Энергия, аккумулированная в биомассе беспозвоночных животных нефтезагрязненных серо-бурых почв Апшерона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт почвоведении и агрохимии НАНА (Республика Азербайджан)

Энергия, аккумулированная в биомассе беспозвоночных животных нефтезагрязненных серо-бурых почв Апшерона

Самедов П.А.

Аннотация

Проведены биоэнергетические исследования беспозвоночных животных в слабо (2-4 %) нефтезагрязненных серо-бурых почвах Карадагского и Бинагадинского массивов Апшерона на естественных ценозах под природной галофитной и полынно-травянисто-галофитной растительностью. Расчеты показали, что суммарная энергия, аккумулированная в биомассе беспозвоночных животных естественных биотопов изучаемых массивов и распределенная по отдельным доминирующим группам почвенных педобионтов, составила, соответственно, 1413,94 кал/м² и 5072,20 кал/м².

Ключевые слова: НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ, БЕСПОЗВОНОЧНЫЕ, ЭНЕРГИЯ

Введение

Развитие современных промышленных предприятий, индустриализация сельского хозяйства, и особенно топливно-энергетических и перерабатывающих производственных мощностей, приводят к повсеместному загрязнению окружающей среды.

В процессе агротехнических работ в почву трансформируются различные химикаты, пестициды, гербициды, а также отработанные отходы дизельного топлива и масел сельскохозяйственной техники.

В топливно-энергетической промышленности, связанной, в основном, с добычей и переработкой сырой нефти, в окружающую среду попадают многочисленные компоненты (тяжелые металлы, канцерогенные вещества, шлаки) нефтепереработки.

Во всех случаях трансформированные в экосферу техногенные отходы различной этиологии вызывают загрязнение не только воздуха, водных ресурсов, но и самой почвы.

Нефть, нефтепродукты, а также минерализованные пластовые воды, по сравнению с другими источниками загрязнения, являются наиболее широко распространенными, и поэтому изучение нефтезагрязненных почв является в настоящее время актуальной и приоритетной проблемой [1, 2].

Без глубокого понимания механизмов передвижения сырой нефти по почвенному профилю невозможен прогноз поведения находящихся в их составе поллютантов, тяжелых металлов, канцерогенных веществ, оценка их влияния на жизнедеятельность почвенных педобионтов (микроорганизмов и беспозвоночных животных).

Исследования, проведенные на Апшеронском полуострове, показали, что из 200 тыс. гектаров площади около 21,3 тыс. гектаров требуют коренной рекультивации. Примерно 10,1 тыс. гектаров земель полуострова загрязнены нефтью и нефтепластовыми водами [1].

Значительное содержание нефтепродуктов в почве резко ухудшает ее водные, физико-химические, агрохимические и биохимические свойства. Загрязнение нефтью природной среды в конечном итоге может вызвать существенную перестройку в системе почва-растения-микроорганизмы, почвенные беспозвоночные.

Поэтому при биологическом мониторинге экологического состояния нефтезагрязненных почв наиболее информативным среди биологических показателей является изучение комплексов беспозвоночных животных и микроорганизмов.

Значительные массивы нефтезагрязнения возникают при аварийных разливах, которые сопровождаются острым токсическим действием на почвенную биоту. Действие нефти на живые организмы почвы в значительной степени определяется ее концентрацией.

Первые симптомы токсического действия нефтяного загрязнения на биологические процессы наступают при концентрации в почве нефти 0,7-50 мл/кг, по мере увеличения от 50 мл/кг до 300 мл/кг в почве происходит резкое снижение видового разнообразия и количественных показателей микробных сообществ, участвующих в самоочищении нефтезагрязненной почвы [3].

Проведенные в дальнейшем исследования показали, что нефтяное загрязнение существенным образом отражается также на групповом составе беспозвоночных животных и жизнедеятельности отдельных ее представителей [4].

Возникающие в сообществе беспозвоночных животных изменения в соотношениях между отдельными группами указывают на наличие у них различных адаптивных механизмов устойчивости к нефтезагрязненным почвам [5].

