Научная статья на тему 'Влияние нефтезагрязнений на надпочвенных и почвенных беспозвоночных животных'

Влияние нефтезагрязнений на надпочвенных и почвенных беспозвоночных животных Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
991
165
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Карташев А. Г., Смолина Т. В., Черданцев А. Ю.

Исследовалось влияние нефтезагрязнения в естественных условиях после рекультивации на численность и видовое разнообразие наземных и почвенных беспозвоночных. Показана зависимость видового и количественного состава наземных беспозвоночных от различных концентраций нефтезагрязнения через 1 и 3 года после рекультивации. Численность и видовое разнообразие почвенных беспозвоночных животных увеличивается с уменьшением концентрации нефтепродуктов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Influence of oil pollution on surface and soil invertebrates

The influence of oil pollution on the number and species diversity of surface and soil invertebrates has been studied in natural conditions after revegetation. The dependence of species and number composition of surface invertebrates on different concentration of oil pollution in 1 and 3 years after revegetation is shown. The number and species diversity of soil invertebrates increases with decrease of oil product concentration.

Текст научной работы на тему «Влияние нефтезагрязнений на надпочвенных и почвенных беспозвоночных животных»

Таблица. Интервальное распределение диаметров нанобактерий

Минеральное образование Частоты распределения диаметров хламидий по интервалам АЦ, нм

40...60 60.80 80.100 100.120 120.140 140.160 160.180 180.200 200.220 D, нм S2, нм2

В осадках воды 2 15 35 26 14 4 2 1 1 103,0 769,1

В зубных камнях 3 20 37 24 6 5 2 2 1 100,0 885,0

В желчных камнях 5 25 26 24 14 2 2 1 1 98,1 882,3

В почечных камнях 1 22 29 20 15 8 3 1 1 105,2 944,0

Совокупный (интегральный) минерал 11 82 127 94 49 19 9 5 4 101,5 868,1

ванных нами, обнаруживается один и тот же вид карликовых хламидий - нанобактерий.

Не касаясь роли нанобактерий в инициировании того или иного заболевания, отметим, что они сопутствуют многим из них, обнаруживаясь при этих заболеваниях в тканях и органах человека, например, в зубных, желчных и почечных камнях. Демонстрацией этого факта, в частности, служат микрофотогра-

фии, приведенные на рис. 1. Присутствие нанобактерий в организме человека, по нашему мнению, можно рассматривать в качестве биоиндикатора, который указывает на то, что человек уже нездоров или может заболеть одной из болезней, которым сопутствуют нанобактерии, а присутствие нанобактерий в воде - в качестве экологического биоиндикатора неудовлетворительного состояния воды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волков В.Т., Смирнов ГВ., Медведев М.А., Волкова Н.Н. Нанобактерия (перспективы исследований). - Томск: Изд-во «Твердыня», 2003. - 359 с.

2. Смирнов Г.В., Волков В.Т, Смирнов Д.Г, Волкова Н.Н. Исследование питьевой воды Томской области на наличие в ней нанобактерий // Провинциальный город: экономика, экология, архитектура, культура: Сб. матер. I Всеросс. научно-практ. конф. - Пенза, 2003. - С. 88-91.

3. Смирнов ГВ., Смирнов Д.Г Нанобактерия и статистика некоторых заболеваний // Сахаровские чтения 2005 года: экологи-

ческие проблемы XXI века: Матер. V Междунар. научн. кон-фер. - Минск, 2005. - Ч. 1. - С. 156-157.

4. Смирнов ГВ., Смирнов Д.Г. Статистический анализ связи между минеральным составом воды и заболеваниями человека зобом, уролитиазом, сахарной и желчекаменной болезнями // Электронные средства и системы управления: Матер. Междунар. научно-практ. конф. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2004. - Ч. 2. - С. 45-47.

5. Смирнов Г.В., Смирнов Д.Г. Экологический фактор преждевременного старения человека - нанобактерия // Вестник СО АН высшей школы. - 2005. - № 1(9). - С. 26-35.

