Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА МИКРОФЛОРУ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ ЛЕСНОЙ ОПЫТНОЙ ДАЧИ МОСКОВСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ АКАДЕМИИ ИМЕНИ К.А. ТИМИРЯЗЕВА)

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА МИКРОФЛОРУ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ ЛЕСНОЙ ОПЫТНОЙ ДАЧИ МОСКОВСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ АКАДЕМИИ ИМЕНИ К.А. ТИМИРЯЗЕВА)"



На правах рукописи

ДОВ ЛЕТЯРОВА Эльвира Анварбековна

ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА МИКРОФЛОРУ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ (на примере Лесной опытной дачи Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева)

Специальность 03.00.16 - Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре экологии Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева.

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент

Моевка Людмил» Владимировна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Мимекко Анатолий Клементьевич

доктор биологических наук, профессор Карпячевский Лев Оскарович

Ведущая организация:

Российский университет дружбы народов

Зашита диссертации состоится

2005 г. в_часов

на заседании диссертационного совета Д 220.043.03 при Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной Научной библиотеке Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская, 49.

Автореферат разослан «_»_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В. А. Калини»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В настоящее время проблема антропогенного загрязнения окружающей природной среды стоит очень остро. Интенсивное промышленное и сельскохозяйственное использование природных ресурсов вызвало существенные изменения биохимических циклов и содержания большинства химических элементов в почве, в том числе тяжелых металлов (Карпухин А.И., .Яшин И.М., Черников В.А., 1993; Черных H.A., 2001).

Высокие концентрации тяжелых металлов вызывают существенные изменения функционирования экосистем и их компонентов (Соколов O.A., Черников В.А., 1999). Актуальность проблемы загрязнения окружающей среды значительно возрастает в крупных городах, где оно приводит к различным нарушениям в составе городских экосистем, ухудшая условия проживания городского населения и как следствие, вызывая заболевания людей.

Фитоценозы в городах выполняют огромную санитарно-гигиеническую функцию, повышая устойчивость экосистем в условиях высокого антропогенного загрязнения. Между тем состояние зеленых насаждений в городах вызывает серьезное опасение и тревогу («Состояние зеленых насаждений,..», 2001),

В этой связи представляет, несомненно, теоретическую и практическую значимость изучение факторов, влияющих на функционирование лесных экосистем в условиях повышенного антропогенного воздействия.

Микробные сообщества, являясь редуцентами экосистем, выполняют огромную роль в деструкции органического вещества почв, переводя его в доступный для продуцентов элементы питания, тем самым, замыкая круговорот веществ. Высокие концентрации тяжелых металлов и других токсикантов вызывают различные изменения микробиологических и биохимических показателей почв. Так, в результате антропогенного загрязнения наблюдается уменьшение общей численности, сужение видового разнообразия микроорганизмов, падение интенсивности основных микробиологических процессов и активности почвенных ферментов, появление фитотоксичных форм и т.д. (Колесников С.И. и соавт., 20ÛO; Гузев B.C., Левин C.B., 2001).

Признавая особую значимость микроорганизмов в устойчивом функционировании городских экосистем, следует отметить слабую изученность данного вопроса для лесных ландшафтов в условиях повышенного антропогенного воздействия.

Целью работы явилось изучение влияния повышенного антропогенного загрязнения на функционирование микрофлоры дерново-подзолистой почвы лесных экосистем (на примере Лесной опытной дачи МСХА).

В задачи исследований входило:

1. Изучить динамику численности основных групп микробного населения под насаждениями дубравы и сосны с березой в условия; ;

различного антропогенного загрязнения; ц^ мсХА

2, Установить видовой состав с

участках леса с различной антропогенно ! нагр^уой

сивность минерализационных процессов по соотношению северных и южных видов бацилл;

3. Выявить изменения биохимической активности доминирующих видов бацилл под влиянием свинцового загрязнения почвы;

4. Изучить активность микробиологических процессов (на примере целлюлозоразрушающих бактерий) в почвах с различной антропогенной нагрузкой;

5. Определить основные изменения структуры микробного ценоза в дерново-подзолистых почвах под влиянием свинцового загрязнения;

6. Установить влияние свинцового загрязнения на фитоток-сичность микроскопических грибов;

7. Разработать критерии для микробиологической диагностики функционирования лесных экосистем в условиях повышенной антропогенной нагрузки.

Научная новизна результатов исследований.

В результате проведенных комплексных микробиологических исследований на территории Лесной опытной дачи Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева (ЛОД МСХА) впервые выявлены изменения структуры микробного ценоза в зависимости от степени антропогенного загрязнения, а также состава и возраста древостоя. Изучен видовой состав бацилл при группировке их на северные и южные, позволяющий определить степень минерализационных процессов в условиях различного антропогенного воздействия. Проведена сравнительная оценка биохимической активности наиболее распространенных в дерново-подзолистой почве популяций слорообразующнх бактерий Bacillus idosus и Bacillus mycoides. Исследована сравнительная характеристика целлюлозоразрушаювдей способности почв на участках леса с различным составом, возрастом древостоя и разной антропогенной нагрузкой.

Пракпгаескаядзднрстъ работы.

Проведенный в работе сравнительный анализ функционирования микробной компоненты почвы под лесными фитоценозами в условиях различного антропогенного воздействия является необходимым элементом комплексной процедуры разработки биоиндикационной системы тестовых микробиологических показателей для оценки состояния лесных экосистем, для проведения микробиологического мониторинга лесных и лесопарковых ландшафтов. А так же формирует необходимую фактологическую базу для разработки микробиологических показателей экологического нормирования антропогенной нагрузки (в системе почва-растение).

Предложенная система группировки бацилл на северные и южные виды позволяет использовать их для оценки интенсивности минерализационных процессов, как показателя состояния лесных экосистем В условиях различного антропогенного загрязнения. Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на студенческих научных конференциях (1998-2001гг.), конференции молодых ученых и специалистов Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева в 2002г., декабрьской научной конференции МСХА в 2003-2004гг. Результаты диссертации докладывались на Всероссийской выставке «Научно-технического творчества молодежи» (Москва, ВВЦ, 2004г.) и были удостоены почетным знаком «Участник ВВЦ».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Объем работы. Диссертация имеет объем 148 страниц, содержит 15 таблиц, 19 рисунков, включает введение, 4 главы, выводы и список литературы из 224 работ, в том числе 22 на иностранном языке.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования служили натурные и модельные эксперименты. В качестве натурного эксперимента проводилось изучение территории Лесной опытной дачи Московской сельскохозяйственной академии (ЛОД МСХА).