Влияние различных концентраций нефти на жизнедеятельность беспозвоночных довольно четко проявляется на примере дождевых червей вида Nicodrilus Caliginosus Єav.f.trapezoides. Экспериментами установлено, что жизнедеятельность червей в серо-бурой почве при концентрации нефти 2-4 % была достаточно высокой и проявлялась в стабильном разложении растительных остатков, в сохранении активности окислительных (каталаза) и гидролитических (инвертаза) ферментов, в переработке почвы в виде отложившихся копролитов.

По мере увеличения концентрации нефти до 6-8 % активность червей значительно понижается, но сохраняется их слабая жизнеспособность. Наконец, при высоких концентрациях нефти от 10% до 20-22 % фитодеструкционная и почво-перерабатывающая деятельность дождевых червей подавляется, а затем полностью прекращается, отмечается массовая гибель опытных животных [6].

Однако в данной статье мы попытались подойти к проблеме влияния нефтезагрязнения на почвенную биоту с позиций биоэнергетики, т.е.определения количества энергии, аккумулированной в биомассе отдельных групп почвенных беспозвоночных.

беспозвоночное животное нефтезагрязненный

Объект исследования и методика

Исследования проводились на слабо (2-4 %) нефтезагрязненных серо-бурых почвах Апшерона, существующих в аридных экологических условиях сухого-субтропического климата. В качестве объектов исследования были выбраны естественные биотопы - под галофитной растительностью (Карадагский массив) и полынно-травянисто-галофитной растительностью (Бинагадинский массив).

Сбор почвенной мезофауны проводился по общепринятой в почвенной зоологии методике М.С.Гилярова [7].

Энергию, аккумулированную в биомассе отдельных групп беспозвоночных, рассчитывали с учетом их калориметрических данных или усредненных показателей по отдельным группам (П.А.Самедов [8]).

Обсуждение результатов

Полученные энергетические показатели по отдельным группам беспозвоночных животных слабо (2-4 %) нефтезагрязненных серо-бурых почв Карадагского и Бинагадинского массивов количественно отличаются между собой.

На естественном ценозе под галофитной растительностью Карадагского массива общая энергия, аккумулированная в биомассе беспозвоночных животных (0,3268 г/м²), составила 1413,94 кал/м².

Суммарная энергия, аккумулированная в беспозвоночных животных, распределяется в трех доминирующих группах педобионтов: изоподах (Isopoda) - 902,02 кал/м², хилоподах (Chilopoda) - 26,26 кал/м², насекомых (Insecta) - 485, 66 кал/м².

В свою очередь, энергия, аккумулированная в насекомых, сосредоточена в двух основных семействах: карабидах (Carabidae) - 144,18 кал/м² и чернотелках (Tenebrionidae) - 341,48 кал/м².

Как видно из этих данных, наибольшее количество энергии запасено в изоподах (63,79%) и насекомых (34,35%).

Меньше всего энергия, по сравнению с другими группами, сосредоточена в хищных многоножках (хилоподах): примерно 1,86% (рис. 1).

На естественном ценозе под полынно-травянисто-галофитной растительностью Бинагадинского массива, в отличие от ценоза Карадагского массива, беспозвоночные животные создают значительно большую биомассу (1,0468 г/м²), в которой аккумулируется до 5072,20 кал/м² энергии. Суммарная энергия беспозвоночных животных аккумулирована в трех основных группах: гастроподах (Gastropoda) - 757,64 кал/м², насекомых (Insecta) - 4282,79 кал/м² и хилоподах (Chilopoda) - 31,77 кал/м².

Сопоставляя полученные данные, видим, что наибольшее количество энергии (84,44%) аккумулировано в насекомых, значительно меньшее количество энергии (14,94%) сосредоточено в моллюсках, а наименьшая величина энергии накоплена в хилоподах (примерно 0,62%).

Энергия, аккумулированная в насекомых, распределена между двумя доминирующими семействами: карабидами (Carabidae) - 2777,68 кал/м² и чернотелками (Tenebrionidae) - 1505,11 кал/м² (рис. 2).

Сравнение между собой энергетических показателей беспозвоночных животных по обоим ценозам, находящимся под идентичным прессингом слабого нефтезагрязнения, показывает, что изменения растительного покрова (как пищевых ресурсов) по-разному стимулировали формирование комплексов беспозвоночных животных, их биомассы и энергетических возможностей.

