УДК 502(091)

ІСТОРІЯ ДОСЛІДЖЕННЯ РІЗНОМАНІТТЯ
ТВАРИННОГО СВІТУ ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

О. Є. Пахомов, В. Я. Гассо, К. К. Голобородько

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара, Дніпропетровськ, Укарїна

HISTORY OF ANIMALS’ DIVERSITY RESEARCH
IN DNIPROPETROVS’K REGION

О. Y. Pakhomov, V. Y. Gasso, K. K. Goloborodko

Oles’ Honchar Dnipropetrovs’k National University, Dnipropetrovs’k, Ukraine

Існування людини протягом всієї її еволюції пов’язане з різноманітними зв’язками з тваринами. Стрімкий цивілізаційний розвиток, науково-технічна революція та декілька століть інтенсифікації природокористування значною мірою призвели до необхідності появи нових форм взаємовідносин людини із тваринами – охорони тваринного світу. Особливого значення цей процес набув із середини ХХ ст., коли зникнення окремих видів тварин набуло планетарного масштабу. У першу чергу проблемами охорони тварин почали перейматись в Європі, адже антропічний вплив за останні сторіччя тут набув тотального характеру.

Територія України масштабного перетворення зазнала ще майже 200 років тому. Саме у цей час починається поступове розорювання лісостепової та степової зон. У ре­зультаті на початку ХХ ст. окрім цілинних ділянок у декількох природних заповідниках, майже не залишилось неперетворених степових екосистем. Нажаль територія Дніпропетровської області винятком не стала. На початку другого десятиріччя ХХІ століття умовно не перетворені екосистеми за сукупною площею не перевищують 3 % території області. За таких умов тваринний світ регіону щоденно зазнає перетворюючого впливу людини, адже знищення місць існування вважається головною перешкодою для виживання будь-якого біологічного виду.

Фауна Катеринославської губернії, як невід’ємний компонент існування людини на цих теренах, привертала увагу дослідників ще з кінця ХVІІІ ст., адже перші друковані відомості про комплекс тварин регіону можна знайти у відомих класичних працях російських академіків Й. А. Гюльденштедта (1879) та В. Ф. Зуєва (1787), які здійснили експедиції територією губернії (включно із сучасною територією області) у 1774–1775 та 1781–1782 рр. відповідно. У цей час з’являється й перша спеціалізована робота статського радника Й. де Бебера (Böber, 1793), присвячена лускокрилим.

У ХІХ ст. почався новий етап досліджень, комплексні дослідження губернії поступово переходять на новий рівень наукових пошуків: відбуваються спеціалізовані наукові дослідження. У першу чергу слід згадати відомого професора Київського університету К. Ф. Кеслера. Вчений наводить фундаментальні відомості про птахів (Кеслер, 1851, 1852) та риб (Кеслер, 1856, 1860) регіону. Потрібно звернути особливу увагу, що у своїх роботах К. Ф. Кеслер зазначав, що всі рибалки скаржаться на поступове зменшення у Дніпрі «красної» риби, особливо осетрів. Український учений-рибовод І. Н. Фалєєв у 1895 році відмічав, що зменшення рибних багатств Дніпра відбувається щорічно. Отже можна зробити висновок, що скорочення чисельності окремих видів тварин у регіоні, привертало увагу вчених вже починаючи із середини ХІХ ст. Майже одночасно відбуваються перші фауністичні дослідження безхребетних тварин – метеликів (Czernay, 1854; Ярошевский, 1880), бджіл (Bramson, 1879) та павуків (Thorell, 1875; Фрейберг, 1897).

Становлення Катеринославу як губернського центру відображається й на рівні місцевих науковців. У першу чергу слід згадати праці відомого катеринославського ентомолога К. Л. Брамсона (1881, 1883, 1894, 1896), які можна вважати першими монографічними роботами по зоології, друкованими у Катеринославі. Початок ХХ ст. відзначається публікацією вже певних підсумкових фауністичних праць – присвячених орнітофауні (Вальх, 1900, 1911) та іхтіофауні (Емельяненко, 1914).

Планомірні й цілеспрямовані зоологічні дослідження були пов’язані з організацією в Катеринославі у 1918 році Інституту народної освіти (з 1933 року Дніпропетровський державний університет) із кафедрою зоології, заснованою відомим ученим – професором Л. В. Рейнгардом. На першому етапі свого розвитку були організовані фауністичні дослідження комплексів тварин із розробленням рекомендацій щодо їх раціонального використання та охорони. У цей час друкується монографія співробітника кафедри І. І. Барабаша-Нікіфорова «Нариси фауни степової Наддніпрянщини» (1928), яка по суті стала першою зведеною роботою, присвяченою ссавцям фауни регіону. А у 1930 р. відомий вчений-зоолог професор М. П. Акімов уперше ставить питання про охорону тварин та їх місць існування, організації об’єктів природно-заповідного фонду (Акімов, 1930).

Наступний етап був пов’язаний із масштабними роботами із будівництва гідроелектростанцій на Дніпрі. У цей час організовано перші в Радянському Союзі дослідження формування фауністичних водно-болотних комплексів в умовах водосховищ. Під керівництвом професорів Г. Б. Мельникова, І. П. Лубянова, П. О. Журавля, С. П. Федія та В. Л. Булахова проводяться масштабні комплексні гідробіологічні до­слідження фауни та її змін, що відбулись під впливом зарегулювання р. Дніпро. За ба­гаторічну історію експедицій, у них брала участь велика кількість провідних і визнаних фахівців – С. М. Тарасенко (Цегер), Л. Д. Бєляєв, О. М. Чапліна, Ф. Д. Великохатько, Й. І. Короткий, Т. Б. Паншина, Ю. П. Бобильов, О. О. Христов, В. М. Кочет, Р. О. Но­віцький, О. В. Федоненко, О. І. Бєрєстов, Н. І. Загубіженко, Т. В. Миколайчук та ін.

Значний обсяг зоологічних та екологічних досліджень проведено у складі комплексної експедиції з вивчення штучних і природних степових лісів, під керів­ництвом професора О. Л. Бельгарда. Починаючи із 1949 року експедиціями охоплено всі основні за площею та ступенем збереження лісові екосистеми області. У результаті вдалось з’ясувати доволі детальну картину фауни долин р. Самара з основними притоками, Оріль, Базавлук, Інгулець тощо. Проводиться значна дослідницька робота на територіях рекультивації Західного Донбасу, Криворіжжя, Орджонікідзевських і Марганецьких рудорозробок, на кризових територіях окол. м. Жовті Води та Дніпро­дзержинськ. Особливу увагу приділено дослідженням місць існування фауни в умовах урбоекотопів Дніпропетровської агломерації.

Дослідженнями охоплено майже всі таксони тварин: ссавців досліджували В. Л. Булахов, О. Є. Пахомов, М. Ю. Пісарева, О. А. Рева, О. В. Міхєєв та ін.; птахів – В. В. Стаховський, В. Л. Булахов, О. Д. Колєсніков, А. А. Губкін, О. М. Мясоєдова, Н. С. Романєєв, О. Л. Пономаренко та ін.; амфібій та рептилій – В. П. Гончарова, В. Л. Булахов, Н. Ф. Константинова, Ю. П. Бобильов, А. М. Місюра, В. Я. Гассо та ін.; ґрунтова микро- та мезофауна – Л. Г. Рейнгард, І. Я. Булік, О. Г. Топчієв, М. О. Шимкі­на (Фатовенко), О. Ф. Пилипенко, Ю. Л. Кульбачко, О. В. Жуков, О. М. Кунах та ін.; комах – О. В. Бондарєв, Л. Г. Апостолов, В. Є. Боченко, В. О., Барсов, Г. В. Харакоз, О. П. Груша, В. В. Бригадиренко, К. К. Голобородько, Л. І. Фали та ін.; кліщів – С. М. Бровко та А. М. Корабльов.