Лесная опытная дача Московской сельскохозяйственной академии занимает площадь 232,3 га в северо-западной части г. Москвы и представляет собой вытянутый прямоугольник длиной 2,8 км и шириной 1,6 км. В настоящее время количество пробных площадей составляет 156. Все они расположены в 14 кварталах Лесной опытной дачи (Наумов В .Д. и соавт., 2001).

По природным условиям Лесная опытная дача входит в южную подзону смешанных хвойно-широколиственных лесов таежно-лесной зоны. Ее территория расположена в самой южной части склона Клинско-Дмитровской гряды и по рельефу представляет собой моренную (холмистую) равнину.

Почвенный покров лесной опытной дачи представлен дерново-подзолистыми почвами, различающимися по проявлению дернового, подзолистого и глеевого процессов. Особенностью почв ЛОД является наличие в профиле мощного гумусового горизонта (до 51 см), который морфологически подразделяется на 2 или 3 подгоризонта.

Для изучения влияния антропогенной нагрузки на почвенные микроорганизмы нами были проведены микробиологические исследования на территории пробных площадей ЛОД, заложенных МосиноЙ Л.В. и Паракиным В.В. Так, нами были изучены пробные площади (№ 6,8,9) находящиеся на участках с естественной антропогенной нагрузкой в кварталах 3,6 и пробные площади (№ 7,10,11) - с повышенной антропогенной нагрузкой в кварталах 1,2,5. В таблицах 1 и 2 приведены почвенно — экологическая и лесоводствен-но-таксационная характеристика пробных площадей, на которых произрастают дубовые насаждения различного возраста и насаждения сосны с березой.

Таблица 1

Почвєнко - экологическая характеристика под лесными древостоями в условиях различного антропогенного воздействия на ЛОД МСХА (для верхнего 10-см гумусового слоя) (Мосина Л.В.,2003)

№ проб кой площади Азот по Кьельдалю рН сол. Рг05 ! КзО А1, м-экв/100 Г ПОЧВЫ

мг/100 г почвы

по Кирсанову По Масло-вой

6 3,86±0Д0 0,14±0,02 4,15±0,05 1,20±0,00 14,5±0,50 0,86±0,И

II 5,33±0,97 0,21 ±0,07 4,25±0,10 1,65±0,35 12,5±1,80 0,70±0,34

в 4,74±0,07 0,1б±0,00 4,20*0,05 2Г45±0,05 13,1 ±0,40 0,42 ±0,03

7 8,85±1,27 0,19*0,01 4Г20±0,00 1,20±0,00 8,4±1,00 0,74±0,20

9 4,4 5± 1,04 0,15±0,05 4,00*0,10 1,94±0,08 13,4±2,00 1>35±0,43

10 6,78±2,20 0,25±0.10 4,15±0,05 2,00±0,00 16,5±2,60 1,05*0,40

Таблица 2

Лесоводстве нно-таксационная характеристика пробных площадей на ЛОД МСХА с различной антропогенной нагрузкой

№ пробных площадей Квартал, ВЫДСЛ, расстояние до жилой застройки, м Главная порода Класс возраста насаждений Состав насаждений Средние

Высота, м Диаметр, см Пол кота

(група. Участки с естественной ангрогюгсн ной нагрузкой. Плотность почвы 0,6 • 0,8 г/см1

6 кв. 3,в. 23,500 м Дуб XII 6ДЗБ 1 С 18ДШ},21 32,0*0,17 0,5

кв.3, в. 13, 500 м Дув XII 8Д2Б СЛп 23,1 ±0,34 35,0*0,24 0,8

9 кв. 6, в. 1, 500 м Соснас березой XI гсїБ ЗД4Ю1 ЗЛп 24,3±0,1б 32,3*0.1? 0,6

II группа. Учистки с повышенной антропогенной нагрузкой. Плотность почвы 1,4- 1,8г/см^

1) кв.),«. 6, 100-150 м Дуб X 9Д1Б ЄД.С 19,0±0,18 29,0±0,22 0,7

7 кв. 2, в. 7, 100-150 м Дуб VIII 7Д2Б 1С Лп 17,8±0,22 39,8±0,79 0,6

10 кв. 5, в. 1, 50-100 м Соснас березой IX І..С.ІЕ 7Д2 Кл. Лп 18,5±0,20 26,9±0,16 0,5

Несмотря на сравнительно небольшую территорию Лесной опытной дачи (232,3 га), в ней отчетливо проявляется общий тренд нарастания содержания тяжелых металлов в направлении от центра к периферии. Содержание тяжелых металлов (свинца, цинка, меди) на участках леса, прилегающих к

городским магистралям (удаленность 100 м), значительно выше по сравнению с лесными массивами в центре ЛОД (удаленность от автомагистралей 500 м) (Таблица 3)

Таблица 3

Содержание тяжелых металлов в верхнем 10-см слое почв ЛОД МСХА в зависимости от удаленности от городских магистралей и состояния насаждений (мг/кг) (Мосина Л.В.,2003)

№ Главная порола, класс Содержание тяжелых металлов, мг/кг

проб РЬ | Тп Си

ной удаленность от автомагистралей, м

пло- возраста 500 100 | 500 100 500 | 100

щади состояние насаждений

+ - + — + —

6,11 Дуб, Х-XII 62,20*4,12 120,01 ± 10,40 73,Об± 5,51 114,0± 9,82 10,(Ь=0,90 77,09± 5,65

8,7 Дуб, УІІ-УШ 86,12± 8,15 114,0± 8,04 86,4± 7,10 100,01 8,68 Ю,02± 0,84 108,02± 9,14

9,10 Сосна с березой ІХ-Х1 77,04± 7,85 139,0* 10,41 96,08± 7,13 211,0* 16,44 36,03± 2,92 92,00* 7,64

Примечание, + насаждения в условиях естественного для ЛОД антропогенного воздействия; - насаждения в условиях повышенного для ЛОД антропогенного воздействия.

Важно отметить, что участки леса, произрастающего на пограничных с городом территории (пробная площадь №7,10,11), отличаются повышенной суховершинностью, более подвержены различным заболеваниям, здесь страдают не только основные лесообразователи - насаждения I и II ярусов, но также подрост и подлесок. Чаще они полностью отсутствуют. У насаждений, расположенных в центре лесного массива, вдали от посещаемых населением мест (пробные площади №6,8,9), подрост и подлесок находятся в удовлетворительном состоянии. На этих пробных площадях также не отмечается явных признаков угнетения основных лесообразователей.