В сильно нефтезагрязненных (10-20-22 %) серо-бурых почвах существенно ограничивается, а в некоторых случаях подавляется почвообразовательная деятельность не только отдельных представителей мезофауны (например, люмбрицидов), но и многих групп педобионтов [5, 6].

Таким образом, еще раз подтверждается вышеуказанный тезис о токсическом и угнетающем действии больших концентраций нефти на жизнедеятельность живых организмов почвы.

Естественный ценоз - галофитная растительность

Рис. 1. Энергия, аккумулированная в беспозвоночных животных слабо нефтезагрязненной серо-бурой почвы естественного (под галофитной растительностью) ценоза Карадагского массива

Условные обозначения

1. Суммарная энергия, аккумулированная в беспозвоночных животных.

2. Энергия, аккумулированная в изоподах - Isopoda.

3. Энергия, аккумулированная в хилоподах - Chilopoda.

4. Энергия, аккумулированная в насекомых - Insecta.

5. Энергия, аккумулированная в карабидах - Carabidae.

6. Энергия, аккумулированная в чернотелках - Tenebrionidae.

Естественный ценоз - полынно-травянисто-галофитная растительность

Рис. 2. Энергия, аккумулированная в беспозвоночных животных слабонефтезагрязненной серо-бурой почвы естественного (под полынно-травянисто-галофитной растительностью) ценоза Бинагадинского массива

Условные обозначения

1. Суммарная энергия, аккумулированная в беспозвоночных животных.

2. Энергия, аккумулированная в изоподах - Isopoda.

3. Энергия, аккумулированная в хилоподах - Chilopoda.

4. Энергия, аккумулированная в насекомых - Insecta.

5. Энергия, аккумулированная в карабидах - Carabidae.

6. Энергия, аккумулированная в чернотелках - Tenebrionidae.

Выводы

1. Суммарная энергия, аккумулированная в биомассе беспозвоночных животных Карадагского массива, составила 1413,94 кал/м². Энергетические показатели беспозвоночных животных Бинагадинского массива были значительно выше (5072,20 кал/м²).

2. В Карадагском массиве энергия сосредоточена в отряде равноногих: изопода (Isopoda) - 902,02 кал/м² и в двух классах: насекомых (Insecta) - 485,66 кал/м² и хилоподах (Chilopoda) - 26,26 кал/м².

В Бинагадинском массиве энергия аккумулируется в доминирующих классах: гастроподах (Gastropoda) - 757,64 кал/м², насекомых (Insecta) - 4282,79 кал/м² и хилоподах (Chilopoda) - 31,77 кал/м².

Список использованных источников

1. Мамедов Т.Ш., Исмаилов Н.М. Научные основы и принципы районирования почв Азербайджана по устойчивости к загрязнению органическими веществами. Изд. «Элм». - Баку. - 2006. - 204 с.

2. Пиковский Ю.И. и др. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами // Почвоведение. - 2003, №9. - С. 1132-1140.

3. Исмаилов Н.М. и др. Термофильные углеводороды, окисляющие микроорганизмы и их роль в процессах самоочищения почв от нефтепродуктов. Мат. Респуб. Конференции. - Баку. - 2002. - С. 90-94.

4. Артемьева Т.И., Жеребцов А.К., Кибардин В.М. Влияние нефтяного загрязнения на педобионтов разных природно-климатических зон. В книге Проблемы почвенной зоологии, Мат. II (XII) Всеросийского совещания по почвенной зоологии. - М.: Изд.КМК. - 1999. - С. 249.

5. Самедов П.А., Бабабекова Л.А. и др. Биологическая характеристика техногенно-загрязненных почв. - Баку: Изд. «Элм». - 2011. - 105 с.

6. Самедов П.А. Биоиндикация нефтезагрязненных серо-бурых почв Апшерона. Мат. XI межд. симпозиума по биоиндикации. - Сыктывкар. - 2001. - С. 23-26.

7. Гиляров М.С. Учет крупных почвенных беспозвоночных (мезофауны). В кн.: Методы почвенно-зоологических исследований. - М.: Наука. - 1975. - С. 12-29.

8. Самедов П.А. Энергические показатели различных биоценозов / В кН.: Проблемы почвенной зоологии. Мат. II (XII) Всеросийского совещания по почвенной зоологии. - М.: Изд.КМК. - 1999. - С. 242.

Размещено на Allbest.ru