Фотосинтетическая активность подроста хвойных в связи с промышленными рубками
В.В. Тужилкина
Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
В статье рассматривается функционирование хвойного подроста предварительной и последующей генераций на вырубках в связи с промышленными рубками в подзоне средней тайги Республики Коми. Изучены пигментная деятельность, фотосинтетическая и дыхательная способности ассимиляционного аппарата подроста сосны (Pinus sylvestris L.) и ели (Picea obovata Ledeb.) на 3- и 10-летних вырубках после сплошнолесосечных рубок ельника и сосняка с помощью спектрофотометрического и газометрического методов. Выявлена функциональная перестройка пигментного аппарата у елового подроста предварительной генерации на вырубках. Хвоя приспосабливается к условиям среды на уровне пигментной системы путём изменения содержания и соотношения хлорофиллов и
каротиноидов. Изменения в пластидах у елового подроста на 3-летней вырубке происходили за счёт снижения концентрации хлорофиллов и каротиноидов, а на 10-летней вырубке – активизации синтеза пигментов, что влияет на усвоение углекислоты в хлоропластах. Показано, что ассимиляционный аппарат подроста ели на вырубках поглощает СО2 в 1,4 и 1,8 раза активнее, чем под пологом леса. Фотосинтетическая и дыхательная способности хвои елового подроста на вырубках не различаются, что свидетельствует о стабильном уровне важных процессов жизнедеятельности у подроста в течение десяти лет после рубки древостоя. Установлено, что хвоя подроста сосны и ели на вырубках способна поглощать СО2 с довольно высокой скоростью до 5,73 и 2,7 мкмоль СО2/(м2 · с) соответственно. Это способствует накоплению в ней ассимилятов и использованию их в процессах роста, а в итоге, увеличению продуктивности подроста на вырубках после сплошной рубки древостоя.
Статья опубликована в № 2 за 2024 год DOI: 10.25750/1995-4301-2024-2-022-028
Просмотров: 37
Разнообразие сообществ почвенных диатомовых водорослей Государственного природного заказника «Фролихинский»
А.И. Фазлутдинова, Н.В. Суханова, Л.А. Гайсина
Раздел: Популяционная экология
Изучен видовой состав почвенных диатомовых водорослей Государственного природного заказника «Фролихинский». Флора диатомовых водорослей представлена 128 таксонами из 4 классов, 12 порядков, 23 семейств и 49 родов. Выявлены группы наиболее часто встречающихся видов, доминант и субдоминант. Разнообразие и обилие диатомовых водорослей, встреченных в почвах заказника, может быть охарактеризовано как высокое. Таксономическое богатство и разнообразие сообществ диатомовых водорослей исследованных участков существенно отличались друг от друга. Наибольшее разнообразие видов выявлено на участке возле реки Бирея (77), наименьшее – на перевале Баргузинского хребта (3). У большинства видов и внутривидовых таксонов диатомовых водорослей (97%), обнаруженных на территории заказника, показатель встречаемости варьировал от 10 до 40%. Показатель встречаемости выше 40% был отмечен только у четырёх таксонов, которые были выделены в ранг ведущих: Pinnularia borealis (80%), Adlafia bryophila (50%), Gomphonema parvulum (50%) и Planothidium lanceolatum (50%). Комплекс доминирующих видов был разнообразным и включал представителей 15 семейств. К доминантам относилось 36 видов и внутривидовых таксонов, к субдоминантам – 20 таксонов. Комплекс сопутствующих видов включал 6 таксонов, 67 таксонов встречались единично и эпизодически. Самую высокую встречаемость на всех участках имела Pinnularia borealis Ehrenberg. Высоким видовым разнообразием отличались семейства Fragilariaceae, Achnanthidiaceae, Naviculaceae, Ahnanthaceae, Gomphonemataceae, Cymbellaceae, Cocconeidaceae, Eunotiaceae, Pinnulariaceae, Bacillariaceae, Sellaphoraceae. Сравнение комплексов диатомовых водорослей разных участков на территории заказника выявило черты сходства и различия флористического разнообразия и таксономической структуры. Основными причинами таксономической неоднородности диатомовых комплексов в разных районах являются условия среды обитания, определяемые их расположением в пределах природного заказника. Наибольшее число видов было обнаружено на берегу водоёмов, характеризующихся высокой степенью увлажнения. Наименее обильно и разнообразно диатомовые водоросли были представлены на затенённых и недостаточно увлажнённых участках хвойного леса с обильным хвойным опадом и кислыми почвами.
