Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Почвенные водоросли долины малой реки, стрессированной тяжелыми металлами

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Почвенные водоросли долины малой реки, стрессированной тяжелыми металлами"

На правах рукописи

ФИЛОНОВА Елена Николаевна

ПОЧВЕННЫЕ ВОДОРОСЛИ ДОЛИНЫ МАЛОЙ РЕКИ, СТРЕССИРОВАННОЙ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

03.00.05 - «Ботаника»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 2005

Работа выполнена на кафедре ботаники и экологии Новосибирского государственного педагогического университета.

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор

Пивоварова Жанна Филипповна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Науменко Юрий Витальевич доктор биологических наук, профессор Кабиров Рустэм Расшатович

Ведущая организация - Башкирский Государственный университет

Защита состоится « 2005 г. в ■/О часов на

заседании диссертационного совета Д 003.058.01 при Центральном сибирском ботаническом саде СО РАН по адресу: ул. Золотодолинская, 101, г. Новосибирск - 90,630090. Факс: (383-2) 301-986.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.

Автореферат разослан

2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Ершова Э.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Антропогенный прессинг привел к поступлению в окружающую среду тяжелых металлов (ТМ) в количествах, значительно превышающих естественные. В связи с этим, урбанизированные агломерации представляют собой огромные техногенные геохимические и биогеохимические аномалии (Добровольский, 1998). Актуальна эта проблема для г. Новосибирска. Почвы города характеризуются поликомпонентным загрязнением, которое наиболее интенсивно в долине малой р. Ельцовка-2 (Состояние..., 1998). Загрязнение почвы труднее поддаётся оценке, чем воды или воздуха, поэтому особое значение приобретает биологический мониторинг (Штина, Андронова, 1983). Характеристика почвенных водорослей является четким индикационным признаком экстремальных нагрузок на почву ТМ (Евдокимова и др., 1988). Следовательно, очевидна необходимость исследования загрязненной ТМ долины, тем более, что в почвенной альгологии подобных работ не проводилось.

Цель исследования: выяснить ответную реакцию почвенных водорослей на различный режим загрязнения ТМ в долине р. Ельцовка-2 г. Новосибирска, как возможный вариант оценки экологической ситуации. Задачи исследования:

• определить видовой состав, особенности таксономической структуры и фитоценотической организации альгогруппировок долины малой реки в зависимости от степени загрязнения почв ТМ;

• выяснить влияние водорослей на рН почвы в условиях стрессирования ТМ;

• сравнить фитотоксичность ТМ (ионов ртути и серебра) с помощью почвенных водорослей.

Защищаемые положения.

1. Таксономическая структура и фитоценотическая организация альгогруппировок зависят от режима загрязнения почв долины малой реки ТМ и могут быть использованы в качестве биологических критериев оценки экологической ситуации.

2. В условиях стрессирования ТМ (превышение фоновых значений по ряду металлов в несколько раз) у водорослей сохраняется способность регулировать значение рН почвы.

3. Ионы серебра в почве проявляют более сильное альгицидное действие, чем ионы ртути той же концентрации.

Научная новизна работы. Впервые в крупном, промышленном городе исследованы водоросли стрессированных ТМ почв долины малой реки. Выявлено 210 номенклатурных видов (238 видов и внутривидовых таксонов водорослей). Таксономическая структура и фитоценотическая организация альгогруппировок исследованных почв свидетельствуют о нарастании стресса от истока к устью реки и о «хлорофитизации» последней. Впервые исследовано влияние почвенных водорослей на рН почвы в условиях стресса (ТМ) и доказано, что способность регулировать рН почвы у водорослей сохраняется, причем в сторону оптимальных для их развития значений. Впервые в

почвенной альгологии исследована токсичность ртути и серебра. Доказано, что в условиях эксперимента внесение в почву водных растворов нитрата ртути (И) или нитрата серебра (I) различных концентраций влияет на структурно-функциональное состояние альгогруппировок.

Практическая значимость работы. Результаты исследования могут быть использованы для пополнения банка биологического разнообразия г. Новосибирска, а также для составления в перспективе общего списка почвенных водорослей Новосибирской области. Диссертационный материал может быть использован в экологическом мониторинге почв, разработке и установлении экологических нормативов для тяжелых металлов в аллювиальных почвах. Кроме этого, полученные результаты могут помочь в разработке мероприятий по восстановлению и сохранению малых рек города. Материалы диссертации могут быть использованы в лекционных и специальных курсах по экологии, биологии почв, биоиндикации, альгологии, систематике низших растений в высших учебных заведениях.

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на молодежной конференции «Исследования молодых ботаников Сибири» (Новосибирск, ЦСБС, 2001), на Южно-Сибирской Международной конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири» (Абакан, 2001; диплом за первое место), на 6°" школе-конференции молодых ученых «Биология - наука 21ОГО века» (Пущино, 2002), на VI Международной научной школе-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2002), на XI Делегатском съезде Русского Ботанического общества (Новосибирск, Барнаул, 2003). По теме диссертации опубликовано 8 работ (одна из них в реферируемом журнале).

- Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения (систематического списка обнаруженных почвенных водорослей). Список литературы включает 163 источника, в том числе 17 на иностранных языках. Общий объём диссертации -158 страниц, включая 9 рисунков, 50 таблиц.

ГЛАВА 1. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ РОЛИ ПОЧВЕННЫХ ВОДОРОСЛЕЙ В ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ УРБОЭКОСИСТЕМАХ (литературный обзор)

В конце XX и начале XXI века проблема урбогенеза активизировала исследования, затрагивающие значение почвенных водорослей в урболандшафтах (Москвич, 1972; Кабиров, Шилова, 1990; Артамонова, 2000; Пивоварова, Чумачева, 2001 и др.).

Рассмотрены направления изучения роли водорослей в загрязненных ТМ средах (Kaplen et al., 1987; Прошкина, 1997; Travieso et al, 1999 и др.). Особенно подробно раскрыто биоиндикационное значение водорослей (Евдокимова и др., 1988; Штина, 1990; Кабиров, 1993 и др.).

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Материалом для почвенно-альгологических исследований послужили 292 пробы (каждая - усредненный образец из 10 индивидуальных), отобранные в слое 0-5 см по сезонам 2000-2002 гг. на трех профилях катенного типа, перпендикулярных к р. Ельцовка-2. Профили выбирали, учитывая различный режим загрязнения почв долины р. Ельцовка-2 тяжелыми • металлами. Геохимические показатели были любезно предоставлены Геоэкоцентром ГП «Березовгеология». Параллельно автором выполнены физико-химические анализы для общей характеристики исследуемых почв и для оценки их буферной способности по отношению к ТМ. Всего за период исследования было проведено более 200 анализов почвы. Определяли: рН почвы потенциометрически, температуру, естественную влажность почвы, гранулометрический состав (по методу Н.А. Качинского и по методу М.М. Филатова), количество гумуса (по методу И.В. Тюрина).

При выявлении видового состава использовали классический метод чашечных культур со стеклами обрастания (Голлербах, Штина, 1969) и световой микроскоп «Микмед - 1» (окуляр х15, объективы - х20, х40, х90). Анализ таксономической структуры водорослей проводили на видовом уровне, а фитоценотический - с учетом видов и внутривидовых таксонов. Количественный учет водорослей проделан методом прямого счета С.Н. Виноградского в модификации Э.А. Штины (1956). При количественной оценке положения вида в альгогруппировке подсчитывали коэффициент эколого-ценотической значимости - ЭЦЗ (Кабиров, Шилова, 1990). В модельных опытах вносили однократно растворы нитрата ртути (II) или нитрата серебра (I) различной концентрации. Оценку обилия вида проводили по 15-балльной шкале (Кабиров, Шилова, 1990). Для выяснения степени токсичности ртути, серебра и их воздействия на почвенные водоросли использовали коэффициент токсичности - Кт (Кузяхметов, 1998). В работе использованы компьютерные методы обработки результатов программного комплекса «Windows - 98».

ГЛАВА 3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Район исследования - долина р. Ельцовка-2 находится в северной части г. Новосибирска. Поперечный профиль долины имеет трапецеобразную форму. Правый склон более крутой, что характерно для асимметричных долин Северного полушария. Особенностью рельефа в устье реки является отсутствие склонов. Согласно отчёту Геоэкоцентра (Геолого-экологические..., 1997), почвы и почвогрунты долины загрязнены ТМ почти на всём её протяжении. В долине выделяются два ореола высокого загрязнения почв ТМ. Первый охватывает приустьевую часть долины (суммарный показатель загрязнения доходит до 658). Это самый загрязнённый ТМ участок долины. Геохимическая формула загрязнения: (Hg, Cd)i6 Mn^ (Zn, Sn)4 Agis (цифра - коэффициент концентрации, показывающий во сколько раз в данном месте концентрация элемента превышает фоновые значения). Второй ореол высокого загрязнения

расположен вблизи завода «Экран» (приблизительно середина реки). Суммарный показатель загрязнения доходит до 360. Геохимическая формула загрязнения почв: Сёп Н§9 (РЬ, Zll)^ Ag5 Более благоприятная ситуация наблюдается у истока реки (суммарный показатель загрязнения до 8). Этот участок реки менее загрязнен и стрессирован. следовательно, был принят в нашем случае за фон. Почвы исследуемого района находятся на аллювиальных отложениях и обладают хорошими буферными способностями, но они подвергаются мощному антропогенному воздействию, поэтому в большинстве случаев представляют собой типичные урбанозёмы. Растительный покров долины р. Ельцовка-2 представлен видами, типичными для растительных сообществ малых рек города.

ГЛАВА 4. ПЕДОАЛЬГОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРЕССИРОВАННОЙ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ДОЛИНЫ Р.ЕЛЬЦОВКА-2 Г.НОВОСИБИРСКА

4.1. Таксономическая структура почвенных водорослей долины реки

В ходе альгологического исследования долины обнаружено 210 номенклатурных видов водорослей (238 видов и внутривидовых таксонов), относящихся к 5-ти отделам, 15 порядкам, 35 семействам, 77 родам (табл. 1). Полученные данные свидетельствуют, что в долинном комплексе аллювиальных отложений р. Ельцовка-2 лидируют СуапорИу^а (идентифицировано 82 вида почвенных водорослей, что составляет более 1/3 от всех видов). Лидерство синезеленых характерно для аллювиальных почв, что было отмечено Э.А. Штиной еще в 1959 году.

Таблица 1

Таксономическая структура почвенных водорослей долины р. Ельцовка-2

Отдел Число

порядков семейств родов видов

СУАШРИУГА 4 12 20 82(103)*

БАСИХАМОРНУГА 2 6 12 31 (36)

ХАЖНОРНУТА 2 4 13 26 (26)

БШ1ШОРНУГА 1 1 1 2(2)

СНЬОЯОРНУТА 6 12 31 69(71)

Всего: 15 35 77 210(238)

* - в скобках указано число таксонов рангом ниже рода.

Выявлено, что при самом сильном загрязнении почв ТМ в устье реки уменьшается по сравнению с фоном (исток реки) число таксономических единиц на всех уровнях. На профиле у завода «Экран» показатели таксономического разнообразия водорослей превышали показатели фоновые на 1 порядок, 1 семейство, 8 видов, однако число родов здесь несколько ниже.