Підсумковою роботою цих тривалих досліджень фауни Дніпропетровщини, можна вважати вихід 10 томів серії «Біорізноманіття України. Дніпропетровська область», під загальною редакцією О. Є. Пахомова (2005–2011 pp.). Серію присвячено дощовим червам, метеликам (3 томи), павукам, рибам, амфібіям і рептиліям, птахам (2 томи) та ссавцям. Слід відзначити, що дослідження різних груп тварин тривають, а отже, слід чекати появи нових видань серії. Така фундаментальна робота великого авторського колективу стала основою для підготовки видання «Червоної книги Дніпропетровської області. Тваринний світ”. Усього до «червонного» списку внесено 423 види рідкісних і зникаючих тварин регіону, серед яких не тільки види, що мають рідкісний статус у регіоні, а й тварини, рекомендовані до охорони такою поважною світовою організацією як Міжнародний союз охорони природи. До цього видання, також включено 202 види фауни області, занесених до Червоної книги України, адже сучасний стан їх популяцій у масштабі нашої країни вважається загрозливим.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 31-33.

УДК 595.2:504.7.06

Е. О. Мороз
Днепропетровскиий национальный университет им. О.Гончера, ramzyes@yandex.ru

TO PROBLEM ON ESTIMATION OF BIOSPHERIC ROLE
OF ECOSYSTEMS

K. O. Moroz
Oles’ Honchar Dnipropetrovs’k National University, Dnipropetrovs’k, Ukraine

Прогнозируемые глобальные климатические изменения активизировали разработку проблем экологического подхода к вопросу контроля и регулирования биосферных процессов. Общие принципы функционирования экосистем (в том числе и трансформация ими углеродных соединений) в достаточной мере изучены. Однако особенности протекания отдельных этапов и степень влияния на них внешних и внутренних факторов требуют детального изучения. Вследствие этого затрудняется прогнозирование направленности экосистемных процессов, происходит недооценивание функциональной активности компонентов биогеоценоза. Это приводит к значительным погрешностям при построении количественных моделей процессов биологического круговорота (Heimann, Reichstein, 2008). Оценка биосферной роли экосистем не может быть полноценной без учета гетеротрофных процессов, локализованных в подстилочном горизонте биогеоценозов.

Сапрофаги герпетобия – неотъемлемый элемент трофической структуры экосистемы, который формирует начальное звено детритных цепей питания (Стриганова, 2003). Благодаря большому количеству материала о пищевой активности подстилочных беспозвоночных, их роли в регуляции процессов разложения органического вещества функциональное значение животных не вызывает сомнений и позволяет говорить о сложности и многообразии их участия в экосистемных процессах (Lavelle, Spain, 2001; Wardle, 2002 и др.).Оценка роли подстилочных артропод заключается в интерпретации взаимодействий популяций с функционированием экосистем в целом: энергетическими связями и круговоротом веществ (в частности с углеродным обменом), неотъемлемой частью которого является газообменный баланс организмов герпетобия (Persson, Lohm, 1977; Uvarov, 2003).

Только тщательное изучение физиологических особеностей, четкое определение места насекомого в трофической сети, изучение динамики популяционных характеристик и учет метаболических адаптаций отдельных видов животных дает возможность определения роли насекомых в общем круговороте веществ. А это, в свою очередь, открывает путь для математической интерпритации взаимодействия насекомых с экосистемой и достоверного прогнозирования популяционных ответов артропод на происходящие в ней изменения.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 30.

УДК 591.6:502.63:711

В. О. Мовчан

Відкритий міжнародний університет розвитку людини «Україна»

ROLE OF ANIMALS IN URBAN ECOSYSTEMS

V. О. Movchan

OpenInternationalUniversity of Human Development “Ukraine”, Ukraine

Урбанізація супроводжується погіршенням умов існування всіх компонентів урбоекосистеми: рослин, тварин і людини. Людина, яка взяла на себе керування станом міської екосистеми, вочевидь не справляється із цим завданням. Найлогічнішим було б відновлення у міських екосистемах природної саморегуляції, де основним середовищетвірним компонентом є рослинний блок, а кругообіг речовин забезпечується пропорційно представленим тваринним населенням. Усі необхідні для цього наукові розробки та технології уже існують, залишилось лише впровадити їх у життя. Однак у нашій країні вони поки що мало застосовуться, тим часом внаслідок деградації міських екосистем все більше потерпають міські мешканці, особливо внаслідок скупчення страждає психіка. Негативними проявами у психічній сфері міських жителів є депресії, агресивність, наркоманія, алкоголізм, суїциди тощо («синдром лемінга» або «сум нових міст»). Для лікування таких проявів рекомендують контакт із природою, перебування серед зелених насаджень. Але, як показує проведене автором анкетування, для багатьох людей набагато важливіший контакт із тваринами, особливо «недомашніми»: спостереження за метушнею горобців, підгодовування білок у парку тощо. Очевидно, саме тому все більшого значення набуває зоотерапія – лікування різноманітних фізичних і психічних розладів за допомогою тварин. Найвідоміші її різновиди – іпотерапія та дельфінотерапія, на побутовому рівні – утримання кішок, собак та інших домашніх улюбленців. У світовій практиці використовується з лікувальною метою спілкування з найрізноманітнішими тваринами – від безхребетних і змій до акул і тигрів.

Але зоотерапія в умовах лікувальних закладів, як правило, дуже дорога та пов’язана із дискомфортом для тварин. Разом із цим природа сама йде назустріч, ніби прагнучи допомогти городянам: все більше видів тварин, особливо птахів, активно мігрують у міста. І спостереження та спілкування з ними могли б стати засобами масової безкоштовної зоотерапії, якби чисельність цих тварин була помітною.

Для цього ми повинні допомогти їм адаптуватись, вижити та розмножитись у межах міських екосистем, тим більше, що це не потребує значних коштів: необхідно лише виконувати нормативи щодо утримання зелених насаджень, створити умови для гніздування та систематично підгодовувати. Різноманітні штучні гніздівлі, годівниці, поїлки, схованки і т.д. можуть стати справжньою окрасою міста, якщо будуть виготовлені, встановлені та доглянуті відповідно до науково обґрунтованих норм і вимог дизайну міського середовища.

Досвід інших європейських країн свідчить, що люди, які від народження живуть в оточенні саме таких біотехнічних прилажів і тварин, що ними користуються, звикають сприймати турботу про інших як норму життя, набагато здоровіші та врівноваженіші від тих, хто не мав такої можливості.

Щоб досягти успіху у поліпшенні стану міських екосистем, необхідне в першу чергу підвищення екологічної свідомості населення, що дозволить уникнути актів вандалізму. Слід враховувати також особливості нашого українського національного характеру: екзекутивність, пасивність, індивідуалізм. Для того, щоб нове покоління співвітчизників виросло здоровим і екологічно свідомим, необхідно облаштування сучасних міст відповідно принципу «місто, дружнє до природи» починати вже сьогодні.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 28-29.

Відкритий міжнародний університет розвитку людини «Україна»

УДК 502.5/.8(477.42)

Ф. Ф. Марков, А. І. Гузій

Житомирський національний агроекологічний університет

THE NATURE-RESERVE RESOURCES OF ZHITOMIR PROVINCE:
CONSERVATION PROBLEMS AND DEVELOPMENT PROSPECT

F. F. Markov, А. І. Guzij

ZhitomirNationalAgroecologicalUniversity, Zhitomir, Ukraine

Природно-заповідний фонд (ПЗФ) становлять ділянки суходолу та водного простору, природні комплекси та об’єкти яких мають особливу природоохоронну, наукову, естетичну, рекреаційну та іншу цінність і виділені з метою збереження природного різноманіття ландшафтів, генофонду тваринного та рослинного світу, підтримання загального екологічного балансу та забезпечення фонового моніторингу навколишнього природного середовища.

