Geum.ru

Денисова Татьяна Викторовна

Вид материалаАвтореферат
Глава 4. Влияние «сильных» доз гамма-излучения и «малых» доз рентгеновского излучения на биологические свойства чернозема обыкно
4.1. Состояние почвенной микрофлоры
4.2. Биохимическая (ферментативная) активность почв и содержание гумуса
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Глава 4. Влияние «сильных» доз гамма-излучения и «малых» доз рентгеновского излучения на биологические свойства чернозема обыкновенного


В механизме действия радиации первичным звеном биологического действия ИИ является ионизация или возбуждение атомов и молекул облучаемого объекта. Прямое действие ИИ состоит в том, что инактивированными оказываются молекулы, которые непосредственного поглотили энергию излучения. Косвенное (непрямое) действие связано с радиолизом воды, что приводит к существенному повышению уровня свободных радикалов, обладающих высокой реакционной способностью и далее оказывающих повреждающее действие на клетки, повышая проницаемость клеточных мембран и вызывая другие негативные изменения. Основные «мишени» действия радиации – это ДНК и биологические мембраны (Кудряшов, 2004).

4.1. Состояние почвенной микрофлоры


Влияние гамма-излучения. Наиболее чувствительными к воздействию γ-излучения оказались микроскопические грибы. Доза 1 КГр подавляла их численность на 57% (p<0,001). На остальные исследованные группы микроорганизмов эта доза не оказала достоверного влияния (рис. 3).



Рис. 3. Влияние гамма-излучения на микрофлору чернозема обыкновенного,

% от контроля


Дозы 5, 10 и 20 КГр оказали достоверное подавляющее воздействие на численность всех исследованных групп микроорганизмов. На бактерии сходное воздействие оказали дозы 5 и 10 КГр. Для грибов наблюдалась более четкая зависимость – с увеличением дозы численность микромицетов снижалась. Доза 20 КГр была практически летальной для всех исследованных групп микроорганизмов - подавление на 96-99,9% (p<0,001) (Денисова и др., 2005). На азотфиксирующие бактерии рода Azotobacter доза 20 КГр оказала 100%-ное подавляющее воздействие.

Для других почв элиминация бактерий наблюдалась под влиянием доз 15-25 КГр (McNamara et al., 2003), 40 КГр (Skyring, Thompson, 1967), 50 КГр (Sheremata et al., 1997). Некоторые почвенные бактерии выживали под влиянием дозы 75 КГр (Yardin et al., 2000).

Микромицеты в дерново-подзолистой почве (Щербакова, 1976) не обнаруживались методом посева при дозе 1-5 КГр, актиномицеты – 7,5 КГр, неспороносные бактерии – 12,5 КГр, спорообразующие – 17,5 КГр. Доза 20 КГр полно­стью стерилизовала дерново-подзолистую почву. Аналогичные данные получили S.C. Lopez, N.O. Barbaro (1988), при γ-облучении некоторых субтропических почв дозой 25 КГр, микроорганизмы погибали полностью, а рост бактерий при дозе 12,5 КГр снижался на 89,9-99,9%.

Анализируя полученные данные, можно выявить следующие закономерности. По степени радиочувствительности к γ-излучению исследованные микроорганизмы чернозема образовали ряд: микромицеты>бактерии-аммонификаторы на МПА>спорообразующие бактерии>бактерии-амилолитики на КАА>бактерии рода Azotobacter. Почвенные микромицеты более чувствительны к воздействию гамма-излучения, чем бактерии (Щербакова и др., 1975; Денисова и др., 2005; Jackson et al., 1967; McNamara et al., 2003). При сходных тенденциях микрофлора чернозема обыкновенного более устойчива к гамма-облучению, чем микрофлора дерново-подзолистой почвы, но менее устойчива, чем микрофлора некоторых субтропических и пустынных почв.

