Вплив екскреторної діяльності ссавців на біологічну активність ґрунту в умовах Криворізького залізорудного басейну Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 631.4:574

С. М. Кірієнко

Дніпропетровський національний університет

ВПЛИВ ЕКСКРЕТОРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ССАВЦІВ НА БІОЛОГІЧНУ АКТИВНІСТЬ ҐРУНТУ В УМОВАХ КРИВОРІЗЬКОГО ЗАЛІЗОРУДНОГО БАСЕЙНУ

Розглянуто вплив екскреторної діяльності ссавців на процеси ґрунтового дихання та ферментативну активність ґрунтів в умовах Криворізького залізорудного басейну.

Вступ

Важкі метали, потрапляючи внаслідок виробничої діяльності людини до навколишнього середовища, є одними з найбільш небезпечних забруднювачів біосфери. Такі елементи, як кадмій та свинець належать до групи речовин-індикаторів стресу навколишнього середовища.

Ґрунт є екологічним «вузлом зв’язку» біосфери, в якому відбувається інтенсивна взаємодія живої та неживої матерії [1; 3]. На ґрунті замикаються процеси обміну речовин між земною корою, гідросферою, атмосферою та живими організмами.

Біологічна активність ґрунту полягає у целюлозоруйнуючій, каталазній протеолітичній активності, в накопичуванні амінокислот, інгібіторів росту, в рівні мікробного метаболізму чи ґрунтовому диханні.

Криворізький залізорудний басейн на екологічній карті України позначений, як зона екологічного лиха. Привертає до себе увагу конструктивний вплив тваринного населення у процесі ремедіації ґрунтів та вторинного ґрунтоутворення на відвальних породах гірничої металургії.

Матеріал та методи досліджень

Об’єктом дослідження є вплив екскреторної діяльності ссавців на біологічну активність ґрунту, однією зі складових якої є ферментативна активність. У даній роботі біологічну активність ґрунту розглянемо на прикладі активності уреази та протеази, яка була встановлена за методом А. Ш. Галстяна [7]. Для проведення експерименту були вибрані пробні ділянки на території об’єднаного (ПГЗК та НГЗК) відвалу Дальній, як контрольна ділянка - балка с. Латовка. Ділянки розташовані наступним чином:

1 ділянка - на підніжжі відвалу (вік насаджень 25 років);

2 ділянка - на схилі (вік насаджень 15 років);

3 ділянка - в умовах початкового ґрунтоутворення (3 роки після зупинки виробництва).

Для вивчення впливу тварин на ділянках відвалів було внесено екскременти великої рогатої худоби (1 кг/м2). Досліди проводилися з експозицією в 1 місяць. Вивчався вплив діяльності ссавців на ґрунтове дихання та ферментативна активність. Дослідження проводилися протягом 12 місяців (05.2002-05.2003 р.). Проби ґрунту відбирали з глибини 0-5, 5-10 та 10-15 см у 6 повторностях [7; 8].

Для визначення впливу екскреторної діяльності ссавців на ґрунтове дихання був закладений дослід, де визначення рівня виділення вуглекислого газу відбувалося за методикою Л. О. Карпачевського [9], що була модифікована О. Є. Пахомовим [11].

© Кірієнко С. М., 2003

Результати та їх обговорення

Оптимальні фізико-хімічні властивості ґрунтів, забезпечення рослин вологою та харчуванням у достатньому об’ємі та в потрібний час є необхідними умовами для отримання сільськогосподарської продукції [4; 5; 12]. Мобілізація елементів харчування рослин, що знаходяться в ґрунті, поводиться шляхом складних ферментативних реакцій [14].

Згідно стратегії сисемно-екологічного аналізу [13] у вивченні біосистем головним завданням є виявлення функцій окремих елементів. Ферментативна активність це - елементарний прояв біологічної активності ґрунту [13]. Ґрунтове дихання - інтегральний результат одночасного протікання складного комплексу процесів, де вирішальна роль закріплена за біологічними факторами [2; 6; 10].

Активність протеази на відвальних ділянках з внесенням екскрецій тварин (рис. 1) значно перевищила активність протеази контрольних ділянок (для відвалів, віком 25, 15 та 3 роки).

□ 1 місяць Ш3 місяці Ш 12 місяців

Протеаза з Уреаза з Протеаза без Уреаза без екскреціями екскреціями екскрецій екскрецій

Рис. 1 Вплив екскреторної діяльності ссавців на ферментативну активність ґрунту

Найбільша активність протеази спостерігається на ділянках з екскреторним опадом на горизонті 0-5 см, розташованному біля підніжжя відвалу (в середньому 14,2 мг субстрату на 1 г ґрунту) у порівнянні із контрольними ділянками (8,4 мг субстрату на 1 г ґрунту).

На відвалі Дальньому (віком 15 років) на експериментальних ділянках ферментативна активність зростає в середньому на 60 %. Найменша активність протеази спостерігається у горизонті 10-15 см (13 мг субстрату на г ґрунту).

Для активності як уреази так і протеази характерно збільшення позитивного впливу, через 12 місяців досліду, на горизонті 10-15 см. Позитивний вплив внесення екскрецій на ділянках з кам’янистістю більше 95 % (ділянки віком до 3 років) ще більший - ферментативна активність підвищується в середньому в 10 разів (максимуму вона досягає чарез 12 місяців - у 17 разів).

Отримані експериментальні дані свідчать про позитивний вплив екскреторного опаду ссавців на активність уреази відвальних порід. Цей ефект проявляється для

ділянок відвалу з віком насаджень 25, 15 та 3 роки. Звертає на себе увагу підвищення величини позитивного впливу екскреторної діяльності тварин на більш глибоких горизонтах (10-15 см).

