РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2008, том 48, № 4, с. 481-486
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
УДК 579.64:631.46:537.8
УСТОЙЧИВОСТЬ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ И ЧИСЛЕННОСТИ МИКРОФЛОРЫ РАЗНЫХ ПОЧВ ЮГА РОССИИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ
© 2008 г. Т. В. Денисова*, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников, В.Ф. Вальков
Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону
В модельных экспериментах исследовано влияние переменного магнитного поля (ПеМП) промышленной частоты (50 Гц) индукцией 1500 и 6000 мкТл, длительностью воздействия 5 сут на микрофлору и ферментативную активность почв Юга России разного генезиса и свойств.
Переменное магнитное поле, почвенная микрофлора, ферментативная активность, чернозем обыкновенный, бурая лесная почва, серопески, дерново-карбонатная почва.
Термин "глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды" официально введен в 1995 г. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), которая включила эту проблему в перечень приоритетных для человечества. В числе немногих всемирных проектов ВОЗ реализует международный электромагнитный проект (WHO International EMF Project), что подчеркивает актуальность и значение, придаваемое международной общественностью этой теме [1].
Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о биологической активности электромагнитных полей (ЭМП) во всех частотных диапазонах [1, 2].
В многочисленных наблюдениях и экспериментах, выполненных на разных видах растений и животных, обнаружено влияние на их физиологическое состояние искусственных магнитных полей [2-5].
Показано, что магнитные поля в зависимости от типа, интенсивности и времени воздействия оказывают различное влияние на активность ферментов [6, 7]. Отмечается [6], что в целом ряде экспериментов наблюдалась не линейная, а сложная, нередко многооптимумная зависимость изменения изучаемых показателей от напряженности магнитного поля. Показано угнетающее воздействие ЭМП на микроорганизмы [8-10].
* Адресат для корреспонденции: 344006 Ростов-на-Дону, Б. Садовая, 105, Южный федеральный университет, Биолого-почвенный ф-т, каф. экологии и природопользования; тел.: (863) 218-40-35; e-mail: ecology@bio.rsu.ru.
Почвенные микроорганизмы очень чутко реагируют на различные изменения почвенных условий, поэтому микробиологические показатели подходят для ранней диагностики техногенного загрязнения педосферы [11].
Почвенные ферменты - важнейший показатель биологической активности почв [12-14]. В почвенной биодинамике наибольшее значение имеют оксидоредуктазы и гидролазы. Из окси-доредуктаз в почве наиболее распространены каталазы, дегидрогеназы, фенолоксидазы, пе-роксидазы. Каталаза катализирует реакцию разложения перекиси водорода, образующуюся в процессе дыхания живых организмов и в результате различных биохимических реакций окисления органических веществ, и таким образом разрушает ядовитую для организмов перекись водорода. Дегидрогеназы катализируют окислительно-восстановительные реакции путем дегидрирования органических веществ. Из гидролаз наиболее широко распространены ин-вертаза, уреаза, протеаза, фосфатазы. Эти ферменты участвуют в реакциях гидролитического распада высокомолекулярных органических соединений и тем самым играют важную роль в обогащении почвы подвижными и доступными растениям и микроорганизмам питательными веществами. Инвертаза широко распространена в природе и встречается почти во всех типах почв [15].
Методология оценки действия ЭМП различных диапазонов должна включать изучение чувствительности основных элементов экосистем (животных, растений, микроорганизмов) к воздействию ЭМП с целью установления экологически значимых тест-объектов - биоиндикаторов -
Характеристика мест отбора исследованных почв
Тип почвы Место отбора Угодье Горизонт
Чернозем обыкновенный Ростовская обл., Октябрьский р-н, Пашня, поле озимой пшеницы Апах (0-25 см)
карбонатный учхоз "Донской" ДонГАУ
Дерново-карбонатная Краснодарский край, окрестности Виноградник Апах (0-20 см)
почва п. Южная Озерейка
Бурая лесная почва Республика Адыгея, п. Гузерипль Пашня Апах (0-20 см)
Серопески Ростовская обл., Каменский р-н Разнотравно-типчаково-ко- А (0-20 см)
выльная степь на песках
по показателям продуктивности и выживаемости, а также определение наиболее чувствительных тест-систем. Это позволит минимизировать материально-технические затраты на дальнейшие исследования при сохранении их достаточной объективности [1].
Цель настоящего исследования - сравнительная оценка влияния ПеМП промышленной частоты (50 Гц) индукцией 1500 и 6000 мкТл на биологические свойства некоторых почв Юга России, значительно различающихся по генезису и свойствам.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
В качестве объектов исследования были использованы чернозем обыкновенный карбонатный, бурая лесная почва, серопески и дерново-карбонатная почва (таблица). Эти почвы занимают значительную территорию Юга России и хорошо изучены [16-19].
Они существенно различаются между собой по содержанию гумуса, реакции среды (рН), содержанию карбонатов, гранулометрическому составу, поглотительной способности, биологической активности и другим свойствам, определяющим устойчивость почвы к антропогенному воздействию.