УДК 593.11:665.61

ВЛИЯНИЕ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЙ НА НАДПОЧВЕННЫХ И ПОЧВЕННЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

А.Г. Карташев, Т.В. Смолина, А.Ю. Черданцев

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники E-mail: stv136@mail.ru

Исследовалось влияние нефтезагрязнения в естественных условиях после рекультивации на численность и видовое разнообразие наземных и почвенных беспозвоночных. Показана зависимость видового и количественного состава наземных беспозвоночных от различных концентраций нефтезагрязнения через 1 и 3 года после рекультивации. Численность и видовое разнообразие почвенных беспозвоночных животных увеличивается с уменьшением концентрации нефтепродуктов.

Специфической особенностью нефтезагрязне-ний является отрицательное воздействие на живые организмы, проводящее к их гибели, миграции и снижению энергетического обмена. В зависимости от концентрации нефтепродуктов наблюдается снижение видового разнообразия и численности биообъектов. Наличие корреляционной взаимозависимости между численностью, видовым разнообразием беспозвоночных и уровнем нефтезагрязнений

позволяет использовать беспозвоночных животных в качестве объективных биоиндикаторов степени деградации почвы. Необходимо отметить, что видовой состав беспозвоночных существенно зависит от конкретных экологических условий и отражает реальные процессы восстановления почвы после рекультивации или в течение естественного протекания сукцессионных процессов. В то же время, нормирование нефтезагрязнения почв в зависимости от

концентрации нефтепродуктов в верхнем почвенном слое основано на биологических показателях. Так, почвы считаются загрязненными, если концентрация последних приводит к деградации или угнетению растительного покрова; существенной перестройке растительного сообщества; значительному упрощению сообществ почвенной биоты; снижению интегральной биологической активности [1].

Целью исследований являлось выявление зависимости видового и количественного состава надпочвенных и почвенных беспозвоночных в зависимости от концентрации нефтезагрязнений в Стре-жевском районе Томской области (Советское месторождение).

Объекты и методы исследования

С целью оценки состояния фауны почвенных беспозвоночных на опытных и контрольных участках были взяты по стандартной методике [2] образцы почвенного грунта в пяти точках на каждом участке, для последующего анализа в лабораторных условиях. Проведено геоботаническое описание контрольных и опытных участков со сбором гербарного материала.

Для изучения состояния наземной фауны беспозвоночных животных, на опытных и контрольных площадках были проложены трансекты длиной 10 м с ловушками для наземных беспозвоночных, установленных на расстоянии 1 м друг от друга. Проверка ловушек осуществлялась еженедельно в течение всего периода исследований, т. е. с 12.07.2005 по 02.08.2005.

В 2003 г. в результате разлива произошло загрязнение почвы нефтью концентрацией 400 г/кг сухой почвы. В 2004 г. была проведена рекультивация участка.

В 2005 г. проведен анализ количества и видового разнообразия надпочвенных беспозвоночных через 1 год после рекультивации (табл.1).

В 2001 г. в результате разлива произошло загрязнение почвы нефтью концентрацией 600 г/кг сухой почвы. В 2002 г. проведены рекультивационные работы. В 2005 г проведен анализ количества и видового разнообразия надпочвенных беспозвоночных через 3 года после рекультивации (табл. 2).

Характеристики нефти: среднее содержание парафинов 2,8 %, среднее содержание серы 0,3 %, плотность 0,823 г/см3. Статистическая обработка данных производилась с использованием программы 6.0.

Результаты исследований и обсуждение

Численность и видовой состав надпочвенных

беспозвоночных животных

После проведения количественного анализа и видовой идентификации, полученные результаты исследований по наземной фауне беспозвоночных представлены в табл. 1, 2.

