Воздействие электромагнитных полей линий электропередач на герпетобионтов

УДК 631.468:537.868

Воздействие электромагнитных полей линий электропередач на герпетобионтов

М. А. Гордеева, Н. Г. Ильминских

Изучен таксономический состав и количественное распределение беспозвоночных - обитателей напочвенного покрова на просеках линий электропередач. Рассмотрено влияние электромагнитных полей линий электропередач на распределение герпетобионтов.

Ключевые слова: высоковольтные линии электропередач (ЛЭП); экологический фактор; стимулирующее воздействие на живые организмы.

Электромагнитные поля (ЭМП) промышленной частоты (50Гц) возникают у линий электропередач (ЛЭП), трансформаторов и т. д. В непосредственной близости от этих источников напряженности ЭМП могут быть весьма значительными [12]. Сеть ЛЭП неуклонно расширяется в связи с увеличением промышленного использования электроэнергии [7; 8]. Поле, возникающее под ЛЭП, по градиенту потенциала близко к природному предгрозовому, однако, в отличие от него, меняется по синусоиде с частотой 50 Гц [9; 14]. Биологическое влияние электрических и магнитных полей на биосистемы различной иерархии достаточно много исследовалось. Однако эффекты этого типа воздействия на живые организмы до сих пор не ясны и трудно поддаются определению. Явление восприятия ЭМП и МП может быть объяснено гипотезой Г. Беккер и У. Спек [14], изучавших магнитную ориентацию у мух. В теле насекомого в определенном направлении постоянно течет ток. Источником тока

служит батарея, состоящая из кутикулы и внутренних тканей. Этот ток взаимодействует с внешним электрическим полем (ЭП), что воспринимается механорецепторами. Таким образом, электромагнитное поле оказывает информационное воздействие на насекомых.

Существует явление гормезиса, проявляющееся в стимулирующем воздействии ионизирующего излучения на живые организмы [14]. Влияние источников неионизирующей радиации, к которым относится электрические и магнитные поля, практически не изучено.

Герпетобионты (представители напочвенной мезофауны) чутко и адекватно реагируют на изменения окружающей среды и являются классическим объектом экологических исследований [1; 2].

Цель исследования — определение влияния электромагнитных полей, генерируемых ЛЭП, на характер пространственного размещения беспозвоночных.

Полевые исследования проводились в Нижнетавдинском районе Тюменской области, вблизи д. Московка. Фаунистические комплексы животных изучались в луговых экосистемах линий электропередач среди разнотравного сосняка. Отлов герпетобионтов проводился с 22 июля по 18 августа (2010 г.), т. к. на этот период приходится пик численности почвенных беспозвоночных. Для сбора герпетобионтов использовались почвенные ловушки Барбера с применением фиксирующей жидкости (4 %-й раствор формалина).

Выборку беспозвоночных проводили один раз в 7 суток, сбор материала на всех трассах проводился в одни и те же сроки [15; 16]. Обследованы магистральные линии электропередач напряжением 220 кВ. За период исследования отработано 2700 ловушко-суток, собрано 775 экземпляров беспозвоночных. На пробных площадях учет проводили в один и тот же срок. Насекомые хранились на энтомологических матрасиках. Вид определяли при помощи микроскопа МБС-2. Идентификацию животных осуществляли с использованием определителей [10; 11].

Характеристики трассы ЛЭП

л л о СП Физические характеристики ЛЭП, п=32

переменное электромагнитное поле статическое электричество

индукция магнитного поля, нТл напряженность электрического поля, В/м разница электрических потенциалов, В/м средняя напряженность электрического ПОЛЯ, в/м

1 911,94±64.28 6,04± 0,33 158,09± 1,22 0,11± 0,0009

2 637,78±49,29**

3 372,22±47,45***

4 216,11± 18,17***

5 216,11±18,17***

Примечание: Р = * <0,05 ** <0,01 *** <0,001 - достоверные различия между зонами

Удаленность на профиле:

