Динамика популяционных показателей различных видов компостных червей в условиях загрязнения нефтью

ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (128) 2014

5. Посыпанов, Г. С. Методические аспекты изучения симбиотического аппарата бобовых культур в полевых условиях / Г. С. Посыпанов // Известия ТСХА. — 1983. — № 5. — С. 17-26.

6. Nash D. Leghemoglobins and nitrogenase activity during soybean root nodule development / D. Nash, H. Schulman // Canad. J. Bot. - 1976. - Vol. 54, № 24. - P. 2790-2797.

7. Шотт, П. Р. Фиксация атмосферного азота в однолетних агроценозах / П. Р. Шотт. - Барнаул : Азбука, 2007. - 170 с.

8. Сравнительное изучение сортов гороха посевного на способность к азотфиксации в условиях Сибирского Прииртышья / Е. Н. Озякова, Н. А. Поползухина [и др.] // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В. Р. Филиппова. - 2008. - № 2. - С. 59-64.

9. Посыпанов, Г. С. Влияние предпосевной обработки фунгицидами и инокуляция семян на показатели симбиотической деятельности посевов сои / Г. С. Посыпанов, Л. А. Буханова,

B. Ф. Федоров // Известия ТСХА. - 1987. - Вып. 1. -

C. 48-53.

10. Каманина, Л. А. Симбиотические и продукционные процессы в посевах сои на различных агрофонах в условиях Приамурья : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / Л. А. Каманина. - Благовещенск, 2005. - 22 с.

11. Кобозева, Т. П. Научно-практические основы интродукции и эффективного возделывания сои в Нечерноземной зоне Российской Федерации : автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук / Т. П. Кобозева. — Орел, 2007. — 20 с.

12. Посыпанов, Г. С. Обоснование параметров оптимальной обеспеченности гороха и сои водой, фосфором, молибденом для активной симбиотической азотфиксации / Г. С. По-сыпанов, М. В. Кашукаев, Б. Х. Жерухов // Известия ТСХА. — 1994. - Вып. 2. - С. 33-42.

ОЗЯКОВА Екатерина Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии, природопользования и биологии.

Адрес для переписки: Ozyakova.e @mail. ru ПОПОЛЗУХИНА Нина Алексеевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (Россия), профессор кафедры экологии, природопользования и биологии. Адрес для переписки: Popolzuxinana@mail.ru

Статья поступила в редакцию 21.03.2014 г.

© Е. Н. Озякова, Н. А. Поползухина

УДК 574.3:591.6 С. Б. ЧАЧИНА

Е. В. ГОЛОВАНОВА

Омский государственный технический университет

Омский государственный педагогический университет

ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КОМПОСТНЫХ ЧЕРВЕЙ В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЬЮ

В лабораторном эксперименте изучались характеристики Е/явп/а fetida, Е. апЬгв1 и йвп-ЬгоЬавпа vвnвta при двух уровнях загрязнения почв (20 г/кг и 40 г/кг) нефтью. Все виды показали хорошую выживаемость и продуктивность, и могут быть рекомендованы для рекультивации нефтезагрязненных почв.

Ключевые слова: дождевые черви, загрязнение почв нефтью, вермикультивирование. Работа выполнена в рамках госзадания по проекту: «Факториальная экология дождевых червей в условиях естественных и антропически измененных ландшафтов Урала и Западной Сибири».

По данным Госдоклада «О состоянии санитарноэпидемиологического благополучия населения в Омской области в 2013 году», в Омской области в течение трёх лет отмечается значительное увеличение удельного веса проб почв, не соответствующих по санитарно-химическим показателям [1]. Нефтепродукты относятся к перечню веществ, которые учитываются при оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ. Среди обитателей загрязнённой почвы, популяционные показатели дождевых червей определяют возможность восстановления свойств почв [2, 3]. Деятельность люмбрицид приводит к уменьшению концентрации нефти в почве [4]. Предлагается использовать дождевых червей (в большинстве работ навозного

червя) для индикации степени загрязнения почв [5]. Ш. Уанг с соавт. [6] в качестве наиболее чувствительных показателей называют продукцию ювенильных особей, затем количество откладываемых коконов; в качестве наименее чувствительных — смертность и рост взрослых особей. М. Витфилд Аслунд с соавт. [7] отмечает отсутствие острой токсичности нефте-загрязнённых почв для червей (90 % выживаемости), но нарушений у них репродукции. При этом остаётся открытым вопрос о видоспецифичности популяционных характеристик дождевых червей в условиях загрязнения нефтью.

Цель работы: изучение толерантности различных видов компостных червей к внесению нефти в лабораторных условиях.