Почвенные образцы отбирались с пробных площадей с одинаковыми породным и возрастным составом древостоя, произрастающего на различном удалении от городской среды и размой рекреационной нагрузкой, что обеспечивало различный уровень загрязнения тяжелыми металлами и различную степень уплотнения почв.

Образцы для микробиологического анализа отбирали в динамике по сезонам года из верхнего 10-см слоя, где расположена основная масса всасывающих корней.

Для этого на пробных площадях выделялись модельные деревья (10 деревьев), под которыми по периметру проекции крон отбирали почвенные образцы 7-10 - кратной повторности (Карпачевский Л.О., 1980).

Образцы тщательно перемешивались и составляли смешанный, в котором определяли микробиологические показатели.

Учитывая значимость гидротермического режима в развитии микроорганизмов, одновременно с определением микробной компоненты в каждом почвенном образце определяли температуру и влажность почвы (в трехкратной повторности)

Данные, полученные в условиях натурных экспериментов, проверялись в модельных опытах.

Микробиологические исследования проводили в свежих образцах почвы по общепринятой методике (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Динамика численности основных групп микробного населения пол насаждениями дубравы и сосны с березой в условиях различного антропогенного загрязнения

Проведенные исследования показали, что динамика численности аммонифицирующих микроорганизмов под изучаемыми насаждениями определяется следующими факторами: породным составом древостоя, возрастом насаждений, периодом вегетации и условиями произрастания (т.е. степенью антропогенного воздействия).

При этом наиболее мощным фактором выступают условия произрастания в отношении антропогенной нагрузки (рис. 1).

40 ■

355 305»-I го -

й«.

1050-

дув\лмли(*)

—•—Дуб Х-Х1Г (+)

- - Соси* С бермой

1Х-Х! (+) -*-Дув \ra.VIH (-1

—*-Ду6Х.Х((-)

-Сосна с березой 1Х-Х1 (-)_

в Нрттц 10-СМ сям 1мпчи Г почвы) + Естественная для ЛОД МСХА антропогенна* нвтр^к» -1108чтеяци дли ЛОЛ МСХА днтропогенн&я нагрузка Рис. I. Дннямпка чвсленшкте иммифнинрупщих мнкрооргйннлмоь » афямх под лкпыма насижтеянями ЛОД МСХА в уелоонах рилнчного •нтроаопного мисАтна

Во все сроки исследования активность аммонифицирующих процессов выше на участках леса с минимальной антропогенной нагрузкой. Так, весной (май) численность микроорганизмов на МПА увеличивается более, чем в 2 раза: с 9,2 ± 0,8 млн. клеток на участках 70-80- летней дубравы, произрастающей на пограничных с городом территории ЛОД до 23,5 млн. клеток под однопородными одновоэрастными древостоямн в центре лесного массива.

В летний период (июль) также отмечается почти двукратное снижение численности микроорганизмов на МПА (с 10,5 млн. до 3,9 млн,) под однопо-родными дубовыми древостоя ми.

Аналогичная зависимость проявляется в почвах и под другими изученными древо стоями.

Снижение численности микроорганизмов в летний период связано с истощением доступных азотсодержащих органических веществ в почве, накоплением токсичных веществ, иссушением почвы и рядом других факторов, что согласуется с имеющимися литературными данными (Комаревцева Л!"., 1972).

Антропогенный фактор также вносит существенные изменения в характер микробиологических процессов в почве, связанных с периодом вегетации,

В условиях минимального антропогенного воздействия под насаждениями, произрастающими в центре лесного массива, максимальная численность аммонифицирующих микроорганизмов установлена для осеннего периода, что связанно с поступлением в почву свежего органического вещества в период массового листопада.

Подобная динамика характерна для микробиологических процессов в почве, что согласуется с рядом исследований (Мишустин E.H., 1966; Кузьмина И.В., 1973; Мкртумян H.H., 1973; Мосина Л.В., 2003).

Иной характер носит динамика микроорганизмов, использующих органические формы азота, под насаждениями в условиях повышенного антропогенного воздействия.

Осенью в период массового листопада отмечается значительно меньшая по сравнению с весенним максимумом численность данной группы микроорганизмов, что, вероятно, объясняется увеличением загрязнения почвы тяжелыми металлами с опадающей листвой. То есть для процесса аммонификации в данной почве более значим, не лишевой режим, а загрязнение данными токсикантами.

Так, в почвах 70-80-летней дубравы, произрастающей на пограничных с городом участках леса, осенний максимум в I ,S раза ниже (6,8 млн. клеток в 1 г почвы) по сравнению с весенним (9,8 млн.).

Среди древесных пород во все сроки исследования более высокая численность аммонификаторов отмечается под дубовыми древостоями. Так, в весенний период численность аммонифицирующих микроорганизмов составляла 20,5-23,5 млн. в 1г почвы, а под двухъярусными сосново-березовыми - лишЫ5,8млн. клеток в 1 г почвы.

Минимальное содержание микроорганизмов на МПА под сосново-березовыми древостоями объясняется, на наш взгляд, двумя причинами: с одной стороны, береза, обладая большей фолиарной способностью к поглощению ТМ, привносит более значительное загрязнение, что негативно сказывается на функционировании данного сообщества.

Другая причина ослабления процесса аммонификации органического вещества в почве объясняется наличием в составе данного фитоценоза сосны - древесной породы, исключительно неустойчивой к действию ТМ.

Эти два фактора, снижая устойчивость данного фитоценоза, ослабляют ассимиляционные процессы, и таким образом уменьшают интенсивность синтеза органических веществ в фотосинтезирующем аппарате растений и их поступление по корневым системам. В конечном итоге это снижает биологическую активность почвы, и, в частности, ее аммонифицирующую способность.

Под однопородными дубовыми древостоями разного возраста наибольшая биологическая активность установлена под более молодыми - 7080-летними фитоценозами по сравнению с приспевающими 100-120-летними, что обусловлено более активными возрастными физиолого-бнохимическими процессами и связанной с этим большей ассимиляционной способностью и устойчивостью к действию антропогенного загрязнения.

Аналогичная зависимость проявляется и у микроорганизмов, развивающихся на КАА (усваивающих минеральные формы азота) (рис.2).

Рис. 2, Динамика численности микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, под насаждениями ЛОД МСХА в условиях различной антропогенной нагрузки Включение в биологический круговорот свинца также негативно влияет на микроб иол огические процессы, следствием чего является снижение

численности микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, особенно осенью в период массового листопада.