Изучение таксономической структуры водорослей каждого профиля показало, что максимальное число видов обнаружено на профиле у завода

«Экран» (152 вида), минимальное (123 вида) в устье реки (табл. 2). Процент общих видов для всех профилей составляет 39. На профиле в устье реки прослеживается процесс «хлорофитизации», что свойственно для альгогруппировок загрязненных ТМ почв (Штина, 1990; Кабиров, 1991). Здесь, по числу видов преобладают СЫогорку1а над Cyanophyta. На долю зеленых приходится около 42 % от общего числа видов, на долю синезеленых только 38 %. На двух других профилях лидируют синезеленые.

Таблица 2

Число видов почвенных водорослей на исследованных профилях

Отдел Всего по долине Профиль Процент общих видов

Исток реки Завод «Экран» Устье реки

СУАШРНУГА 82 (39,0)* 63 (43,8) 63 (41,4) 47 (38,2) 47,6

БАСИХАМОРНУГА 31(14,8) 15(10,4) 29(19,1) 12 (9,8) 29,0

ХАЖНОРНУТА 26(12,4) 19(13,2) 13(8,6) 13 (10,5) 26,9

БШ1ШОРНУГА 2(1,0) 0(0) 2(1,3) 0(0) 0

СНЬОЯОРНУТА 69 (32,8) 47 (32,6) 45 (29,6) 51 (41,5) 39,1

Всего: 210 144 152 123 39,0

* Первая цифра - абсолютное число видов, цифра в скобках - процент от общего числа.

В семейственном спектре водорослей долины почти половина всех обнаруженных видов приходится на первые четыре семейства: 08сИШопасеае, Pleurochloridaceae, ЫаукШасвае, СЫатуёошопаёасгаг. Десять ведущих семейств объединяют около 75 % выявленных видов, что составляет 3/4 от всех обнаруженных. Это характерно для территорий, которые имеют экстремальные условия развития растительного покрова (Толмачев, 1974). Скорее всего, фактор стресса долины (ТМ) является одним из негативных факторов, встречающихся в урбоэкосистемах, и влияет на систематическую структуру почвенных водорослей всей долины.

Сравнение систематических структур почвенных водорослей трех исследованных профилей позволяет выделить как черты сходства, так и отличия (табл. 3).

Таблица 3

Спектр ведущих семейств альгогруппировок почв исследованных профилей

Семейство Исток реки Завод «Экран» Устье реки

Число видов % Место Число видов % Место Число видов % Место

ОйсДЫойасеае 32 22,2 1 39 25,6 1 28 22,8 1

Р1еигосЫог1ёасеае 16 11,1 2 9 5,9 4-6 10 8,1 3

№уюи1асеае 11 7,6 3 18 11,8 2 9 7,3 4-5

СЫашуёошопаёасеае 9 6,3 4-6 11 7,2 3 13 10,6 2

СЫогососсасеае 9 6,3 4-6 9 5,9 4-6 9 7,3 4-5

АпаЬаепасеае 9 6,3 4-6 9 5,9 4-6 8 6,5 6

№осЫопёасеае 8 5,5 7 8 5,3 7 7 | 5,7 7

I: 94 65,3 103 67,6 84 68,3

Сходства: 1) список первых семи ведущих семейств одинаков, хотя их ранжированный ряд различный; 2) на долю семи ведущих семейств каждого профиля приходится около 2/3 обнаруженных видов (от 65 до 68 %); 3) прослеживается лидирующее положение сем. 08сИШопасеае, причем со значительным отрывом от всех других семейств; 4) одинакова и концовка спектра, представленная сем.

Отличие: у истока реки за сем. ОзсПЫопасеаг следуют Р1еигосЫопс1асеае и 1ча\1си1асеае, что характерно и для долины в целом, но на загрязненных ТМ почвах картина другая - появляется в тройке ведущих сем. СЫаШу(1отопа(1асеае. У завода «Экран» это семейство занимает третье место, а в устье реки оно даже выходит на второе место. В литературе (Евдокимова и др., 1988; Кабиров, 1991 и др.) уже неоднократно отмечалась повышенная толерантность СЫогорку1а по отношению к ТМ, особенно водорослей из сем. СЫатус1отопас1асеае И СЫогососсасеае. Подобная тенденция прослеживается и в комплексе ведущих родов альгогруппировок исследуемых профилей.

4.2. Фитоценотическая организация почвенных водорослей долины реки 4.2.1. Сезонные и флуктуационные изменения в водорослевых группировках долины р. Ельцовка-2

Растительный покров динамичен во времени и пространстве. Причины этих изменений заключены как во внешних условиях, так и в природе самой растительности (Ипатов, Кирикова, 1999). Динамические процессы свойственны и высшим растениям, и низшим. Отчетливо прослеживалась динамика почвенных водорослей в долине р. Ельцовка-2 по сезонам и по годам. Исследование водорослей долины в целом показало, что максимальное число видов и внутривидовых таксонов отмечалось ежегодно в весеннее время года. К осени наблюдался их спад. Например, в 2000 г. в весенних пробах было обнаружено 203 вида, разновидности и формы, в летних - 142, в осенних - 96 (табл. 4). Характерно это было и для каждого отдельно рассматриваемого профиля или любого участка катены. Одна из основных причин летнего спада -мощное развитие высших растений, осеннего - заморозки на почвах ночью в сентябре (иногда даже в конце августа).

Таблица 4

Число видов и внутривидовых таксонов почвенных водорослей, обнаруженных в долине р. Ельцовка-2 по сезонам 2000-2001 гг.

Весна Лето Осень

Отдел 2000 г. 2001 г. 2000 г 2001 г. 2000 г. 2001 г.

СУЛМОРНУТЛ 80 49 58 38 41 28

БЛСИХЛЫОРНУГЛ 35 11 22 10 И 11

ХЛОТНОРНУТЛ 21 13 16 8 9 6

ЕиСЬЕМОРНУТЛ 2 0 1 0 0 0

СНЬОЯОРНУГЛ 65 28 45 21 35 18

Всего: 203 101 142 77 96 63

Подобная тенденция (спад от весны к осени) прослеживалась и в динамике биомассы водорослей долины. Исключение - ветошные образцы с элювиального и трансэлювиального участков у истока реки. (табл. 5).

Таблица 5

Сезонная динамика биомассы (кг/га) почвенных водорослей долины р. Ельцовка-2 (2000 г.)

Профиль и участок катены Ветошь Почва

Весна Лето Осень Весна Лето Осень

Исток реки ЭЛЬ 171,6 13,0 345,9 39,8 38,0 21,9

ТРАНСЭЛЬ 100,5 124,6 148,0 24,6 17,6 17,3

АКК 1126,5 239,7 83,2 118,9 150,3 52,9

Завод «Экран» ЭЛЬ В.О.* в.о. в.о. 11,8 9,2 д о.**

ТРАНСЭЛЬ 94,1 113,0 22,4 21,0 28,4 до.

АКК 136,2 180,3 45,4 580,3 : 125,2 13,5

Устье реки ЭЛЬ данная форма рельефа не выражена

ТРАНСЭЛЬ 183,1 69,6 ДО. 69,4 46,9 ДО.

АКК 209,9 153,4 46.1 959,6 116,8 30,8

• в.о. - ветошь отсутствует на данном участке; ** д о. - данные отсутствуют.

Высокие весенние показатели биомассы водорослей на аккумулятивных участках объясняются комфортными условиями для размножения (влажно, тепло, ещё не развит травянистый покров), а также их миграцией с ливневым стоком по катене вниз. Вероятная погрешность численности и биомассы в работе 20-25 %, т.к. образцы составлены из 10 проб и проведена трехкратная повторность. Цифры такого же порядка величин получила и B.C. Артамонова (1982). Чтобы ошибка составляла 10 %, необходимо было делать выборку из 31 пробы (Хазиев, Кабиров, 1986).

4.2.2. Влияние степени загрязнения почвы тяжелыми металлами на состав и структуру альгогруппировок

В результате исследования также было выяснено, что степень загрязнения почвы ТМ влияет и на ряд других фитоценотических показателей водорослей. Это хорошо прослеживается при анализе всех трех профилей в отдельности.

Профиль у истока реки в нашем случае принят за фон. Здесь самая благоприятная по долине экологическая обстановка: минимальное загрязнение почв ТМ (показатель загрязнения Zcn < 8), почвы насыщенного цвета с самым высоким показателем гумуса по долине (от 4,9 до 8,3 %). За весь период исследования на профиле обнаружено 158 видов и внутривидовых таксонов водорослей (из которых синезеленых - 73, диатомовых - 17, желтозеленых -19, зеленых-49).

Альгологический метод исследования очередной раз подтвердил благоприятную экологическую обстановку на этом профиле. Об этом свидетельствует: 1) преобладание по числу видов и внутривидовых таксонов в любой сезон и год исследования водорослей из отд. Cyanophyta (табл. 6); 2) только на этом профиле отд. Xanthophyta входит в число ведущих, в

Таблица 6

Число видов и внутривидовых таксонов почвенных водорослей, обнаруженных на профиле у истока реки (2000 г., 2001 г.)

Отдел 2000 г. 2001 г.

весна лето осень весна лето осень

CYANOPHYTA 53 (45,2)* 30 (39,0) 23 (42,6) 34 (47,9) 28 (53,8) 16(38,1)

BACILLARIOPHYTA 15(12,8) 8(10,4) 6(11,1) 8(11,3) 4(7,7) 5(11,9)

XANTHOPHYTA 14(12.0) 12(15,6) 6(11,1) 11(15.5) 7(13,5) 6(14,3)

EUGLENOPHYTA 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)

CHLOROPHYTA 35 (30,0) 27 (35,0) 19(35,2) 18(25,3) 13(25,0) 15 (35,7)

Всего: 117 77 54 71 52 42

* Цифры без скобок - абсолютное число видов и внутривидовых таксонов, в скобках - процент от общего числа.

подавляющем большинстве занимая 3s место; 3) в биологическом спектре значительное число водорослей Х- формы, неустойчивых к неблагоприятным факторам среды, а также азотфиксаторов (причем многие из них не встречаются на двух других загрязненных профилях) - водоросли CF- формы Nodularia harveyana, Nostoc linckia f. carneum и др., PF- формы Microchaete tenera f. minor, Tolypothrix distorter, 4) в доминантах чаще встречаем синезеленые водоросли CF- форм - Nostoc punctiforme f. populorum, Cylindrospermum licheniforme, С majus и зеленую водоросль Х- формы -Stichococcus minor, 5) высокие биомассовые показатели водорослей и в ветоши, и в почве на всех участках катены (табл. 5).

