Реакция модельных организмов на низкие уровни нефтезагрязнения среды - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Работа выполнена на кафедре ботаники и физиологии растений в ФГОУ ВПО "Красноярский государственный аграрный университет" Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Полонский Вадим Игоревич Защита состоится "23" сентября 2011 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.04 при ФГОУ ВПО "Красноярский государственный аграрный университет" по адресу: 660049, г. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО "Красноярский государственный аграрный университет"Негативное воздействие нефтедобычи обусловлено как непосредственной деградацией почвенного покрова на участках разлива нефти, так и воздействием ее компонентов на сопредельные среды, вследствие чего продукты трансформации нефти обнаруживаются в различных объектах биосферы (Бурмистрова и др., 2003). Нефть отрицательно воздействует на все группы живых организмов, обитающих как в поверхностном слое, так и в толще воды, а также почве (ПДК нефти для воды рыбохозяйственных водоемов соответствует 0,05 мг/л, ПДК для почвы - 300 мг/кг) (Перечень, 1999; Предельно, 2006). Нефтезагрязнение окружающей среды сопровождается сильным негативным воздействием на растения (Солнцева, 1998) вследствие изменения физико-химических свойств почвы, а также прямого токсического действия углеводородов нефти (Халимов и др., 1996). Положительная роль растений в очищении почв связана с их способностью поглощать и трансформировать химические токсиканты, активировать деятельность микробного сообщества почв и, как следствие, интенсифицировать биохимические и химические процессы удаления чужеродных соединений (Meagher et al., 2000). Выполненные многими исследователями работы в основном посвящены изучению воздействия на живые организмы средних и высоких уровней нефти (10-50 г/кг почвы и выше).Приведен обзор литературы по действию нефти на структуру, механический состав, химические, физические и биологические показатели почвы. В литературе показано влияние нефтяного загрязнения почвы на физиологические показатели растений.Для отработки методик и постановки модельных опытов (которые были выполнены в 2008-2011 гг.), использовались обычно применяемые в исследованиях тест-объекты: два вида растений, принадлежащих к различным семействам - пшеница мягкая (Triticum aestivum L.) сорт Новосибирская 29, салат листовой (Lactuca sativa L.) сорт Парниковый, и два вида водных организмов - одноклеточная зеленая водоросль (Chlorella vulgaris Beijer) и рачки (Daphnia magna Straus) (Киреева и др., 2004; Лозова и др., 2006). Также исследовалась активность ферментов-оксидоредуктаз почвы, в которой выращивались опытные растения. Изучали влияние поллютанта на данные объекты исследования по следующей схеме (рис. Исследовали влияние нефти на растения пшеницы и салата: в чашках Петри с почвой выращивали 4-суточные проростки (Иванов и др., 2001); в вегетационных сосудах (пищевой полиэтилен) емкостью 0,5 л выращивали 10-суточные проростки под лампами ЛБ-30; в вегетационных (пластмассовых) сосудах емкостью 3 л в остекленной теплице выращивали 40-суточные растения пшеницы и 30-суточные растения салата.Проведенные исследования влияния различного уровня нефтезагрязнения почвы на процессы прорастания семян пшеницы и салата позволяют говорить о выявленной видоспецифичности в амплитуде ответной реакции. При уровнях нефтезагрязнения почвы 3-6 г/кг позитивная ростовая реакция салата проявлялась сильнее, чем у пшеницы, а негативный ответ (при концентрациях нефти 12-15 г/кг почвы) был выражен существенно слабее (табл. Ростовые показатели проростков пшеницы и салата при различных уровнях нефтезагрязнения почвы (здесь и далее значения в колонках с разными буквами существенно различаются между собой в пределах одного вида растений при Р?0,05) Объект Концентрация нефти в почве, г/кг Доля проросших семян, % Масса корней 25 проростков, г Масса побегов 25 проростков, г Длина побега проростка, мм Длина максимального корня проростка, ммВыполненные исследования при выращивании 10-суточных проростков пшеницы показали, что при концентрации нефти в почве от 9 до 15 г/кг в опытах регистрировалось ингибирование физиологических показателей проростков пшеницы и салата, связанное с водным режимом и видимым ростом. При этих уровнях поллютанта в почве происходили: 1) резкий спад испарения влаги из сосудов без растений (рис. При этом концентрация поллютанта в почве, при которой отмечался спад активности работы нижнего концевого двигателя, совпадала с таковой, когда наблюдалось падение испарения воды из почвы (как с растениями, так и без них).Результаты исследования влияния поллютанта на одноклеточную зеленую водоросль (Chlorella vulgaris Beijer) и рачков (Daphnia magna Straus) показали, что нефть негативно действует на данные биологические объекты. Присутствие ее в культуральной среде приводило к снижению интенсивности замедленной флуоресценции культуры водоросли (рис.

Содержание

Введение

Глава 1. Влияние нефтезагрязнения на окружающую среду (обзор литературы)

Глава 2. Объекты и методы исследования

Глава 3. Влияние нефти на модельные живые организмы. Результаты краткосрочных экспериментов

3.1 Влияние нефтезагрязнения почвы на прорастание семян пшеницы и салата

3.2 Рост и водный режим проростков пшеницы и салата в условиях нефтезагрязнения почвы

3.4 Влияние загрязнения воды нефтью на замедленную флуоресценцию водоросли Chlorella vulgaris Beijer и выживаемость рачков Daphnia magna Straus

Глава 4. Влияние нефти на модельные живые организмы. Результаты многосуточных экспериментов

4.1 Влияние нефтезагрязнения почвы на морфофизиологические показатели растений

4.2 Влияние загрязнения почвы нефтью на активность пероксидазы и полифенолоксидазы в экспериментах с растениями пшеницы и салата

4.3 Последействие различных уровней нефтезагрязнения почвы на процессы прорастания семян пшеницы и салата

Глава 5. Диагностика токсичности нефтезагрязненной почвы

5.1 Чувствительность различных показателей и модельных организмов к поллютанту

5.2 Способ оценки фитотоксичности нефтезагрязненной почвы

Выводы

Практические рекомендации

Список работ по теме диссертации