Так, на участках леса с минимальной антропогенной нагрузкой В осенний период под 70 и 120-летними дубовыми древостоями и двухярусными насаждениями сосны с березой содержание микроорганизмов на КАА соответственно 36,4; 38,0; 21,0 млн. клеток в 1 г почвы. При увеличении антропогенной нагрузки (под насаждениями вблизи автомагистралей) численность микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, снижается в этот срок исследования в несколько раз: 8,2; 6,4; 4,4 млн, клеток в 1 г почвы под соответствующими древесными породами.

Анализ климатических факторов (температуры И влажности почвы) показал благоприятствование условий для функционирования микроорганизмов, поэтому имеющиеся различия в численности и динамике микробиологических процессов следует отнести за счет влияния антропогенного загрязнения.

Видовом состав спорообразующих бактерий на участках леса с различной антропогенной нагрузкой

Использование видового состава бацилл для целей диагностики базируется на специфике их распространения, обусловленной биохимическими особенностями различных видов.

Хотя микроорганизмы имеют широкий ареал распространения, у них имеются зоны оптимального развития.

Такие виды как Bacillus virgulus, Bacillus agglomeratus, Bacillus cereus, развивающиеся на более ранних этапах деструкции органического вещества, приурочены больше к почвам подзолистого типа по сравнению с видами Bacillus mesentericus, Bacillus megaterium, Bacillus idosus, Bacillus subtilus, которые активнее представлены в серых лесных, черноземных почвах (Мишу-стин, 1956 и др.).

Это дало основание академику ЕЛ. Мишустину для выделения северных и южных видов бацилл.

Принимая во внимание высокую индикаторную способность бактерий и практически слабую изученность их видового состава для лесных экосистем в условиях повышенного антропогенного воздействия, нами был изучен видовой состав данной группы организмов.

При идентификации видов они были сгруппированы на северные и южные.

Проведенные нами исследования показали различные соотношения северных и южных видов на участках леса с разной антропогенной нагрузкой.

В почвах с более низким уровнем свинца преобладают южные виды Bacillus idosus, Bacillus mesentericus, Bacillus subtilus, составляющие 41 % против 32 % северных видов. Здесь же появляются зародыши Bacillus megaterium, диагностирующие хороший азотный режим почв

При повышенном загрязнении преобладают северные виды: Bacillus virgulus, Bacillus agglomeratus, Bacillus cereus, в сумме составляющие около и более 50 % бациллярного населения (таблица 4).

Таблица 4

Видовой состав бацилл на участках ЛОД МСХА с различной антропогенной нагрузкой (% от общего количества спорообразующих бактерий)

№ пробных площадей Главная порода, класс возраста Соотношение численно» ста северных видов бацилл к южным КісЛиІ Видовой состав бацилл, %

Северные Южные Bacillus myeoi-<tos Прочие

Bacillus virgulus Bacillus sggloro eratus Bacillus сс-reus Z Bacillus Tiesente- rieus, Bacillus subtüus Bacillus idosus Bacillus mega-terium z

Участки леса с минимальной для ЛОД антропогенной нагрузкой

6 ДубХ-XII 0,70 10±0,6 7±0,4 14±1,1 31 19±1,6 23±I,7 3±0,3 45 9±0,7 t5±l ,4

S №« VII-VIII 0,75 11 ±0,7 6±0,î 15±1,1 31 17±1,5 24±1,8 2±0S3 43 8±0,6 17*1,4

9 Соснас березой JX-XI 0,70 12±0,8 7±0,4 14±1,0 33 21±1,6 24±1,S Э±0,Э 48 ^±0,7 10±D,9

Участки леса с повышенной для ЛОД антропогенной нагрузкой

]) ДубХ-ХП 2,10 16=1:1,0 14±1,0 19±1,5 49 7±0,4 16*1,0 - гі 9±0,7 19*1,5

7 Дуб VII-VIII 2,70 18*1,1 15±1,1 21±1,7, S4 6±0,5 t4±1,0 - 20 8±0,6 18±1,5

10 Сосна с березой IX-XI 2,75 19±1,4 16±1,2 20±1,7 55 8±0,7 12±Q,8 - 20 8±0,5 17±1,4

Примечание: «Северные» - слабо минерализующие органические вещества;

«Южные» - активно минерализующие органические вещества.

Если Е Н. Мишустиным деление на северные и южные виды было выполнено для почв с разными географическими факторами, то в данной работе показано существенное изменение соотношения северных и южных видов в условиях одного почвенного типа и в одной климатической зоне, но с различным уровнем антропогенного загрязнения.

То есть, антропогенное загрязнение оказывает значительное влияние на деструкиионные процессы в системе почва-растение, в частности, ослабляет процесс минерализации органических веществ и, таким образом, ухудшает условия питания растений и их санитарную защиту.

Изменение биохимической активности доминирующих видов бацилл под насаждениями ЛОД МСХА в условиях различного свинцового загрязнения ПОЧВ

Нами была изучена биохимическая активность некоторых видов бацилл в условиях модельного эксперимента с различными дозами свинца -одного из опаснейших ТМ.

В качестве объекта исследования были изучены наиболее распространенные для дерново-подзолистых почв виды спорообразующих бактерий -Bacillus idosus и Bacillus mycoides.

Эти виды были выделены из почв с различным уровнем загрязнения свинцом- 80, 800, 8000, 80000 мг/кг, далее проводили исследования биохимической активности со штаммами данных видов.

При изучении биохимической активности исследовалась активность ферментов протеаз по разложению желатины (скорость и характер разложения при уколе столбика желатины), свертыванию и пептонизацин молока. Аммонифицирующую способность определяли по интенсивности разложения мясо-пептонного бульона (МПБ) с помощью реактива Несслера. Активность амилазы определяли по величине зоны гидролиза крахмала. Активность нитрат-редуктазы — по восстановлению нитратов при росте на среде Гильтая (pH 7,0-7,2).

Вышеуказанные среды заражались трехсуточными культурами бактерий (определенной концентрации) (в четырехкратной повторности) и ставились в термостат при 28 °С. Среда с желатиной оставлялась при комнатной температуре. На 2-е - 3-й сутки проводилась визуальная оценка активности фермента (в условных единицах) по четырехбальной системе: очень высокая активность (сильная муть, пленка, либо обильный осадок, газообразование) отмечалась четырьмя крестами; хорошая - тремя; средняя - двумя; слабая — одним и отсутствие роста - знаком ноль. Знак «минус» показывал, что на данной среде культура не испытывалась. Одновременно отмечался характер роста культуры и тип разложения желатины при посеве уколом в мясо-пептонную желатину (МПЖ)

Результаты определения биохимической активности выделенных штаммов Bacillus idosus и Bacillus mycoides представлены в таблице 5 и б.