Заповідання екосистем природного походження – важливе питання з багатьох точок зору. З одного боку, воно дає можливість зберегти генофонд рослинного та тваринного світу, з іншого – структуру екосистем. В останньому випадку екосистеми природного походження – певний приклад для створення штучних екосистем. У цьому відношенні своєрідною структурою, флорою та фауною, ландшафтним різноманіттям характеризуються й екосистеми природного походження Житомирщини. Тому аналіз сучасного стану ПЗФ області, розгляд проблем і перспектив його розвитку – питання дуже важливі. Понад 100 років минуло з часу започаткування активної форми збереження та відтворення незайманих ландшафтів України. На 1 січня 1928 року в Україні було 6 державних заповідників. Загальна площа 6 заповідників становила 68 500 га. Перші паростки заповідання – резервати (у сучасному розумінні природні та біосферні заповідники), досягнувши максимального розквіту в 1951 pоці (функціонувало 12 заповідників загальною площею 54 383,4 га), у подальшому стали жертвою політичного вандалізму та екологічного нігілізму – надовго втратили свій природоохоронний статус. У Житомирській області станом на 2011 рік налічуються 211 об’єктів ПЗФ, які займають площу 132 133,03 га (табл.). Найбільше представлені серед об’єктів ПЗФ заказники місцевого значення – 135 (64 % усього ПЗФ).

Кількість категорій ПЗФ та їх площа загалом збільшується, але поряд із цим деякі об’єкти втратили свій статус або взагалі були виключені з територій ПЗФ. У 1994 році зареєстровано 81 заказник загальнодержавного значення, у 2011 – залишилось лише 10. 71 заказник набув статусу місцевого значення. Стосовно парків-пам’яток садово-паркового мистецтва загальнодержавного значення склалася наступна картина: у 1994 році їх налічувалося 8, але такі парки, як Бондарецький (1,9 га), дендропарки «Пілява» (6,6 га) та «Гладковицький» (4,0 га) втратили свій попередній статус і набули статусу парків-пам’яток садово-паркового мистецтва (Бондарецький) та дендропарків місцевого значення. Гладковицький дендропарк заснований у 1957 році. У ньому зростає 73 види деревно-чагарникових порід, у тому числі 40 видів – не місцеві. За складом деревно-чагарникових порід парк не має собі рівних на території Житомирської області. Поряд із цим, він має науково-пізнавальне значення.

Таблиця. Структура категорій природно-заповідного фонду Житомирської області
та її зміна за роками

Щодо парків-пам’яток садово-паркового мистецтва місцевого значення, статус парку Грабчаковий ліс було змінено на заказник, а парк шкіроб’єднання ім. Ілліча у м. Бердичів узагалі втратив статус об’єкту ПЗФ. Останній заснований у другій половині ХVІІ ст., реконструкції його проводились у ХVІІІ і ХІХ ст., у 1946 році.
Сучасний парк – насадження 200–350-річних дубів і 100-річних липових алей. Біогрупами зростають клени, тополі та інші деревні та чагарникові породи.

Таким чином, кількість природно-заповідних об’єктів Житомирщини із 130 у 1994 році зросла до 211 у 2011, площа ПЗФ із 20 589,2 га у 1994 році збільшилась до 132 133,03 га у 2011. У структурі ПЗФ відбулися наступні зміни:

– статус Бондарецького парку змінився на статус парка-пам’ятки садово-паркового мистецтва місцевого значення;

– дендропарки Пілява та Гладковицький також втратили свій попередній статус та набули статусу парків-пам’яток і дендропарків місцевого значення;

– парк шкіроб’єднання ім. Ілліча у м. Бердичів втратив статус об’єкту ПЗФ;

– статус парку Грабчаковий ліс було змінено на заказник.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 27-28.

УДК 504.052:547.841

А. А. Мамонтов, Е. А. Мамонтова, Е. Н. Тарасова

Институт геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН, Иркутск, Россия, ice_baikal@mail.ru

DIOXINS IN THE LAKEBAIKAL

А. А. Mamontov, Е. А. Mamontova, Е. N. Tarasova

A. P. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, Irkutsk, Russia, ice_baikal@mail.ru

Стойкие органические загрязнители (СОЗ) – это группа особо опасных соединений, включающих полихлорированные дибензо-пара-диоксины (ПХДД), полихлорированные дибензофураны (ПХДФ), полихлорированные бифенилы (ПХБ), хлорорганические пестициды (ДДТ, ГХЦГ, хлорданы, ГХБ, алдрин и др.), полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ) и др. Для соединений этой группы характерны высокая устойчивость в окружающей среде, накопление по пищевой цепи, токсичность для человека и других живых организмов. СОЗ способны переноситься на большие расстояния от места их образования или применения. СОЗ подпадают под действие нескольких международных соглашений, подписанных Россией, таких как, Стокгольмская конвенция по СОЗ, Базельская конвенция, Орхузский протокол по дальнему трансграничному воздушному переносу (CLRTAP).

Первые данные о содержании диоксинов и родственных соединений (ПХДД/Ф и ПХБ) в биоте оз. Байкал получены в 1988–1990 гг. в результате российско-американ­ского сотрудничества (A. Schecter, академики РАН В. А. Коптюг и М. А. Грачев). С 1989 г. исследования ПХДД/Ф и ПХБ в оз. Байкал проводились и проводятся в настоящее время под руководством академиков Г. И. Галазия и М. И. Кузьмина в составе Байкальского экологического музея, Отдела экологических исследований Прибайкалья, а затем Института геохимии СО РАН вместе с НПО «Тайфун», а с 1995 года – с учеными из Германии, Финляндии, Швеции (Тарасова и др., 1995; Tarasova et al., 1997: Mamontov et al., 2000; Mamontova et al., 1997; Полихлорированные бифенилы…, 2005 и др.).

Известно, что в результате работы целлюлозно-бумажных предприятий с хлорным отбеливанием как побочные продукты образуются диоксины и фураны (ПХДД, ПХДФ). Конгенерный состав ПХДД/Ф в сточных водах БЦБК показал значительное сходство с конгенерным составом ПХДД/Ф в донных отложениях, зоопланктоне, отловленном вблизи от БЦБК. Весомый вклад вносят и инсенираторные установки комбината. По данным ИГМУ сточными водами БЦБК за 30 лет работы в Байкал поступило 2 597 г TEQ ПХДД/Ф (Государственный доклад областного комитета по охране природы 1997 г.), что сравнимо с выбросом в окружающую среду в Севезо (Италия) в 1976 г., приведшем к эвакуации людей с загрязненной территории и проведению дорогостоящих мероприятий по ликвидации последствий и мониторингу, которые ведутся до сих пор.

Уровни эквивалентов токсичности (TEQ) ПХДД/Ф в донных отложениях, отобранных с глубоководных обитаемых аппаратов МИР (финансовая поддержка определения ПХДД/Ф в БРЭЦ от некоммерческой организации «Совет Гринпис» ) в южной котловине оз. Байкал около БЦБК в 2010 году (Кузьмин и др., 2011), находились в тех же пределах, что и в 1997 году (Грошева и др., 1998), что говорит о высокой стабильности данных соединений и сохранении прежней ситуации с загрязнением диоксинами и родственными соединениями экосистемы Байкала, что и в 1990-х гг.

TEQ диоксинов в донных отложениях около БЦБК выше, чем в дельте р. Селенги и в донных отложениях Северного Байкала (Мамонтов, 2001). Наибольшие концентрации ПХДД/Ф и ПХБ, превышающие ПДК, в рыбах (голомянках) оз. Байкал также обнаружены в южной котловине. При этом концентрации ПХДД/Ф в рыбах возле БЦБК в конце 1990 и 2000-х годах (Mamontov et al., 1997; Мамонтов 2001; Mamontova et al., 2009) сравнима с уровнями в рыбах в конце 1980-х (Schecter, Koptug, Grachev, et al., 1990). Концентрации ПХДД/Ф и ПХБ выше ПДК для пищевых продуктов, используемых для питания детей, также обнаружены в ценных промысловых видах рыб, например в сигах (Mamontova et al., 2009).