1 зона — 5 метров от центрального токонесущего провода

2 зона — 10 метров от центрального токонесущего провода

3 зона — 15 метров от центрального токонесущего провода

4 зона — 20 метров от центрального токонесущего провода

5 зона — 25 метров от центрального токонесущего провода

зоология, экология животных

На исследуемой просеке ЛЭП были условно выделены зоны электромагнитного воздействия (табл. 1):

1) фоновая зона (в таблице — пятая зона), в которой воздействие электромагнитного поля находится в пределах допустимого уровня (ПДУ-250 нТл, 2,5 В/м);

2) буферная зона, в которой выделены две подзоны:

• бета-буферная — третья и четвертая зоны;

• альфа-буферная — вторая зона;

3) импактная — первая зона.

Были выявлены представители 2-х отрядов паукообразных и 6-ти отрядов насекомых. По численности преобладают четыре семейства насекомых: пластинчатоусые, жужелицы, мертвоеды и муравьи (табл. 2).

Таблица 2

Таксономический состав герпетобионтов

Таксон Численность, экз.

ПАУКООБРАЗНЫЕ

Отряд Пауки (Агапеае) 74

Отряд сенокосцы (Opiliones) 3

НАСЕКОМЫЕ

Отряд Прямокрылые

Сем. Кобылки (Acrididae) 17

Отряд Равнокрылые

Сем. Цикадки (Cicadellidae) 12

Тли (Aphidoidea) 31

Отряд Клопы (Heteroptera) 16

Отряд жесткокрылые

Сем. Жужелицы (Carabidae) 157

Сем. Стафилины (Staphylinidae) 25

Сем. Мертвоеды (Silphidae) 123

Сем. Лейодиды (Leiodidae) 1

Таксон Численность, экз.

Сем. Пластинчатоусые (Scarabaeidae) 132

Сем. Кожееды (Dermestidae) 1

Сем. Мохнатки (Lagriidae) 3

Сем. Листоеды (^^отеМае) 2

Личинки мертвоедов 8

Отряд Перепончатокрылые

Сем. Муравьи (Formicidae) 154

Прочие перепончатокрылые 13

Отряд Двукрылые (Diptera) 2

Прочие 1

Всего 775

Муравьи встречаются в большом количестве на всех исследованных участках (15—28 экз./100 л/с). Метод почвенных ловушек Барбера не отражает в полной мере количественного распределения муравьев в биотопе, так как установка ловушек на участках носит случайный характер и не учитывает степени удаленности ловушек от муравейников.

Известно, что поверхностные активно передвигающиеся формы концентрируются в определенных биотопах с наиболее благоприятными для них условиями [14]. На участках наибольшего воздействия излучений, генерируемых ЛЭП (импактная зона), выражено уменьшение численности и биомассы напочвенной мезофауны по отношению к фоновой зоне. Уловистость ловушек Барбера первой экологической зоны кратно меньше (в 3 раза) контрольной и альфа-буферной зоны (см. табл. 3). Различия достоверны при Р<0,01. Биомасса герпетоби-онтов в альфа-буферной и фоновой зонах кратно больше (4—8 раз), чем в импактной и бета-буферной зонах. Различия достоверны при Р<0,01. В 8—10 м от ЛЭП (альфа-буферная зона) фиксируется высокая численность герпетобионтов.

Таблица 3

Количественные характеристики герпетобионтов вблизи ЛЭП

Зоны Количественные характеристики герпетобионтов

численность, экз./100л/с. биомасса, г/100л/с.