Как общая закономерность отмечается снижение биохимической активности при увеличении свинцового загрязнения, что свидетельствует о существенном нарушении ферментных систем.

Причем, невысокие дозы (80 мг/ кг) несколько стимулируют активность энзнматического аппарата, что возможно, связано с активацией защитных механизмов до определенного уровня загрязнения, после которого происходят более глубокие нарушения функционирования микробной клетки, приводящие к резкому снижению и даже полному подавлению клеточных ферментов.

Таблица 5

Биохимическая активность штаммов Bacillus idosus, выделенных из дерново-подзолистой почвы с разным уровнем свинцового загрязнения

Доза № Активность ферментов Активность Активность НИГ-

РЬ, штамма протеаз амилаз ратредуктазы

мг/кг Разжи- Изменение мо- Рост Гидролиз Восстановление

жение лока (обрата) на крахмала NOi"«oN<V

желати- свер- пеп- МПБ

ны тыва- тони-

ние эацня

Конт- 1 ++ ++ +++ Слабая + +

роль муть в

первые

дни

роста,

нет

осадка

2 ++ +++ +++ - ++ ++

3 ++ -Н-+ ++ муть, + +

осадок,

пленка

4 ■М-ь ++ +++ - + +

SO I ++ ++ +++ силь- ++ ++

2 ная

3 муть.

4 осадок,

пленка

++ +++ +++ ++ 4+

+++ +++ +++ + +

+++ ++ •Н- + +

800 1 + ++ ++ Муть, + +

осадок

2 + ++ + . + +

3 + ++ + Слабая +(0) +(0)

муть

4 ++ + + КО) +(0)

8000 1 0 + ■КО) Слабая +(0) -КО)

2 муть

3 0 -КО) 0 - 0 -КО)

4 -КО) -КО) 0 - 0 0

+ 0 0 - 0 0

80000 1 0 0 0 0 0 +(0)

2 0 0 0 0 0 0

3 0 + + 0 0 0

4 0 0 0 0 0 0

Таблица б

Биохимическая активность штаммов Bacillus mycoides, выделенных из дерново-подзолистой почвы с разным уровнем свинцового загрязнения

Доза № Активность ферментов Активность Активность

РЬ, штам- протеаз амилаз нптратро

мг/кг ма дуктазы

Разжи- Изменение Рост на МП6 Гидролиз Восстанов-

жение молока (обра- крахмала ление NOj'

желати- Т( до NOj"

ны свер- пеп-

тыва- тон н-

ние зация

Кокт 1 +++ +(++ ++ Раствор про- + ++

•роль зрачный.

мощная

пленка

2 +++ ++ - ++ ++

3 +++ + ++ слабая муть. -КО) ++

пленка

4 ■н-н- + ++ - + ++

80 1 +++ ++ ++ ++■ ++

2 +++ ++ ++ ++ ++

3 ■И-++ + +++ + ++

4 ++++ + +++ + ++

£00 1 ++ -КО) + Слабая муть +(0) •КО)

2 ++ +(0) + - +(0) -КО)

3 ++ ■КО) + - 0 0

4 + 0 +(0) - 0 0

£000 1 +(0> 0 +{0> - 0 0

2 0 0 - + 0

3 0 0 0 - 0 0

4 0 + +(0) - + 0

8 ООО 1 0 0 0 -

0 2 0 0 -

4 -

Так, на фоне свинцового загрязнения, равного 80 мг/кг почвы, несколько возрастает активность протеолитнческих ферментов (штамм №3 активнее (+++), по сравнению с контролем (++)), разжижает желатину.

Примерно в 2 раза возрастает интенсивность гидролиза крахмала, т.е. в 2 раза активизируется деятельность амилолитических ферментов (штаммы 2,

Тахже отмечается активизация аммонифицирующей способности под воздействием небольших доз свинца (80 мг/кг). Заражение штаммами данной популяции мясопептониого бульона вызывает активную реакцию: образуется сильная муть, осадок, поверхность среды покрывается значительной пленкой.

Активнее протекает и восстановление нитратов до нитритов (штаммы Xsl и 3 усиливают в 2 раза интенсивность восстаноатения NOj" до NOj')-

Увеличение дозы свинца на порядок (800 мг/кг почвы) вызывает резкое снижение биохимической активности популяций Bacillus idosus, причем, это снижение распространяется на активность всех изученных ферментов.

Доза свинца, равная 8000 мг/кг, практически полностью подавляет деятельность клеточных ферментов.

Bacillus mycoides проявляет большую биохимическую активность по сравнению с Bacillus idosus как в контрольной почве, так и на фоне высоких доз свинца, что характеризует меньшее негативное влияние загрязнения на данную популяцию.

Последующее увеличение дозы тяжелых металлов вызывает резкое снижение и даже полное подавление ферментативной активности спорообра-зутощих бактерий Bacillus mycoides.

Полученные результаты показали, что под действием тяжелых металлов депресс ируется функционирование одной из наиболее активных групп микробного населения, причем, это угнетение распространяется на доминирующие виды бацилл. Снижение активности бацилл, т.е. организмов с мощным ферментативным аппаратом, изменяет функционирование системы почва-растение в результате изменения деструкционного процесса, что в конечном итоге ухудшает пищевой режим и фитосанитарное состояние и может стать источником токсичных веществ в окружающей природной среде.

Изменение целлюлозоразрушаюшей способности почвы под насаждениями ЛОД МСХА в условиях различного антропогенного воздействия

Исследования проводились в условиях нативного эксперимента. Для этих целей в почве по периметру проекции крон модельных деревьев делалась узкая щель глубиной 15 см, в которую аккуратно вставлялось льняное полотно размером 10x15 (смг) в десятикратной повторности. Для избежания деформации ткани она обрамлялась по периметру узкой (1 см) полоской картона. С целью усиления взаимодействия с почвой щель тщательно закрывалась путем прижатия краев почвы и в таком состоянии оставлялась на период исследования (1,5 месяца).

Анализ динамики биологических процессов проводили каждые 2 недели, по истечении которых полотно аккуратно извлекалось из почвы, и проводилась оценка степени его разложения (в 3-х кратной повторности).

Об интенсивности целлюлозоразрушающей способности судили по степени разложения полотна, используя шкалу Д.Г. Звягинцева (1978): Очень слабая—до 10% Слабая-10-30% Средняя -30-50% Сильная - 50-80% Очень сильная — более 80%

Принимая во внимание значение гидротермического режима в биологических процессах, определяли температуру и влажность исследуемого слоя почвы (верхнего 10 см). Результаты эксперимента представлены в таблицах 7,8.