Профиль у завода «Экран» (приблизительно середина реки). На этом профиле долина реки расположена в очень обширном овраге. Если бы не безобразие свалок, то ландшафт можно было назвать естественным. Почвы профиля сильно загрязнены ТМ. По данным Геоэкоцентра (1997 г.) суммарный показатель загрязнения доходит до 360 (при среднем Zcn =40). Всего на профиле обнаружено 172 вида и внутривидовых таксона почвенных водорослей (из них синезеленых - 76, диатомовых - 34, желтозеленых - 13, эвгленовых - 2, зеленых - 47). Несмотря на сильное загрязнение почв ТМ, на этом профиле в любой сезон и год исследования идентифицировали максимальное по долине число видов и внутривидовых таксонов водорослей, причем всегда преобладали Cyanophyta (табл. 7). Относительно большое видовое разнообразие почвенных водорослей в любой сезон и год свидетельствует о средней степени нарушенности ландшафта (Кабиров, 1991).

В отличие от фонового профиля в биологическом спектре первое место занимает hydr- форма (её долевое участие возрастает с 14,6 до 21,0 %), а в комплексах доминантных видов водорослей чаще встречаем устойчивые к ТМ зеленые водоросли Ch- и С- форм: Bracteacoccus minor, Chlamydomonas gloeogamaf. gloeogama, Chlorella vulgaris. Самая неблагоприятная ситуация на профиле характерна для элювиальных участков (территория свалок). На это указывает ряд признаков: 1) в доминантах чаще встречаем (на ряду с другими) более выносливые водоросли коккоидной и монадной морфоструктур;

Таблица7

Число видов и внутривидовых таксонов почвенных водорослей, обнаруженных на профиле у завода «Экран» (2000 г., 2001 г.)

Отдел 2000 г. 2001 г.

весна лето осень весна лето осень

CYANOPHYTA 68 (43,6)* 47 (45,2) 32(52,5) 47 (53,4) 31 (47,0) 22 (45,8)

BACILLARIOPHYTA 33 (21,2) 18(17,3) 7(11,5) 9(10,2) 8(12,1) 9(18,8)

XANTHOPHYTA 10 (6,4) 7(6,7) 3 (4,9) 5 (5,7) 4(6,1) 2(4,2)

EUGLENOPHYTA 2(1,2) 1 (1,0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)

CHLOROPHYTA 43 (27,6) 31 (29,8) 19(31,1) 27 (30,7) 23 (34,8) 15(31,2)

Всего: 156 104 61 88 66 48

2) большее (или практически равное) число видов и внутривидовых таксонов зеленых водорослей, чем синезеленых (учитывая все сезоны и года); 3) очень низкие показатели (табл. 5) суммарной биомассы почвенных водорослей от 9,2 (летом) до 11,8 кг/га (весной), причем в основном это зеленые + желтозеленые водоросли (их биомасса колеблется от 7,3 до 10,7 кг/га).

Профиль в устье реки Суммарный показатель загрязнения почв (2с°) доходит до 658 (Геолого-экологические..., 1997). По всем показателям это самая стрессируемая и экологически неблагополучная территория р. Ельцовка-2. За весь период исследования здесь обнаружено 136 видов и внутривидовых таксонов водорослей (из них синезеленых - 55, диатомовых - 15, желтозеленых - 13, зеленых - 53). На этом профиле практически всегда было зарегистрировано самое минимальное по долине число видов и внутривидовых таксонов водорослей (табл. 6, 7, 8). Кроме того, исследование показало, что на данном профиле (в отличие от двух других) практически всегда по числу видов и внутривидовых таксонов либо лидировал отд. Chlorophyta, либо наблюдали почти равные значения по зеленым и синезеленым водорослям.

Таблица 8

Число видов и внутривидовых таксонов почвенных водорослей, обнаруженных на профиле в устье реки (2000 г., 2001 г.)

Отдел 2000 г. 2001 г.

весна лето осень весна лето осень

CYANOPHYTA 39(35,1)* 25 (36,8) 23 (39,7) 22 (39,3) 20 (42,6) 18(45,0)

BACILLARIOPHYTA 14(12,6) 14(20,6) 8(13,8) 6(10,7) 4(8,5) 4 (10,0)

XANTHOPHYTA 9(8,1) 3 (4,4) 3(5,2) 6(10,7) 2(4,3) 2(5,0)

EUGLENOPHYTA 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)

CHLOROPHYTA 49 (44,2) 26(38,2) 24(41,3) 22 (39,3) 21 (44,6) 16(40.0)

Всего: 111 68 58 56 47 40

По сравнению с фоновым профилем, в биологическом спектре наблюдаем передвижение зеленых водорослей Ch- и С- форм в начало (только на профиле в устье реки первая со значительным отрывом от Р- формы занимает первое место, а вторая находится на четвертом). В списках доминант чаще встречаем резистентные к ТМ зеленые водоросли Ch- и С- форм: Chlorella vulgaris, Chlorosarcinopsis dissociata, Chlorococcum infusionum, Bracteacoccus minor,

Chlamydomonas atactogama. Следовательно, на профиле в устье реки сохраняется тенденция, которую наблюдали у завода «Экран», но данный список в устье длиннее, что может свидетельствовать о более сильном загрязнении почв. Исследование биомассы водорослей показало: только на профиле в устье реки (в отличие от двух других исследуемых профилей) стабильно и в ветоши, и в почве в любой сезон года лидируют Chlorophyta + Xanthophyta. Причем, весной 2000 г. здесь был зарегистрирован самый высокий по долине р. Елыдовка-2 показатель биомассы Chloropyta + Xanthophyta (950,5 кг/га). Скорее всего, основная функциональная нагрузка лежит на зеленых водорослях, т.к. на профиле в устье реки было обнаружено незначительное число видов желтозеленых (всего 13 видов), и они практически никогда не доминировали в альгогруппировках.

4.2.3. Сравнительная характеристика водорослевых группировок исследованных профилей

От истока к устью реки по всем сезонам и годам падает долевое участие желтозеленых водорослей, наиболее чувствительных к ТМ (табл. 6, 7, 8). Однако, к устью реки растет по всем сезонам и годам долевое участие устойчивых к ТМ зеленых водорослей: на фоновом профиле их доля составляет в пределах 25,0-35,7 %, у завода "Экран" колеблется от 27,6 до 34,8 %, в устье от 38,2 до 44,6 %. Только в устье реки отд. Chlorophyta по числу видов и внутривидовых таксонов либо опережал отд. Cyanophyta, либо фиксировали практически равные значения. Значит, нарастание стресса прослеживается от истока реки к ее устью, причем максимальная концентрация ТМ в почвах профиля в устье реки приводит к процессу «хлорофитизации».

В биологическом спектре фонового профиля присутствует значительное число водорослей Х- и СБ- форм, неустойчивых к различным факторам стресса. Долевое участие этих форм от истока реки к заводу «Экран» падает от 26,0 % до 22,1 %; в устье - до 19,9 %. (табл. 9).

Таблица 9

Спектр жизненных форм почвенных водорослей долины р. Ельцовка-2 на профилях с различным загрязнением (все сезоны, 2000-2001 гг.)

Профиль Формула

Исток реки Р27СЬ27Ь>(1г2зХ2зСР,8С,2атрЬ9В8Н5М4РЕ2(£ ,»> *

Завод «Экран» ЬуйгзЛСЬ« Х2:СК1бСг5В10ашрЬ,Н4М2 т

Устье реки СЬ28РВ ЬуагнСиХнСРиатрЬтад? Мгшчлп

* Цифра - абсолютное число видов и внутривидовых таксонов.

Зато с увеличением в почве концентрации ТМ возрастает доля С- формы, представленной различными видами р. Chlamydomonas, и доля СИ- формы, представленной зелеными водорослями из р. Chlorococcum, Spongiochloris, Bracteacoccus, Chlorosarcinopsis. Так, у истока реки на долю С- и СИ- форм

приходится 24,7 %, в устье уже 32,4 %. Учитывая, что к этим жизненным формам относятся толерантные к ТМ зеленые водоросли, то можно говорить о "лорофитизации" именно в устье реки

Высокая сезонная и флуктуационная динамичность комплексов доминант на всех участках катен профилей привела к тому, что информация по ним практически не давала возможность выявить тенденцию влияния ТМ на изменения в альгогруппировках (в отличии от видового состава или биологического спектра) Поэтому использовали коэффициент эколого-ценотической значимости видов (ЭЦЗ) (табл. 10).

Таблица 10

ЭЦЗ вед\ши\ видов и внутривидовых таксонов водорослей на профилях с различным загрязнением (все сезоны, 2000-2001 гг.)

Название вида или формы Жизн форма Исток реки Завод «Экран» Устье реки

Nostoc punct'forme f populorum CF зз* !Т

Stichocotcus minor

C)luidiospermum hchemforr"e

Phormidium foveolarum P чй^ШК*

Naucula minubcula В

Ph uncinatum P Г 1, • .

Так, на фоновом профиле лидерство водорослей CF- и Х- форм еще раз подтверждает более благоприятную экологическую обстановку (на первом месте Nostoc рыпей/огте / роры1оШт). На профиле у завода «Экран» эта водоросль сохраняет свои позиции, но по сравнению с фоном в списке лидеров встречаем Еодоросли болеее выносливых Р- и В- форм. В устье реки уже водоросль Р- формы - РИогтМшт/оуео1агыт занимает первое место, a Nostoc рыпей/огте / роры1огыт спускается на второе.

Таким образом, альгологический метод исследования загрязненных ТМ почв долины малой реки города подтвердил данные геохимические (полученные Геоэкоцентром ГП «Березовгеология») В итоге, дана комплексная по альгологическим показателям оценка сложившейся здесь экологической ситуации.

ГЛАВА 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТАХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПОЧВ

5.1. Фитоценотическая организация альгогруппировок как индикатор загрязнения пойменных почв тяжелыми металлами

В промышленных городах поймы малых рек несут максимальную антропогенную нагрузку, представляя собой геохимические ловушки для различных поллютантов окружающей среды. Однако, они отличаются повышенной неустойчивостью к различным естественным и антропогенным факторам (Росновский, 1990), поэтому в наших исследованиях уделено им

особое внимание. Исследование пойменных почв от истока к устью р. Ельцовка-2 показало, что водорослевый потенциал их очень высок по отношению к почвам долины. На долю водорослей, обитающих в почвах поймы, приходится приблизительно 80 % от всех обнаруженных в долине. В целом за все годы исследования в пойменных почвах реки было обнаружено 195 видов и внутривидовых таксона водорослей (169 номенклатурных видов), относящихся к 5-ти отделам. У истока реки было идентифицировано 101 вид и внутривидовой таксон почвенных водорослей, у завода «Экран» - 129, в устье -112.

Режим загрязнения накладывает свой отпечаток на структуру альгогруппировок. Так от истока реки к устью в 1,2 раза падает долевое участие синезеленых водорослей, почти в 2 раза желтозеленых. Зато в этом же направлении приблизительно в 1,5 раза увеличивается долевое участие водорослей из отд. Chlorophyta. Только в устье реки соотношение отделов Cyanophyta и Chlorophyta практически одинаковое (приблизительно по 40 %). Подобные тенденции зафиксированы и по долине в целом. В биологическом спектре отмечали при увеличении концентрации ТМ в почве перемещение СБ-формы в конец, а СИ- в начало. Причем, на всех исследуемых участках в тройке ведущих жизненных форм обязательно присутствуют выносливые Р- и СИ-, но если на фоновом участке на их долю приходится 33 %, то у завода «Экран» - 42 %, в устье - 43 %. Следовательно, эти цифры очередной раз доказывают, что нарастание стресса идет от истока к устью реки.