Байкальская нерпа является вершиной пищевой цепи в озере. Поэтому концентрации ПХДД/Ф и ПХБ в тканях нерпы могут служить показателем загрязнения экосистемы Байкала. Получены высокие величины концентраций ПХДД/Ф в организме взрослых нерп, сравнимые с уровнями в кольчатых тюленях Балтийского моря (Тарасова и др., 1997; Mamontov et al., 1997). Сравнение концентраций ПХБ в жире нерпы с действующими и недействующими концентрациями (AMAP, 1998), позволяет предположить наличие проявлений неблагоприятных эффектов у детенышей нерпы, нарушение иммунной и репродуктивной систем организма. По мнению исследователей из Японии (Nakata et al., 1995), повышенные концентрации хлорорганических соединений в организме нерп стали причиной снижения иммунитета, что вызвало эпидемию среди нерп и массовую гибель нерп от чумки плотоядных в 1987–1988 гг.

Местное население традиционно использует в пищу рыбу и, особенно, мясо и жир нерпы. Топленый жир нерпы используется в качестве добавки в пищу в течение всего года. Известно, что потребление мяса и жира водных млекопитающих при высоких концентрациях диоксинов и родственных соединений в них, может приводить к повышенному воздействию на здоровье населения. Например, население Фарерских островов использует в пищу мясо и жир обыкновенных гринд, морских птиц и рыбу, в которых обнаруживаются высокие концентрации СОЗ и ртути (Fangstrom et al., 2004).

Уровни ПХБ и ПХДД/Ф в грудном молоке жительниц пос. Онгурен, расположенном в труднодоступной местности на западном берегу Байкала, сравнимы с подобной когортой на Фарерских островах, где также используют в пищу морских млекопитающих (Fangstrom et al., 2004) и также с концентрациями, найденными у жительниц г. Серпухова, работавших на трансформаторном заводе, где в производстве использовался Совол (техническая смесь ПХБ) в начале 1990-х годов (Плескачевская и др., 1992). Эта группа характеризуется высокими концентрациями ПХБ и TEQ ПХДД/Ф. Больший вклад в суммарный эквивалент токсичности диоксинов и родственных соединений по сравнению с другими группами вносят 2,3,7,8-ТХДД и 1,2,3,7,8-ПнХДД, что характерно также для конгенерного состава, найденного в байкальских нерпах (Mamontov et al., 1997).

Индекс опасности возникновения неканцерогенных заболеваний у человека при потреблении только 10 г в неделю жира детенышей байкальской нерпы превышает 1 для всех органов и систем мишеней (ЦНС, эндокринной, иммунной, репродуктивной систем, печени и др.), то есть возможны нарушения со стороны данных органов и систем организма. Канцерогенный риск при данных условиях будет достигать 5,4·10^–5, что соответствует 54 дополнительным случаям рака среди 1 млн. населения и превышает приемлемый уровень риска (1·10^–6).

Таким образом, полученные уровни СОЗ в оз. Байкал способны оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье его обитателей и людей, проживающих на берегах и использующих в пищу рыбу и жир нерпы.

Исследования проведены в рамках международного сотрудничества с Университетом г. Байройта (Германия), Институтом исследования Балтийского моря в Университете Ростока, (Германия), лабораторией ERGO, Гамбург (Германия), Норвежским Институтом исследования атмосферы (Норвегия), Институтом программных систем РАН (Россия), при финансовой поддержке грантов INTAS 2000-00140, фонда Макартуров, грантов РФФИ № 04-05-64870, 07-05-00697, 10-05-00663, РФФИ-ГФЕН 07-05-92116, 10-05-93173-Монг_а.

;

;http://www.zoology.dp.ua/zoocenosis-2011″>Zoocenosis — 2011</a>
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 24-26

;

УДК 575.22:595.7

МЕХАНІЗМИ ГЕНЕТИЧНОЇ АДАПТАЦІЇ ТВАРИН
В УМОВАХ ТРАНСФОРМАЦІЇ ЕКОСИСТЕМ

О. Г. Лановенко

Херсонський державний університет, Херсон,Україна, еlenalanovenko@mail.ru

MECHANISMS OF ANIMALS’ GENETIC ADAPTATION
UNDER CONDITIONS OF ECOSYSTEMS TRANSFORMATION

Е. G. Lanovenko

Kherson State University, Kherson, Ukraine, еlenalanovenko@mail.ru

На екосистемному рівні біосфера є сукупністю взаємодіючих видів, розподілених по екологічним нішам. Живий організм – конкретна біологічна система, морфологічно пристосована до існування в певних умовах специфічної екологічної ніші. Рух біосистеми на цьому рівні забезпечується процесом адаптивного видоутворення, радіального розходження форм від універсальної класової форми. При цьому відбувається реалізація системних новацій біологічного класу у вигляді конкретних адаптивних форм.

Адаптивні новації, на відміну від еволюційних, мають корисне («прогресивне») значення лише для конкретного виду в конкретній екологічній ніші. При цьому генофонд популяції визначає наявність спектру шляхів розвитку організмів завдяки комбінативній мінливості генотипів. Серед таких можливих варіантів онтогенезу один є нормальним, стандартним для популяції і таким, що забезпечує найбільшу її адаптивність до певних умов. Завдяки еквіфінальності нормального онтогенезу він стійко реалізується у більшості організмів незалежно від незначних генетичних та інших відхилень, можливих на різних етапах розвитку.

В онтогенезі тварин геном виконує декілька функцій: забезпечує варіативність, необхідну для системогенезу (поточного та новаційного); стабілізує та закріплює норму реакції, яка детермінує підтриманий добором адаптивний онтогенез; фіксує адаптивні новації. Отже геном – механізм, який відображає всю часову динаміку змін (пристосувань) особини, що реалізуються в умовах мінливого середовища.

Специфічний вплив оточуючого середовища як фактора трансформації зооценозів здійснює добір поведінкових стратегій або відхилень від морфологічної норми у межах популяцій. Причина морфологічних змін особин – зміни параметрів умов середовища, які викликають появу варіацій онтогенезу та добір на користь одного з них. Такі зміни можуть бути викликані мутаціями або епігенетичними модифікаціями геному в онтогенезі.

Відмінності між епігенетичними та генетичними механізмами успадкування полягають в їх стабільності та відтворюваності ефектів. Генетично обумовлені ознаки можуть відтворюватися необмежено довго, поки у відповідному гені не виникає мутація, закріплення якої в алогамних популяціях тварин відбувається досить тривалий час. Індуковані епігенетичні зміни відтворюються у ряду клітинних поколінь у межах життя одного організму. У наступних генераціях вони відтворюватимуться не більше 3–4 поколінь. Якщо індукований стимул зникає, вони поступово зникають.

Отже, епігенетичні зміни мають спрямований характер і відповідають характеру стимулу, що їх індукує. Вони спрямовані на адаптацію організму до зміни умов його існування. Більшість епігенетично обумовлених змін настільки стабільно відтворюються та важко відрізняються від мутаційних змін геному, що названі епімутаціями.

Однією з груп генів тварин, у забезпеченні функцій яких суттєва роль відводиться епігенетичним механізмам, є імпринтингові гени. Їх моноалельна експресія визначається батьківським походженням активного алеля і пов’язана з диференціальним метилуванням регуляторних послідовностей ДНК, які формуються строго специфічним чином у гаметогенезі. Саме ефект порушення дози таких генів призводить до виникнення епімутацій – аномалій диференціального метилування регуляторних ділянок геному. Крім того, внаслідок дії аберантних епігенетичних процесів у популяціях може збільшуватися частота мутацій.

