WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Сбор и обработку материала проводили по общепринятым методикам (Кирьянова, Кралль, 1969). Идентифицировали нематод на временных микроскопических препаратах. Всего определено 20063 нематод. Каждый таксон нематод относили к определенной эколого-трофической группе (Yeates еt al., 1993).

В лабораторных условиях проводили эксперименты по изучению чувствительности нематод к солям свинца и кадмия. В опытах использовали нематод, выделенных из незагрязненной ТМ почвы лесного биоценоза, и культуру нематод видов Panagrolaimus rigidus и Aphelenchus avenae, выращенных на питательных средах. Токсичность оценивали по доле погибших особей нематод.

Для статистической обработки результатов использовали пакеты программ Microsoft Excel 2003, Statistica 5.5. В качестве показателей, характеризующих фауну и структуру сообществ нематод, использовали плотность популяций нематод, видовое разнообразие фауны, эколого-трофическую структуру сообщества, степень зрелости сообществ нематод (Bongers, 1990). Также применены индексы биоразнообразия Шеннона (Одум, 1986), доминирования Симпсона (Simpson, 1949), индексы, характеризующие пищевую цепь (Ferris et al., 2001), рассчитана степень выровненности обилия животных в сообществе по Пиелоу (Pielou, 1966), степень биотопической приуроченности отдельных родов, видов нематод и участие местообитания в размещении видов (Песенко, 1982). Определение степени сходства сообществ почвенных нематод исследованных биоценозов осуществляли на основе индекса Жаккара с построением дендрограмм сходства (Песенко, 1982).

Глава 3. Влияние утилизации промышленных отходов на фауну почвенных нематод

Глава посвящена исследованию фауны и структуры сообществ почвенных нематод в биотопах, прилегающих к телу отвала промышленных отходов, с высоким содержанием тяжелых металлов (данные 2000 г.). Наибольшим накоплением свинца характеризовались участки, прилегающие к телу отвала: в восточном направлении его содержание составляло 4ПДК, к северу на удалении 10 м – 21 ПДК. В южном и западном направлениях концентрация свинца составляла 2-2,5 ПДК. Зона высокого загрязнения почв кадмием выявлена в 10 м к северу (2,5 ПДК) (Федорец, Медведева, 2005). Анализ почвенных образцов, отобранных в 2006-07 гг., показал, что содержание ТМ за 7 лет снизилось и не превышало ПДК.

Выявлено, что северная часть, наиболее близко (в 3 м) расположенная от отвала, максимально отличается (Ij=0,2) от других мест отбора. Южная и западная части имеют 50%-ное сходство (Ij=0,5), восточная и северная (250 м от отвала) – 55%-ное (Ij =0,55) (рис. 1).

Рис. 1. Дендрограмма сходства биоценозов в зоне влияния отвала "Горелая земля" (2007 год)

Примечание: 1-лесная подстилка, 2-минеральный горизонт; север3м – расстояние от отвала – 3м; север250м – расстояние от отвала – 250м.

Самая загрязненная на период 2000 года – северная часть отвала с высоким содержанием Pb и Cd характеризуется значительными колебаниями плотности популяций (от 86 до 8337 экз./100 г почвы), показателей разнообразия фауны (Н' от 1,1 до 3,4), зрелости сообществ нематод (MI от 1,8 до 2,3). Среди нематод преобладают устойчивые к неблагоприятным условиям роды (Panagrolaimus, Mesorhabditis, Rhabditis, Oigolaimella, Cuticularia, Cuticonema, роды сем. Diplogasteridae) с низкими значениями (1, 2) по с-р шкале Бонгерса. Характерной особенностью данного сообщества почвенных нематод является его неполночленность: в 2006-07 гг. нематоды представлены 2-3 эколого-трофическими группами, в 2008 – 4-5 (появляются нематоды, облигатно или факультативно связанные с растениями) (рис. 2). В структуре сообществ нематод наблюдается явление супердоминирования, что подтверждают высокие значения индекса Симпсона (до 0,55) и низкие индекса Пиелоу (до 1,2). Например, в 2007 г. на долю нематод р. Butlerius приходится 68,5%, в 2008 г. нематоды родов Cuticonema и Mesorhabditis составляют 62,8% от общего количества особей.

Рис. 2. Эколого-трофическое группирование нематод почвы биоценоза, удаленного в северном направлении на 3м от отвала промышленных отходов, минеральный горизонт

Таким образом, данное сообщество почвенных нематод, несмотря на снижение уровня тяжелых металлов в среде, находится в состоянии продолжающейся деградации, что подтверждается низким разнообразием фауны, резкими колебаниями плотности популяций, высоким уровнем монодоминирования нематод с однотипной трофикой, неполночленностью сообществ и низким значением индекса зрелости сообщества.

В восточной части отвала (Pb - 4 ПДК, Cd – в пределах ПДК в 2000 году) плотность популяций нематод в 2006 г. – 932,5 экз./100 г почвы, в 2007 г. – возросла в 4 раза (рис. 3). Повышаются значения индексов разнообразия фауны (Н' до 4,1). В фауне нематод нет выраженного доминирования отдельных родов, что подтверждают низкие значения индекса Симпсона и высокая степень выровненности.