Хотя показатели по численности и биомассе водорослей не являются основными индикационными признаками, т.к. они очень динамичны в связи с сезонными факторами и активностью различных фитофагов (Штина, Голлербах, 1980; Штина и др., 1998), но вполне могут быть использованы в совокупности с другими критериями оценки экологической ситуации. Количественный анализ всех весенних проб 2000 г. показал, что к устью реки увеличивается численность и биомасса (почва + ветошь) более выносливых к ТМ зеленых водорослей (табл. 11). Именно они несут основную функциональную нагрузку на участках с высоким и максимальным загрязнением. От истока к устью реки их биомасса увеличивается приблизительно в 2,5 раза.

Таблица 11

Численность и биомасса почвенных водорослей в пойме р. Ельцовка-2 на участках с различным загрязнением (весна 2000 г.)

Участок Число клеток (Ч), тыс/г сухого вещества Биомасса (Б), кг/га Б/Ч

С Д 3+Ж Всего С д 3+Ж Всего

Истокреки 420,2 1224 1095,2 2739,4 40,2 728,3 476,9 1245,4 0,45

Завод «Экран» 693,5 13,3 1558 2264 4,4 6,2 705,9 716,5 0,32

Устье реки 70,4 20,4 4048 4138,8 1,8 29,6 1138,2 1169,6 0,28

Богатые по видовому разнообразию синезеленые имеют показатели по биомассе в устье реки в 22 раза меньше, чем у истока, а у завода «Экран» в 9 раз. На участке с минимальным загрязнением (исток реки) основную роль играют Bacillariophyta в отличие от участков с высоким загрязнением. От истока к устью реки растет и число выносливых мелких клеток, на что указывает показатель отношения биомассы к численности (Б/Ч) (табл. 11). Известно, что уменьшение этого показателя свидетельствует о росте числа мелких особей, а при его увеличении растет доля крупных (Хазиев, Кабиров, 1986). Если на участке с минимальным загрязнением отношение Б/Ч составляет 0,45, то к устью реки оно постепенно уменьшается (у завода «Экран» в 1,4 раза, а в устье реки в 1,6 раза по сравнению с истоком).

Биомассовые показатели фонового участка по всем сезонам 2000 г. отличаются от двух других. Здесь биомасса почвенных водорослей выше, чем на стрессируемых участках. Таким образом, количественный метод (наряду с другими фитоценотическими показателями) подтвердил, что наиболее неблагоприятная ситуация в пойме реки наблюдается в устье р. Елыювка-2.

5.2. Влияние почвенных водорослей на изменение рН стрессируемой тяжелыми металлами почвы

В середине XX века ученые экспериментально доказали (Singh, 1961; Lund, 1962; Болышев, 1968), что почвенные водоросли в результате своей жизнедеятельности изменяют рН почвы. Следовательно, почвенные водоросли обладают неким механизмом, который регулирует, и делает оптимальной реакцию среды для их развития. Проведенное нами исследование (на всех пробах, отобранных с весны по осень 2000 г.) показало следующее. Всего за три месяца культивирования в лабораторных условиях почвенные водоросли практически всегда немного подщелачивали среду, если рН почвы был ниже 7,90 (самый низкий зафиксированный показатель рН в долине р. Ельцовка-2 до культивирования - 7,24). И это происходило, несмотря на режим загрязнения ТМ и на то, что раствор Кнопа имел кислую среду (рН = 5,0-5,50). Правда, в двух случаях из семи механизм подщелачивания сработал и при рН = 7,90 (весна, аккумулятивный участок, завод «Экран», правый берег) и рН = 7,96 (осень, трансэлювиальный участок, завод «Экран», левый берег). В основном же, когда рН почвы был выше 7,90, то водоросли снижали показатель реакции среды до оптимального значения для их жизнедеятельности. Это происходило, скорее всего, благодаря определенным хемомедиаторам.

Активное участие в снижении рН почвы принимали синезеленые водоросли - любители щелочной среды. Когда рН почвы в чашках Петри, достигал пограничных значений 7,90-8,08 и выше, то в доминантах были: Phormidium foveolarum, Ph. uncinatum, Cylindrospermum michailovskoense, C. licheniforme, Nostoc punctiforme f. populorum, Oscillatoria brevis. О данной

способности синезеленых (улучшать сильно щелочные почвы в сторону снижения рН) писал Сингх еще сорок лет назад (Singh, 1961). По-видимому, вносили определенный вклад в регулирование реакции среды и Bacillariophyta Они также присутствовали в списке доминант и субдоминант. Это - Navicula

mutica, N. minuscula, Hantzschia amphioxys. Представители отд. Chlorophyta никогда не были доминантами и даже субдоминантами в пробах, если рН регистрировалась выше 7,90. Скорее всего у них, любителей кислых почв, выражена способность регулировать реакцию среды именно в таких почвах.

Следовательно, почвенные водоросли сильно стрессированных ТМ территорий сохраняют свою способность регулировать значения рН почвы. В нашем случае минимально благоприятное значение рН почвы для развития водорослей составляет 7,24; максимально - 7,90.

5.3. Альгологический аудит токсичности ионов ртути (Hg2+) и серебра (Ag+)

ТМ считаются приоритетными загрязняющими веществами для различных сред (Никаноров, Хоружая, 1999). Мы остановились на двух ТМ из сорока возможных. Во-первых, повлияли данные Геоэкоцентра, во-вторых, токсичность ртути и серебра в почвенной альгологии еще не изучалась, в-третьих, для ряда ТМ еще не разработаны ПДК для почвы, например, для серебра. Существующие ПДК (например, для ртути) универсальны и предлагаются для всех типов почв. Однако это не допустимо, т.к. опасное воздействие ТМ зависит и от свойств самой почвы (рН, гумуса и т.д.).

Лабораторный эксперимент ставили на почвах с фонового профиля р. Ельцовка-2. в 2001-2002 гг. Почвы этого профиля не содержат серебро, но ртуть присутствует в незначительном количестве, соответствуя кларковым величинам (по результатам анализов химической лаборатории Геоэкоцентра). В • 2001 г. изучали на почвенных образцах с элювиального, трансэлювиального и аккумулятивного участков катены влияние ртути и серебра трех концентраций (0,7; 2,1; 6,3 мг/кг). В 2002 г. исследовали воздействие этих ТМ уже девяти концентраций (от 0,7 до 200 мг/кг), причем только на образцах с аккумулятивного участка. Результаты двухлетнего исследования показали, что начиная с концентрации 2,1 мг/кг серебро активнее проявляет токсичные свойства, чем ртуть. Доказательством послужили - сравнение суммы баллов обилия водорослей, анализ как биологического спектра, так и доминантных комплексов.

Большая альготоксичность серебра наблюдается, если сравнить сумму баллов обилия почвенных водорослей из различных отделов (табл. 12). В почвах с ртутью синезеленые водоросли (менее выносливые по отношению к ТМ) активнее развивались по сравнению с зелеными (более выносливые к ТМ) , при концентрациях от 0,7 до 12 мг/кг. Причем сумма баллов обилия Cyanophyta выше Chlorophyta в несколько раз и колеблется от 1,5 до 4,4 раза. Подобное наблюдалось в фоновом образце (разница в 4,4 раза), но в опытах с серебром только при самой низкой концентрации С = 0,7 мг/кг в пробах активнее развивались синезеленые водоросли. Далее до 12 мг/кг разница сумм баллов обилия синезеленых и зеленых водорослей незначительна, следовательно, в альгогруппировках при воздействии серебром уже при С = 2,1 мг/кг увеличивается нагрузка на более толерантные к ТМ Chlorophyta. При концентрации 20 мг/кг и выше в пробах и с ртутью, и с серебром в подавляющем большинстве присутствуют зеленые водоросли.

Таблица 12

Изменение суммы баллов обилия водорослей при воздействии ртути и серебра различной концентрации (по данным 2002 г.)

Концентрация, мг/кг

Отдел Фон 0,7 2,1 6,3 12 20 50 100 150 200

СуапорЬуй 128 136* 83 59 102 36 77 39 64 15

112 61 66 39 30 53 28 25 28

ВасШапорЬу1а 0 I 3 0 5 0 0 20 Д 0

15 2 5 1 35 0 7 1 13

ХапЙюрЬ^та 3 2 0 0 0 0 0 0 0 0

35 2 0 0 0 1 0 0 0

СЫогорИу^ 29 31 54 29 29 40 50 94 69 72

46 53 65 32 54 63 96 16 35

Всего: 160 170 140 8?. 136 76 127 153 146 87

208 118 136 72 119 117 131 42 76

* - в числителе данные по ртути, в знаменателе по серебру.

Учитывая данные экспериментов 2001-2002 гг., можно сделать вывод, что ПДК по серебру в аллювиальных почвах (или в почвах на аллювиальных отложениях) не должен превышать 2 мг/кг. Кстати, в литературе (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989) концентрация серебра в почве 2 мг/кг также считается предельной в отношении фитотоксичности. Этот факт рекомендуем учитывать при разработке и установлении экологического норматива на данный металл. ПДК по ртути для аллювиальных почв (слабощелочных, с высокими или средними показателями физической глины и гумуса) может быть установлен в 2-3 раза выше уже существующей: в России для всех типов почв ПДК по ртути составляет 2,1 мг/кг.

Таким образом, полученные результаты альгологического исследования, проведенного в загрязненной ТМ долине р. Ельцовка-2, совпали с данными лабораторного эксперимента (альгологический аудит токсичности ионов ртути и серебра). Оказалось, что ответная реакция группировок почвенных водорослей в обоих случаях на ТМ одинакова, т.е. можно утверждать следующее: все выявленные перестройки в фитоценотической структуре альгогруппировок долины р. Ельцовка-2 вызваны непосредственно ТМ, а не другими факторами среды, например, типом почв, влажностью и т.д. Следовательно, можно говорить о закономерных изменениях, происходящих в альгогруппировках при загрязнении аллювиальных почв ТМ. Перечислим их.

1. С ростом концентрации ТМ в аллювиальных почвах растет доля водорослей из отд. СМогорку1а и падает из отд. Суаиорку1а, при этом водоросли из отд. Xanthophyta полностью исчезают.

2. В биологическом спектре водорослей при увеличении концентрации ТМ в аллювиальных почвах постепенно уходят из начала в конец CF-, X-жизненные формы, а устойчивые к ТМ С-формы перемещаются в начало спектра.

3. Чем больше стрессированы аллювиальные почвы, тем больше толерантных зеленых водорослей ОД- и С-форм находится в комплексе доминант.

