2026 г., № 2 Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы УДК: [62-757.7:534]:004.94
Широкополосное акустическое воздействие на адгезию морских организмов-обрастателей из Севастопольской бухты: экспериментальное исследование и моделирование
Обрастание морских конструкций приводит к экономическим потерям из-за коррозии и повышенного гидродинамического сопротивления, что делает проблему актуальной для прикладной экологии. В отличие от традиционных подходов, таких как использование токсичных красок, перспективным решением представляется акустическое воздействие, требующее всесторонней оценки его влияния на морские экосистемы, что относится к сфере теоретической экологии. Таким образом, предотвращение обрастания является важной задачей, объединяющей экономические интересы и экологические исследования. В данной работе изучалось влияние звука малой мощности на процессы адгезии морских организмов-обрастателей из Севастопольской бухты в летний период 2024 г. Эксперимент проводился в двух идентичных ёмкостях, одна из которых служила контрольной, а в другой использовался акустический излучатель с диапазоном частот 0–30 кГц. Оседание Mytilaster lineatus (Gmelin, 1791) на стеклянных пластинах в опытной группе значительно снижалось по сравнению с контрольной (p < 0,01). Экспериментальные данные подчёркивают многоступенчатость процесса обрастания. Имитационное моделирование, проведённое с использованием агентно-ориентированного подхода, выявило сложные структурные отношения внутри популяции обрастателей. Результаты важны для понимания экологических аспектов процесса обрастания и могут быть использованы для разработки экологически безопасных методов борьбы с обрастанием сооружений в морях.
1. Айзатуллин Т.А., Лебедев В.Л., Хайлов К.М. Океан. Активные поверхности и жизнь. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 191 с.
2. Никитин В.Н. Биология обрастания судов в Чёрном море // Докл. АН СССР. 1947. T. 58. № 6. С. 1183–1185.
3. Chambers L.D., Stokes K.R., Walsh F.C., Wood R.J.K. Modern approaches to marine antifouling coatings // Surf. Coat. Technol. 2006. V. 201. No. 6. P. 3642–3652. doi: 10.1016/j.surfcoat.2006.08.129
4. Ryabushko L.I., Bondarenko A.V., Miroshnichenko E.S., Lishaev D.N., Shiroyan A.G. Diatoms and cyanobacteria of periphyton of experimental synthetic polymer materials in Karantinnaya Bay in the Black Sea // Inland Water Biol. 2020. V. 13. No. 3. P. 399–407. doi: 10.1134/ S1995082920020285
5. Fouling Science and Technology / Eds. L.F. Melo, T.R. Bott, C.A. Bernardo. Dordrecht: Springer, 1988. 744 p. doi: 10.1007/978-94-009-2813-8
6. Бобкова А.Н. Сезонные изменения структуры и биохимического состава микроперифитона // Гидробиол. журн. 1990. Т. 26. № 2. С. 33–37.
7. Гринцов В.А., Мурина В.В., Евстигнеева И.К. Биоразнообразие и структура сообщества обрастания твёрдых субстратов Карадагского природного заповедника (Чёрное море) // Мор. экол. журн. 2005. Т. 4. № 3. С. 37–47.
9. Зевина Г.Б. Обрастания в морях СССР. М.: Издво МГУ, 1972. 219 с.
10. Брайко В.Д. Обрастание в Чёрном море. Киев: Наукова думка, 1985. 123 с.
11. Горбенко Ю.А., Крышев И.И. Статистический анализ динамики морской экосистемы микроорганизмов. Киев: Наукова думка, 1985. 144 с.
12. Савельев И.Б., Вольберг М.М., Гусев М.В. Методы исследования и пути управления взаимодействием партнёров в альгобактериальных ассоциациях // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 16, Биология. 1990. № 1. С. 3–4.
13. Зевина Г.Б. Биология морского обрастания. М.: Изд-во МГУ, 1994. 134 с.