Молекулярна основа епігенетичних феноменів у ссавців – ковалентні модифікації структури хроматину, представлені метилуванням ДНК та модифікаціями гістонів. Крім того, частота метилування ДНК зменшується з віком як наслідок адаптації.

Епігенетичні модифікації геному відповідають характеру стимулу, що їх індукує, й іноді мають прогностичний ефект. Відомі приклади народження восени у популяціях мишей-полівок (Microtus arvalis (Pallas, 1779)) особин із довшим та густішим хутром, ніж навесні, хоча внутрішньоутробний розвиток «весняних» і «осінніх» мишей відбувається на фоні практично однакових умов середовища (температури, тривалості світлового дня, вологості тощо). Сигналом, який запускає епігенетичні зміни геному, що призводять до такого фенотипового ефекту, є зміна градієнта концентрації мелатоніну в крові тварин (навесні відбувається його поступове зниження, восени – підвищення). Отже, епігенетичні адаптивні зміни (збільшення довжини хутра) індукуються ще до настання холодів, адаптація до яких корисна для організму. Механізм такої адаптації поки що незрозумілий.

Усі фактори, що діють протягом чутливих для організму (сенситивних) етапів розвитку, здатні викликати епігенетичні модифікації геному та посилювати адаптацію організму тварин до змін умов довкілля. До таких факторів належать: повноцінність живлення, материнський стрес, зміна фізичних, хімічних і біологічних параметрів середовища. Материнський вплив на генотипово обумовлені властивості нащадків може бути опосередкований цитоплазматичною спадковістю, живленням, передачею патогенів і антитіл, наслідуванням поведінки (Резникова, 2000) та в різною мірою визначати життєздатність і репродуктивний потенціал наступної генерації. Інтегрований вплив зовнішніх і внутріпопуляційних факторів відбивається на фізичному статусі особин, а потім – і на їх репродуктивній здатності. Материнські ефекти мають переваги перед генетично визначеними, оскільки дозволяють здійснювати швидкі фенотипові перебудови під час змін умов існування. Причому чим раніше відбудеться їх вплив в онтогенезі, тим сильнішим буде вплив на остаточний фенотип. За результатами еколого-фізіологічних досліджень встановлено, що вплив зовнішніх і материнських факторів на фенотип може проявлятися як «ефект когорти», що зберігається тривалий час внаслідок епігенетичних змін.

Епігенетичні модифікації відіграють важливу роль не тільки під час ембріонального розвитку організму, вони здатні виникати у постнатальному онтогенезі під впливом сигналів середовища. Наприклад, у бджіл медоносних (Apis mellifera (Linneus, 1758)) робочі особини живуть 6 тижнів, а матка – 6 років. При повній генетичній ідентичності вони відрізняються лише тим, що майбутня бджолина матка під час розвитку личинки живиться маточним молочком на декілька діб більше, ніж робоча бджола. У результаті у представників цих бджолиних каст формуються відмінні епігенотипи. Незважаючи на зовнішню та біохімічну подібність, тривалість їх життя розрізняється у 50 разів. Отже, зміна материнського раціону «змінила» прояв відповідного гена.

Морфо-фізіологічні перебудови у суміжних генераціях і регуляція кількості особин наступного покоління здійснюється завдяки надзвичайно високій чутливості ембріонального та постнатального розвитку до факторів зовнішнього та материнського середовища та їх змінам, що створює можливість для швидкої адаптації тварин наступної генерації до нових умов існування. Екологічні фактори, що призводять до зниження чисельності, мають пролонгований вплив на компоненти пристосованості тварин наступної генерації – знижують тривалість життя та репродуктивний потенціал самиць, підвищують репродуктивну здатність самців. При нестачі трофічних ресурсів збільшення плодючості знижує тривалість життя тварин.

У результаті добору генотипів, найбільш наближених до нової морфологічної форми і тих, що успішніше реалізують її у поточних умовах середовища, формується новий генофонд, який стабільно забезпечує новий стійкий онтогенез. Геноми, не здатні забезпечити адаптивний онтогенез, знаходяться у популяціях у невеликих концентраціях і будуть із часом або відсікатися добором, або зберігатися, збільшуючи комбінативну різноманітність генотипів, отже, спадкову різноманітність популяцій.

Таким чином, інформація про фенотип міститься не тільки у геномі, а й у епігеномі, який є пластичним і може, змінюючись під впливом певних середовищних стимулів, впливати на прояв генів. В основі генетичної адаптації тварин до трансформації екосистем, крім мутацій, що підлягають селекції природнім добором, існують спрямовані адаптивні зміни – епімутації, здатні передаватися від предків нащадкам. У результаті на популяційному рівні спостерігається спектр дискретної різноманітної варіативності пар «генотип – фенотип». З одного боку, тому ж самому геному відповідає спектр фенотипів, тобто набір стабільних онтогенезів, які з різною ймовірністю реалізуються при зміні зовнішніх умов, з іншого – популяційно-нормальний онтогенез може однозначно реалізуватися у стандартних умовах на основі різних геномів. Це забезпечує високу пластичність алогамних популяцій тварин у мінливих умовах довкілля.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 22-24.

УДК 631.4:574.4(478)+504.53(478)

Е. С. Кухарук, К. П. Бульмага, А. Н. Бургеля, И. Е. Флогимон

Институт экологии и географии Академии наук Республики Молдова,
Кишинев, Молдова, ecostrategii@yahoo.com

IMPORTANCE OF SOIL FOR LIVING ORGANISMS
AND BIOTIC RELATIONS FORMING

E. S. Kuharuk, K. P. Bulimaga, A. N. Burghelea, I. E. Floghimon

Institute of Ecology and Geography, ASRM, Kishinev, Moldova

Почва является жилищем и убежищем для многих живых организмов, предохраняет от перегрева и от переохлаждения, защищает от хищников, обитающих на ее поверхности. То, что почва может выполнять функцию жилища, связано с тем, что температура и влажность воздуха в ней подвержены значительно менее резким колебаниям, чем на поверхности земли. Особенно полезной эта особенность почвы оказывается в периоды резких изменений погоды, которые мы наблюдаем в Молдове в весенний и осенний периоды.

Наглядно функция жилища и убежища проявляется по отношению к животным, использующим несколько сред, одна из которых – почва (обыкновенная полевка, желтый и малый суслики, хомяк, сурок, бурундук и др.). Характерной особенностью этих животных является то, что основную пищу они добывают, как правило, на поверхности земли. В почве они укрываются от хищников и непогоды, создают пищевые запасы. Многие впадают в спячку в неблагоприятное время года.

Пространство, занимаемое подземными сооружениями животных может быть значительным. В лесах при высокой численности кротов, проводящих почти всю жизнь в почве, площадь их ходки достигает до 1/3 всей площади леса, а объем – до 15 % 10-сантиметрового слоя почвы.

Используя почву как жилище и убежище, многие животные предъявляют к ней и ландшафту в целом определенные требования, знание которых помогает составить правильное представление об экологии многих сельскохозяйственных вредителей. Например необходимыми предпосылками благополучного существования сусликов является открытое пространство вблизи нор, невысокий травяной покров с повышенным содержанием поздно засыхающих растений, преимущественно плотная, но не сильно задернованная почва, обеспечивающая постройку нор.

Хозяйственная деятельность человека сильно влияет и на распространение другого злостного сельскохозяйственного вредителя – хомяка. Хомяк не сторонится человека, охотнее всего он селится на полях. С расширением площади полей увеличивается площадь обитания этого грызуна и вред, приносимый им. Хомяк не только поедает культурные растения, но и делает огромные запасы продуктов в своих подземных кладовых. В его норах можно найти до 16 кг продуктов. Причем в его продовольственных складах хранится только чистое зерно. Знание экологии грызунов, использующих почву как жилище, оказывается важным условием своевременного предотвращения вреда, который они могут нанести сельскохозяйственным растениям. Эти знания важны потому, что некоторые обитатели почвы оказываются носителями возбудителей опасных инфекционных заболеваний. Например, малый суслик является носителем и распространителем чумы. Поэтому важно предвидеть, какое влияние на обитателей подземного яруса экосистемы окажут хозяйственные мероприятия. Известны, например, значительные миграции грызунов при сильном обводнении местности.

