ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКСИТЕТРАЦИКЛИНА НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ АРИДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЮГА РОССИИ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 504.06

DOI: 10.24412/cl-36359-2021-243-245

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКСИТЕТРАЦИКЛИНА НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ АРИДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЮГА РОССИИ

INFLUENCE OF CONTAMINATION BY OXYTETHRACYCLINE ON THE ENZYMATIC ACTIVITY OF ARID ECOSYSTEMS SOILS OF THE SOUTH OF RUSSIA

Р.М. Дауд R.M. Daoud

Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия Southern Federal University, Rostov on Don, Russia

E-mail: ramadaoud91@yahoo .com

Аннотация. Загрязнение почв аридных экосистем Юга России окситетрациклином приводит к ухудшению их активность дегидрогеназ и каталазы. В большинстве случаев зарегистрирована прямая зависимость между содержанием в почве загрязняющего вещества и степенью снижения показателей. По степени устойчивости активности дегидрогеназ и каталазы почв аридных экосистем к загрязнению окситетрациклином наиболее устойчивы черноземы обыкновенные и темно-каштановые почвы, а наименее солончаки.

Ключевые слова: загрязнение, окситетрациклин, каштановые почвы, бурые полупустынные почвы, песчаные почвы, устойчивость.

Abstract. Contamination of arid soils in the South of Russia by oxytetracycline leads to a deterioration in their activity of dehydrogenases and catalase. In most cases, a direct relationship was recorded between the content of the pollutant in the soil and the degree of indicators decrease. According to the degree of resistance of the activity of dehydrogenases and catalase of arid soils to pollution by oxytetracycline, ordinary chernozems and dark chestnut soils are the most resistant, solonchaks are the least resistant.

Key words: pollution, oxytetracycline, chestnut soils, semi-desert brown soils, sandy soils, resistance.

Широкое использование антибиотиков в качестве терапевтического агента, как у людей, так и у животных, а также стимуляторов роста в ветеринарной медицине приводит к поступлению антибиотиков и их метаболитов в окружающую среду.

Присутствие антибиотиков в окружающей среде влияет на структуру и активность микробного сообщества, функционирование микробного сообщества, растения и другие организмы в почве и воде [4, 5]. Также приводить к появлению устойчивости к антибиотикам у патогенных бактерий [5].

В настоящей работе представлены результаты исследования изменения активности дегидрогеназ и каталазы при загрязнении окситетрациклином почв аридных экосистем юга России (темно-каштановой, каштановой, светло-каштановой, бурой полупустынной и песчаной, солонцы и солончаки), а также чернозема обыкновенного, взятого для сравнения.

Загрязнение окситетрациклином моделировали в лабораторных условиях. Использовали верхний слой почвы 0-10 см, так как в непахотных почвах в нем задерживается большая часть загрязняющих веществ.

Окситетрациклин вносили в почву в виде раствора в концентрациях 1, 10, 100 и 1000 мг/кг почве. Контролем являлась незагрязненная почва.

Загрязненную окситетрациклиноим почву инкубировали в течение 30 дней в пластиковых вегетационных сосудах в трехкратной повторности при температуре 20-22°С и увлажнении 60% от полевой влагоемкости. Срок 30 суток является наиболее информативным для оценки химического воздействия на почву, поскольку для большинства биологических показателей в этот срок наблюдается максимальное снижение значений [3].

Активность каталазы - измеряли по методике Галстяна [1] по скорости разложения перекиси водорода (мл О2 на 1 г почвы за 1 мин (п = 36: 3 инкубационных сосуда с почвой х 3 образца почвы х 4 аналитические повторности), активность дегидрогеназ - по методике Галстяна в модификации Хазиева [2] по скорости превращения хлорида трифенилтетразолия в трифенилформазан (мг ТТФ на 1 г почвы за 24 часа (п = 36: 3 инкубационных сосуда с почвой х 3 образца почвы х 4 аналитические повторности),

Активность оксидоредуктаз (каталазы и дегидрогеназ) характеризуют скорость минерализации в почве органических веществ. Кроме того, оксидоредуктазы отличаются высокой чувствительностью к химическому загрязнению по сравнению с другими классами ферментов. При этом ферментативная активность почв характеризует потенциальную биологическую активность почвы.