14. Раилкин А.И., Твердов А.И., Отвалко Ж.А., Коротков С.И., Фомин С.Е. Оценка противообрастающих свойств материалов по показателям обилия многовидовых сообществ обрастания // Вода: Химия и экология. 2015. № 7. С. 52–56.
15. Бондаренко А.В., Рябушко Л.И., Благинина А.А. Подвержены ли биообрастанию синтетические медицинские маски в морской воде? // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 3. С. 114–128.
17. Раилкин А.И., Отвалко Ж.А., Коротков С.И., Фомин С.Е., Кулева Н.В. Концепция экологически безопасной защиты от морского обрастания и её разработка с использованием каучук-эпоксидных покрытий // Морской биол. журн. 2017. Т. 2. № 3. С. 40–52. doi: 10.21072/ mbj.2017.02.3.04
18. Смирнова Л.Л. Методология изучения обрастания в прибрежных акваториях Чёрного моря и экспедиционных исследованиях в Индийском и Атлантическом океанах. Севастополь: ИПТС, 2021. 155 с. doi: 10.33075/978-5-6047088-1-1
19. Gomez-Banderas J. Marine natural products: a promising source of environmentally friendly antifouling agents for the maritime industries // Front. Mar. Sci. 2022. V. 9. Article No. 858757. doi: 10.3389/fmars.2022.858757
20. Долгопольская М.А., Аксельбанд А.М. Действие ультразвуковых колебаний на организмы морских обрастаний и процесс обрастания // Труды Севастопольской биологической станции. 1964. Т. 17. С. 309–324.
21. Неврова Е.Л., Петров А.Н., Мороз Н.А., Касьянов А.Б. Экспериментальное изучение воздействия ультразвука на микроперифитон искусственных субстратов с целью защиты от биопомех систем технического водоснабжения атомных электростанций // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 3. С. 98–113.
22. Зацаринная Т.Г., Мороз Н.А., Аникевич К.П., Неврова Е.Л., Петров А.Н. Ультразвук в технологиях борьбы с биообрастаниями в системах оборотного водоснабжения на АЭС // Энергетические установки и технологии. 2024. Т. 10. № 1. С. 42–54.
23. Passmann C., Ermert H. A 100-MHz ultrasound imaging system for dermatologic and ophthalmologic diagnostics // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 1996. V. 43. No. 4. P. 545–552. doi: 10.1109/58.503714
24. Кузнецов А.В., Гришин И.Ю., Втюрина Д.Н. Пространственные модели пьезобелков и сетей белокбелковых взаимодействий у трихоплакса (пластинчатые) // Молекулярная биология. 2023. Т. 57. № 5. С. 895–897. doi: 10.31857/S0026898423050075
25. Фадеева М.В., Сергеева Е.В., Рыбакова К.А., Кузнецов А.В. Характеристика семейства катионных TRPA1-каналов Trichoplax sp. H2 (Placozoa) // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2022. Т. 7. № 3. С. 493–500. doi: 10.29039/rusjbpc.2022.0550
26. Kuznetsov A.V., Vtyurina D.N. Spatial reconstruction of TRPC mechanoreceptors in the ctenophore Mnemiopsis leidyi A. Agassiz, 1865 // Mol. Biol. 2023. V. 57. No. 4. P. 755–763. doi: 10.1134/S0026893323040106
27. Dempsey M.J. Marine bacterial fouling: a scanning electron microscope study // Mar. Biol. 1981. V. 61. P. 305–315. doi: 10.1007/BF00401570
28. Валовая Н.А. О формировании поселений Mytilaster lineatus в прибрежной зоне Чёрного моря // Донные сообщества и морские обрастания / Отв. ред. В.Е. Заика. Киев: Наукова думка, 1979. Вып. 48. С. 48–53.