Анализ представленных в табл. 1 данных позволяет заметить общую обедненность фауны беспозвоночных животных на нефтезагрязненном участке. Видовой состав представлен в основном паука-ми-волками и черными жужелицами. На контрольном участке видовое разнообразие беспозвоночных увеличивается в 2 раза, в то время как численность беспозвоночных значительно колеблется в зависимости от периода наблюдения.

Анализ данных, представленных в табл. 2, позволяет заметить увеличение видового разнообразия на нефтезагрязненном участке через 3 года после проведения рекультивационных работ. Практически во всех учетах присутствуют жужелицы и лесные муравьи. На контрольном участке численность и видовое разнообразие беспозвоночных несколько превышает нефтезагрязненный участок. В то же время, наиболее часто встречаемыми видами, как и на опытной площадке, являются жужелицы.

Таблица 1. Численность и видовой состав наземных беспозвоночных в нефтезагрязненном районе через 1 год после рекультивации

Дата Опытный участок Контрольный участок

Видовой состав Кол-во особей Видовой состав Кол-во особей

12.07.05 Сем. Lycosidae (отр. Aranei) 5 Сем. Lycosidae (отр. Aranei) 1

Carabus coriaceus (Coleoptera) (жужелица черная) 2 Formica rufa (Hymenoptera) (муравей лесной) 3

Agonum sexpunctatum (Быстряк шеститочечный) 1

Calosoma sycophanta (Coleoptera) (Красотел пахучий) 2

19.07.05 Muscina stabulans (Diptera) (муха) 1 Carabidae, Carabus (Coleoptera) (жужелица) 5

Carabus coriaceus (Coleoptera) 1 Сем. Lycosidae (отр. Aranei) 4

Сем. Lycosidae (отр. Aranei) (пауки-волки) 2 Calosoma sycophanta (Coleoptera) 1

Tettigonia virigissima (Orthoptera) (кузнечик) 2

26.07.05 Carabus coriaceus (Coleoptera) 4 Coleoptera, Byrrchidae 1

Agonum sexpunctatum 1 Formica rufa (Hymenoptera) 1

Сем. Lycosidae (отр. Aranei) 3 Tettigonia virigissima (Orthoptera) 1

Сем. Lycosidae (отр. Aranei) 3

02.08.05 Сем. Lycosidae (отр. Aranei) 7 Сем. Lycosidae (отр. Aranei) 2

Carabus coriaceus (Coleoptera) 1 Carabidae, Carabus (Coleoptera) 1

Agonum sexpunctatum 4

Calosoma sycophanta (Coleoptera) 5

Таблица 2. Численность и видовой состав наземных беспозвоночных в нефтезагрязненном районе через 3 года после рекультивации

Дата Опытный участок Контрольный участок

Видовой состав Кол-во особей Видовой состав Кол-во особей

12.07.05 Fórmica rufa (Hymenoptera) 2 Carabidae, Carabus (Coleoptera) 4

Carabidae, Carabus 1 Calosoma sycophanta (Coleoptera) 5

Agonum sexpunctatum 2

19.07.05 Calosoma sycophanta (Coleóptera) 1 Coleoptera, Staphylinidae 4

Fórmica rufa (Hymenoptera) 1 Chilopoda, Lithobiidae 2

Carabidae, Carabus (Coleoptera) 2 Formica rufa (Hymenoptera) 1

Carabidae, Carabus (Coleoptera) 2

26.07.05 Carabidae, Carabus (Coleoptera) 2 Carabidae, Carabus (Coleoptera) 1

Calosoma sycophanta (Coleoptera) 2 Coleoptera, Staphylinidae 4

02.08.05 Сем. Lycosidae (отр. Aranei) 4 Chilopoda, Lithobiidae 1

Carabus coriaceus (Coleoptera) 1 Carabidae, Carabus (Coleoptera) 4

Formica rufa (Hymenoptera) 2 Agonum sexpunctatum 1

Таким образом, на основании проведенных исследований, можно считать, что фауна наземных беспозвоночных животных на нефтезагрязненных участках снижается как по общей численности, так и по видовому разнообразию. В тоже время, высокая мобильность численности и видового разнообразия наземных беспозвоночных не позволяет выявить статистически достоверную зависимость между исследованными показателями и остаточной концентрацией нефтепродуктов в поверхностном слое почвы.