Величина ґрунтового дихання на відвальних ділянках із екскреціями тварин у порівнянні з контролем значно збільшилася (рис. 2).

□ 1 місяць т місяці Ш12 місяців

З впливом екскрецій

Без впливу екскрецій

Рис. 2 Вплив екскреторної діяльності ссавців на величину ґрунтового дихання ґрунту

Найбільша величина ґрунтового дихання зареєстрована на ділянках з екскреторним опадом ссавців на ділянках із віком насаджень 25 років, що розташовані біля підніжжя відвалу: величина ґрунтового дихання складає в середньому 87 кг/га за годину (на ділянках без екскрецій - 56 кг/га за годину).

Найменша величина ґрунтового дихання спостерігалася через 1 місяць після початку досліду (23 кг/га за годину). Як і для активності уреази й протеази, для ґрунтового дихання характерно збільшення позитивного впливу через 12 місяців після початку досліду на ділянці 1. Позитивний вплив екскрецій на ділянках, де кам’янистіть складає 95 % ще більший (у середньому в 5 разів вище).

Висновки

Максимальне підвищення ферментативної активності та величини ґрунтового дихання зареєстровано через 12 місяців після початку досліду. Використання системного підходу дозволяє широко розкрити еколого-генетичні зв’язки ферментативної активності ґрунтів у БГЦ. Відносний рівень ферментативної активності ґрунту діагностує інтенсивність й направленість ґрунтових процесів, як у природних умовах, так і при різних антропогенних впливах на ґрунт.

Бібліографічні посилання

1. Абатуров Б. Д. Млекопитающие как компонент экосисстемы. - М.: Наука, 1984. - 286 с.

2. Андрюкова В. П., Поздеев В. В. Прямые изменения диффузионного потока углекислого газа из почвы в атмосферу // Тр. 5-го Всесоюз. совещ. «Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах». - Обнинск, 1989. - С. 349-354.

3. Бельгард А. Л. Степное лесоведение. - М.: Лесная пром-сть, 1971. - 336 с.

4. Булахов В. Л. Характеристика средообразующей деятельности позвоночных животных в лесах степной зоны юго-востока УССР // Вопросы степного лесоведения. - Д.: ДГУ, 1973. -Вып. 4. - С. 117-125.

5. Булахов В. Л., Пахомов А. Е., Буза Л. И. Метоболический опад млекопитающих как системный фактор регуляции круговорота веществ и почвообитания в степных лесах // Регуляция в живых системах. - Д.: ДГУ, 1998. - С. 19-25.

6. Галстян А. Ш. «Дыхание» почвы как один из показателей ее биологической активности // Сообщ. лаборатории агрохимии АН Арм. ССР. - 1961. - № 4. - С. 77-83.

7. Г алстян А. Ш. Ферментативная активность почв Армении. - Ереван: Айстан, 1974. - 275 с.

8. Звягинцев Д. Г., Асеева И. В., Бобьева И. П., Миргинк Т. Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. - М.: МГУ, 1980. - 224 с.

9. Карпачевский Л. О., Бобнова Г. В., Бязрова Л. Г. и др. О связи некоторых свойств почв с различными компонентами биогеоценоза // Проблемы и методы биологической диагностики и индикации почв. - М.: Наука, 1976. - С. 224-249.

10. Пахомов А. Е. Роющая деятельность микромаммалий как индикатор степени загрязнения эдафотопа лесных экосистем промышленными выбросами химических и металлургических производств // Тез. 1-й Медунар. науч.-практ. конф. «Устойчивое развитие загрязнения окружающей среды и экологическая безопасность». - Д.: ДГУ, 1993. - С. 72-73.

11. Пахомов А. Е. Биогеоценотическая роль млекопитающих в почвообразовательных процессах степных лесов Украины. - Кн. 2: Трофический тип воздействия. Биотехнологический процесс становления экологической устойчивости эдафотопа. - Д.: ДГУ, 1998. - 232 с.

12. Травлев А. П, Белова Н. А. Задачи мониторинговых исследований лесных биогеоценозов и почв Присамарья Днепропетровского (к 100-летию выхода в свет книги В. В. Докучаева «Наши степи прежде и теперь») // Биомониторинг лесных экосистем степной зоны. -Д.: ДГУ, 1992. - С. 4-19.

13. Хазиев Ф. Х. Системно-эколгический анализ ферментативной активности почв. - М.: Наука, 1982. - С. 11-12.

14. Щербакова Т. А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества. - Минск: Наука, 1983. - 215 с.

Надійшла до редколегії 21.04.03.

УДК 598.293 (477.54)

О. А. Коноваленко1, И. А. Кривицкий1, С. В. Коноваленко2

1Харьковский национальный университет,

2Харьковский национальный аграрный университет

О ГРУППОВЫХ ЗИМНИХ НОЧЕВКАХ СОРОК PICA PICA (PASSERIFORMES, CORVIDAE) В Г. ХАРЬКОВЕ

Проаналізовано особливості формування нічних угруповань сорок у зимовий період. Досліджено утворення та розпад ночівлі сорок у кількості 600 особин, ступінь стабільності цієї ночівлі.

Введение

Формирование группировок птиц одного вида, имеющих различную функциональную значимость, явление не редкое. Оно особенно характерно для представителей семейства врановых (привычные зимовочные скопления тысяч грачей, галок, по-слегнездовые кочевые стаи кедровок и др.). Групповые ночевки сорок, наблюдаемые в негнездовое время - явление малоизученное. Судя по всему, эти новые черты пове-

© Коноваленко О. А., Кривицкий И. А., Коноваленко С. В., 2003 174