Рис. 3. Плотность популяций нематод (экз./100 г почвы) почв территорий, прилегающих к отвалу «Горелая земля». А – органогенный горизонт, В – минеральный горизонт

В 2007 г. происходит смена доминирующих таксонов, что приводит к возрастанию степени зрелости сообществ нематод (MI=2,5 в 2007 г. против 2,25 в 2006 г.). Доминирующими становятся нематоды вида Tylencholaimus stecki, родов Aphelenchoides, Coslenchus, Plectus, имеющих значения 2-4 по шкале c-p Бонгерса. Количество эколого-трофических групп в сообществе нематод варьирует по годам от 4 до 6.

Для сообщества почвенных нематод на востоке отмечена тенденция стабилизации его характеристик: более равномерная заселенность обоих горизонтов почвы, возрастание разнообразия фауны, индекса зрелости сообществ, усложнение их эколого-трофической структуры.

В западной части отвала плотность популяций нематод органогенного горизонта остается на постоянном уровне в течение 2-х лет (3183, 2903 экз./100 г почвы). В минеральном горизонте произошло снижение численности в 4,5 раза в 2007 году, что отмечено только в этом местообитании. Выявленное изменение может быть связано с направлением преобладающего стока из тела отвала на север и запад, и избыточным увлажнением в 2007 году, т. е. с возрастанием потока загрязняющих веществ.

Фауна характеризуется высоким разнообразием (от 27 до 31 рода), индекс доминирования небольшой (0,1-0,2) при высокой выровненности (е = 2,0-2,4).

В 2007 г. выявлено доминирование нематод вида Paratylenchus straeleni (до 40% фауны). P. straeleni паразитирует на корнях древесных растений. Рядом авторов (Хотько и др., 1982; Wasilewska, 1997) отмечено, что в почве луговых экосистем, подвергающихся антропогенному воздействию (выбросы металлургического комплекса, выпадение кислотных дождей) резко возрастала численность другого вида - Paratylenchus nanus. Его относят к виду-индикатору нарушенных биоценозов. Подобные наблюдения сделаны и нами для почвы с высоким содержанием свинца (Сущук, 2007).

В структуре сообщества нематод представлены все 6 эколого-трофических групп: в фауне возрастает значимость нематод, связанных с растениями.

Таким образом, для сообщества почвенных нематод на западе отмечено некоторое увеличение разнообразия фауны и присутствие всех эколого-трофических групп. Несмотря на это, наблюдалась высокая численность нематод одного вида (Paratylenchus straeleni), что свидетельствует о продолжающемся процессе деградации почвенной экосистемы, вызванном близким положением промышленного отвала и погодными особенностями в сроки отбора проб.

Плотность популяций нематод генетических горизонтов биоценоза, удаленного на 40 м от отвала в южном направлении возрастала на второй год наблюдений (рис. 3). Фауна нематод характеризуется высоким разнообразием, особенно в органогенном горизонте – 29 род. Индекс разнообразия Шеннона H= 4,28, что является самым высоким показателем среди всех исследованных биоценозов в окрестностях отвала.

Доминирующими являются нематоды рода Tylencholaimus (21,4% в органогенном горизонте, 68,9% - в минеральном), относящиеся к микотрофам и питающиеся гифами грибов, что может быть показателем смены пути разложения органического вещества.

В структуре сообществ нематод органогенного горизонта представлены все 6 эколого-трофических групп, минерального – 5 (отсутствуют паразиты растений).

Таким образом, в сообществе почвенных нематод биоценоза, удаленного на 40 м от отвала в южном направлении, выявлено увеличение разнообразия фауны и присутствие всех эколого-трофических групп в органогенном горизонте. В то же время в минеральном горизонте отмечено явление супердоминирования нематод рода Tylencholaimus (68,9%). Это может свидетельствовать о грибном пути разложения органического вещества.

Анализ сообществ нематод в биотопах, расположенных на разном расстоянии от тела отвала в направлениях: север, восток, запад, юг показал, что наибольшие нарушения фауны нематод, структуры их сообществ отмечаются в северном направлении, т. е. они определяются стоками, идущими из тела отвала. Несмотря на снижение уровня тяжелых металлов в почве отмечается их последействие на почвенную биоту, проявляющееся в малой заселенности нематодами нижних горизонтов почвы, всплесках численности в отдельные годы наблюдений, преобладанию в фауне устойчивых видов с быстрыми циклами развития, в явлении монодоминирования, коротких пищевых цепях. При меньшем уровне антропогенного воздействия (биотопы к западу и югу) сообщества нематод быстрее вступают в фазу стабилизации, что проявляется в увеличении разнообразия фауны, появлении видов нематод с разнообразной трофикой и видов с более длинными циклами развития (К-стратегов), которые чувствительны к нарушениям среды обитания. Нарушения почвенной экосистемы на территории полигона и его окрестностей позволяют сделать вывод о долговременном характере процессов диффузии загрязнителей из тела полигона в окружающую среду и о стабилизации интенсивности потоков веществ в этой системе.

