Микробные пейзажи почвы пойменной липо–ясеневой дубравы под влиянием экскреций лося Alces Alces ( Mammalia, Artiodactyla) при загрязнении почвы кадмием

10. Burger J., Gibbons W. Trace elements in egg contents and egg shells of slider turtles (Trache-mys scripta) from the Savannah River Site // Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 1998. - Vol. 34. -P. 382-386.

11. Burger J., Gochfeld M. Cadmium and lead in common terns (Aves: Sterna hirundo): relationship between levels in parents and eggs // Environ. Monit. Assess. - 1991. - Vol. 16. - P. 253-258.

12. Environmental contamination and developmental abnormalities in eggs and hatchlings of the common snapping turtle (Chelydra serpentina serpentina) from the Great Lakes-St. Lawrence River basin (1989-1991) / C. A. Bishop, P. Ng, K. E. Pettit et al. // Environ. Pollut. - 1998. -Vol. 101. - P. 143-156.

13. Metals and metalloids in tissues of American alligators in three Florida lakes / J. Burger, M. Gochfeld, A. A. Rooney et al. // Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 2000. - Vol. 38. -P. 501-508.

14. Nondestructive indices of trace element exposure in squamate reptiles / W. A. Hopkins, J. H. Roe, J. W. Snodgrass et al. // Environ. Pollut. - 2001. - Vol. 115. - P. 1-7.

15. Temporal and geographic variation of organochlorine residues in eggs of the common snapping turtle (Chelydra serpentina serpentina) (1981-1991) and comparisons to trends in the herring gull (Larus argentatus) in the Great Lakes basin in Ontario, Canada // C. A. Bishop, P. Ng, R. J. Norstrom et al. // Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 1996. - Vol. 31. - P. 512-524.

Надійшла до редколегії 10.04.03.

УДК 631.4:634.9

Л. В. Грачева

Днепропетровский национальный университет

МИКРОБНЫЕ ПЕЙЗАЖИ ПОЧВЫ ПОЙМЕННОЙ ЛИПО-ЯСЕНЕВОЙ ДУБРАВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЭКСКРЕЦИЙ ЛОСЯ ЛЬСЕ8 ЛЬСЕ8 (МЛММЛЫЛ, ЛКТЮБЛСТЛА) ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ПОЧВЫ КАДМИЕМ

Наведено дані щодо впливу екскрецій лося на просторову структуру і таксономічний склад мікробоценозу в умовах забруднення ґрунту кадмієм. Підтверджено, що екскреторна діяльність ссавців є важливим природним екологічним чинником, що сприяє відновленню та розвитку мікрофлори в умовах забруднення.

Введение

Экскреторная деятельность млекопитающих - наиболее распространенное и масштабное явление в природных системах. Экскреторный опад представляет собой источник поступления органического вещества и является катализатором интенсификации биохимических процессов в почве. В пойменных дубравах величина экскреторного опада млекопитающих составляет 93,1 кг/га, за счет фитофагов выделяется 61,3 % опада [9]. Наибольшее количество данных накоплено по количеству экскреторного опада, производимого лосями. В степных лесах Украины лось рассеивает 3,0-9,8 кг/га экскреций [3]. Экскреции млекопитающих, являясь катализаторами деструкционного процесса, ускоряют разложение лесной подстилки [2].

Экскреции улучшают физико-химические свойства почвы: повышается пороз-ность и влажность почвы, увеличивается содержание минеральных, органических

© Грачева Л. В., 2003 15G

веществ и гумуса в почве, понижается твердость и рН почвы. Экскреторный опад представляет собой важный зоогенный фактор поступления органических веществ, азота и зольных элементов в почву. Поступление экскреций повышает общую биологическую активность почвы, частным показателем этого служит степень развития почвенной микрофлоры.