Накопление фармпрепаратов и антибиотиков в окружающей среде вызывают всё большую тревогу в связи с воздействием на представителей всех звеньев трофической цепи природных экосистем. В модельных экспериментах исследовано действие широко распространённого антибиотика ципрофлоксацина на зелёные протококковые микроводоросли Sсеnedesmus quadricauda и Chlorella vulgaris в воде и в водных экстрактах почв (искусственная стандартная почва, техногрунт, дерново-подзолистая почва). По результатам оценки флуоресцентных параметров двумя разными методами (приборы Флюорат 02-5М и Water-PAM) показано, что при невысоких концентрациях антибиотика 5 и 10 мг/л наблюдалось явление гормезиса, а при повышении от 20 до 50 мг/л зафиксировано снижение фотосинтетической активности водорослей. Проведено сравнение медианной (среднеэффективной) концентрации антибиотика ЭК50, подавляющей на 50% флуоресцентные характеристики микроводорослей на 3 сутки экспозиции в разных средах. Снижение токсичности исследованной дозы ципрофлоксацина (300 мг/л) в ряду исследуемых объектов можно редставить следующим образом: вода > техногрунт > искусственная стандартная почва > дерново-подзолистая почва, что отражает процент ингибирования тест-функции относительно контроля (образцы без антибиотика) соответственно на 91,5; 80,0; 62,5 и 60,0%. В почвенной матрице ингибирующий эффект антибиотика выражен слабее (на 10–30%), что, вероятно, обусловлено протекторными свойствами гуминовых веществ, которые сорбируют антибиотик или его метаболиты.
Ключевые слова: альготестирование, экотоксичность, антибиотик ципрофлоксацин, вода, почва, гуминовые вещества
Статья опубликована в № 2 за 2024 год DOI: 10.25750/1995-4301-2024-2-143-150
Просмотров: 37
Функциональные характеристики почек возобновления Нeracleum sosnowskyi Manden. в период подготовки к перезимовке
На основе изучения структурных и физиолого-биохимических характеристик почек возобновления Heracleum sosnowskyi Manden. выявлены функциональные адаптации в период подготовки растений к перезимовке. Температура замерзания воды в тканях почек возобновления в октябре составляла минус 12 оС при сохранении высокой оводнённости (более 80%). Сравнительно высокая эффективность дыхания почек возобновления при низких положительных температурах (2–5 оС) благоприятствует морфообразовательным процессам в конусе нарастания побега осенью. В период подготовки к перезимовке почки возобновления накапливали осморегуляторы – растворимые сахара, свободные аминокислоты, в том числе пролин. Ткани почек возобновления характеризовались сравнительно высоким уровнем гормонов роста цитокининов, что способствует формообразовательным процессам осенью и повышает холодоустойчивость растений. В декабре, при установлении устойчивого снежного покрова, обнаружено увеличение содержания абсцизовой кислоты – ингибитора роста и гормона покоя и снижение уровня цитокининов. Растения Н. sosnowskyi формировали почки возобновления, различающиеся по уровню содержания фотосинтетических пигментов. Наибольшее количество хлорофиллов и каротиноидов накапливали почки с зелёными покровными чешуями, наименьшее – с красно-бурыми и жёлтыми. Накопление каротиноидов в тканях зелёных почек возобновления защищает сформированный фотосинтетический аппарат в условиях низких положительных температур поздней осенью.
Актуальным направлением исследований в области экологической биотехнологии является поиск и изучение микроорганизмов-деструкторов, устойчивых к присутствию поллютантов, а также способных к стимуляции роста растений-ремедиантов. Из образцов почвы выделены 4 штамма углеводородокисляющих микроорганизмов, ко-
торые идентифицированы на основании их культурально-морфологических, физиолого-биохимических свойств и сравнительного анализа гена, кодирующего 16S рРНК. С помощью метода газовой хроматографии установлено, что бактерии Acinetobacter calcoaceticus UOM 22 и UOM 29, A. courvalinii UOM 35 способны в значительной степени к биодеструкции нефти (4% объём.) в жидкой среде при 24 и 8 оС (93,0–95,9 и 78,4–81,1% соответственно). Для штамма Rhodococcus erythropolis UOM 33 при тех же условиях эти показатели составляли 44,8 и 33,7% соответственно. Все микроорганизмы росли в присутствии ароматических углеводородов (в том числе полициклических), обладали устойчивостью к NaCl (5–7%) и ионам свинца (1,00–1,25 г/л), а также были способны к азотфиксации, растворению неорганического фосфата, синтезу индолил-3-уксусной кислоты (150–1416 нг/мл культуральной жидкости) и продукции липазы. Показано, что штаммы A. calcoaceticus UOM 22 и A. courvalinii UOM 35 увеличивали всхожесть семян ячменя на 8,6 и 10,5%, а A. calcoaceticus UOM 29 и A. courvalinii UOM 35 стимулировали рост корней этого растения на 16,3 и 18,1% соответственно. Результаты экспериментов свидетельствуют о возможности использования штаммов A. calcoaceticus UOM 22 и UOM 29, а также A. courvalinii UOM 35 для очистки нефтезагрязнённых почв, в том числе в комплексе с растениями-ремедиантами.