Таблица 7

Динамика целлюлозоразлагающей активности в дерново-подзолистой почве под насаждениями ЛОД МСХА в условиях минимального антропогенного загрязнения (масса льняного полотна 14,5 г) (средние данные за 2001-2002 гг.)

Главная порода, класс, возраста Срок экспозиции Температура почвы, "С (средняя) Влажность почвы, % (средняя) Масса льняного полотна после опыта, г Масса разложения Степень разложения

г % к исходному образцу

ДубХ-XII 15У-30У 10.0 34,5 2,2±0,15 12,3*1,12 15,5 Слабая

31V — 14УІ 12,3 28,3 5,4±0,38 9,1 ±0,78 37,0 Средняя

15,7 30,5 9,9±0,75 4,6*0,39 68,0 Сильная

Дуб VII-VIII 15У-30У 10,0 28,6 2,6±0,18 Н,9±1,01 18,0 Слабая

31V- 14У1 13,0 25,4 5,9*0,39 8,6±0,69 40,4 Средняя

15У1-ЗСМ 16,0 27,4 10.9i0.9S 3,6±0.29 75,0 Сильная

Соска с березой IX-XI 15У-30У 11,0 24,2 1.7*0,08 12,»±1,01 12,0 Слабая

31У- 14 VI 13,8 22,8 4,1 ±0.35 10,4±0,91 28,5 Средняя

15 VI -3(Ш 16,5 24,0 7,5*0,54 7*0,64 52,0 Сильная

Таблица 8

Динамика целлюлозоразлагающей активности в дерново-подзолистой почве под насаждениями ЛОД МСХА в условиях максимального антропогенного

загрязнения (масса льняного полотна 14,5 г) (средние данные за 2001-2002 гг.)

Главная порода, класс, возраст Срок ЭКСПОЗИЦИЙ Температура почвы, °С Влаж кость почвы, % Масса льняного полотна после опыта, г Масса разложения Степень разложения

г % к исходному образцу

ДубХ-XII 15У-30У 19,5 36,1 0,9±0,75 13,6±1,05 6,5 Очень слабая

31У-14У1 12,7 27,3 1,9*0,10 12,6± 1,04 13,0 Слабая

15У1-30У1 15,2 26.8 4,0±0.32 10,5*0,92 27,8 Слабая

Дуб VII-VIII 15У-30У 19,5 29,4 1,1 ±0,09 13,4±108 7,8 Слабая

31У-14У1 12,8 26,7 2,7*0,19 11,8±0,94 18,5 Слабая

15 VI - 30УІ 15,4 24,2 4,1 ±0,31 10,4*0,89 28,6 Слабая

Сосна с березой IX-XI 15У-30У 10,5 23,4 0,8±0,06 13,7±1,18 6,2 Очень слабая

31У-14У1 13,3 22,2 1,9±0,10 )2,6±1,04 12,8 Слабая

15 VI —ЗО VI 16,0 18,0 3,4±0,21 11,1 ±0,98 23,4 Слабая

Анализ полученных результатов показал, что активность целлюлозо-разлагающих процессов значительно различается в зависимости от различ-

ных экологических факторов. При этом наиболее значимым в деструкции клетчатки выступает степень антропогенного загрязнения.

На участках леса с повышенным уровнем загрязнения степень разложения целлюлозы во все сроки исследования в 2-3 раза ниже по сравнению с участками леса, произрастающими в условиях минимальной для ЛОД МСХА антропогенной нагрузки.

Значительную роль в процессе деструкции клетчатки играет породный состав древостоя. Под дубовыми древостоями разложение целлюлозы более интенсивно по сравнению с сосново-березовыми: соответственно 68-75% и 52% за период исследования.

Различная скорость деструкции под изученными насаждениями обусловлена разным химическим и биохимическим составом опада. Дубовый опад по сравнению с сосновым более богат зольными элементами и азотом, что ускоряет процессы разложения (Базилевич, Соколов O.A., 1962; Федорова, 1977; Захарова O.A. и др., 2004).

Кроме того, присутствие в хвойных породах веществ типа таннинов, смол делает их трудно доступными для разложения и таким образом снижает интенсивность минерализации клетчатки.

На интенсивность разложения клетчатки влияет и возраст насаждений. В почвах под дубовыми древостоями X - XII класса возраста целлюлозораз-рушающая активность выражена слабее (68% разложения) по сравнению с более молодым 70-80 — летними дубравами (75%). Причем, эта зависимость в большей степени выражена в условиях минимального антропогенного воздействия.

Проведенные исследования показали существенное изменение целлю-лозоразлагающей способности под различными древостоями ЛОД МСХА, произрастающими в условиях разных почвенно-экологических условий. При этом наиболее значимым выступает фактор загрязнения, который снижает целлюлозораэлагающую активность примерно в 2 раза.

В результате проведенных исследований дерново-подзолистых почв Лесной опытной дачи под насаждениями дубравы и сосны с березой было выявлено снижение минерализационных процессов, которое негативно влияяет на устойчивость и продуктивность фитоценозов.

Изменения процессов минерализации органического вещества подтверждаются данными морфологического анализа почвенного профиля под изученными насаждениями.

На участках леса с повышенной антропогенной нагрузкой (пробные площади № 7t 11,10) в верхней части почвенного профиля отмечается большее количество свежего растительного материала, чем на участках с естественной антропогенной нагрузкой. Причем, в наибольшей степени это выражено на пробной площади №7, где на поверхности почвы отмечается наличие подстилки из опавших листьев, веточек мощностью 1 см, что подтверждает ослабление процессов деструкции органического вещества вследствие снижения биологической активности.

Наравне с ослаблением минерализационных процессов в почве происходят еще более глубокие изменения метаболических процессов в микробном ценозе, что приводит к токсикации продуцентов н в конечном итоге - к снижению устойчивости экосистем.

Структура микробного ценоза под лесными насаждениями ЛОД МСХА в условиях различного свинцового загрязнения

Исследования проводили в динамике с 2-х недельным интервалом в условиях модельного эксперимента с дерново-подзолистыми почвами, кон-таминированным и разными дозами свинца (контроль, 800 мг/кг, 8000 мг/кг, 80000 мг/кг) в виде солей уксусной кислоты.

Результаты эксперимента представлены в таблице 9.