Микробоценоз - один из важнейших компонентов биологической системы почвы. Микроорганизмы представляют собой самую «реактивную» часть биогеоценозов, что обусловлено присущими им разнообразием биохимических функций и высокой физиологической активностью. Микроорганизмы выступают в природе как необычайно мощные «химические реагенты», способные с неимоверной скоростью преобразовывать, аккумулировать и рассеивать химические эллементы. Именно мик-робоценоз определяет основной характер деструкции органического вещества, завершения процесса минерализации, формирования биологической активности почв.

Проблема загрязнения почвы тяжелыми металлами является актуальной для Украины. Многочисленные обследования почвы свидетельствуют о том, что она загрязнена как отдельными, так и несколькими металлами одновременно [6; 7; 11].

Загрязнение тяжелыми металлами, безусловно, влияет на все живые компоненты биогеоценозов, в том числе и на почвенные микроорганизмы.

Работы многих исследователей посвящены разработке методов по смягчению негативного влияния загрязнителей и оздоровлению загрязненных тяжелыми металлами почв [1; 5; 14; 15].

Целью данной работы было определение влияния экскреторной деятельности млекопитающих на пространственную структуру микробных ценозов в условиях загрязнения почвы кадмием.

Материал и методы исследований

Исследования проводили на Присамарском международном биосферном стационаре ДНУ. Район исследования располагается на левом берегу среднего течения р. Самара в центральной части поймы, в свежей краткопоёмной липо-ясеневой дубраве (Новомосковский р-н Днепропетровской обл.). Тип лесорастительных условий -свежий суглинок. Тип световой структуры - полутеневой, Ш возрастной ступени. Тип посадки - рядовой. Сомкнутость древостоя 0,8-0,9.

Пойма представляет собой сочетание луговой, лесной и водно-болотной растительности. Верхний ярус в лесном биогеоценозе составляют ясень обыкновенный и дуб черешчатый. Клен остролистный, вяз гладкий, груша лесная встречаются спорадически. Подрост в насаждениях состоит в основном из клена полевого, ясеня, клена остролистного. Кустарниковый подлесок в центральной пойме развит слабо. Травостой представлен лесными видами, покрытие 65-70 %, а в теневых условиях - 5-7 %. Подстилка преимущественно из полуразложившихся листьев дуба и ясеня, двухслойная, рыхлая, мощностью 3 см. В центральной пойме образуются лугово-лесные черноземновидные многогумусные выщелоченные среднесуглинистые на аллювиальных отложениях почвы [12]. Увлажнение атмосферно-грунтовое. Грунтовые воды расположены на глубине 3,65 м. В гранулометрическом составе преобладают две фракции: мелкий песок и ил. Лесо-луговая почва богата гумусом (4,9 %). Реакция почвенного раствора лесо-луговой почвы варьирует в пределах 6,4-7,5.

Для экспериментального изучения влияния экскреторной деятельности млекопитающих на пространственную структуру микробоценозов в условиях загрязнения почвы кадмием были заложены экспериментальные участки в естественной пойменной липо-ясеневой дубраве. На пробные участки были внесены свежие экскреции

лося из расчета 90 г/м2. Аналогичные участки были заражены кадмием. Элемент вносили в виде раствора Cd(NO3)2 в бидистиллированной воде. При внесении учитывалось значение ПДК для Cd - 5 мг/кг почвы. Были внесены следующие концентрации:

0,25 г/м2, что соответствует 1 ПДК, 1,25 г/м2 - 5 ПДК, 2,5 г/м2 - 10 ПДК. Во избежание загрязнения окружающих участков почвы соединениями кадмия были использованы изолированные почвенные блоки: по периметру площадки в почву вертикально помещали пластины из инертного непроницаемого материала.

Для определения степени воздействия млекопитающих на почвенную микрофлору применяли сравнительный метод: отбор проб производили одновременно на экспериментальных участках и контрольном участке, выбранном в идентичных почвенно-растительных условиях. Для получения качественной характеристики микрофлоры и для сравнения микробных пейзажей почвы экспериментальных и контрольных участков использовали разработанный Н. Г. Холодным [8] метод стекол обрастания в модификации А. В. Рыбалкиной и Е. В. Кононенко [10]. Стекла покрывали тонким слоем стерильного крахмало-амиачного агара. Подготовленные стекла закладывали в почву экспериментальных участков на глубину 0-10 и 10-20 см. Закладка и извлечение стекол обрастания происходили в летний период (июнь-июль). Экспозиция стекол в почве - 1 месяц. Извлеченные из почвы стекла фиксировали парами формалина и окрашивали карболовым эритрозином. Исследование стекол обрастания проводили под световым микроскопом с помощью иммерсионного объектива (х90).

