связи с общими тенденциями роста или снижения численности в ареале.
Ключевые слова: антропогенное воздействие, биотоп, орнитологический комплекс, орнитофауна, урбанизация.
V.B. Timoshkin, N.N. Kirienko URBANIZATION INFLUENCE ON BIRD POPULATION IN KRASNOYARSK
On the bases of many year observations characteristics of temporal and spatial processes of the bird population formation in Krasnoyarsk in connection with urbanization is received. In the process of research the dynamics of the species composition change of some bird groups inhabiting Krasnoyarsk city and the quantitative and qualitative characteristics of their communities connected with urbanization are defined. It is determined that, despite the high level of human impact, the bird population in Krasnoyarsk is characterized as plastic and highly dynamic structure, quickly reorganized under the influence of various changes in the habitation conditions and in connection with the general growth trends or the areal abundance decrease.
Key words: human impact, biotope, ornithological complex, avifauna, urbanization.
Современная урбанизация с образованием мегаполисов оказывает сильное влияние на все формы живых организмов, в том числе и птиц. В настоящее время имеется достаточно много исследований населения птиц городов [2-5, 7,8]. Детальное изучение закономерностей этого процесса, в будущем позволит сделать его управляемым и повысить видовое разнообразие урбоценозов.
Основной целью данной работы являлось изучение процессов формирования населения некоторых групп птиц в условиях г. Красноярска. В задачи исследований входило: изучить динамику видового состава птиц, проследить изменения численности и биотопического распределения птиц и вывить основные антропогенные факторы, вызывающие эти изменения. Использовались общепринятые методики учета и мониторинга птиц: метод маршрутного учета птиц без ограничения полосы [10], метод учета и картирования гнездящихся пар и метод точечных учетов [9]. Кроме того, велись отловы и прижизненное обследование птиц.
При сравнении среднегодовой численности птиц разных местообитаний г. Красноярска и его окрестностей (Красноярская лесостепь, западная часть Восточного Саяна) выявлено, что наибольшие показатели, как в гнездовой период, так и в зимний, характерны для городской территории [12, 13]. Так, в зоне жилой городской застройки общая численность птиц в гнездовой период выше, чем в естественных местообитаниях в 10-28 раза. Основной вклад в население вносят такие типичные синантропы, как сизый голубь, большая синица, домовой