Рентгеновское излучение оказало стимулирующее воздействие на аммонифицирующие и спорообразующие бактерии (рис. 4). На бактерии-аммонификаторы стимуляция составила 49-75% (p<0,01), на спорообразующие бактерии – 65-92% (p<0,01).




Рис. 4. Влияние рентгеновского излучения на микрофлору чернозема обыкновенного,

% от контроля

4.2. Биохимическая (ферментативная) активность почв и содержание гумуса


На активность почвенных ферментов гамма-излучение оказало незначительное подавляющее воздействие (рис. 5).



Рис. 5. Влияние гамма-излучения на активность ферментов чернозема обыкновенного, % от контроля


Активность каталазы чернозема обыкновенного оказалась достаточно устойчивой к облучению. Дозы 5, 10 и 20 КГр снизили активность каталазы на 7, 9% (p<0,05) и 19% (p<0,001) по сравнению с контролем соответственно. На активность дегидрогеназы -излучение оказало бóльшее по сравнению с каталазой ингибирующее воздействие (Денисова и др., 2007; Денисова, Казеев, 2007а). Дозы 5, 10 и 20 КГр снизили активность дегидрогеназы на 12 (p<0,05), 32 (p<0,001) и 32% (p<0,001). Полученные результаты подтверждают данные о том, что каталаза является ферментом сравнительно устойчивым к облучению, а бóльшую чувствительность к ионизирующей радиации проявляют ферменты, активность которых зависит от наличия свободной сульфгидрильной группы, в частности дегидрогеназа (Кузин, 1962).

Показатель инвертазной активности отличался значительным варьированием, в связи с чем не было зарегистрировано достоверных изменений активности фермента по сравнению с контролем. Другими исследователями было показано (Voets et al., 1965), что активность инвертазы не снижалась под влиянием γ-излучения дозой 20 КГр. Высокое варьирование активности инвертазы отмечали различные авторы при исследовании влияния антропогенных факторов: сельскохозяйственного использования (Казеев и др., 2004), загрязнения тяжелыми металлами (Колесников и др., 2000), гидроморфизма (Казеев и др., 2004), СВЧ-излучения (Денисова, 2004). Также есть сведения о повышении активности инвертазы под действием облучения (Lensi et al., 1991).

Таким образом, почвенные ферменты более радиорезистентны, чем микрофлора (Денисова и др., 2005; Денисова, Казеев, 2007а; McNamara et al., 2003). Однако, различные ферменты отличаются по радиорезистентности: дегидрогеназа чувствительнее, чем каталаза. По степени устойчивости к воздействию γ-излучения исследованные ферменты образовали ряд: каталаза>инвертаза>дегидрогеназа.

Другие исследователи (Shih, Souza, 1978; McNamara et al., 2003) также отмечали, что разные ферменты имеют различные уровни радиочувствительности к γ-излучению. При облучении почвы дозой 75 КГр активность фосфатазы сохранилась на уровне 70% от первоначальной, активность уреазы не изменялась, а активность декарбоксилазы уменьшалась до 0,5% от ее первоначального уровня.

Как и ожидалось, гамма-излучение не повлияло на содержание гумуса (Денисова и др., 2005). Гумус считается наиболее консервативным показателем биологической активности (Орлов и др., 1979; Колесников и др., 2000; Казеев и др., 2003). Более того, есть сведения о протекторных свойствах гумусовых веществ под влиянием ионизирующего излучения (Горовая, Скворцов, 1989; Жданова и др., 1993).

Под влиянием рентгеновского излучения в некоторых вариантах наблюдали стимулирующие тенденции на активность почвенных ферментов чернозема, но достоверное влияние отмечено только для активности каталазы – активность фермента выше контроля на 12 (p<0,05) и 19% (p<0,01) в вариантах 2,68 и 4,64 мЗв (рис. 6).



Рис. 6. Влияние рентгеновского излучения на активность ферментов чернозема обыкновенного, % от контроля