1 23,61±5,9 20,53±6,104

2 84,98+16,76**

3 1,47±0,96 **

4 5,9±4,3 **

5 73,11±15,43 *

Примечание: Р = * <0,05 ** <0,01 *** <0,001 — достоверные различия между зонами

Удаленность на профиле:

1 зона — 5 метров от центрального токонесущего провода

2 зона — 10 метров от центрального токонесущего провода

3 зона — 15 метров от центрального токонесущего провода

4 зона — 20 метров от центрального токонесущего провода

5 зона — 25 метров от центрального токонесущего провода

Неравномерное распределение величин ЭМП вблизи поверхности земли объясняется суперпозицией векторов напряженностей электрической и магнитной составляющих [9]. В зависимости от взаимного расположения проводов и точки измерения поля могут как усиливать, так и ослаблять друг друга, что и наблюдается на практике. Как видно из таблицы 1, напряженность электрического поля под центральным токонесущим проводом ниже, чем в 8—10 м от него. Наибольшее обилие герпетобия также отмечено в удаленности 8—10 м от крайней фазы ЛЭП при напряженности электрического и магнитных полей ЛЭП — 220 кВ, 4,88 В/м и 637,78 нТл. Увеличение статического электричества до 169,25 В/м создает на теле насекомых наводимые токи, которые раздражают их при контакте друг с другом или с другими то-

копроводящими объектами [4; 5; 6]. Значит, можно предположить, что это явление и способствует сосредоточению насекомых. Интенсивность наведенных почвенных токов возрастает при повышении влажности воздуха и увлажнения опорных субстратов (почвенной поверхности, травянистой растительности, веток кустарников).

Кроме того, можно предположить, что плотность потока энергии в исследуемых зонах оказывает также тепловое воздействие на насекомых [3; 7; 8; 12; 13], вследствие чего зона альфа-буфера является оптимальной по температурному режиму.

В бета-буферной зоне резко падают показатели обилия. Можно предположить, что плотность потока энергии и статическое электричество почвы в 15—2G м от ЛЭП не оказывают влияния на насекомых.

В результате проведенных исследований была выявлена зависимость количественного распределения герпетобионтов на просеках трассы ЛЭП в зависимости от электромагнитного излучения. В зоне наибольшего воздействия численность и биомасса беспозвоночных существенно снижена в сравнении с контролем. На расстоянии 8—1G метров от токонесущего провода численность и биомасса герпетобионтов значительно повышается, что может быть обусловлено эффектом малых доз и связанным с ним эффектом гормезиса. Возможной причиной тяготения гер-петобионтов к зонам воздействия ЭМП может быть то, что плотность потока энергии оказывает тепловое воздействие на насекомых.

Литература

1. Аникин В. В. Обследование состояния энтомофауны в зоне влияния ЛЭП-500 / В. В. Аникин, Г. В. Шляхтин // Электромагнитная безопасность. Проблемы и пути решения : материалы науч.-практич. конф. — Саратов : Изд-во СГУ, 2GGG. — С. 3—6.

2. АнюшинВ. В. Видовой состав и особенности пространственного распределения жужелиц и чернотелок (Coleoptera: Carabigae, Tenebrionidae) в Краснотуранском бору Идринского лесхоза / В. В. Анюшин // Насеко-

мые лесостепных боров Сибири : сборник статей. — Новосибирск : Наука, 1982. - С. 76-98.

3. Асабаев Ч. Физиологическая характеристика реакции ЦНС животных к малоинтенсивным непрерывным ЭМП СВЧ диапазона/ Ч. Асабаев, Т. Ю. Бончковская // Принципы и критерии оценки биологического действия радиоволн : тезисы докладов симпозиума / под ред. Б. М. Савина. — Ленинград : ВМА им. Кирова, 1973. — С. 29—31

4. Биогенный магнетит и магниторецепция : новое о биомагнетизме: в 2-х т. / под ред. Дж. Киршвинка и др.; пер. с англ. под ред. В. А. Троицкой, Ю. А. Холодова. — Москва : Мир, 1989. — Т. 1. — 352 с.

5. Броун Г. Р. Физиология электрорецепторов / Г. Р. Броун, О. Б. Ильинский ; под ред. В. Н. Черниговского, В. И. Говардовского ; АН СССР. Науч. совет по комплекс. пробл. физиологии человека и животных. Ин-т физиологии им. И. П. Павлова. — Ленинград : Наука. Ленинградское отделение, 1984. — С. 247.