Ключевые слова: нефтяное загрязнение, бактерии-нефтедеструкторы, хлорид натрия, тяжёлые металлы, стимуляция роста растений, ячмень
Статья опубликована в № 2 за 2024 год DOI: 10.25750/1995-4301-2024-2-117-124
Просмотров: 40
Адсорбционное извлечение аминов из водных растворов
В статических условиях изучена возможность очистки водных растворов, содержащих экстрагенты – первичный амин (Primene-JMT) и третичный амин (триоктиламин, ТОА), адсорбцией на углеродных материалах (активированном угле NWC, угле NWC-T, модифицированном углеродными нанотрубками, угле УС-ПТФЭ, модифицированном политетрафторэтиленом), а также на стиролдивинилбензольном неионогенном сополимере Поролас-Т и природном адсорбенте – ракушечнике. Методом ограниченного объёма раствора изучена кинетика адсорбции аминов Primene-JMT и ТОА из водных растворов этими адсорбентами. Из известных моделей псевдо-первого порядка, псевдо-второго порядка и Еловича модель псевдо-второго порядка более адекватно описывает кинетические данные (R2>0,99). Определены значения коэффициентов распределения и констант скорости адсорбции аминов Primene-JMT и ТОА. Предложена блок-схема адсорбционной очистки водных растворов от экстрагентов, реализация которой позволит снизить токсичность сбросных растворов и вернуть в оборот часть дорогостоящего экстрагента.
Статья опубликована в № 2 за 2024 год DOI: 10.25750/1995-4301-2024-2-091-100
Просмотров: 53
Влияние фосфорсодержащих пестицидов на ферментативную активность и множественные формы кислой фосфатазы живородки речной (Viviparus viviparus L.)
Е.А. Тишина, Т.С. Дроганова, Л.В. Поликарпова, Н.В. Васильев
Раздел: Экотоксикология
Фосфорорганические пестициды применяются в сельском хозяйстве и для обработки ландшафтно-парковых зон вследствие высокой эффективности и экономической доступности. Выявлено изменение активности и состава множественных форм кислой фосфатазы (КФ) гепатопанкреаса (пищеварительной железы) пресноводного моллюска
живородки речной (Viviparus viviparus L.) при действии осфорорганических пестицидов. Глифосат и малатион вызывают увеличение активности фермента в остром токсикологическом эксперименте. Глифосат (нейротропная активность неизвестна) вызывает прирост активности фермента, в 1,5–3,0 раза превышающее его нормальную активность, в то время как малатион (холиномиметик) вызывает увеличение активности КФ в 5–8 раз. Показано, что повышение активности фермента у моллюсков опытных групп связано с появлением новых множественных форм КФ, которые сохраняются на протяжении всего эксперимента. Состав множественных форм фермента у моллюсков контрольной группы на протяжении экспозиции не изменяется. Приведённые данные свидетельствуют о формировании неспецифической адаптации в ответ на действие фосфорорганических пестицидов и подтверждают, что активность КФ гепатопанкреаса живородки речной может являться адекватным индикатором токсического воздействия в эколого-биохимическом мониторинге загрязнений пресных вод.
В статье приводятся данные полевых исследований изучения фауны и населения птиц гористых районов южного берега Варангер-фьорда, перспективных с точки зрения включения в границы проектируемого заказника федерального значения «Ворьема». Полевые исследования выполнялись в гнездовой период 2019–2021 гг. в северозападной части Печенгского района Мурманской области. В ходе выполнения работ были обследованы гористые районы от участков, примыкающих к долине реки Ворьема, до районов в окрестностях посёлка Лиинахамари. Совокупная протяжённость учётных маршрутов составила 81,8 км. Анализ полученных полевых материалов о фауне территории показывает, что в гнездовой период здесь встречается не менее 53 видов птиц. Тундровые и скалистые районы являются местами размножения поморников, чаек, гагар, ряда видов куликов и уток. Обследованные территории служат местами гнездования ряда редких видов птиц: лебедя-кликуна, лутка, беркута, орлана-белохвоста, пустельги, белозобого дрозда. Результаты исследования показывают, что обследованные территории гористых районов южного берега Варангер-фьорда перспективны с точки зрения включения в границы проектируемого заказника федерального значения «Ворьема», обладают характерной структурой населения птиц и служат местами размножения редких видов.
