2. На правах рукописи

СМОЛИНА Татьяна Владимировна

ВЛИЯНИЕ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ

НА РАКОВИННЫХ АМЕБ

03.00.16 Ц Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Омск - 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Защита состоится л18 декабря 2009 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.177.05 при ГОУ ВПО Омском государственном педагогическом университете по адресу: 644099, г. Омск, ул. Набережная Тухачевского, 14.

Телефон/факс: (381-2) 23-12-20, e-mail: kolpakova@omgpu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан л17 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Т.Ю. Колпакова

кандидат биологических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Загрязнение почвы нефтью является одним из наиболее распространенных загрязнителей окружающей среды антропогенного происхождения. В процессе добычи, транспортировки и переработки нефти неизбежно происходят разливы нефти, ведущие к нарушению экологического равновесия, проявляющиеся в изменении структуры биоценозов, интенсивности и направленности почвообразующих процессов, что приводит к перестройке микробиоценоза почвенных простейших (Артемьева, 1989; Пиковский, 1993; Солнцева, 1982, 2002).

Увеличение объемов добычи нефти на территории Западной Сибири приводит к усилению техногенной нагрузки на все компоненты экосистемы, в том числе и на почвы (Андреева, 2005). Почва как среда, которая аккумулирует все загрязнения, сорбирует тяжелые металлы и радионуклиды, называется лэкологическим щитом биосферы (Гончарук, Сидоренко, 1986; Spurgeon, Hopkin, 1999). Загрязнение почвы нефтью приводит к закупориванию капилляров почвы, уменьшению объема порового пространства. Вследствие этого меняется порозность почвы и геометрия порового пространства, которые ведут к нарушениям водно-воздушного и окислительно-восстановительного режимов почвы, поступления питательных веществ, ухудшению морфологических и физических свойств почвы (Ситдиков, Волокитин, 2001; Узбеков, Мотовилова, 2003). Наблюдается обеднение почв доступными соединениями азота и фосфора, повышается содержание подвижных форм микроэлементов (Пермитина, Димеева, 2002; Киреева, 1996; Огородников и др., 2000). Безусловно, эти изменения свойств почвы оказывают влияние на все биологические процессы, протекавшие в почве, в том числе на микрофлору и животное население (Гриценко и др., 1997).

Длительность отрицательного последействия нефтяного загрязнения на почвенных беспозвоночных определяется типом (интенсивностью) загрязнения и морфо-экологическими особенностями отдельных видов (Романюк и др., 1982). Эти данные коррелируют с изменением физических, химических свойств почвы, с выпадением растительности, со снижением общей биологической активности на загрязненных участках (Homstrup et al., 2000). Очень чувствительными к составляющим нефти оказываются почвенные беспозвоночные (Карташев, 1999). При общем отрицательном действии нефтяного загрязнения на комплекс педобионтов установлено в условиях, как лабораторных опытов, так и на производственном загрязнении, что почвенные простейшие постоянно присутствуют в загрязненных нефтью почвах (Борисович, 1987; Rogers, Berger, 1980).

В литературе отсутствуют работы, направленные на изучение влияния нефти на раковинных амеб, сезонной динамики и структуру сообщества тестацей в условиях нефтезагрязнения. Недостаточная изученность данных проблем послужила предпосылкой для настоящего исследования.

Цель работы: исследовать влияние нефтезагрязнения на сообщество раковинных амеб.

В соответствии с целью работы определены задачи исследования:

1. Исследовать влияние нефти на численность и видовое разнообразие раковинных амеб.

2. Изучить изменение сезонной динамики сообщества раковинных амеб в условиях нефтяного загрязнения.

Научная новизна. Впервые проведены исследования по влиянию нефтезагрязнения на раковинных амеб. Впервые исследована сезонная динамика сообщества раковинных амеб в условиях нефтяного загрязнения. Показана сезонная динамика раковинных амеб в почвах Западной Сибири.

Впервые установлены стадии изменения сообщества раковинных амеб при нефтезагрязнении.

Теоретическое и практическое значение. Получены новые теоретические и практические данные в области протозоологии по влиянию нефтезагрязнения на раковинных амеб. Практическую значимость представляет материал по сезонной динамике сообщества раковинных амеб.