Изучение стекол обрастания дает представление о составе микробных ассоциаций почвы. На стеклах обрастания учитываются лишь те микроорганизмы, которые находятся в данный момент в активном состоянии. На этом основании А. В. Рыбалкина и Е. В. Кононенко предлагают рассматривать микроорганизмы, обнаруживаемые на стеклах обрастания, как активную микрофлору почвы, в противоположность потенциальной микрофлоре, вырастающей в посевах на питательные среды [13].

Результаты и их обсуждение

Анализ микробного пейзажа показал, что активная микрофлора почв обильна и разнообразна. На стеклах обрастания мы наблюдали микроорганизмы различных морфологических групп и различные формы их существования в почве: единичные клетки, скопления клеток, микроколонии, зооглеи. Часто встречаются микроколонии чистых культур разной степени плотности (от рыхлых до компактных), иногда окруженных слизью. Наблюдали также нитчатые бактерии, нередко располагающиеся в виде петель.

Грибы были представлены толстыми и тонкими ветвящимися гифами с перегородками и без них, с разнообразными формами конидиального спороношения. Существенным компонентом микробного сообщества являются актиномицеты, мицелий которых несет прямые и спиральные спороносцы. Помимо грибов и бактерий, в функционировании микробоценозов заметную роль играют простейшие: мелкие амебы и инфузории. Очень часто встречаются нематоды.

Микробный пейзаж почвы контрольного участка характеризуется доминированием бактериальной микрофлоры, отличающейся большим разнообразием форм. Бактерии в большом количестве представлены диффузно рассеянными клетками неспороносных палочек. Реже встречаются извитые формы и спороносные палочки, образующие микроколонии небольших размеров. Кокковые клетки встречались редко и были представлены главным образом мелкими зооглейными формами, имею-

щими общую слизистую капсулу. Часто наблюдается скопление бактерий овальной и палочковидной формы около грибных гиф и непосредственно на гифах. При этом нередко можно видеть явления лизиса мицелия бактериями.

Грибы составляют значительную часть микрофлоры. Вегетативный мицелий грибов хорошо развит. Часто встречаются различные формы конидиального споро-ношения. Хорошо просматривалась зернистая структура старых и однородное наполнение молодых гиф. Можно было увидеть анастомозы между нитями мицелия. Довольно многочисленны актиномицеты с мицелием из густо переплетеных гиф.

Таким образом, прямое наблюдение микроорганизмов в среде их обитания показало, что исследуемая почва богата микроорганизмами и морфология их очень разнообразна.

Микробные пейзажи экспериментальных участков имели свои особенности.

Микробный пейзаж почвы участков, на которые были внесены экскреции лося, отличался большим разнообразием форм бактерий. Увеличилась плотность бактериальных обрастаний на стеклах. Значительную роль в микробоценозах играют грибы, представленные более крупными гифами с различными формами спороношения. Чаще встречаются молодые гифы без перегородок. Наряду с многочисленными грибами обнаружено большое количество актиномицетов.

Бактериальная флора представлена большим количеством неспороносных видов, среди которых много диффузно рассеянных мелких палочек и извитых форм. Наряду с этим, здесь богато представлены бациллы разных размеров и форм, образующие цепочки и очаговые скопления, состоящие из большого количества клеток. Чаще встречаются зооглеи бактерий. Кокковые формы встречаются в виде микроколоний и не многочисленны. Часто встречаются инфузории, расположенные очагами и нематоды.