Глава 4. Почвенные нематоды в условиях повышенного содержания тяжелых металлов в среде

4.1. Почвенные нематоды в зоне влияния выбросов промышленного предприятия АО «ОТЗ»

Анализ почвенных образцов, отобранных в 2006-07 гг. в районе промышленного предприятия Онежский тракторный завод, выявил высокое содержание свинца, составляющее около 60 ПДК. Содержание цинка, кобальта и хрома превышает фоновые концентрации по Карелии.

Фауна и структура сообществ нематод территории, расположенной в зоне влияния промышленного предприятия характеризуется:

- Высокими значениями плотности популяций нематод, особенно для органогенного горизонта: 9299 экз. в 2006 г., 35733 экз./100 г почвы – в 2007 г. В естественных биоценозах численность в среднем 2-3 тыс. экз./100 г. в зависимости от типа почвы.

- Малым таксономическим разнообразием фауны: 21 род нематод в минеральном горизонте, в луговых (фоновых) биоценозах этот показатель может достигать 45 родов. Индекс разнообразия Шеннона имеет низкие значения (Н’=2,7-3,3). Отмечена высокая степень доминирования таксонов в фауне (С до 0,32) и низкая степень выровненности обилия животных в сообществе (е до 1,85). Эти показатели свидетельствуют о явлении супердоминирования отдельных видов и родов. В зоне, постоянно подвергающейся выбросам литейного цеха, нами обнаружена высокая численность нематод, связанных с живыми растениями: рода Tylenchus (70,6% от общего количества нематод) в органогенном горизонте и рода Paratylenchus (34,3-66,4%) в минеральном горизонте почвы.

- Доминированием паразитических нематод в трофической структуре данного сообщества, на их долю приходится от 54,2 до 71,2% фауны. Устойчивость видов отряда Tylenchida по-видимому связана с низкой проницаемостью кутикулы (Парамонов, 1962).

- Низкими показателями индекса зрелости сообществ нематод, основанном на экологических характеристиках таксонов нематод. В исследованном нами биоценозе MI=2,1-2,4. В ненарушенных луговых биоценозах индекс MI=2,8-3.

Нами выявлено, что сообщество почвенных нематод в условиях сильного загрязнения ТМ характеризуется аномально высокими значениями численности нематод, низким индексом зрелости, высокой долей паразитов растений и явлением супердоминирования отдельных родов отряда Tylenchida.

4.2. Почвенные нематоды луговых биоценозов о. Кижи с повышенным естественным фоном содержания тяжелых металлов

В некоторых районах Карелии, имеющих особенности геологического строения подстилающих пород, в почве обнаружено повышенное содержание ТМ. Примером может служить о. Кижи. Остров сформирован на шунгитовой морене и флювиогляциальных отложениях (озовые гряды), которые благодаря присутствию шунгитов и диабазов обогащены Co, Ni, Cd, Cr, Zn, Pb, Cu и другими микроэлементами.

Фауна почвенных нематод исследованных луговых биоценозов острова Кижи, сформировавшихся на озовых грядах имеет некоторые особенности. Она характеризуется богатым таксономическим разнообразием (отмечены представители 25-31 родов), более высокой зрелостью нематодных сообществ (MI=2,5-3,1). Однако, как и в почве нарушенного биоценоза (зона воздействия промышленного предприятия), в сообществах нематод отмечена высокая доля паразитических видов (23,7 – 31,4%). Доминируют нематоды родов Helicotylenchus, Tylenchorhynchus, которые характерны для луговых биоценозов. В почве луга с фоновым содержанием ТМ структура сообщества нематод иная: высока доля бактериотрофов, а численность паразитов небольшая (рис. 4).

Рис. 4. Эколого-трофическая структура

сообществ нематод луговых биоценозов с повышенным содержанием тяжелых металлов

Нами показано, что повышение содержания тяжелых металлов в почве приводит к снижению индексов разнообразия фауны, выровненности обилия животных, возрастанию значения индекса доминирования таксонов. В условиях загрязнения отмечены аномально высокие значения численности нематод. В биотопах с повышенным содержанием токсикантов снижается индекс зрелости сообществ нематод (MI). Повышенное содержание ТМ в почве вызывает структурные перестройки в сообществе нематод, проявляющиеся в возрастании численности паразитических нематод.

Глава 5. Восстановление сообществ почвенных нематод после полной деградации почвенного покрова

На территории отвала условно можно выделить 3 зоны с различным уровнем восстановления растительного покрова: в северной части отвала нет сформированного напочвенного покрова; центральная часть отвала имеет средний уровень восстановления растительности, происходивший в течение 4-5 лет; южная – высокий уровень восстановления растительного покрова, который формировался естественным путем в течение 8-10 лет.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»