Численность и видовой состав почвенных беспозвоночных животных

Результаты полевых исследований численности почвенных беспозвоночных (количество экземпляров на 1 г абсолютно сухой почвы) в зависимости от остаточной концентрации нефтепродуктов в заболоченных участках торфяных почв представлены в табл. 3. Анализ данных, представленных в таблице, позволяет выявить зависимость увеличения численности раковинных амеб с уменьшением концентрации нефтепродуктов в верхнем 10 см слое почвы.

Таблица 3. Численность (количество на 1 г абсолютно сухой почвы) и видовой состав раковинных амеб в зависимости от концентрации нефтепродуктов в почве

Концентрация нефти в почве (г/кг) Численность раковинных амёб Количество видов раковинных амёб Количество нематод

Контроль 12000±200 20 400±50

5±2 6325±150 10 200±30

15,4±6 3750±175 6 100±20

28±7 2000±90 4 0

174±11 625±90 2 0

Так, при концентрации 174±11 г/кг нефтепродуктов в почвенном слое, количество раковинных амеб составляет 625±30 экз. и представлено всего двумя, наиболее распространенными и устойчивыми к загрязнению видами: Heleopera petricola, Cen-tropyxis orbicularis. Снижение концентрации нефтепродуктов в результате проведенных рекультива-

ционных работ (15,4±6 г/кг), приводит к значительному повышению численности Testacea (раковинных амеб) до 3750±175 экз. и троекратному увеличению видового разнообразия. К ранее перечисленным видам добавляются Arcella discoides, Assu-lina muscorum, Cyclopixis eurystoma и Euglypha lae-vis. При концентрации нефтепродуктов, равной 5 г/кг, количество раковинных амеб составляет 6325±150 на 1 г почвы, число видов увеличивается до десяти и включает Amphitrema, Arcella discoides, Assulina muscorum, Corythion dubium, Centropyxis orbicularis, Cyclopixis eurystoma, Heleopera petricola, Trigonopyxis arcula, Euglypha laevis.

Следовательно, увеличение общего количества раковинных амеб, сопровождается повышением видового разнообразия характерных для исследованного типа почв представителей. На контрольном участке численность раковинных амеб составила 12000±200 экз. на 1 г абсолютно сухой почвы с соответствующим увеличением видового разнообразия Testacea. Необходимо отметить, что снижение концентрации нефтепродуктов в почве сопровождается и появлением представителей класса нематод.

Отряд раковинные амебы (Testacea) относятся к одноклеточным животным, покрытым защитной раковиной, широко распространены в болотных системах Западной Сибири. Раковинные амебы одна из немногих групп беспозвоночных, выживающих в условиях повышенной кислотности верховых и переходных болот [3].

Как правило, основная масса Testacea находится в верхнем 10 см слое почвы, подвергающемуся максимальному влиянию нефтезагрязнений.

В зоне высокого загрязнения, по нашим наблюдениям и исследованиям других авторов [4, 5] раковинные амебы инцистируются, переходят в покоящуюся стадию и остаются, по существу, единственной группой беспозвоночных животных, способных оставаться живыми и увеличивать свою численность пропорционально снижению концентрации нефтепродуктов.

Таким образом, на основании проведенных исследований в сильно загрязненных нефтепродукта-

ми участках, численность раковинных амеб составила менее 1000±100 экз. на 1 г абсолютно сухой почвы. В умеренно загрязненных нефтепродуктами почвах - 1000...2000±100 на 1 г абсолютно сухой почвы. В относительно чистых и чистых почвах более 2500...5000 особей раковинных амеб на 1 г абсолютно сухой почвы.

Заключение

1. Полевые исследования фауны надпочвенных беспозвоночных животных на нефтезагрязнен-ных участках Советского месторождения Томской области показали уменьшение численности и видового разнообразия беспозвоночных животных с ростом концентрации нефтезагрязнения.