6. Гоулд Дж. Л. Чувствительность медоносных пчел к магнитному полю / Дж. Л. Гоудд, У Ф. Тоун // Биогенный магнетит и магниторецепция : новое о биомагнетизме: в 2-х т. / под ред. Дж. Киршвинка и др.; пер. с англ. под ред. В. А. Троицкой, Ю. А. Холодова. — Москва : Мир, 1989. — Т. 1. — С. 147—175.

7. Еськов Е. К. Механизмы генерации и восприятия электрических полей медоносными пчёлами / Е. К. Еськов, А. М. Сапожников // Биофизика. — 1976. — Т. 21. — № 6. — С. 1097—1102.

8. ЕськовЕ. К. Об отношении пчел к электрическому полю / Е. К. Еськов, А. М. Сапожников // Известия АН СССР. — Сер. биол. — 1979. — № 3. — С. 395—400.

9. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм : учебное пособие для вузов / А. Н. Матвеев. — Москва : Высшая школа, 1983. — 463 с.

10. Определитель насекомых европейской части СССР : в 5 томах / под общ. ред. чл.-корр. Г. Я. Бей-Биенко. — Москва — Ленинград : Наука, 1965. — Том 2 : Жесткокрылые и веерокрылые / Сост. А. В. Алексеев, Л. В. Арнольди, Е. Л. Гурьева и др. — 668 с. — (Определители по фауне СССР, издаваемые Зоологическим институтом АН СССР; вып. 89.).

11. Плавильщиков Н. Н. Определитель насекомых : Краткий определитель наиболее распространенных насекомых европейской части России / Н. Н. Плавильщиков. — Москва : Топикал, 1994. — 544 с.

12. Пресман А. С. Электромагнитные поля и живая природа/

А. С. Пресман ; АН СССР, Научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика». — Москва : Наука, 1968. — 288 с.

13. Протасов В. Р. Введение в электроэкологию / В. Р. Протасов,

A. И. Бондарчук, В. М. Ольшанский. — Москва : Наука, 1982. — 336 с.

14. Чернышев В. Б. Экология насекомых : учебник для студентов вузов по направ. «Биология», спец. «Энтомология» и «Экология» /

B. Б. Чернышев. — Москва : Издательство МГУ, 1996. — 303 с.

15. Barber H. S. Traps for cave-inhabiting insects / H. S. Barber // Journal of the Elisha Mitchell Scientific Society. — 1931. — Volume 46. — P. 259-266.

16. MoritzR. F. A. The role of the queen in circadian rhythms of honeybees (Apis mellifera L.) / R. F. A. Moritz, F. Sakofski // Behavioral Ecology and Sociobiology. — 1991. — Volume 29. — P. 361-365.

© Гордеева М. А., Ильминских Н. Г., 2012

The influence of electromagnetic fields of power transmission lines on the herpetobionts

M. Gordeeva, N. Ilminskih

The taxonomic composition and quantitative distribution of invertebrates - inhabitants of the soil cover on the glades of power transmission lines is studied. The article deals with the influence of electromagnetic fields of power transmission lines, on the distribution of gerpetobionts.

Key words: high-voltage of power transmission lines; ecological factor; stimulating influence on live organisms.

Гордеева Мария Андреевна, аспирант, Тюменская государственная сельскохозяйственная академия (Тюмень), maryan-81@yandex.ru.

Gordeeva, M., post-graduate student, Tyumen State Agricultural Academy (Tyumen), maryan-81@yandex.ru.

Ильминских Николай Геннадьевич, доктор биологических наук, профессор, Тюменская государственная сельскохозяйственная академия (Тюмень).

Ilminskih, N., Doctor of Biology, professor, Tyumen State Agricultural Academy (Tyumen).