Исследование черноземов проведено более детально (на подтиповом уровне), поскольку черноземы занимают около 50% пахотных угодий России и здесь выращивается 2/3 сельскохозяйственной продукции. В качестве объекта исследования был использован чернозем обыкновенный южноевропейской фации карбонатный среднемощный малогумусный на желто-бурых лессовидных суглинках. Бурые лесные почвы отличает прежде всего кислая реакция среды. Дерново-карбонатные почвы и серопески принадлежат к интразо-нальным почвам: для первых характерно высокое содержание карбонатов и слабощелочная реакция среды, вторым присущ легкий гранулометриче-
ский состав и низкая поглотительная способность [17, 19].
Для проведения модельных экспериментов использовали установку (соленоид), описание которой представлено в нашей предыдущей работе [10].
Свежевысушенные образцы почвы помещали в стеклянные сосуды, увлажняли водой (до 60% от полной влагоемкости) и помещали в установку (соленоид) на 5 сут. Почву подвергали воздействию переменного магнитного поля (ПеМП) промышленной частоты (50 Гц) индукцией 1500 и 6000 мкТл. После окончания срока экспозиции исследовали различные показатели, характеризующие биологические свойства почвы. Контролем служили образцы почвы, находившиеся в тех же условиях, но не подвергавшиеся воздействию магнитных полей.
После окончания срока инкубации в почвенных образцах определяли численность микроорганизмов и активность ферментов. Лабораторно-аналитические исследования выполняли по общепринятым методикам [15, 20].
Во влажных образцах методом глубинного посева на плотные питательные среды определяли численность почвенных микроорганизмов по числу колониеобразующих единиц (КОЕ). На МПА (мясо-пептонный агар) выделяли аммонифицирующие бактерии, использующие органический азот, численность микроскопических грибов учитывали на подкисленной среде Чапека. Все данные представлены в пересчете на массу абсолютно сухой почвы.
В воздушно-сухих образцах определяли активность каталазы, Р-фруктофуранозидазы (инвер-тазы), дегидрогеназы. Активность каталазы и де-гидрогеназы определяли по методу А.Ш. Галстя-на (1978) [15]. Метод определения каталазной активности почвы основан на измерении скорости распада перекиси водорода при взаимодействии ее с почвой по объему выделяющегося кислорода (газометрический метод). Для определения активности дегидрогеназ почвы в качестве
акцептора водорода применяют бесцветные соли тетразолия (2,3,5-трифенилтетразолий хлористый - ТТХ), которые восстанавливаются в красные соединения формазанов (трифенилформазан -ТФФ). Для определения активности инвертазы использовали модифицированный колориметрический метод Ф.Х. Хазиева (1990) [15]. Повтор-ность 3-12-кратная.
Исследованные показатели отличаются высокой чувствительностью и информативностью по отношению к антропогенным воздействиям [15]. Был использован метод "слепого" опыта.
Опыты ставили в 3-кратной повторности. Значение показателей в контрольных образцах принимали за 100%. Аналитические определения биохимических и микробиологических показателей выполняли в 4-12-кратной повторности. Статистическая обработка данных (дисперсионный и корреляционный анализы) была выполнена с использованием статистического пакета Statistica 6.0 для Windows.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На активность каталазы и инвертазы всех исследованных почв ПеМП не оказало влияния -значения активности ферментов в опыте достоверно не отличаются от контрольных значений (рис. 1, 2).
На активность дегидрогеназы серопесков и бурой лесной почвы ПеМП оказало угнетающее воздействие (рис. 3). Активность дегидрогеназы бурой лесной почвы под влиянием ПеМП индукцией 1500 и 6000 мкТл ниже контроля на 42 (p < .05) и 49% (p < 0.05) соответственно. Активность дегидрогеназы серопесков ниже контроля на 58 (p < 0.05) и 60% (p < 0.05) соответственно.
Практически отсутствует отличие в воздействии ПеМП разной интенсивности 1500 и 6000 мкТл, оно составляет 4-11% (рис. 3). Дегид-рогеназа чернозема обыкновенного и дерново-карбонатной почвы устойчива к воздействию ПеМП - отличия от контроля не достоверны.
Таким образом, из всех исследованных ферментов только активность дегидрогеназы серопесков и бурой лесной почвы снижается под влиянием ПеМП. Активность фермента ниже контроля на 31-49% (рис. 3).
На численность бактерий чернозема обыкновенного, дерново-карбонатной почвы и серопесков ПеМП оказало угнетающее воздействие (рис. 4). Бактерии бурой лесной почвы устойчивы к воздействию ПеМП.
Наибольшее влияние отмечено на бактерии серопесков - численность ниже контроля на 76 (p < 0.05) и 88% (p < 0.01) соответственно (рис. 4) и на микромицеты дерново-карбонатной почвы -
Активность каталазы, мл 02/г 12 г
10
8 6 4 2 0
□ Контроль
□ 1500 мкТл ■ 6000 мкТл
а
Чернозем Бурая лесная Серопески Дерново-обыкновенный почва
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.