Рис. 1. Схема эксперимента

Рис. 2. Динамика общей численности червей при внесении нефти 20 г/кг

Научная новизна работы. Впервые выявлены видовые особенности комплекса показателей компостных червей в условиях нефтяного загрязнения.

Материал и методы исследований. Материалом для настоящей работы послужили лабораторные исследования в течение 4-х месяцев: с ноября 2013 по февраль 2014 г. включительно. Для выращивания червей использовались полипропиленовые сосуды объемом 2 л. На дно сосуда укладывался дренаж слоем 1 см. Затем использовался почвогрунт, слоем 15 см. Виды дождевых червей, варианты опыта и изучаемые показатели представлены в рис. 1. Снятие данных производилось раз в 14 дней. Отдельно фиксировались коконы, ювенильные особи, только что вышедшие из коконов (ювенильные маленькие), крупные неполовозрелые (ювенильные большие), половозрелые особи. Видовая принадлеж-

ность устанавливалась по определителю Т. С. Всево-лодовой-Перель [8].

Полученный массив данных обрабатывался средствами описательной статистики и непараметрическим многофакторным анализом [9].

Результаты исследований. Общая численность. По показателям общей численности наилучшие результаты отмечались в вариантах с навозными и калифорнийскими червями (р<0,05) (рис. 2, 3). В вариантах с дендробеной венетой были зафиксированы меньшие показатели (р<0,001), но отмечен достаточно стабильный рост общей численности. За 3,5 месяца исследований численность популяций возросла в 11,6-38,0 раз при внесении в субстрат 20 г/кг нефти и в 7,3-26,7 — при внесении 40 г/кг почвы.

Численность половозрелых. На протяжении эксперимента рост численности половозрелых отме-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (128) 2014 ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (128) 2014

166

N° ор- 4х* а° <3? V тг О1"

Рис. 3. Динамика общей численности червей при внесении нефти 40 г/кг

Рис. 4. Динамика численности половозрелых при внесении нефти 20 г/кг

Рис. 5. Динамика численности половозрелых при внесении нефти 40 г/кг

ну*' Л* <$*'

- о?> -г 'У

Рис. 6. Динамика общей продуктивности при внесении нефти 20 г/кг

>* & &' & & & $

Рис. 7. Динамика общей продуктивности при внесении нефти 40 г/кг

Рис. 8. Динамика индивидуальной продуктивности при 20 г/кг нефти

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (128) 2014 ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (128) 2014

*

Рис. 9. Динамика индивидуальной продуктивности при 40 г/кг нефти

Рис. 10. Динамика неполовозрелых особей при внесении нефти 20 г/кг

Рис. 11. Динамика неполовозрелых особей при внесении нефти 40 г/кг

чался только в вариантах с навозным червем и составил при внесении 20 г/кг — 125,6 % (рис. 4), при 40 г/кг — 114,3 % (рис. 5) от исходных величин. Увеличение численности отмечалось на 65-й день эксперимента. Таким образом, цикл развития навозного червя (от кокона до формирования пояска) в условиях вермикультивирования на загрязнённом субстрате составил около 2-х месяцев. В вариантах с калифорнийским червём и дендробеной венета зафиксировано снижение численности половозрелых особей до 37,5 — 74,3 % от исходного к 107-му дню эксперимента.

Общая продуктивность. Количество коконов на сосуд было значительным во всех вариантах опыта. Пик продуктивности был зафиксирован для эйзении по окончании первого месяца исследований, для дендробены — на 30 — 45-й день эксперимента.

При внесении нефти 20 г/кг наилучшие показатели продуктивности отмечались у навозных червей. На втором — калифорнийский червь. Вид показал высокий, но неустойчивый уровень откладки коконов. Дендробена венета отличалась более низкой продуктивностью 8 — 34 кокона/сосуд (рис. 6).

В варианте с большим содержанием нефти в почве лидирующие позиции по общей продуктивности занимает калифорнийский червь, на втором месте — навозный (рис. 7). Продуктивность дендробены уступает представителям рода Эйзения как и в предыдущем опыте.

Индивидуальная продуктивность. Индивидуальная продуктивность (количество коконов, приходящееся на одного половозрелого червя) составила при содержании нефти 20 г/кг почвы для калифорнийского — 2,5/1,3 — 4,9 кокона/червя, для навозного — 2,0/1,1 —3,3 кокона/червя, для дендробены — 1,9/0,9 — 3,3 кокона/червя. Таким образом, на одного червя приходилось от одного до трех коконов. Максимальные значения отмечались на 30-й день исследований, минимальные — на 85-й день (рис. 8).