Изучение микробных пейзажей участков, загрязненных кадмием показало, что главенствующее положение в данных микробоценозах занимают бактерии. Бактерии овальной и палочковидной формы организованы в крупные микроколонии и скопления клеток. Эти образования отличались значительными размерами. Некоторые микроколонии даже не помещались в поле зрения микроскопа. Бактериальные обрастания на грибных гифах также состояли из очень большого количества клеток. Очень часто встречаются бациллы, образующие длинные цепочки, и нитевидные бактерии. Грибы встречаются редко и представлены тонкими гифами. Часто встречается плоский, лишенный тургора мицелий и обрывки гиф. Изредка встречаются гифы со спо-роношениями.

В микробных пейзажах данных участков часто встречаются нематоды и редко раковинные амебы.

Анализ микробных пейзажей почвы участков, загрязненных кадмием, на которые были внесены экскреции лося, показал, что по сравнению с контролем значительно увеличивается количество молодых крупных гиф без перегородок. Также увеличивается частота встречаемости спороносящих гиф. Довольно многочисленны актиномицеты.

Бактериальная флора отличается появлением большего количества длинных цепочек спороносных бактерий, уменьшением размеров микроколоний и скоплений клеток. Чаще встречаются единичные клетки и неспоровые палочки.

Сравнивая рассмотренные микробные пейзажи контрольного и экспериментальных участков, нетрудно заметить, что воздействие на почву путем внесения дополнительных органических и неорганических веществ, вызывает изменения микробного ценоза почвы, что свидетельствует о его лабильности.

Результаты, полученные при изучении микробных пейзажей, качественно дополняют и соотносятся с полученными нами ранее результатами исследования изменений состава и численности основных эколого-трофических групп микроорганизмов этих же участков, которые получены с использованием метода поверхностного посева на твердые питательные среды [4].

Выводы

1. Прямое наблюдение микроорганизмов в их среде обитания показало, что изучаемая почва богата микроорганизмами. В летний период здесь доминирует бактериальная микрофлора, представленная клетками различной морфологиии форм существования в почве: от единичных клеток до микроколоний и скоплений, состоящих из тысяч клеток.

2. Поступление в почву кадмия и экскреций лося вызывает изменения в структуре микробного ценоза.

3. Микробные пейзажи экспериментального участка, загрязненного кадмием, храктеризуются уменьшением плотности обрастаний на стеклах. Господствующее положение здесь занимают разнообразные формы споровых бактерий, которые организованы в крупные микроколонии и скопления клеток или образуют длинные цепочки. Грибы немногочисленны, и по часто встречающемуся плоскому мицелию и обрывкам гиф можно судить об угнетении.

4. Микробные пейзажи почвы участков, на которые вносили экскреции лося, отличаются повышением плотности обрастаний. Микрофлора этого участка заметно богаче и разнообразнее и находится в активном физиологическом состоянии.

5. Внесение экскреций лося на участки, загрязненные кадмием положительно сказывается на структуре микробоценоза. В микробных пейзажах значительно увеличивается количество грибной микрофлоры, которая, при сравнении с участками, загрязненными кадмием, оказывается значительно богаче и разнообразнее. Чаще встречаются длинные цепочки споровых бактерий, извитые и неспоровые формы.

6. В микробных пейзажах всех участков встречаются представители микрофауны - раковинные амебы, инфузории и наметоды.

7. Актиномицеты являются постоянными представителями микрофлоры на всех исследуемых участках.

Таким образом, экскреторная деятельность млекопитающих является важным естественным экологическим фактором, способствующим восстановлению и развитию микрофлоры в условиях загрязнения почвы кадмием.

Библиографические ссылки

1. Андреюк К. І., Іутинська Г. О., Антипчук А. Ф. та ін. Функціонування мікробних це-нозів ґрунту в умовах антропогенного навантаження. - К.: Обереги, 2001. - 240 с.

2. Булахов В. Л., Пахомов А. Е. Влияние фитофагов-млекопитающих на скорость минерализации подстилки в лесных биогеоценозах степной зоны Украины II Тез. докл. Всесоюз. совещ. «Роль подстилки в лесных биогеоценозах». - М.: Наука, 1983. - С. 31-32.