Проведенные нами исследования показали, что численность и видовой состав тестацей существенно зависит от степени загрязнений, что позволяет рассматривать их в качестве универсального экологического теста нефтезагрязнений и использовать при разработке нормативов допустимого остаточного содержания нефти в почвах.

Положения, выносимые на защиту:

1. Увеличение концентрации нефтезагрязнения вызывает снижение численности и изменение видового состава сообщества раковинных амеб
2. В структуре сообщества раковинных амеб формируются группы устойчивых и неустойчивых к нефтезагрязнению тестацей.
3. Восстановление численности и видового состава происходит параллельно снижению остаточной концентрации нефти в почве.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Международном симпозиуме по раковинным амебам (Бельгия, 2006), на XIV Международной научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов (Москва, 2007), на Международной молодежной научной конференции Экология 2007 (Архангельск, 2007), на Международной научно-практической конференции Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования, (Астрахань, 2007), на 10-ой Пущинской школе-конференции молодых учёных Биология - наука XXI века (Пущино, 2006), на семинаре Развитие ТЭК России: социальные и экологические последствия и перспективы (Томск, 2008), на II Всероссийской молодежной школе - семинаре с международным участием Концептуальные и прикладные аспекты научных исследований и образования в области зоологии беспозвоночных (Томск, 2007), на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Научная сессия ТУСУР-2008 (Томск, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, три из них - в журналах, рекомендованных экспертным советом ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 127 страниц печатного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и библиографического списка. Работа иллюстрирована 19 рисунками и 24 таблицами. Библиографический список литературы включает 153 источника, в том числе 53 зарубежных авторов.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе рассматривается влияние нефти на раковинных амеб, относящихся к 14 родам: Arcella, Centropyxis, Plagiopyxis, Heleopera, Nebela, Euglypha, Trinema, Cyclopyxis, Assulina, Corytion, Trigonopyxis, Placocista, Amphitrema, Phryganella.

Материалы, представленные в диссертации, являются результатом исследований в период с 2005 по 2008 гг. В лабораторных и полевых условиях и на экспериментальных участках изучались закономерности изменения численности раковинных амеб под влиянием различных доз товарной нефти. В лабораторных и полевых исследованиях использовалась товарная нефть Лугинецкого месторождения.

Для оценки влияния нефти на раковинных амеб в лабораторных условиях использовали кюветы (материал - пластмасса, размеры: длина -
0,5 м; высота - 0,15 м; ширина - 0,2 м). В лабораторные кюветы помещалась смешанная проба гумусового слоя (А1, 0-20 см) серых лесных почв зернисто-комковатой структуры влажностью 30 % по три килограмма почвы в каждой кювете. Данный тип почв широко распространен в Западной Сибири (Непряхин, 1977). На каждый опыт ставилось по 5 кювет. Опыты проводились при комнатной температуре +20С. Эксперимент состоял из пяти опытов с дозами внесения 10, 20, 30 50, 100 г/кг почвы при параллельном контроле. Нефть вносилась таким образом, чтобы просачивалась по почвенному профилю равномерно, на одинаковую глубину. Эксперименты проводились в течение 30-ти суток для каждой концентрации. Отбор проб осуществляли в период с 13.12.2005 по 11.01.2006 гг. в пяти точках. Пробы брали в поверхностном горизонте на глубине 0-10 см. Отбор проб осуществляли случайным образом.

Для оценки влияния различных доз нефти на раковинных амеб в естественном биоценозе были заложены по единой методике модельные площадки по 1 м2 с дозированным внесением нефти (10, 20, 50, 100, 200 г/кг). Каждый вариант опыта был представлен в 3-х кратной повторности. Всего было заложено 18 модельных площадок, в том числе 15 - с внесением загрязнителя и 3 - контрольные. В качестве контрольного использовали участок вне загрязнения. Параллельно изучалась скорость деградации нефти в почве. Отбор проб осуществляли еженедельно в период с 25.06.2006 по 30.09.2008 гг. в пяти точках на каждом участках суходольного луга, на участках влажного луга - с 25.06 по 30.09.2008 г. Пробы брали в поверхностном горизонте на глубине 0-10 см. Отбор проб осуществляли случайным образом. 15 и 20 июня были взяты пробы для оценки численности раковинных амеб до внесения поллютанта. Нефть вносили 25.06.2006 г. на участки суходольного луга, 25.06.2008 г. - влажного луга. Сезонная динамика раковинных амеб изучалась в течение 2006-2008 гг.