При внесении нефти 40 г/кг почвы продуктивность навозного снижается до 1,7/1,0 — 2,9 кокона/ червя, калифорнийского увеличивается до 2,6/1,3 — 4,5, дендробены уменьшается до 1,8/0,9 — 3,4 (рис. 9).

Численность неполовозрелых. Из коконов у всех видов выходило по одной —три особи. Ювенильные черви появлялись начиная с четвёртой недели исследования (рис. 10, 11). Численность их в большинстве вариантов росла, но выживаемость была невысокой, поэтому доля крупных неполовозрелых составляла не более 10% от числа маленьких ювенильных (принималось число за 30 дней до точки снятия данных). Наилучшие показатели наблюдались в вариантах с калифорнийскими и навозными червями.

Таким образом, исследуемые виды люмбрицид показали хорошую выживаемость и продуктивность на загрязнённых нефтью почвенных субстратах. По сумме показателей навозные и калифорнийские черви оказались одинаково эффективны. Навозный червь лидирует по увеличению числа половозрелых особей, калифорнийский — по уровню индивидуальной продуктивности. Дендробена венета уступает по всем параметрам. Меньшая эффективность ден-дробены по сравнению с другими видами подтверждается исследованиями вида в условиях вермикульти-вирования [10].

На основании полученных данных все изученные виды дождевых червей можно рекомендовать для рекультивации почв, загрязнённых нефтью.

Библиографический список

1. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Омской области в 2013 году : государственный доклад. — Омск : Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Омской области, 2014. — 194 с.

2. Edwards, C. A. The use of Earthworms in environmental management / C. A. Edwards, J. E. Bater // Soil Bid. Biochem. — 1992. - Vol. 24, - № 12. - P. 1683-1689.

3. Shin, K. Ecotoxicity monitoring of hydrocarbon-contaminated soil using Earthworm (Eisenia foetida) / K. Shin, K. Kim // Environmental Monitoring and Assessment 70: 93-103, 2001.

4. Чачина, С. Б. Разложение нефти в почве при помощи дождевых червей {Eisenia fetida (Savigny, 1926)) и бактериального препарата «Байкал-М» / С. Б. Чачина, Е. В. Голованова // Омский научный вестник. Сер. Ресурсы Земли. Человек. - 2013. - № 2 (124) - С. 114-118.

5. Muyima, N. Y. 0. Moisture requirements of Dendrobaena veneta (Oligochaeta), a candidate for vermicomposting / N. Y. О. Muyima, A. J. Reinecke, S. A. Viljoen-Reinecke // Soil Biol. Biochem. -1994. - Vol. 26. - № 8 - P. 913-916.

6. Wang, Sh. Ecotoxicity assessment of aged petroleum sludge using a suite of effects - based end points in earthworm Eisenia fetida / Sh. Wang, Z. Yan, G. Guo, G. Lu, Q. Wang, F. Li // Environmental Monitoring and Assessment. - 2010. - № 169. -P. 417-428.

7. Whitfield Aslund, M. Comparison of earthworm responses to petroleum hydrocarbon exposure in aged bield contaminated soil using traditional ecotoxicity endpoints and 1H NMR-based metabolomics / M. Whitfield Aslund, G. L. Stephenson, A. J. Simpson, M. J. Simpson // Environmental Pollution. -2013. - № 182. - P. 263-268.

8. Всеволодова-Перель, Т. С. Дождевые черви фауны России: Кадастр и определитель / Т. С. Всеволодова-Перель. -М. : Наука, 1997. - 102 с.

9. Зайцев, Г. Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике / Г. Н. Зайцев. - М. : Наука. - 424 с.

10. Tajbakhsh, J. Vermicompost as a Biological Soil Amendment / J. Tajbakhsh, E. M. Goltapeh, A. Varma // Biology of Earthworms, Soil Biology 24. - Berlin Heidelberg : Springer-Verlag, 2011. - P. 215-228.

ЧАЧИНА Светлана Борисовна, кандидат биологических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Химическая технология и биотехнология» Омского государственного технического университета, старший преподаватель кафедры биологии Омской государственной медицинской академии.

ГОЛОВАНОВА Елена Васильевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник отдела организации и планирования научно-исследовательских работ, доцент кафедры биологии Омского государственного педагогического университета, начальник камеральной группы отдела экологических изысканий Проектного института реконструкции и строительства нефте- и газопроводов.

Адрес для переписки: ksb3@yandex.rn

Статья поступила в редакцию 17.03.2014 г.

© С. Б. Чачина, Е. В. Голованова

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (128) 2014 ЭКОЛОГИЯ