выводы

1. В стрессируемых ТМ почвах долины р. Ельцовка-2 г. Новосибирска обнаружено 210 видов водорослей (238 видов и внутривидовых таксонов), относящихся к 5 отделам, 15 порядкам, 35 семействам, 77 родам. Cyanophyta включают в себя 82 вида (39,0 % от общего числа), Bacillariophyta - 31 (14,8 %), Xanthophyta - 26 (12,4 %), Euglenophyta - 2 (1 %), Chlorophyta - 69 (32,8 %). Десять ведущих семейств долины объединяют в себе 74,6 % всех выявленных видов, что характерно для экстремальных условий развития. Почти половина всех обнаруженных видов приходится на первые четыре семейства: Oscillatoriaceae, Pleurochloridaceae, Naviculaceae, Chlamydomonadaceae.

2. Отмечено нарастание стресса от истока реки к ее устью. Выявлено, что у истока реки последовательность трех ведущих семейств такая же, как и в долине в целом, а при сильном загрязнении наблюдается появление в тройке ведущих сем. Chlamydomonadaceae. При максимальном загрязнении в устье реки происходит снижение общего видового разнообразия водорослей и увеличение доли Chlorophyta (явление «хлорофитизации»).

3. Ухудшение экологической ситуации от истока к устью реки отражается и на фитоценотических показателях: отмечается по всем сезонам спад до 4 раз видового разнообразия желтозеленых водорослей, в биологическом спектре уменьшается долевое участие Х- и CF-жизненных форм, однако растет доля резистентных к ТМ С- и Ch-форм. В доминантных комплексах увеличивается участие толерантных к ТМ зеленых водорослей Ch- и С- форм. К устью растет ЭЦЗ выносливых синезеленых Р- формы, но падает азотфиксирующих CF-формы. Анализ биомассы почвенных водорослей показал, что на загрязненных ТМ почвах основную функциональную нагрузку несут на себе Chlorophyta+ Xanthophyta.

4. Лабораторный эксперимент показал, что почвенные водоросли сильно стрессированных ТМ территорий сохраняют свою способность регулировать значения рН почвы, образовывая среду оптимальную для их развития. Границы их оптимума колеблются от 7,24 до 7,90.

5. В ходе лабораторного исследования выявлено, что ионы Ag+ проявляют большую фитотоксичность, чем ионы Hg2+ (при концентрации этих металлов в почве 2,1-200 мг/кг), что необходимо учитывать при экологическом нормировании и установлении ПДК для тяжелых металлов в аллювиальных почвах.

6. В долине, особенно в пойме р. Ельцовка-2, обнаружен богатый потенциал почвенных водорослей - это несомненно помогает экосистеме противостоять антропогенному фактору. Кроме того, весь процесс исследования (в том числе и экспериментальный) показал, что почвенные водоросли надежно информируют о состоянии экосистемы, и их необходимо использовать в биомониторинге почв, загрязненных ТМ.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Филонова Е.Н. Почвенные водоросли долины р. Ельцовка-2, находящейся в режиме стрессирования тяжелыми металлами // Сб. науч. работ студентов и молодых ученых НГПУ. - Новосибирск: Изд-во ГЦРО, 2001. -Вып. 3.-С. 76-80.

2. Филонова Е.Н. Характеристика почвенной альгофлоры долины реки Ельцовка-2 города Новосибирска // Исследования молодых ботаников Сибири: Тез. докл. молодежной конф. (Новосибирск, 20-22 февраля 2001 г.). -Новосибирск, 2001. - С. 83.

3. Филонова Е.Н. Сезонная динамика почвенных водорослей поймы малой реки, стрессированной тяжелыми металлами (на примере р. Ельцовка-2 г. Новосибирска) // Экология Южной Сибири: Матер. Южно-Сибирской междунар. науч. конф. студентов и молодых ученых (Абакан, 21-24 ноября 2001 г.). - Красноярск: Изд-во КГУ, 2001. - Т. 1. - С. 61.

4. Филонова Е.Н. Почвенные водоросли стрессированных тяжёлыми металлами территорий долины малой реки (на примере р. Ельцовка-2 г. Новосибирска) // Сиб. экол. журн. - 2001. - № 4. - С. 455-460.

5. Филонова Е.Н. Альгологический аудит токсичности ионов ртути (Щ2+) и серебра (Ag) в аллювиальных почвах // Биология - наука XXI века: 6-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 20-24 мая 2002 г.): Сб. тез. - Т. 3. - Тула: Изд-во ТГПУ им. Л.Н. Толстого, 2002. -С. 167-168.

6. Филонова Е.Н. Почвенно-альгологическое исследование фитотоксичности тяжелых металлов // Сб. науч. работ студентов и молодых ученых НГПУ. - Новосибирск: Изд-во ГЦРО, 2002. - Вып. 4. - С. 38-44.

7. Пивоварова Ж.Ф., Филонова Е.Н. Таксономическая структура водорослей, как показатель загрязнения почв тяжелыми металлами // Ботанические исследования в азиатской России: Матер. XI съезда Русского бот. общ-ва (Новосибирск, Барнаул, 18-22 августа 2003 г.). - Том 1. - Барнаул: Изд-во «АзБука», 2003. - С. 137-138.

8. Филонова Е.Н. Почвенные водоросли как индикаторы загрязнения пойменных почв тяжелыми металлами // Информатика и проблемы телекоммуникаций: Матер. Российской науч.- техн. конф. (Новосибирск, 22-23 апреля 2004 г.). - Том 1. - Новосибирск: Изд-во СибГУТИ, 2004. - С. 208.

Подписано в печать 26.01.2005, формат бумаги 60x84/16, отпечатано на ризографе, шрифт №10, изд. л. 1,3, заказ № 6, тираж 100. СибГУТИ 630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86

/ /Г\ 585

( Í - *7Î

16 ФЕВ 2005 V ' ^ ;

N '

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Филонова, Елена Николаевна

Введение.Л

Глава 1. Некоторые аспекты изучения роли почвенных водорослей в загрязненных тяжелыми металлами урбоэкосистемах литературный обзор).

Глава 2. Материал, методы и методика исследований. ц

Глава 3. Общая характеристика района исследования.

Глава 4. Педоальгологическая характеристика стрессированной тяжелыми металлами долины р. Ельцовкаг. Новосибирска

4.1. Таксономическая структура почвенных водорослей долины реки.

4.2. Фитоценотическая организация почвенных водорослей долины реки.

4.2.1. Сезонные и флуктуационные изменения в водорослевых группировках долины р. Ельцовка-2.

4.2.2. Влияние степени загрязнения почвы тяжелыми металлами на состав и структуру альгогруппировок.

4.2.3. Сравнительная характеристика водорослевых группировок исследованных профилей.

Глава 5. Использование водорослей в различных вариантах исследований загрязненных тяжелыми металлами почв

5.1. Фитоценотическая организация альгогруппировок как индикатор загрязнения пойменных почв * тяжелыми металлами.

5.2. Влияние почвенных водорослей на изменение рН стрессируемой тяжелыми металлами почвы. 5.3. Альгологический аудит токсичности ионов ртути (Hg2+) и серебра (Ag+).

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Почвенные водоросли долины малой реки, стрессированной тяжелыми металлами"

Актуальность темы. Антропогенный прессинг привел к поступлению в окружающую среду тяжелых металлов (ТМ) в количествах, значительно превышающих естественные. Мировая общественность давно бьёт тревогу по этому поводу. Ещё в 1980 г. в докладе исполнительного директора Программы ООН по охране окружающей среды (ЮНЕП) проблема загрязнения ТМ была поставлена на второе место после проблемы потепления климата на планете (Добровольский, 1998). Однако согласно критериям, разработанным в США с целью оценки общественного мнения по различным социально -экологическим проблемам, проблема загрязнения ТМ стоит на первом месте (Никаноров, Хоружая, 1999).

Масштабы загрязнения ТМ глобальны, но особенно актуальность проблемы прослеживается в крупных городах и промышленных центрах. На современном этапе урбанизированные агломерации представляют собой огромные техногенные геохимические и биогеохимические аномалии (Добровольский, 1998).

Актуальна эта проблема и для г. Новосибирска. Столица Сибири входит в число пятнадцати городов России, имеющих наибольшие суммарные выбросы в атмосферу и сброс в поверхностные водоемы. Территория города сильно загрязнена ТМ. Больше всех страдают почвы, характеризующиеся поликомпонентным загрязнением. Особенно загрязнена правобережная часть г. Новосибирска и наиболее интенсивное загрязнение установлено в долине малой р. Ельцовка-2, впадающей в северной части города в р. Обь. Здесь фиксируется комплексное загрязнение Hg, Pb, Zn, Cd, Си в 5-10 раз превышающее ПДК (Состояние., 1994; 1998; Аналитический., 1996).

Данную территорию можно рассматривать как экологически опасную. Во-первых, загрязнение почвы способствует загрязнению воды ТМ в самой р. Ельцовка-2. Б.Б. Полынов ещё в 1956 году (С. 427) писал, что «питание рек минеральными элементами находится в прямой зависимости от процессов образования, развития и режима почв». Во-вторых, почвы долины р.Ельцовка-2 частично используются в сельскохозяйственном производстве (индивидуальные огороды в частном секторе). Производимая на них растительная продукция потребляется в течение многих лет, что скорее всего, приводит к накоплению ТМ в организме местных жителей (Ильин и др., 1997; Байдина, 1999). В-третьих, это источник поступления ТМ в организм человека в результате вторичного загрязнения приземного слоя воздуха пылью (Зырин, 1980; Обухов и др., 1989). Если учесть, что рядом находятся жилые кварталы, детские сады и школы (№ 100, № 180 и т.д.), то необходимость экологического мониторинга р. Ельцовка-2 очевидна.

Так как загрязнение почвы труднее поддаётся оценке, чем загрязнение воды и воздуха, то особое значение приобретает биологический мониторинг и виды - биоиндикаторы (Штина, Андронова, 1983). Согласно данным Г.А. Евдокимовой с соавт. (1988), характеристика почвенных водорослей является убедительным биологическим критерием антропогенного влияния, а также четким индикационным признаком экстремальных нагрузок на почву ТМ.

Исходя из актуальности проблемы загрязнения почв ТМ в крупных промышленных городах, сформулирована цель работы: выяснить ответную реакцию почвенных водорослей на различный режим загрязнения ТМ в долине р. Ельцовка-2 г. Новосибирска, как возможный вариант оценки экологической ситуации.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

• определить видовой состав, особенности таксономической структуры и фитоценотической организации альгогруппировок долины малой реки в зависимости от степени загрязнения почв ТМ;

• выяснить влияние водорослей на рН почвы в условиях стрессирования ТМ;

• сравнить фитотоксичность ТМ (ионов ртути и серебра) с помощью почвенных водорослей.

Защищаемые положения.

1. Таксономическая структура и фитоценотическая организация альгогруппировок зависят от режима загрязнения почв долины малой реки ТМ и могут быть использованы в качестве биологических критериев оценки экологической ситуации.

2. В условиях стрессирования ТМ (превышение фоновых значений ,по ряду металлов в несколько раз) у водорослей сохраняется способность регулировать значение рН почвы.

3. Ионы серебра в почве проявляют более сильное альгицидное действие, чем ионы ртути той же концентрации.