Ключевые слова: орнитофауна, Мурманская область, проектируемый заказник «Ворьема»
Статья опубликована в № 2 за 2024 год DOI: 10.25750/1995-4301-2024-2-211-218
Просмотров: 40
Трансформация почвенных зооценозов в первый год после рубки леса
А.А. Дитц, Т.Н. Конакова, А.А. Фатеева
Раздел: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
Почвенные зооценозы среднетаёжных лесов коренного типа характеризуются высокой численностью (94,6–
146,6 экз./м2), таксономическим богатством (10–14 таксонов), доминированием личинок Diptera и Cantharidae, сходством состава фауны (J=0,60–0,65), соотношением сапрофагов и зоофагов, равным 1:1, агрегированным или случайным горизонтальным распределением. В первый год после проведения рубки общая численность беспозвоночных резко снижается (4,5–26,8 экз./м2), из состава фауны элиминируются отдельные таксоны (остаётся 4–7 таксонов), соотношение трофических групп изменяется, распределение беспозвоночных в пространстве нарушено. На пасеках (П) почвенные зооценозы сохраняют таксономическую структуру, близкую к контрольным площадкам (K). На волоках с тремя (3П) и десятью (10П) проходками агрегатной техники, рекультивируемом (10Р) и магистральном (МП) волоках таксономическая и трофическая структура почвенных зооценозов нарушена сильнее. На волоках высока численность личинок Diptera – временных r-стратегов, характерных для нарушенной среды. Соотношение сапрофагов и зоофагов в ряду технологических площадок «К – П – 3П – 10П – 10Р – МП» составило: 1:1 – 3:1 – 7:1 – 10:1 – 13:1 – 15:1. Отмечена тенденция к увеличению численности сапрофагов на 10Р и МП. Снижение общей численности макрофауны и сокращение систематических групп на пасеках не столь значительно из-за того, что подстилка на этих площадках после рубки почти полностью сохраняется. Относительно низкое разнообразие почвенных зооценозов на волоках объяснимо изменением естественных условий существования беспозвоночных из-за уплотнения верхних горизонтов почвы, частичного исчезновения живого напочвенного покрова до появления минерализованного слоя почвы, увеличения влажности. Существенные изменения численности, состава, соотношения трофических групп беспозвоночных в первый год после проведения рубки указывают на коллапс почвенных зооценозов, выпадение важных групп деструкторов и хищников из трофических сетей, снижение качества выполняемых ими функций на начальной стадии восстановительной сукцессии.
Ключевые слова: почвенная мезофауна, Lumbricidae, Lithobiidae, Staphylinidae, Elateridae, вырубка, лес, катена, Республика Коми
Статья опубликована в № 2 за 2024 год DOI: 10.25750/1995-4301-2024-2-048-056
Просмотров: 46
Геохимическая характеристика озера Чваниха, памятника природы Кировской области
О.А. Липатникова, Т.Н. Лубкова, О.В. Солодянкина
Раздел: Химия природных сред и объектов
В статье представлена характеристика абиотических (вода и донные отложения) компонентов карстового озера Чваниха, расположенного в Нолинском районе Кировской области и являющегося гидрологическим памятником природы регионального значения. Геохимическая характеристика абиотических компонентов получена с использованием комплекса современных инструментальных методов анализа вещества (ИСП–МС, РФА–ЭД, спектрофотометрия, потенциометрия и др.) и термодинамических расчётов (пакет программы Visual-MINTEQ, версия 3.1). Состав вод косвенно свидетельствует о развитии карбонатного карста (преимущественно растворение доломита) в верхних толщах пород в основании озёрной котловины и наличии незначительных прослоев гипса на глубине. Содержание микрокомпонентов в воде озера не превышает ПДК химических веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения и в целом соответствует средним содержаниям в реках мира. Преимущественной формой нахождения большинства микроэлементов в растворе являются свободные ионы (для Sr, Ba, Fe, Mn, Zn, Ni, Co, Cd) и карбонатные комплексы (для Cu и Pb). Донные отложения озера представлены тонкодисперсными кварцевыми песками, мощной толщей перекрывающими карстующиеся породы. Низкая степень ожелезнения песков определяет в условиях отсутствия значимой техногенной нагрузки невысокие, типичные для кварцевых песков, содержания потенциальных загрязнителей (Cu, Zn, Pb, Cd, As, Mo, Ni, Cr, V).
Ключевые слова: озеро Чваниха, карстовые провалы, макрокомпонентный состав воды, микроэлементы, термодинамические расчёты, донные отложения
Статья опубликована в № 2 за 2024 год DOI: 10.25750/1995-4301-2024-2-082-090