2. Выявлен отряд раковинных амеб, численность и видовой состав которых существенно зависит от степени нефтезагрязнения: для сильно загрязненных участков - 1000±100 амеб на 1 г абсолютно сухой почвы; для умеренно загрязненных - порядка 2000±100 амеб) и для относительно чистых почв - (2500...5000)±200 амеб.

3. Количество раковинных амеб, отнесенное на 1 г сухой почвы, в связи с повсеместной распространенностью этого вида амеб во всех видах почв Западной Сибири можно рассматривать в качестве универсального экологического критерия нефтезагрязнений и использовать при разработке нормативов допустимого остаточного содержания нефтепродуктов в почвах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Карташев А.Г. Биоиндикация экологического состояния окружающей среды. - Томск: Изд-во «Водолей», 1999. - 192 с.

2. Гельцер Ю.Г., Корганова ГА., Алексеев Д.А. Определитель почвообитающих раковинных амеб. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 88 с.

3. Гельцер Ю.Г., Корганова ГА., Алексеев Д.А. Почвенные раковинные амёбы и методы их изучения. - М.: Изд-во МГУ, 1985. - 90 с.

4. Бобров А.А. Эколого-географические закономерности распространения и структуры сообществ раковинных амеб (Protozoa: Testacea): Автореф. дис. ... д.б.н. - М., 1999. - 47 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Гельцер Ю.Г., Корганова ГА. Адаптация простейших к жизни в почве и их индикационное значение // Почвенные простейшие. Протозоология. Вып. 5. - Л.: Наука, 1980. - С. 36-51.

УДК 593.11:665.61

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ПОПУЛЯЦИЮ РАКОВИННЫХ АМЁБ

А.Г. Карташев, Т.В. Смолина

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники E-mail: stv136@mail.ru

Исследовалось влияние нефтезагрязнения на численность и видовое разнообразие раковинных амеб в полевых и лабораторных условиях. В полевых условиях изучалось влияние остаточной концентрации нефтепродуктов в заболоченных участках торфяных почв на популяцию раковинных амеб. В модельных экспериментальных условиях изучалось влияние нефтезагрязнения концентрацией 10, 20, 30 мг/кг свежей почвы на природную популяцию раковинных амеб в течение 30 сут. В модельных экспериментальных и полевых условиях было установлено снижение численности и видового разнообразия раковинных амеб в зависимости от концентрации нефти в почве.

Раковинные амебы (Testacea) являются непременными компонентами почвенных биоценозов. Раковинные амебы могут использоваться как индикаторы физических и химических свойств почв: отмечается тесная связь структуры населения и динамики популяций со значениями рН, C/N, регистрируется зависимость тестацей от температуры почвы, осадков, испарения [1], изменение плотности и биомассы раковинных амеб от удобрения почвы азотом и фосфором [2] и после внесения гербицидов [3].

Раковинные амебы относятся к одноклеточным животным, покрытым защитной раковиной, широко распространены в болотных системах Западной Сибири. Раковинные амебы одна из немногих групп беспозвоночных, выживающих в условиях повышенной кислотности верховых и переходных болот [4].

Значительные количества органических соединений, поступающих в окружающую природную среду при освоении нефтегазовых ресурсов, приводят к тому, что данный вид загрязнения становится приоритетным для многих районов нефтедобычи. Также это характерно и для Западно-Сибирского региона. Наряду с аварийными ситуациями (выбросы из скважин, порывы нефтепроводов, разгерметизация резервуаров и т. п.), обуславливающих, как правило, значительные масштабы нефтезагряз-нения окружающей среды, утечки органических поллютантов за пределы промплощадок происходят и при «нормальной» эксплуатации нефтепромысловых объектов.

Целью данной работы было исследование влияния нефтезагрязнения на популяцию раковинных амёб в полевых и лабораторных условиях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.