Научная новизна работы. Впервые в крупном, промышленном городе исследованы водоросли стрессированных ТМ почв долины малой реки. Выявлено 210 номенклатурных видов (238 видов и внутривидовых таксонов водорослей). Таксономическая структура и фитоценотическая организация альгогруппировок почв на аллювиальных отложениях с различным режимом загрязнения ТМ свидетельствуют о нарастании стресса от истока к устью реки и о «хлорофитизации» последней. Впервые исследовано влияние почвенных ^ водорослей на рН почвы в условиях стресса (ТМ) и доказано, что способность регулировать рН почвы у водорослей сохраняется, причем в сторону оптимальных для их развития значений. Доказано, что в условиях эксперимента внесение в почву водных растворов нитрата ртути (И) или нитрата серебра (I) различных концентраций влияет на структурно-функциональное состояние альгогруппировок. С увеличением концентрации ТМ в почве наблюдаются: активное развитие зеленых водорослей, спад синезеленых, исчезновение желтозеленых, а также изменения в биологическом спектре. Подобные перестройки происходят и в альгогруппировках долины малой реки, когда 4 растет концентрация ТМ в почве. Выявлено, что ионы серебра проявляют большую альготоксичность, чем ионы ртути той же концентрации. По серебру практически всегда ниже показатели сумм баллов обилия водорослей, выше показатели коэффициента токсичности и характерно упрощение биологического спектра.

Практическая ценность. Результаты исследования могут быть использованы для пополнения банка биологического разнообразия почв г. Новосибирска, а также для составления в перспективе общего списка почвенных водорослей Новосибирской области.

Диссертационный материал может быть использован в экологическом мониторинге почв, в разработке и установлении экологических нормативов для тяжелых металлов в аллювиальных почвах. Фактический материал частично может быть включен в один из ежегодно выпускаемых отчетов по состоянию окружающей природной среды г. Новосибирска и области. Кроме этого, полученные результаты могут помочь в разработке мероприятий по восстановлению и сохранению малых рек города. В городе планируется реанимировать малые водотоки. Это отражено в программе по улучшению экологического состояния г. Новосибирска на 2000-2005 гг. (утверждено городским Советом от 11мая 2000 г. приказ № 325).

Материалы диссертации могут быть использованы в лекционных и специальных курсах по экологии, биологии почв, биоиндикации, альгологии, систематике низших растений в высших учебных заведениях.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на молодежной конференции «Исследования молодых ботаников Сибири» (Новосибирск, ЦСБС, 2001), на Южно-Сибирской Международной конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири» (Абакан, 2001; диплом за первое место), на 6ой школе-конференции молодых ученых «Биология - наука 21ого века» (Пущино, 2002), на VI Международной научной школе-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2002), на XI Делегатском съезде Русского Ботанического общества (Новосибирск, Барнаул, 2003), а также на теоретических семинарах лаборатории почвенной альгологии и на отчетных заседаниях кафедры ботаники и экологии НГПУ (2000-2003 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ (одна из них в реферируемом журнале).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 г^ав, выводов, списка литературы и приложения (систематического списка обнаруженных почвенных водорослей). Список литературы включает 163 источника, в том числе 17 на иностранных языках. Общий объём диссертации -158 страниц, включая 9 рисунков, 50 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Филонова, Елена Николаевна

выводы

1. В стрессируемых ТМ почвах долины р. Ельцовка-2 г. Новосибирска обнаружено 210 видов водорослей (238 видов и внутривидовых таксонов), относящихся к 5 отделам, 15 порядкам, 35 семействам, 77 родам. Cyanophyta включают в себя 82 вида (39,0 % от общего числа), Bacillariophyta - 31 (14,8 %), Xanthophyta - 26 (12,4 %), Euglenophyta -2(1 %), Chlorophyta - 69 (32,8 %). Десять ведущих семейств долины объединяют в себе 74,6 % всех выявленных видов, что характерно для экстремальных условий развития. Почти половина всех обнаруженных видов приходится на первые четыре семейства: Oscillatoriaceae, Pleurochloridaceae, Naviculaceae, Chlamydomonadaceae.

2. Отмечено нарастание стресса от истока реки к ее устью. Выявлено, tfTO у истока реки последовательность трех ведущих семейств такая же, как и в долине в целом, а при сильном загрязнении наблюдается появление в тройке ведущих сем. Chlamydomonadaceae. При максимальном загрязнении в устье реки происходит снижение общего видового разнообразия водорослей и увеличение доли Chlorophyta (явление «хлорофитизации»).

3. Ухудшение экологической ситуации от истока к устью реки отражается и на фитоценотических показателях: отмечается по всем сезонам спад до 4 раз видового разнообразия желтозеленых водорослей, в биологическом спектре уменьшается долевое участие Х- и CF-жизненных форм, однако растет дбля резистентных к ТМ С- и Ch-форм. В доминантных комплексах увеличивается участие толерантных к ТМ зеленых водорослей Ch- и С- форм. К устью растет ЭЦЗ выносливых синезеленых Р- формы, но падает азотфиксирующих CF-формы. Анализ биомассы почвенных водорослей показал, что на загрязненных ТМ почвах основную функциональную нагрузку несут на себе Chlorophyta+ Xanthophyta.

4. Лабораторный эксперимент показал, что почвенные водоросли сильно стрессированных ТМ территорий сохраняют свою способность регулировать значения рН почвы, образовывая среду оптимальную для их развития. Границы их оптимума колеблются от 7,24 до 7,90.

5. В ходе лабораторного исследования выявлено, что ионы Ag+ проявляют большую фитотоксичность, чем ионы Hg2+ (при концентрации этих металлов в почве 2,1-200 мг/кг), что необходимо учитывать при экологическом нормировании и установлении ПДК для тяжелых металлов в аллювиальных почвах.

6. В долине, особенно в пойме р. Ельцовка-2, обнаружен богатый потенциал почвенных водорослей - это несомненно помогает экосистеме противостоять антропогенному фактору. Кроме того, весь процесс исследования (в том числе и экспериментальный) показал, что почвенные водоросли надежно информируют о состоянии экосистемы, и их необходимо использовать в биомониторинге почв, загрязненных ТМ.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Филонова, Елена Николаевна, Новосибирск

1. Аналитический обзор состояния окружающей среды в г. Новосибирске в 1995 г. / Под ред. А.А. Даниленко, B.C. Чередниченко. Новосибирск, 1996. -100 с.

2. Андреева В.М. Почвенные и аэрофильные зеленые водорослиг

3. Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales). СПб.: Наука, 1998.-351 с.

4. Андросова Е.Я. О составе водорослей почв г. Новосибирска и его окрестностей // Водоросли и грибы Западной Сибири. Вып. 8. - Ч. 1. — Новосибирск: Наука, 1964.-С. 148-157.

5. Аристовская Т.В. Микробиология подзолистых почв. М.; - Л.: Наука, 1965.- 187 с.

6. Артамонова B.C. О методике изучения численности почвенныхводорослей в дерново-глубокооподзоленной почве // Изв. Сиб. отделенияакадемии наук СССР. Сер. биол. наук. - Вып. 2. - 1982. - С. 91-94.

7. Артамонова B.C. Микробиологические особенности антропогенно преобразованных почв юго-востока Западной Сибири: Автореф. дис. д. б. н. — Новосибирск, 2000. 35 с.

8. Багнюк В.М., Миронюк B.I., Подорванов В.В., Однев Ю.П. Особливосп взаемоди зол1в металiв з мшроводоростями Chlorella vulgaris Beiyer. та Dunaliella salina Teod. II Доп. Нац. АН Украши. 1997. - № 11. -С. 155-159.

9. Байднна H.JI. Ртуть в почвах Новосибирска // Агрохимия. 1999. - № ДО. - С. 89-92.

10. Балабко П.Н. Микроморфология, диагностика и рациональное использование пойменных почв Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин: Автореф. дис. д. б. н. -М., 1991. -48 с.

11. Беспамятное Г.П., Кротов Ю.А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. Д.: Химия, 1985. -528 с.

12. Болышев Н.Н. Водоросли и их роль в образовании почв. М.: МГУ, 1968.-84 с.

13. Ваулина Э.Н., Дорогостайская Е.В., Новичкова Л.Н., Сдобникова

14. Н.В. Материалы к познанию почвенных хламидомонад СССР // Тр. бот. иц-та им. В.Л. Комарова АН СССР. Споровые растения. Сер. II. - Вып. 12. - М., -Л.: АН СССР, 1959.-С. 18-35.

15. Ващенко И.М., Ланге К.П., Меркулов М.П. Практикум по основам сельского хозяйства: Учеб. пособие для студентов биол. спец. пед. ин-тов. — М.: Просвещение, 1982. 392 с.

16. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. 1962. - № 7. - С. 555-571.

17. Водоросли. Справочник / Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др. Киев: Наук, думка, 1989. - 608 с.

18. Воздействие металлургических производств на лесные экосистемы Кольского полуострова / Ред. В.В. Сычев. СПб., 1995. - 252 с.

19. Геолого-экологические условия Новосибирского промышленного района (Отчет о геолого-экологических исследованиях масштаба 1:200000, выполненных Геоэкоцентром в 1991-1997 гг.). Новосибирск, 1997. - 254 с.

20. Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов. М.: Изд-во МГУ, 1964. - 232 с.

21. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высш. шк., 1988. - 328 с.

22. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-химической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: Изд-во МГУ, 1997.- 102 с.

23. Голлербах М.М., Косинская Е.К., Полянский В.И. Синезеленые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Советская наука, 1953. - Вып. 2. - 652 с.

24. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. JI: Наука, 1969.- 228 с.

25. Дедусенко-Щеголева Н.Т., Голлербах М.М. Желтозеленые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.; - Л.: Изд-во АН СССР, 1962.-Вып. 5.-272 с.

26. Дедусенко-Щеголева Н.Т., Матвиенко A.M., Шкорбатов JI.A. Зелейые водоросли. Класс вольвоксовые // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1959. - Вып. 8. - 230 с.

27. Дедыш С.Н., Зенова Г.М., Добровольская Т.Г., Грачева Т.А. Структура альгоценозов, формирующихся в периоды «цветения» почвы // Альгология. 1992. - Т. 2. - № 2. - С. 63-69.

28. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Высш. шк., 1998.413 с.

29. Домрачева JI.И. Почвенные водоросли как продуценты органического вещества и их значение в трофических связях почвенных организмов: Автореф. дис. к. б. н.-М., 1974.-30 с.

30. Дубовик И.Е. Водоросли эродированных почв и альгологическая оценкапочвозащитных мероприятий. Уфа: Изд-во Башк. ун-та, 1995. -156 с.

31. Евдокимова Г.А. Эколого-микробиологические основы охраны почв в условиях промышленного воздействия на Крайнем Севере: Автореф. дис. д. б. н.-М., 1990.-38 с.

32. Евдокимова Г.А. Эколого-микробиологические основы охраны почв Крайнего Севера. Апатиты: Кольский НЦ им. С.М. Кирова РАН, 1994. - 272 с.

33. Евдокимова Г.А., Кислых Е.Е., Мозгова Н.П. Биологическая активность почв в условиях аэротехногенного загрязнения на Крайнем Севере. -Л.: Наука, 1984.-120 с.

34. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П., Штина Э.А. Исследование влияния тяжелых металлов на почвенные водоросли в связи с проблемой биомониторинга // Антропогенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты: Изд-во Кол. фил. АН СССР, 1988. - С. 42-50.

35. Жизнь растений. -М.: Просвещение, 1977. -Т. 3. Водоросли. Лишайники.- 376 с.

36. Забелина М.М., Киселев И.А., Прошкина-Лавренко А.И., Шешукова B.C. Диатомовые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР.- М.: Советская наука, 1951. Вып. 4. - 620 с.ч

37. Зайцева И.И. Экспериментальное изучение влияния тяжёлых металлов на планктонные водоросли II Бот. журн. 1999. - Т. 84. - № 8. - С. 33-41.

38. Зырин Н.Г. Состояние и задачи контроля загрязнения почв тяжелыми металлами // Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны. Тез. докл. Всесоюз. конф. (Москва, 24-26 декабря 1980 г.). М.: Изд-во МГУ, 1980.-С. 10-12.

39. Ильин В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия. 1995. - № 10. - С. 109-113.

40. Ильин В.Б., Сысо А.И., Конарбаева Г.А., Байдина H.JI. Кэкологической обстановке в Новосибирске: тяжелые металлы в почвах и огородных культурах // Агрохимия. 1997. - № 3. - С. 76-83.

41. Илюшенко А.Е. Приспособления почвенных водорослей лесных фитоценозов к рекреационным нагрузкам // Сиб. экол. журн. 2001. - № 4. - С. 443-448.

42. Ипатов B.C., Кирикова JI.A. Фитоценология. СПб: СПб ун-т, 1999.316 с.

43. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 439 с.

44. Кабиров P.P. Почвенные водоросли железнорудных отвалов Южного Урала // Бот. журн. 1989. - Т. 74. - № 2. - С. 208-216.

45. Кабиров P.P. Возможности использования культур почвенных водорослей при проведении экологической экспертизы // Очерки по экологической диагностике: Сб. науч. тр. Свердловск: УрО АН СССР, 1991 а. -С. 101-114.

46. Кабиров P.P. Почвенные водоросли техногенных ландшафтов: Автореф. дис. д. б. н.-СПб., 1991 6.-35 с.

47. Кабиров P.P. Альгоиндикация с использованием почвенных водорослей (методологические аспекты) // Альгология. 1993. - Т. 3. - № 3. - С. 73-83.

48. Кабиров P.P., Суханова Н.В. Почвенные водоросли городских газонов (Уфа, Башкортостан) // Бот. журн. 1997. - Т. 82. - № 3. - С. 46-57.

49. Кабиров P.P., Шилова И.И. Почвенные водоросли свалок и полигонов твердых бытовых и промышленных отходов в условиях крупного промышленного города // Экология. 1990. - № 5. - С. 10-18.

50. Карамушка В.И., Скляров А.Г., Грузина Т.Г., Ульберг З.Р. Реакции клеток Chlorella vulgaris Beijer. на медь (II) и золото (III) // Альгология. — 1991. -Т. 1.-№2.-С. 27-31.

51. Карауш Г.А., Тапочка Л.Д., Дрожжина Т.С. Влияние меди на морфологические признаки клеток зеленой водоросли Scenedesmus quadricauda И Науч. докл. высш. школы. Биол. науки. 1988. - № 7. - С. 62-64.

52. Карпов В.К. Река Обь у г. Новосибирска / Сб. работ Новосибирск, обл. н.-и. инст. гигиены и санит. по углю, черн. и цветн. метал. Новосибирск, 1940. -Вып. 8.-С. 5-65.

53. Климат Новосибирска / Под ред. д. г. н. С.Д. Кошинского, к. г. н. К.Ш. Хайруллина, к. г. н. Ц.А. Швер. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 224 с.

54. Ковалев Р.В., Волковинцер В.И., Гаджиев И.М. Основные черты почвенного покрова и качественный состав земельного фонда Сибири1 // Земельные ресурсы Сибири. Новосибирск: Наука, 1974. - С. 4-13.

55. Ковда В.А. Биогеохимические циклы в природе и их нарушение человеком. М.: Наука, 1975. - 74 с.

56. Комаренко Л.Е., Васильева И.И. Пресноводные диатомовые и синезеленые водоросли водоемов Якутии. М.: Наука, 1975. - 433 с.

57. Кондратьева Н.В. Синьо-зелеш водороси Cyanophyta. Клас гормогон1ЭВ1 - Hormogoniophyceae // Визначник прюноводних водоростей УРСР. - Киев: Наук, думка, 1968. - 523 с.

58. Костиков И.Ю., Солоненко А.Н. Зимнее «цветение» опада типчаково-ковыльного участка заповедника «Аскания-Нова» (Украина) // Альгология. -1992.-Т. 2.-№3.-С. 57-60.139 . «

59. Красноборов И.М., Ломоносова М.Н., Шауло Д.Н. и др. Определитель растений Новосибирской области. Новосибирск: Наука. Сибир. предприятие РАН, 2000. - 492 с.

60. Крылов Г.В. В Ельцовке было полно ельцов // Мой Новосибирск. Книга воспоминаний / Автор составитель Т. Иванова Новосибирск: Детская литература, 1999.-С. 15-20.

61. Кузяхметов Г.Г. Анализ закономерностей распространения почвенных водорослей в Башкирии //Развитие и значение водорослей в почвах Нечерноземной зоны. Матер, межвуз. конф. (Киров, 24-27 мая 1977 г.) Пермь, 1977.-С. 18-19.

62. Кузяхметов Г.Г. Способ оценки загрязнения почв по морфологическим показателям популяций водорослей // Почвоведение. 1993. - № 8. - С. 114117.

63. Кузяхметов Г.Г. Альгологическая оценка токсичности препаратов меди вVсерой лесной почве и черноземе выщелоченном // Почвоведение. 1998. - № 8. - С. 968-973.

64. Курсанов Л.И., Забелина М.М., Мейер К.И. и др. Водоросли // Определитель низших растений. М.: Советская наука, 1953. - Т. 1. - 396 с.

65. Летунова С.В., Алексеева С.А., Ниязова Г.А. Влияние геохимических факторов среды обитания на групповую структуру микробных сообществ в почвах // Экология. 1982. - № 2. - С. 30-35.

66. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высш. шк., 1998. - 287 с.

67. Мелкумов Ю.А. Мегаполис: бытовые отходы // Экология и жизнь. — 1999.-№3.-С. 39-44.

68. Москвич Н.П. Опыт альгологической характеристики санитарного состояния почв населенных мест: Автореф. дис. к. б. н. Ворошиловград, 1972.-24 с.

69. Мошкова Н.А., Голлербах М.М. Зеленые водоросли. Класс улотриксовые (1). Порядок улотриксовые // Определитель пресноводных водорослей СССР. Д.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1986. - Вып. 10. - 366 с.

70. Некрасова К.А. Численность водорослей как показатель плодородия почвы и динамики почвенных процессов // Проблемы и методы биологической диагностики и индикации почв. Тр. всесоюз. совещ. (Москва, 22-24 декабря 1976 г.). М.: МГУ, 1980. - С. 85-91.

71. Никаноров A.M., Хоружая Т.А. Экология. Для студентов вузов и специалистов экологов. М.: Изд-во ПРИОР, 1999. - 304 с.

72. Обухов А.И., Лепнева О.М., Плеханова И.О. Тяжелые металлы в почвах и растениях больших городов // Тез. докл. VIII Всесоюз. съезда почвоведов (Новосибирск, 14-18 августа 1989 г.). Кн. 6. - Новосибирск, 1989. -С. 164-170.

73. Панин М.С. Аккумуляция тяжелых металлов растениями Семипалатинского Прииртышья. Семипалатинск: ГУ «Семей», 1999. - 309 с.

74. Панкратова Е.М. Роль азотфиксирующих синезеленых водорослей (цианобактерий) в накоплении азота и повышении плодородия почвы: Автореф. дис. д. б. н.-М., 1981.-39 с.

75. Патова Е.Н. Сайт ин-та биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. http://ib.ksc.komi.ru:8102/t/m/nd/arhiv/1998/vr08html

76. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высш.шк., 1989. - 528 с.

77. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999.-768 с.

78. Перминова Г.Н. Роль синезеленых водорослей в азотном балансе дерново-подзолистой почвы: Автореф. дис. к. б. н. Киров, 1964. - 19 с.

79. Петрова Н.И. Оврагообразование на Ключ-Камышинском плато // Региональные географические исследования Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во НГПИ, 1978. - С. 89-92.

80. Петросян B.C. Загрязнение ртутью: причины и последствия // Экология и промышленность России. 1999. - № 12. - С. 34-38.

81. Пивоварова Ж.Ф. Почвенные водоросли горных степей азиатской части СССР: Автореф.дис. д. б. н.-Л., 1988.-32 с.

82. Пивоварова Ж.Ф., Чумачёва Н.М. Особенности распределения почвенных водорослей на участках кострищ // Сиб. экол. журн. 2001. - № 4. -С. 419-422.

83. Полынов Б.Б. Руководящие идеи современного учения об образовании и развитии почв // Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1956. - С. 423-434.

84. Попова Т.В. Аэробные азотфиксаторы (азотобактер и синезеленые водоросли) в окультуренной дерново-подзолистой почве Костромской области: Автореф. дис. к. б. н. Ульяновск, 1970. - 15 с.

85. Попова Т.Г. Эвгленовые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Советская наука, 1955. - Вып. 7. - 284 с.

86. Потапов А.Д. Экология. М.: Высш. шк., 2000. - 446 с.

87. Почва, город, экология / Под общ. ред. Г.В. Добровольского. М.: Фонд

88. За экономическую грамотность», 1997. -320 с.%

89. Прибыловская Н.С. Альгогруппировки почв вблизи автомобильных дорог г. Гродно (Беларусь) // Тез. VII молодежной конф. ботаников (Санкт-Петербург, 15-19 мая 2000 г.). СПб., 2000. - С. 77-78.

90. Прошкина Е.А. Влияние тяжелых металлов на сообщества почвенных и эпифитных водорослей: Автореф. дис. к. б. н. Уфа, 1997. - 21 с.

91. Районы и города Новосибирской области: (Природ.- экон. справ.) / Гаджиев И.М., Молоденков JI.B., Азьмука Т.И. и др. Новосибирск: Кн. изд-во, 1996.-519 с.

92. Романов М.В. Основные положения методики экологического нормирования антропогенной нагрузки на водозборах малых рек // Региональная экология. 1998. - № 3-4. - С.42-46.

93. Росновский И.Н. Физико-механические свойства и устойчивость пойменных почв к антропогенным нагрузкам: Автореф. дис. к. б. н. -Новосибирск, 1990. 17 с.

94. Сает Ю.Е., Сорокина Е.П., Смирнова Р.С. Геохимическое картографирование почв как метод оценки загрязнения городских территорий // Бюл. почв, ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1983. - Вып. 35. - С. 37-40.