29. Лебедовская М.В. Мшанки в сообществе обрастания искусственных субстратов в бухте Казачья Чёрного моря // Вестник РУДН. Сер.: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2023. Т. 31. № 3. С. 313–322. doi: 10.22363/2313-2310-2023-31-3-313-322
30. Gao Z., Li B., Zheng C., Wang G. Molecular detection of fungal communities in the Hawaiian marine sponges Suberites zeteki and Mycale armata // Appl. Environ. Microbiol. 2008. V. 74. No. 19. P. 6091–6101. doi: 10.1128/AEM.01315-08
31. Amend A. From dandruff to deep-sea vents: Malassezia-like fungi are ecologically hyper-diverse // PLoS Pathog. 2014. V. 10. No. 8. Article No. e1004277. doi: 10.1371/journal.ppat.1004277
32. Кузнецов А.В., Петров А.Н., Пиркова А.В., Сергеева Е.В. Структура механорецепции и способность к адгезии у молоди мидии Mytilus galloprovincialis (Lamarck, 1819) при воздействии ультразвука // Системы контроля окружающей среды. 2023. № 4 (54). С. 41–51. doi: 10.33075/2220-5861-2023-4-41-51
33. Witten T.A., Sander L.M. Diffusion-limited aggregation, a kinetic critical phenomenon // Phys. Rev. Lett. 1981. V. 47. No. 19. P. 1400–1403. doi: 10.1103/ PhysRevLett.47.1400
34. Полтаруха О.П. Об изучении сукцессии сообщества обрастания на противообрастающих покрытиях // Экология моря. 2000. T. 52. С. 39–43.
35. Немцева Н.В. Изучение образования биоплёнок в питьевой воде в процессе водоподготовки // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. Т. 2. 10 c. [Электронный ресурс] http://elmag.uran.ru:9673/ magazine/Numbers/2017-2/Articles/NVN-2017-2.pdf (Дата обращения: 25.04.2025).
36. Симонова И.Р., Головин С.Н., Веркина Л.М., Березняк Е.А., Титова С.В. Методы культивирования и изучения бактериальных биоплёнок // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2017. № 1. С. 73–79. doi: 10.51620/30341981-2024-29-4-194-19
2024 г., № 1 Раздел: Агроэкология УДК: 631.46:631.417.1
Влияние микробиологических препаратов и внесения азота на процессы, связанные с секвестрацией органического углерода в чернозёме типичном слабоэродированном
Проведено изучение влияния обработки биопрепаратом на основе Trichoderma viride и биопрепаратом на основе
Pseudomonas aureofacieens, N10 кг д. в. на 1 т измельчённой побочной продукции сельскохозяйственных культур (N) перед заделкой в почву на процессы, связанные с секвестрацией в ней органического углерода. Исследования проводили в 2018–2020 гг. в стационарном полевом опыте с биопрепаратами ФГБНУ «Курский ФАНЦ» (Курская обл., Медвенский р-н, с. Панино) на чернозёме типичном слабоэродированном в звене зернового севооборота (яровой ячмень – гречиха – кормовые бобы). Установлено, что применение биопрепаратов отдельно или совместно с N способствовало связыванию углерода в пахотном слое почвы, значимое накопление запасов углерода гумуса в 2,2 и 2,4 раза превышало таковое на контроле, а внесение только N10 кг д. в. с 1 т растительных остатков обеспечило сохранение запасов углерода гумуса. Запасы углерода в побочной продукции, пожнивных и корневых остатках возделываемых культур в пахотном слое при применении биопрепаратов были выше, чем в контроле. Выявлена прямая тесная связь между средним количеством выделяемого из почвы углекислого газа в процессе вегетации кормовых бобов и количеством поступающего в слои почвы 0–10 и 0–20 см углерода их побочной продукции, пожнивных и корневых остатков, коэффициенты корреляции – 0,87 и 0,80. Эффективность связывания органического углерода в пахотном слое почвы при применении биопрепаратов отдельно или совместно с N превышало таковую на контроле, соответственно, в 2,0 и 2,1 раза, а внесение измельчённой побочной продукции с N10 д. в. на 1 т – только в 1,5 раза.
Ключевые слова: органический углерод, эффективность связывания, микробиологические препараты, побочная продукция, пожнивные и корневые остатки, чернозём типичный слабоэродированный, эмиссия CO2
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