Таблица 9

Структура микробного ценоза в условиях различного свинцового загрязнения дерново-подзолистых почв

Сроки исследований (после внесения свинца) Вариант опыта, доза свинца, мг/кг КОЕ, млн/іг Спорообраіуюшие бактерии, КОЕ Грибы на СА, %

МПА млм/)г почвы КАА шн/1г почвы Активное состояние, МЛН/ІГ почвы В состоянии спор (тыс/1г почвы)

2 день К 75*6,08 68±5,9 10,2±0,9 9,75±0,8 0,6

800 44*3,6 39±3,І 6,4*0,5 5,8*0,4 0,8

8000 32±2,Ч 28*2,4 4,8*0,5 3,2*0.3 3,1

80000 14*1,0 12*0,9 0,9±0,08 0,6±0,05 5.0

15 день К 92*8,4 84*7,6 14,2*1,3 10,5*0,9 0,8

£00 64*5,6 56±4.9 9,4*0,8 8,1 ±0,07 1,2

8000 №3,2 29*2,5 6,8*0,55 7,0*0.05 5,0

80000 12*0,9 9,8±0,7 2,4*0,2 2,5*0,2 8,0

30 день К 86*7,4 79*6,9 12,0*1,1 11,5*0,9 0,8

800 60*5,6 58*5,1 9,2*0,8 8,5*0,7 1,6

8000 24*1,9 21*1,7 5,0*0,45 4,4*0,3 6.4

80000 4±0,3 3,8*0,4 0,8*0,07 0,4*0,04 8,0

Во все сроки исследований численность различных групп микробного населения снижалась с увеличением свинцового загрязнения.

При этом наиболее толерантными выступали микроскопические грибы, которые увеличивали свою относительную численность по мере увеличения контаминации свинцом.

Так, в первый срок исследования (на 2 день после внесения уксуснокислого свинца) численность микроорганизмов, усваивающих органические (на МПА) и минеральные (на КАЛ) формы азота, снижалась в зависимости от доз токсиканта примерно в 5 раз от 75*10* и 68* 10е КОЕ/ 1 г почвы на контроле до 14 и 12x106 КОБ на варианте с максимальной контаминацией свинца. Относительная же доля грибного населения увеличивалась по мере воз-

растания уровня загрязнения и составила почти десятикратное значение на варианте с максимальной дозой свинца (с 0,6% на контроле до 5,0% на варианте с 80000 мг/кг РЬ).

Еще большее увеличение доли грибов отмечалось в последующие 2 недели.

Таким образом, с возрастанием свинцового загрязнения значительно снижается содержание микроорганизмов, использующих органические и минеральные формы азота. При этом в структуре микробного ценоза повышается доля микроскопических грибов.

Влияние тяжелых металлов на фптотокснчность почвенных микроскопических грибов

Нами был проведен микробиологический посев, после чего на чашках Петри выявляли группы грибов, которые увеличивали свою численность в условиях возрастающего свинцового загрязнения. Родовую принадлежность грибов диагностировали по морфолого-культуральным признакам. При микрокопировании исследовали строение мицелия, плодовых тел и органов размножения. Наиболее представительные роды выделяли в чистую культуру и выявляли их фитотоксический эффект. Присутствие токсинов определяли по скорости прорастания семян растения-биотеста, помещенного в экссудаты грибов. В качестве биотеста использовали семена гороха Pisum sativum L.

За фитотоксический эффект принималось снижение длины корней проростков и снижение энергии прорастания семян гороха Pi$um sativum L. по сравнению с контролем и выраженное в процентах.

Фитотоксичность грибного населения определяли при загрязнении почв свинцом в дозах от 80-80000 мг/кг. При воздействии различных доз токсиканта на родовой состав микроскопических грибов нами были выявлены следующие изменения (рис. 3).

г

£

&

І

BFusarium ■ Penicfllium PAItematia □ Прочие

Контроль

Дозы РЬ, мг/кг

Рис, 3. Родовой состав грибного населения дерново-подзолистой Почты в зависимости от уровня свинцового загрязнения

При рассмотрении качественного состава грибного населения в контроле было установлено доминирование грибов рода РепісШіит. По мере

увеличения концентрации свинца до 80000 мг/кг происходило значительное снижение доли грибов рода Pénicillium с 55% в контроле до 26% на самой высокой дозе загрязнителя. Напротив, трибы рода Alternaría под воздействием данного токсиканта увеличивали свою численность с 10% в контроле до 26% при дозе свинца 80000 мг/кг.

Грибы рода Fusaríum, которые в контроле и дозе свинца 80 мг/кг не были диагностированы, при загрязнении почв свинцом в концентрации 80000 мг/кг составляли 38% от общей численности грибов.

Увеличение численности грибов рода Fusarium, как свидетельствуют литературные источники, ведет к ухудшению жизнедеятельности растений. При этом грибы данного рода отличаются наибольшей фитотокснчностью среди грибного населения почв (Львова Л.С., 1992; Монастырский О.А., 1993).

Увеличение доли грибов рода Alternaría под воздействием возрастающих доз свинца могло происходить вследствие изменения метаболических процессов этого организма. В этой связи нами была изучена фитотокичность грибов р. Alternaría. С этой целью было выделено по 3 штаммам гриба с каждого варианта и определена их фитотоксическая способность.

Таблица 10

Фитотоксичность микроскопических грибов рода Alternaría в условиях различного свинцового загрязнения дерново-подзолистых почв

Дона РЬ,мг/кг Вариант Средняя длина корня, мм % к контролю Токсичность. %

Контроль Вода 24±2,0 100 -

Гриб 25±1,S 104 -

80 Гриб 24±0,8 96 4

800 Гриб 18,5±1,5 78 22

8000 Гриб 8,5± 1,0 34 66

SÛOOO Грнб 3,5±0,5 14 86

Так, было установлено, что в контроле и при дозе свинца 80 мг/кг энергия прорастания гороха Pisum sativum L. не изменяется и аналогична водной среде.

Экссудаты грибов, выделенные при максимальном уровне свинцового загрязнения, уменьшают энергию прорастания гороха Pisum sativum L. и длина корней проростков снижается с 24 мм в контроле до 3,5 в дозе свинца 80000 мг/кг.

Снижение длины корней фитотеста гороха Pisum sativum L. в результате действия высоких доз свинца по отношению к контролю свидетельствует о фитотоксическом эффекте грибов рода Alternaria. ФитотоксическиЙ эффект грибов проявляется уже а дозе свинца более 80 мг/кг почвы и составляет 22% на фоне 800 мг/кг. В дозе 800 мг/кг длина корней гороха Pisum sativum L. составила 18,5, что в 1,4 раз меньше, чем в контроле.

В данном исследовании максимальная фитотоксичность грибов рода Alternaría была зафиксирована на уровне свинцового загрязнения 80000 мг/кг и составила 86%.