В результате исследования установлено, что загрязнение почв аридных экосистем юга России окситетрациклином вызывает ухудшение их биологического состояния. Как правило, было зафиксировано достоверное снижение активности дегидрогеназ и каталазы, степень которого зависела от концентрации загрязняющего вещества в почве.

Как показано на рисунке 1 А, в концентрациях 1, 10 и 100 мг/кг окситетрациклина для чернозема обыкновенного не обнаружено достоверных изменений активности каталазы, а при 1000 мг/кг снижение составило на 27% от контроля. Для каштановой и светло-каштановой почв во всех концентрациях окситетрациклина не зафиксировано снижение активности каталазы. Для всех остальных почв при 1 мг/кг не обнаружено снижения активности каталазы, при 10, 100 и 1000 мг/кг снижение активности каталазы колеблется в диапазоне 15-30%, 16-41% и 2657% от контроля, соответственно. 110 100 90

70 60 50 40 30 20 10 0

Я

I

Чо

Кт

□ Контроль □ 1мг/кг

Кс 110мг/кг

П(пб)

Сн(п)

Бп

1100мг/кг И 1000мг/кг ЕЭНСР

Сч(с)

А

110 100 90

I

Чо

Кт

Кс

Бп

П(пб)

Б

Сн(п)

Сч(с)

□ Контроль □ 1мг/кг Ш10мг/кг Н100мг/кг ЕЗ 1000мг/кг 0НСР

Рисунок 1. Изменение активности каталазы (А) и дегидрогеназ (Б) в почвах аридных экосистем Юга России при загрязнении окситетрациклином, % от контроля.

К

К

По активности дегидрогеназ рисунок 1 Б, установлено что, при 1 и 10 мг/кг не обнаружено достоверных отличий от контроля для всех типов почв. При 100 мг/кг тоже не обнаружено снижение активности дегидрогеназ, кроме каштановой и бурой полупустынной почв на 21 и 25% соответственно. При 1000 мг/кг в песчаной почве и солончаке не зафиксировано снижения активности дегидрогеназ, а для других почв снижение составляло 2562% от контроля.

Ряд почв аридных экосистем юга России по степени устойчивости активности дегидрогеназ и каталазы к загрязнению окситетрациклином выглядит следующим образом: черноземы обыкновенные = темно-каштановые почвы > светло-каштановые почвы каштановые почвы> бурые полупустынные почвы > песчаные почвы> солонец полупустынный корковый> солончак гидроморфный соровый.

Установленная последовательность объясняется свойствами исследованных почв, прежде всего, гранулометрическим составом, содержанием органического вещества и уровнем биологической активности.

Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках госзадания (Южный федеральный университет, проект № 0852-2020-0029) и государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации (грант Президента РФ НШ-2511.2020.11).

Список литературы

1. Галстян А.Ш. Унификация методов исследования активности ферментов почв // Почвоведение. 1978.№ 2. С. 107-114.

2. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). М.: Наука, 1990. 261 с.

3. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф., Денисова Т.В. Методология нормирования химического загрязнения почв на основе нарушения их экологических функций // Экология и промышленность России. 2007. № 11. С. 48-51.

4. Baguer A.J., John J, Henning K.P. Effects of the antibiotics Oxytetracycline and tylosin on soil Fauna // Chemosphere. 40 (2000). Pp. 751-757.

5. Jufer. R.H., E.Elmer-Rico M. Antibiotics Pollution in Soil and Water: Potential Ecological and Human Health Issues // Encyclopedia of Environmental Health. 2019. Pp. 118-131.