Полевые исследования проводились на Советском месторождении Томской области (подтаежная зона Западной Сибири), в 10 км от г. Стрежевого, разлив нефти произошел в 2003 г. рядом с кустом 150 А (загрязнение концентрацией 400 г/кг почвы). Площадка была рекультивирована в 2004 г. Площадь загрязнения 100 х 54 м.

В результате длительной эксплуатации месторождения, его территория оказалась сильно загрязненной нефтепродуктами. Распределение нефтяного загрязнения оказалось неравномерным, что позволило нам выбрать контрольные участки (0% нефти в почве) и участки с разным содержанием нефтепродуктов в почве (с учетом остаточной концентрации нефти). В качестве контрольного использовали участок вне загрязнения. Отбор проб был произведен 25.07.2005 г. в пяти точках на каждом участке торфяного болота.

Пробы представляли собой образец почвы (глубина 10 см). Все взятые пробы были разделены на две части - для анализа раковинных амеб и измерения почвенной влажности.

Количественный учет производился прямым микроскопированием водной почвенной суспензии в чашках Петри в определенном количестве полей зрения (Гельцер, 1980; Гельцер и др., 1985). Водную суспензию микроскопировали при увеличении 600. Каплю суспензии, нанесенную на предметное стекло, просматривали в 6 повторностях. При необходимости, раковинки при помощи пипетки отсаживали на предметное стекло, помещали в каплю глицерина и исследовали под микроскопом.

При количественном подсчете учитывались все попадающиеся раковинки, число которых пересчитывали на 1 г абсолютно сухой почвы. Влажность определяли весовым методом (Агрохимические методы Е, 1965).

При определении раковинных амеб руководствовались работами следующих авторов: Гельцер и др., 1985, 1995; Мазей, Цыганов, 2006; Deflandre, 1928, 1929, 1936; Decloitre, 1962, 1976, 1977, 1978, 1979, 1981; Barto, 1954; Ogden, Hedley, 1980; Charman et al., 2000; Бейер и др., 2000; Лепинис и др., 1973. В работе принята система эукариот, предложенная международным комитетом (Adl et al., 2005).

Для изучения деградации нефти в почве было отобрано 75 проб почвы для определения содержания остаточной концентрации нефти на экспериментальных участках и 12 проб - в полевых условиях. Остаточную концентрацию нефти определяли весовым методом (Орлова, Васильевская, 1994).

Для оценки степени загрязнения почв нефтепродуктами использовалась градация, представленная в нормативном документе Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами (1993).

Анализ и обработка данных проводилась с использованием пакета программ STATISTICAо for Windows (Боровиков, 1998; Боровиков и др., 1998), предварительная обработка данных и описательная статистика с помощью табличного процессора Microsoftо Excel 2002.

3. Результаты исследований и обсуждение

Результаты лабораторных исследований по влиянию нефтезагрязнения на сообщество раковинных амеб и обсуждение. Сравнительный анализ данных, полученных в лабораторных опытах с загрязнением почвы нефтью с дозой внесения 10, 20 и 30 г/кг почвы, выявил, что наибольшее изменение численности раковинных амеб наблюдается после внесения нефти. Представленные на рисунке 1 данные показывают, что на изменение численности тестацей оказывают влияние даже малые дозы
(10 г/кг) внесения поллютанта.

Рис. 1. Изменение численности раковинных амеб в зависимости от дозы внесения нефти: 1 - при концентрации 10 г нефти на кг почвы, 2 - 20 г нефти на кг почвы, 3 - 30 г нефти на кг почвы, 4 - контроль

Анализируя данные, представленные на рисунке 1 можно сделать вывод, что увеличение концентрации нефтезагрязнения коррелирует с уменьшением численности раковинных амеб. Наибольшая гибель тестацей наблюдается в первые трое суток, что говорит о прямом токсическом действии нефти, особенно легких фракций.