3. Булахов В. Л., Пахомов А. Е. Влияние лося на биологическую активность почв и дест-рукционные процессы в степных лесах Украины II Тез. докл. ІІІ Междунар. симпоз. по лосю. - Сыктывкар, 1990. - С. 58.

4. Грачева Л. В. Влияние экскреторной деятельности млекопитающих на восстановление почвенной микрофлоры в условиях техногенного загрязнения II Вісник Дніпропетровського університету. Серія: Біологія. Екологія. - 2000. - Вип. 7. - С. 58-62.

5. Кирейчева Л. В., Глазунова И. В. Методы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами II Почвоведение. - 1995. - № 7. - С. 892-896.

6. Костишин С. С., Руденко С. С., Морозова Т. В. Природний та антропогенно трансформований рівень рухомих форм важких металів та алюмінію в ґрунтах населених пунктів різних природних зон Чернівецької області України II Науковий вісник Чернівецького університету. Біологія. - 2001. - Вип. 126. - С. 70-83.

7. Лихолат Ю. В., Мицик Л. П. Рівень акумуляции важких металів у рослинах Poa angusti-folia L. в штучних біогеоценозах II Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель. - 2000. - Вип. 4. - С. 25-28.

8. Новогрудский Д. М. Почвенная микробиология. - Алма-Ата: АН Казахской ССР, 1956. - 366 с.

9. 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. - 216 с.

10. Разумовская З. Г., Чижик Г. Я., Громов Б. В. Лабораторные занятия по почвенной микробиологии. - Л.: ЛГУ, 1960. - С. 138 -142.

11. Стефурак В. П. Зміна деяких показників біологічної активності ґрунту під впливом аеро-техногенного забруднення II Науковий вісник Чернівецького університету. Біологія. -2001. - Вип. 126. - С. 115-123.

12. Травлеев А. П. Вопросы генезиса и свойств почв лесных биогеоценозов Присамарья II Вопросы степного лесоведения. - Д.: ДГУ, 1972. - Вып. 2. - С. 8-12.

13. Рыбалкина А. В., Кононенко Е. В. Активная микрофлора почв II Микрофлора почв европейской части СССР. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - С. 174-247.

14. Alloway B., Warren G., Lepp N. The use of adsorptive minerals to reduce the uptake of arsenic and cadmium by food crops from contaminated soils II Proceedings of the Seventh International FZKTNO Conference on Contaminated Soil. - 2000. - Vol. 2. - P. 1061-1067.

15. Corbisier P., Lelie D., Bierkens J. Integrated approach to quantify bioavailable concentration of heavy metals in polluted soils II Proceedings of the Seventh International FZKITNO Conference on Contaminated Soil. - 2000. - Vol. 1. - P. 254-261.

Надійшла до редколегії 25.06.03.

УДК 591.5 + 639.1

А. В. Гулаков

Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ 137Cs И 90Sr В ОРГАНИЗМЕ КАБАНА SUS SCROFA (MAMMALIA, ARTIODACTYLA) В ЗОНЕ ОТЧУЖДЕНИЯ В ОТДАЛЕННЫЙ ПЕРИОД ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС

Представлено дані 12-річних досліджень вмісту і розподілу радіонуклідів (137Cs і 90Sr) у організмі дикого кабана в зоні відчуження ЧАЕС. Відмічено суттєві коливання вмісту 137Cs у м’язах за період спостережень. 137Cs концентрується в м’язах і нирках. 90Sr депонується, в основному, в кістковій тканині тварин, де його концентрація на 2-3 порядки перевищує вміст у інших органах і тканинах. Результати проведених досліджень можуть бути використані у мисливському господарстві на радіоактивно забруднених територіях.

Введение

В результате аварии на Чернобыльской АЭС значительная часть территории Беларуси подверглась долговременному радиоактивному загрязнению. Радионуклиды, поступившие во внешнюю среду, активно включились в биологические цепи ми-

© Гулаков А. В., 2003