Необходимо также учитывать, что кроме широко распространенных грызунов подземные «квартиры» используют многие другие позвоночные животные. Не может обычно обойтись без подземного жилья лиса, заяц и другие обитатели леса. Некоторые позвоночные активно используют норы, вырытые завсегдатаями подземных лабиринтов. Жилище сусликов используют ящерицы, змеи, птицы. Как жилище почву активно используют и многие беспозвоночные животные. Для таких обитателей, как дождевые черви, эта функция наглядно проявляется при их анабиозе в засушливый и зимний периоды. В это время черви, свернувшись в клубок, находятся в состоянии диапаузы в расширениях своих ходов, которые обычно находятся на глубине 20–50 см, а у крупных видов могут располагаться и на большей глубине.

Многие беспозвоночные довольно широко используют в качестве жилища норы некоторых грызунов. Так, в норах сусликов, кроме хозяев, обитают пауки, мокрицы, мухи, жуки. В холодное время года здесь находится их зимнее убежище, а в летнее – место спасения от зноя. Блохи, мухи и некоторые жуки там и размножаются, откладывая яйца в помет сусликов. Многие насекомые проходят в почве лишь определенную фазу развития. Так, цикады откладывают яйца под кору тонких веток или черенки листьев. Личинки же их после выхода из яиц падают на землю и зарываются в почву нередко до глубины 1 м, где и идет их дальнейшее развитие.

Рассмотренные случаи использования почвы как «жилого помещения», свидетельствует о том, что четвертое (по В. В. Докучаеву) царство природы может быть сравнимо с густонаселенным подземным городом, где проживают и постоянные его обитатели, и те, кто трудится в загородной зоне (добывает пищу на поверхности земли), и те, кто находится в почве, лишь ограниченный срок, являясь ее гостем.

Почва способна к самоочищению от несвойственных ей микроорганизмов – в этом ее санитарная функция. Поэтому нарушение экологической среды под влиянием разного рода токсикантов представляет собой угрозу для всего почвенного животного мира, нарушает биоразнообразие экосистем. Биологическая активность почв – самый точный показатель качества почвы и состояния почвенного покрова, который применяется в детальных почвенных исследованиях.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 20-21.

УДК 579.64:631.46

МІКРОБОЦЕНОЗ ҐРУНТІВ
ЛІСОВИХ БІОГЕОЦЕНОЗІВ ПРИСАМАР’Я

А. Ф. Кулік

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара, Дніпропетровськ, Україна

MICROBIOCENOSIS IN SOILS OF FOREST BIOGEOCENOSES
OF THE SAMARA RIVER CATCHMENT

А. F. Kulik

Oles’ Honchar Dnipropetrovs’k National University, Dnіpropetrovs’k, Ukraine

Мікробоценоз – найважливіший функціональний компонент, що зумовлює редукційний процес, утворення гумусу, інтенсифікацію ферментативної активності, ґрунтове дихання, сприяє збільшенню кількісного складу амінокислот. Лісові ґрунти, на відміну від степових, утворилися в процесі тривалої взаємодії з лісовою рослинністю, наземні залишки якої не зникають, а залишаються у вигляді лісового опаду. Цим обґрунтовується те, що питанню мінералізації лісового опаду, процесам утворення гумусу в нинішній час приділяється велика увага. В лісових екосистемах, де вертикальна ярусність організації мікробних ценозів досліджена найбільш детально, центром основної діяльності мікроорганізмів по переробці рослинного опаду є лісова підстилка і примикаючий до неї гумусований ґрунтовий горизонт. У цих шарах зосереджені всі групи ґрунтових мікроорганізмів, що найтіснішим чином пов’язані в єдині детритні трофічні ланцюги.

Роль мікроорганізмів у лісовому біогеоценозі багатогранна. При розкладі лісової підстилки спостерігається поступова зміна мікрофлори. Спочатку найбільшу активність розвивають неспороутворюючі бактерії, що швидко розмножуються, і гриби. Домінантна роль спороутворюючих бактерій і актиноміцетів проявляється на пізнішій стадії розпаду, вони володіють потужнішим ферментативним апаратом і здатні до засвоєння більш тривких органічних сполук. Група спороносних бактерій пов’язана з перетворенням органічної речовини ґрунту, включає окремих представників, що відрізняються між собою фізіологічними, біохімічними та іншими властивостями, якими значною мірою визначаються їх екологічні особливості. Актиноміцети оселяються на напівзгнилих залишках після того, як бактерії та гриби знищують всі легкозасвоювані речовини.

Досліджувались ґрунти липово-ясеневої пристінної діброви, різнотравно-кострицево-ковилового степу, штучні насадження білої акації, дуба звичайного. Вміст мікроорганізмів у ґрунтах і підстилці визначали методом висіву на поживні середовища, прямим підрахунком під мікроскопом і на пластинах обростання (Сэги, 1983).

Біогенність ґрунтів під лісом знаходиться в залежності від умов лісозростання. У сухуватому бору відзначено найнижчий вміст бактерій, актиноміцетів і грибів. Значно більше їх було виявлено у ґрунтах липово-ясеневої пристінної діброви та вязово-липової заплавної діброви. Ґрунт степової цілини (чорнозем звичайний) у декілька разів більше населений бактеріями, ніж ґрунт лісових біогеоценозів.

Ґрунти лісонасаджень із сухою градацією зволоження багаті на мікрофлору. Сапрофітних бактерій і актиноміцетів більше ніж у ґрунтах цілинного степу у 55 і 10 разів відповідно. У ґрунтах моніторингових лісових біогеоценозів Присамар’я відзначене збільшення чисельності мікроорганізмів у лігвищах крота та інших ґрунториїв. Особливо різко зростає кількість оліготрофів, актиноміцетів, олігонітрофілів і гетеротрофів.

Відмінності якісного складу мікроорганізмів у ґрунтах лісових культур і лісовій галявині відзначені на вилуженому чорноземному ґрунті. Окультурення посилює активність мікробіологічних процесів. За наявності вологи високою біологічною активністю володіє і грунт цілинного степу. Під лісовими трав’янистими фітоценозами мікрофлора ґрунтів поступово набуває специфічних рис. У лісовому ґрунті сильно зменшилося число флюоресцуючих бактерій, не виявлений азотобактер, зросло число неспороутворюючих пігментних форм бактерій. У складі грибів з’явилися нові форми Stysanus, відсутні в окультуреному ґрунті, різко скоротилася кількість Aspergillus.

Екологічна стійкість едафотопу зумовлена множинністю абіотичних і біотичних факторів. Загальними проявами екологічної стійкості системи є складність біогеоценотичної структури та неоднорідність ґрунтового та рослинного покриву.
Саме ці обставини утворюють системи, блоки, підсистеми, що самоорганізуються, саморегулюються, здатні протистояти жорсткому впливу антропогенних факторів.
Цю неоднорідність формують усі компоненти біогеоценозів. Стабілізацію ґрунтових процесів забезпечує множинність видів мікробіоти в усіх функціональних проявах, головна з яких – трансформація органічної речовини.

У результаті досліджень вмісту мікрофлори у ґрунтах степової цілини, липово-ясеневої пристінної діброви, прируслового валу, липово-ясеневої заплавної діброви встановлено, що найбільший вміст бактерій (середовище МПА, Чапека, Ешбі), актиноміцетів (середовище Чапека), грибів (сусло-агар) виявлене у підстилці липово-ясеневих пристінних і заплавних дібров Присамар’я. Біомаса мікроорганізмів у ґрунті складає значну величину, хоча підрахунки її, зроблені різними дослідниками (1000–8000 кг/га в різноманітних ґрунтах, або 0,03–0,28 % від маси ґрунту). Біомаса в живій фазі складає для грибів – 1000–1500 кг/га, актиноміцетів – до 700 кг/га, найпростіших – 100–300 кг/га. Біомаса грибів, актиноміцетів і найпростіших складає 5–10 % біомаси бактерій.