95. Состояние окружающей природной среды в Новосибирской области в 1993 году: Доклад Новосибирского областного комитета экологии и природных ресурсов. Новосибирск: Новосиб. обл. ком-т экологии и прир. ресурсов, 1994. -112 с.

96. Состояние окружающей природной среды в Новосибирской области в 1995 году: Доклад Новосибирского областного комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов. Новосибирск: Новосиб. обл. ком-т охраны окр. среды и прир. ресурсов 1996. - 198 с.

97. Состояние окружающей природной среды в Новосибирской области в 1997 году: Доклад Государственного комитета по охране окружающей среды Новосибирской области. Новосибирск: Госуд . ком-т РФ по охране окр. среды 1998.-248 с.

98. Состояние окружающей природной среды Новосибирской области в 1998 году: Доклад Государственного комитета по охране окружающей среды Новосибирской области. Новосибирск: ООО «Полиграф-Сервис», 1999. -203 с.

99. Состояние окружающей природной среды Новосибирской области в 2000 году: Доклад Департамента природных ресурсов по Сибирскому региону. Новосибирск: ООО «Ревик-К» 2001.-144 с.

100. Стебаев И.В., Пивоварова Ж.Ф., Смоляков Б.С., Неделькина С.В. Общая биогеосистемная экология. Новосибирск: ВО «Наука», 1993 а. - 288 с.

101. Стебаев И.В,, Пивоварова Ж.Ф., Смоляков Б.С., Неделькина С.В. Биогеосистемы лесов и вод России. Новосибирск: ВО «Наука», 1993 б. -348 с.

102. Судакова Е.А. Особенности альгофлоры почв г. Иркутска И Проблемы экологии, биоразнообразия и охраны природных экосистем Прибайкалья. Иркутск, 2000. - С. 151 -160.

103. Суханова Н.В. Сукцессии почвенных водорослей городских свалок твердых бытовых отходов (Уфа, Башкортостан) // Бот. журн. 1996. - Т. 81. -№ 2.-С. 54-60.

104. Суханова Н.В., Ишбирдин А.Р. Синтаксономия почвенных водорослей урбанизированных территорий Башкирского Предуралья (Россия) // Альгология. 1997. - Т. 7. - № 1. - С. 18-29.

105. Толмачев А.И. Введение в географию растений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1974. -244 с.

106. Фазлутдинова А.И. Эколого-флористическая характеристика почвенных диатомовых водорослей Южного Урала: Автореф. дис. к. б. н. Уфа, 1999. -20 с.

107. Фазлутдинова А.И., Кабиров P.P. Устойчивость почвенных диатомовых водорослей (Bacillariophyta) к воздействию тяжелых металлов // Альгология. -1999.-Т. 9. № 1. - С. 30-34.

108. Факторович Л.В. Почвенные водоросли долины р. Шивилиг-Хем (Республика Тыва): Автореф. дис. к. б. н. Новосибирск, 2002. - 16 с.

109. Филонова Е.Н. Почвенные водоросли стрессированных тяжёлыми металлами территорий долины малой реки (на примере р. Ельцовка-2 г. Новосибирска) // Сиб. экол. журн. 2001 а. - № 4. - С. 455-460.

110. Филонова Е.Н. Характеристика почвенной альгофлоры долины реки Ельцовка-2 города Новосибирска // Исследования молодых ботаников Сибири:

111. Тез. докл. молодежной конф. (Новосибирск, 20-22 февраля 2001 г.). -Новосибирск: Ин-т вычисл. технологий СО РАН, 2001 в. С. 83.

112. Филонова Е.Н. Почвенные водоросли долины р. Ельцовка-2, находящейся в режиме стрессирования тяжелыми металлами // Сб. науч. работ студентов и молодых ученых НГПУ. Новосибирск: Изд-во ГЦРО, 2001 г. -' Вып. 3. - С. 76-80.

113. Филонова Е.Н. Альгологический аудит токсичности ионов ртути (Hg2+) исеребра (Ag+) в аллювиальных почвах // Биология наука XXI века: 6-я

114. Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 20-24 мая 2002 г.): Сб. тез. Т. 3. - Тула: Изд-во ТГПУ им. Л.Н. Толстого, 2002 а. - С. 167-168.

115. Филонова Е.Н. Почвенно-альгологическое исследование фитотоксичности тяжелых металлов // Сб. науч. работ студентов и молодых ученых НГПУ. Новосибирск: Изд-во ГЦРО, 2002 б. - Вып. 4. - С. 38-44.

116. Хазиев Ф.Х., Кабиров P.P. Количественные методы почвенно-альгологических исследований. Уфа: БФ АН СССР, 1986. - 172 с.

117. Хайбуллина Л.С. Антропогенная трансформация альгофлоры городских экосистем на примере г. Сибая (Башкортостан) И Тез. VII молодежной корф. ботаников (Санкт-Петербург, 15-19 мая 2000 г.). СПб., 2000. -С. 86-87.

118. Ханисламова Г.М., Кабиров P.P., Хазипова Р.Х. Поверхностно-активные вещества в наземных экосистемах. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1988. - 143 с.

119. Хасанова Л.А. Изучение токсичности шока ионами Си2+ у цианобактериий Synechocystis aquatilis: Автореф. дис. к. б. н. Л., 1989. -16 с.

120. Царенко П.М. Краткий определитель хлорококковых водорослей Украинской ССР. Киев: Наук, думка, 1990. - 208 с.

121. Чертов О.Г., Чуков С.Н., Ковш Н.В. Об оценке экологического состояния почв в районах крупных промышленных агломераций (на примере Санкт-Петербурга) // Тр. Биол. НИИ СПбГУ. 1996. - № 45. - С. 19-33.

122. Чумачева Н.М. Сукцессии почвенных водорослей постпирогенных биотопов лесных фитоценозов: Автореф. дис. к. б. н. Новосибирск, 2003. — 17 с.

123. Шауло С.П., Сафонова Т.А. Эвгленовые водоросли (Euglenophyta) рёки Карасук (Новосибирская область) // Сиб. экол. журн. 2003. - № 4. - С. 401410.

124. Шильников И.А., Лебедева Л.А., Лебедев С.Н. Факторы, влияющие на поступление тяжелых металлов в растения // Агрохимия. 1994. - № 10. - С. 94-101.

125. Штина Э.А. О методе количественного учета почвенных водорослей // Бот. журн.- 1956.-Т. 41.-№9.-с. 1315-1318.

126. Штина Э.А. Сообщества водорослей основных типов почв СССР и их диагностическое значение // Бот. журн. 1959. - Т. 44. - № 8. - С. 1062-1074."

127. Штина Э.А. Продуктивность водорослей в различных почвах и трофические связи водорослей с животным населением // Тез. докл. VIII Всесоюз. съезда почвоведов (Новосибирск, 14-18 августа 1989 г.). Кн. 6. -Новосибирск, 1989.-С. 134-139.

128. Штина Э.А. Почвенные водоросли как экологические индикаторы // Бот. журн. 1990. - Т. 75. - № 4. - С. 441-453.

129. Штина Э.А. Флора водорослей бассейна реки Вятки. Киров: Кировская областная типография, 1997. - 96 с.

130. Штина Э.А., Андронова М.Ф. Почвенные водоросли как индикаторы загрязнения почвы промышленными выбросами // Бюл. почв, ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1983. - Вып. 35. - С. 68-72.

131. Штина Э.А., Антипина Т.С., Козловская JI.C. Альгофлора болот Карелии и ее динамика под воздействием естественных и антропогенных факторов. JI: Наука, 1981. - 269 с.

132. Штина Э.А., Голлербах М.М. Экология почвенных водорослей. М.: Наука, 1976. - 144 с.

133. Штина Э.А., Голлербах М.М. Принципы и методы использования почвенных водорослей для биоиндикации // Проблемы и методы биологической диагностики и индикации почв. Тр. всесоюз. совещ. (Москва, 22-24 декабря 1976 г.). М.: МГУ, 1980. - С. 75-84.

134. Штина Э.А., Зенова Г.М., Манучарова Н.А. Альгологический мониторинг почв // Почвоведение. 1998. - № 12. - С. 1449-1461.

135. Шустов С.Б., Шустова JI.B. Химические основы экологии. М.: Просвещение, 1994. - 239 с.

136. Экологические проблемы урбанизированных территорий. Иркутск: ИГ СО РАН, 1998.-200 с.

137. Яскин А.А., Хабаров А.В., Груздева Л.П., Андриенко В.И. Практикум по почвоведению с основами геоботаники. М.: Колос, 1999. - 256 с.

138. Company to watch. Biorecovery systems uses algae to bind metal wastes // Bioprocess. Technol. 1987. - Vol. 9. № 8. - P. 7-8.

139. Devars S., Hernandez R., Moreno-Sanchez R. Enhanced heavy metal tolerance in two strains of photosynthetic Euglena gracilis by preexposure to mercury or cadmium // Arch. Environ. Contam. and Toxicol. 1998. - Vol. 34. - № 2. -P. 128-135.

140. Effects of air pollutants on plants // Ed. Mansfield T.A. Cambridge. 1976.209 p.

141. Eglinton G., Murphy M. Т. I. Eds. Organic Geochemistry. Berlin: Springer-Verlag., 1969. - 828 p.

142. Gingell S.M., Gampbell R., Martin M.N. The effect of zinc, lead and cadmium pollution on the leaf surface microflora // Environ. Pollut., 1976. Vol. 11.- № 1. P. 25-37.

143. Mohapatra Pradipta K., Mohanty Rama C., Sinha Mahashweta

144. Effect of organic carbon sources of the toxicity of mercury to Chlorococcum infusionum (Schrank) Menegh. and Ankistrodesmus falcatus (Corda) Ralfs II Acta hydrobiol. 1995. - Vol. 37. - № 1. - P. 21-28.

145. Pettersson A., Hallbom L., Bergman B. Physiological and structural responses of the cyanobacterium Anabaena cylindrica to aluminium // Physiol. Plant.- 1985. Vol. 63. - № 2. - P. 153-158.

146. Shehata S.A., Bard S.A. Growth response of Scenedesmus to different concentrations of copper, cadmium, nickel, zinc and lead // Environ. Int. 1980. -Vol. 4. - № 5-6. - P. 431-434.

147. Singh R.N. Role of blue-green algae in nitrogen economy of Indian agriculture. ICAR, New Delhi, 1961. 175 p.

148. Sorentino С. Copper resistance in Hormidium fluitans (Gay) Heering (Ulotrichaceae, Chlorophyceae) И Phycologia. 1985. - Vol. 24. - № 3. - P. 336368.

149. Thomas W.H., Hollibaugh J.T., Scibert P.L. Effects of heavy metals on the morphology of some marine phytoplankton // Phycologia. 1980. - Vol. 19. - № 3. -P. 202-209.

150. Travieso L., Canizares R.O., Borja R., Benitez F., Dominguez A.R.,

151. Dupeyron R., Valiente V. Heavy metal removal by microalgae // Bull. Environ.

152. Contam. and Toxicol. 1999. - Vol. 62. - № 2. - P. 144-151.

153. Volesky B. Biosorbents for metal recovery // Trends Biotechnol. 1987. —1. Vol. 5.-№4.-P. 96-101.