Подводя итоги, нужно отметить, что выполненные исследования позволили установить существенные изменения в грибном сообществе уже в дозе выше 80 мг/кг почвы. Так, нами было установлено, что под воздействием высоких доз свинцового загрязнения происходит уменьшение численности грибов рода Penicillium, а фитотоксичные грибы родов Fusarium и Alternaria, напротив увеличивают, свою численность, вызывая ухудшение жизнедеятельности растений.

ВЫВОДЫ

1. На территории ЛОД МСХА установлено, что под воздействием антропогенной нагрузки происходит снижение численности микроорганизмов, усваивающих органические и минеральные формы азота, как одного из показателей биологической активности почвы в ряду: Дубрава VII-VIII класса возраста —* Дубрава IX-XI класса возраста —* Сосна с березой IX-XI класса возраста соответственно с 40,2 млн., 34 млн. и 22 млн. (в осенний период) до 6,2 млн., 3,6 млн, и 2,2 млн. При этом антропогенный фактор выступает как более значимый по сравнению с породным и возрастным составом древостоя,

2. Было выявлено существенное изменение характера динамики микробиологических процессов по сезонам года на участках леса с различной антропогенной нагрузкой. Под насаждениями в центре лесного массива, в осенний период численность аммонифицирующих микроорганизмов примерно в 1,5 раза больше по сравнению с весенним периодом, соответственно в раду: Дубрава VH-VIII —• Дубрава IX-XI —► Сосна с березой IX-XI, 40,2 млн. и 23,5 млн., 34 млн. и 20,5 млн., 22 млн. и 15,8 мли. На пограничных с городом участках леса максимальное число аммонифицирующих микроорганизмов отмечается весной (соответственно КОЕ (млн. на 1г почвы) 9,8; 6,7; 5,0). Осенний максимум значительно ниже весеннего (КОЕ (млн. на 1г почвы)) составляет 6,2; 3,0; 2,5, что связано с депресирующим влиянием загрязнения тяжелыми металлами, поступающими в почву с опадающей листвой. Аналогичная зависимость наблюдается и у микроорганизмов, использующих минеральные формы азота.

3. Было установлено, что повышение антропогенной нагрузки увеличивает долю северных видов бацилл с 31-33 % под насаждениями в центре лесного массива до 49-55 % под насаждениями на пограничных с мегаполисом участках леса, и соответственно снижает содержание наиболее активных южных популяций спорообразующих бактерий с 43-48 % до 20-23 %, что характеризует замедление минерал изационных процессов и ухудшение пищевого режима почвы. Состав древостоя и возраст насаждений влияют на эти процессы менее интенсивно.

4. Снижение интенсивной минерал изационных процессов обусловлено снижением биохимической активности наиболее распространенных в дерново-подзолистой почве видов бацилл — Bacillus idosus и Bacillus mycoides.

5. Было выявлено, что с повышением антропогенной нагрузки целлюло-зоразлагающая способность снижается с 52-75 % до 23,4-28,6 % в зависимости от породного состава древостоя, причем более интенсивно процесс деструкции клетчатки идет под дубовыми древостоя ми по сравнению с сосново-березовыми: соответственно 68-75% и 52% на участках леса с минимальной нагрузкой и 27,8-28,6 % и 23,4% с повышенным антропогенным загрязнением.

6. Установлено достоверное изменение структуры микробного ценоза в сторону увеличения одного из наиболее активных продуцентов мико-токсинов — микроскопических грибов с увеличением свинцового загрязнения. Так, доля микроскопических грибов увеличивается с 0,6-0,8 % на контроле до 5-8 % на максимальной дозе свинца, что значительно ухудшает фитосанитариое состояние почв.

7. Увеличение свинцового загрязнения выше 800 мг/кг почвы в модельном эксперименте вызывает изменение метаболических процессов в грибном населении почвы и делает их фитотокснчными.

8. Выявлены следующие микробиологические критерии для диагностики функционирования лесных экосистем при антропогенном загрязнении в условиях урбанизации; видовой состав бацилл при группировке их на северные и южные, целлюлозоразлагающая активность, доля микроскопических грибов в структуре микробного ценоза, суммарная численность грибов родов Fusarium и Alternaria. Для оценки степени загрязнения лесных экосистем нами был предложен коэффициент, отражающий отношение численности северных ВИДОВ бацилл к южным {KfcAo))- Так, для лесных экосистем при минимальной антропогенной нагрузке, K^jo) равен 0,8, при средней К(сЛо) равен 1,3, при повышенном загрязнении дерново-подзолистых почв К^») равен 2,5 и выше. Было установлено, что для минимального загрязнения почв лесных экосистем целлюлозоразлагающая активность соответствует 38%, среднего -27%, сильного — 16%. Низкий уровень антропогенного загрязнения диагностирует доля грибного населения равная 0,7%, повышенный -4,8%, а так же суммарная численность грибов родов Fusarium и AI tertiana, соответственно 10% и 56%,

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ, ДИССЕРТАЦИИ

1. Довлетярова Э.А. Структура микробного ценоза, как показатель мико-токсинового загрязнения // Сборник студенческих докладов. Эколого-аналитический контроль за средой обитания. Переславль-Залеский.

1998.

2. Довлетярова Э.А. Эволюция дерново-подзолистых почв под лесными древостоями за статетннй период в условиях крупных городов (на примере Лесной опытной дачи // Тезисы докладов Докучаевских молодежных чтений «Почва. Экология. Сообщество». Санкт-Петербург,

1999. С. 107-108.

3. Мосина Л .В., Довлетярова Э.А, Структура микробного ценоза как возможный показатель микотоксинового загрязнения // Сборник студенческих научных работ. Выпуск 4. М.; Изд-во МСХА, 1999. С 162-165.

4. Мосина Л .В., Довлетярова Э.А. К вопросу определения мнкотоксинов в системе почва - растение // Сборник студенческих научных работ. Выпуск 5. М.: Изд. МСХА. 2000. С. 190-192.

5. Довлетярова Э.А. Биоиндикация свинцового загрязнения в системе почва-растение // Труды научной конференции молодых ученых и специалистов МСХА. 2002. С. 271-273.

6. Мосина Л.В., Довлетярова Э.А, Состояние лесных ландшафтов в условиях мегаполиса Москва // Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск «Наука-Центр». 2004. С. 196.

7. Довлетярова Э.А. Изменение биохимической активности бацилл под влиянием свинцового загрязнения дерново-подзолистой почвы // Доклады ТСХА. Вып. 276. М.: Изд-во МСХА, 2004. С. 342-346.

Объем 1,5 п. л.

Зак. 255,

Тираж 100 экз.

Издательство МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязеве гая, 44