У ґрунтах цих же лісових біогеоценозів виділені наступні фізіологічні групи мікроорганізмів: амоніфікатори, які здійснюють процес розпаду органічних азотистих речовин з утворенням аміаку; гетеротрофи – мікроорганізми, що використовують для живлення органічні речовини; оліготрофи та олігонітрофіли – мікроорганізми, функції яких зводяться до розкладання залишкових органічних сполук, що накопичуються у ґрунті при діяльності зоогенної і автохтонної мікрофлори.

У підстилці насаджень напівосвітленої структури кількість мікроорганізмів значно вища, ніж у тіньовій структурі лісу (дубові насадження): сапрофітних бактерій – у 6 разів, актиноміцетів – у 2 рази, грибів – майже у 2 рази. Розподіл мікроорганізмів у ґрунті характерний: у насадженнях дуба звичайного (тіньова структура) превалюють сапрофітні бактерії. Актиноміцетів і грибів значно більше в насадженнях білої акації (напівосвітлена структура).

Таким чином дослідження сезонної динаміки мікробоценозів ґрунтів природних і штучних лісових і степових біогеоценозів дозволяють виявити відмінність у складі мікроорганізмів, їх організації, залежності від погодних умов, типів ґрунту тощо.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 18-20. 

УДК 502.56/.568

Г. А. Кроїк

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара, Дніпропетровськ, Укарїна

TOXICOLOGICAL ASPECTS OF ACCUMULATION
AND DISTRIBUTION OF HEAVY METALS
IN INDUSTRIAL AGGLOMERATIONS’ SOILS

A. А. Kroik

Oles’ Honchar Dnipropetrovs’k National University, Dnipropetrovs’k, Ukraine

Особливостями розвитку антропогенних процесів у промислових регіонах є формування якісно нових біохімічних провінций. Це супроводжується комплексною поліелементною металізацією за наступною ланкою: джерела забруднення (викиди, відходи, стік) – депонування (ґрунт, донні виклади) та головні життєзабезпечуючі середовища (повітря, вода, продукти харчування) – организм людини. Обсяги надходження удовкилля важких металів унаслідок техногенного навантаження у сотні та тисячі разів перевищують їх фонові концентрації, що у глобальному масштабі дорівнює або перевищує їх промисловий видобуток.

Важлива роль у циркуляції важких металів у довкіллі належить ґрунтам. Вони – ключове середовище наземних екосистем, яке має універсальні адсорбційні властивості. Безперечно, саме ґрунт відображає рівень багаторічного антропогенного впливу на довкілля в цілому. При насиченні ґрунту хімічними компонентами, а саме ксенобіотиками, ґрунт може стати джерелом вторинного забруднення для води, водойм, атмосферного повітря, для кормів тварин і продуктів харчування людини. На відміну від інших середовищ (наприклад, повітря, де переважають процеси розсіювання), у ґрунтів відсутня можливість їх швидкого очищення. Тому хімічні забруднювачі можуть зберігатися в ньому довгі роки і, включаючись до екологічних ланцюгів, обумовлювати тривалу дію токсикантів. Це підвищує ризик виникнення хронічних інтоксикацій. Тому ґрунти потребують тривалого екологічного обстеження (моніторингу).

Ця теза підтверджується даними еколого-геохімічного картування Донецько-Макіївського району (більше 1000 км²). Встановлено, що майже на 50 % площі цього регіону хімічне забруднення ґрунту досягає середнього, високого та надзвичайно високого ступеня. Це пов’язано з тим, що в Україні накопичено понад 25 млрд. т відходів і вторинних мінеральних ресурсів, які займають близько 160 га. До таких крупніших гірничо-промислових регіонів відноситься і Дніпропетровська область. Це підтверджу­ється оцінкою фахівців медиків та гігієністів, їх висновками щодо підвищеної кількості хворих людей, які проживають у таких промислових регіонах порівняно з умовно чистими за рахунок накопичення важких металів в органах і тканинах.

Великі, індустріально розвинені агломерації – потужні джерела забруднення всіх компонентів довкілля. При забрудненні екосистем відбуваються якісні зміни у хімічному складі ґрунтів. Важливий показник ступеня техногенного впливу на ґрунти – вміст важких металів, які нині займають провідне місце серед техногенних полютантів. Сполуки важких металів належать до токсикантів, які, більшою мірою, викидаються у повітря на територіях індустріальних агломерацій.

Ґрунтів суттєво відрізняється від інших компонентів біосфери як за рівнем організації та складністю будови, так і за функціями. Напрямок процесів, які відбуваються у ґрунті в кожний конкретний момент часу, контролюється багатьма факторами, у тому числі, температурою, вологістю, станом кислотно-лужної та окисно-відновної рівноваги. Проте, навіть при однакових величинах рН і Еh екологічна поведінка різних важких металів у процесі ґрунтоутворення може суттєво відрізнятися.

Важкі метали надходять у ґрунт у формі оксидів і солей (як розчинних, так і практично нерозчинних у воді – сульфатів і сульфідів). Існує припущення, що оксиди важких металів закріплюються, головним чином, у твердій фазі ґрунту, особливо при нейтральному або лужному рН. Вважають, що вони рівномірно розподілені у ґрунті, у результаті чого їх токсична дія не проявляється у повній мірі. Треба зауважити, що це у повній мірі залежить від таких чинників, як тип ґрунту та рН порового розчину. Поведінка важких металів у ґрунтах значною мірою відрізняється від поведінки більшості катіонів макроелементів. Мета даної роботи – оцінити накопичення, розподіл та іммобілізацію важких металів у ґрунтах промислових агломерацій.

Об’єкти досліджень – ґрунти на територіях із високим рівнем техногенного навантаження, зокрема міста Дніпропетровської області: Жовті води, Вільногірськ, Павлоград, Нікополь. Для вирішення поставленої задачі розроблена комплексна методика, яка включала дослідження вмісту різних геохімічних форм важких металів і моделювання поглинальної здатності ґрунту у нейтральних і кислих розчинах.

Результати досліджень вказують на розбіжність ступеня концентрування важких металі у ґрунтах. Це можна пояснити специфікою виробництва, яка притаманна для кожного з досліджуваних промислових центрів. На території м. Нікополь пріоритет­ними метали у ґрунтах – марганець і цинк. У м. Жовті Води відмічено найбільший вміст марганцю, цинку, нікелю та міді. Для м. Павлоград пріоритетні забруднювачи – цинк і хром. У м. Вільногірськ – хром, кадмій і нікель.

Для оцінки ступеня забруднення ґрунтів важкими металами порівнювали фактичні концентрації металів у досліджуваних зразках із ГДК. Аналіз отриманих даних вказує на те, що на території м. Жовті Води перевищення концентрації над ГДК складає для цинку – 2,28, марганцю – 1,43, хрому – 1,67 раза. У м. Нікополь відмічено перевищення вмісту над ГДК для цинку – у 1,30 раза, марганцю – у 2,50 раза. Необхідно відмітити, що у селітебній зоні м. Вільногірськ виявлено перевищення вмісту марганцю у ґрунті над ГДК у 1,60 раза.

Оскільки вміст важких металів у досліджуваних пробах ґрунту має незначне перевищення над ГДК, для визначення рівня забрудненості ґрунтів важкими металами проведене зіставлення концентрацій металів із фоновими концентраціями. Найбільше перевищення над фоновими спостерігалося для кадмію на території промислової зони м. Вільногірськ. Також значне перевищення для цього металу (в 16–20 разів) відповідає м. Жовті Води та Павлоград. Досить високе забруднення спостерігається для таких елементів, як хром і цинк. Найменше забруднена досліджувана територія кобальтом. Таким чином, у ґрунті відбувається інтенсивне накопичення важких металів у кількостях, які значно перевищують їх природний кларк, що створює реальну загрозу існуванню живих організмів.

При надходженні токсикантів у біосферу деяка частка їх при взаємодії з різними компонентами природних систем (у першу чергу із ґрунтами) утворює слабкорухомі сполуки і, таким чином, на якийсь період виключається з хімічних циклів. Одним із важливих як у теоретичному, так і у практичному відношенні питань хімії важких металів у ґрунтах є вивчення процесів трансформації їх сполук і виявлення факторів, якими ці процеси керуються.

Вивчення закономірностей фазових переходів важких металів у ґрунтах – теоретична база для регулювання цих процесів із метою мобілізації елементів, необхідних рослинам і виведення зі сфери біологічного поглинання рослинами важких металів, які мають токсичні властивості. Важкі метали, які надійшли у ґрунт (передусім їх мобільні форми), підлягають різним трансформаціям. Одним із таких процесів є зв’язування металу гумусовими речовинами. Закріплення металу здійснюється також у результаті утворення комплексних сполук між металами та органічними кислотами. Можлива адсорбція іонів металів на поверхні органічних колоїдних систем. Міграційна здатність металів за рахунок цих процесів знижується. Іншим можливим процесом зв’язування металів є їх адсорбція на поверхні мінеральних часток. Можливе їх проникнення в міжпакетний простір глинистих мінералів або ізоморфне заміщення іонів інших елементів у кристалічній решітці. Несхідній міграції металів можуть перешкоджати гідроксиди та оксиди заліза та марганцю, які зазвичай концентруються у верхній частині профілю ґрунтів. Тому необхідна не тільки якісна, а і кількісна оцінка цих процесів.

Поглинальну здатність ґрунту щодо свинцю, міді, цинку та кадмію вивчали у нейтральних і кислих розчинах. Встановлено, що при рН = 2 поглинальна здатність ґрунту дуже низька, потім вона різко зростає у діапазоні рН від 3 до 4. У цьому діапазоні величина поглинальної здатності ґрунту підвищується учетверо. Подальше підвищення рН порового розчину не викликає суттєвої зміни поглинальної здатності ґрунту. Як інтегральну характеристику сорбції використовували криву розподілу (ізотерму) поглинальної здатності ґрунту. Для достовірної оцінки максимальної можливої здатності ґрунту до сорбції важких металів додатково вивчали динаміку та кінетику цього процесу. Швидкість процесу поглинання металу залежить не тільки від часу, а і від концентрації металу у поровому розчині. У кінетиці даного процесу можливо виділити дві стадії механізму поглинання: швидка (декілька хвилин – катіонний обмін на поверхні глинистих часток) і повільна (години, доби – дифузія катіонів у міжшаровому просторі).

Ообливість поглинальної здатності дослідженого ґрунту – те, що до 90 % свинцю, внесеного у ґрунт у вигляді легкорозчинних солей, переходить у поглинутий стан уже через декілька годин після внесення. Це пояснюється тим, що свинець здатний утворювати важкорозчинні осади основних карбонатів, фосфатів або гідроксидів. Таку геохімічну поведінку свинцю можно трактувати як здатність геохімічних форм свинцю утворювати термодинамічно малостійкі сполуки, і у процесі сорбції відбувається трансформація іонів свинцю до малорозчинних стійкіших форм.

Особливість поглинання чорноземом міді – перебіг процессів утворення малорозчинних сполук у вигляді гідроксиду або карбонату міді. За ступенем сорбціїних властивостей малокарбонатного чернозема досліджені метали можна розташувати у наступний ряд: Pb > Zn > Cd > Cu.

Таким чином, на територіях промислових агломерацій відбуваються процеси накопичення важких металів у ґрунтах, причому найбільше перевищення фонових значень вмісту кадмію спостерігається на території Вільногірська, Жовтих Вод і Павлограду. У цих містах також є значне перевищення фонових концентрацій свинцю, міді, хрому, цинку, нікелю. Оскільки ці метали відносяться до І та ІІ класу токсичності і характеризуються високими величинами коефіцієнтів транслокації, можливо одночасно забруднення і рослин. Останнє унеможливлює їх включення до харчового раціону.
Позитивний момент – те, що баланс накопичення вивчених металів може зсуватися у бік зниження за рахунок процесів сорбції їх у системі «ґрунт – техногенний розчин».
Тому, для достовірної оцінки екологічного стану територій промислових агломерацій необхідне проведення досліджень розподілу важких металів у ґрунтах: уніфікація методології досліджень важких металів у ґрунтах; виділення приоритетних забруднювачів для окремих промислових агломерацій; встановлення кількісної залежності між рівнями забруднення ґрунту та вмістом важких металів у біооб’єктах; створення моделі міграції важких металів у ґрунтах з урахуванням процесів сорбції.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 15-18.

УДК 591.9(252.51)

А. В. Ивашов, В. М. Громенко, В. Б. Пышкин

Таврический национальный университет им. В. И. Вернадского,
Симферополь, Украина, gromserg@meta.ua

FAUNA STRUCTURE AND SPECIES RICHNESS
OF FIRST CONCENTERS IN AUTOTROPHIC CONSORTIA
OF NORTH-CRIMEAN LOWLAND STEPPE

A. V. Ivashov, V. M. Gromenko, V. B. Pyshkin

Vernadsky Tavrida National University, Simferopol, Ukraine

Пpeдcтaвлeние o кoнcopции ввeдeно в науку пpaктичecки oднoвpeмeннo B. H. Бeклeмишeвым (1951) и Л. Г. Paмeнcким (1952). Дальнейшее развитие учения о консорциях, основанного на зоологическом и ботаническом подходах, связано с именами многих ученых (Лaвpeнкo, 1959; Eмeльянoв, 1965; Maзинг, 1966; Рафес, 1966; Работнов, 1969; Быков, 1970; Дылис, 1973; Воронов, 1974; Корчагин, 1976 и др.). В последние десятилетия благодаря работам ведущих специалистов Украины сформировался третий подход к познанию консорций – экологический (Голубец, Чернобай, 1983; Царик, Царик, 2002). Это связано с тем, что на современном этапе консорция трактуется как элементарная экосистема, в пределах которой осуществляется круговорот вещества и трансформация энергии. Такое расширенное понимание консорции делает ее объектом исследований многих научных дисциплин, включая и экологию.

Изучение структуры автотрофных консорций в границах Северо-Крымской низменной степи осуществлялось на протяжении 1997–2011 гг. В результате работы установлено, что фаунистический комплекс исследуемой территории включает 1198 видов. Из них трофическую основу первых концентров формируют 695 (58,0 %) видов из 432 родов и 103 семейств. Структуру концентров определяет пищевая приуроченность видов к различным органам растительных детерминантов консорций. Такая функциональная специализация дает начало консортивным системам, называемым мероконсорциями (Дылис, 1978) или субконсорциями (Голубец, 1978).

В структуре субконсорций, берущих начало от генеративных органов растений, участвуют 500 (72,0 %) видов животных, от вегетативных – 414 (59,5 %), от корневых – 166 (24,0 %). Часть видов может относиться одновременно к различным мероконсорциям. Сравнительный анализ показал, что наибольшее сходство (40,6 %) наблюдается между генеративными и вегетативными субконсорциями, а наименьшее – между корневыми и генеративными (15,0 %), а также корневыми и вегетативными (13,5 %).

Среди биогеоценозов максимальное сходство первых концентров по фауне отмечено между степными и луговыми БГЦ (31,2 % общих видов), минимальное (2,4 %) – между солончаковыми и водно-болотными.

Zoocenosis — 2011
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІ Міжнародної наукової конфе­ренції. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ, 2011. – С. 14.