Арктический регион характеризуется низкой устойчивостью экологических систем и их зависимостью даже от незначительных антропогенных воздействий. В настоящее время ведется активное социально-экономическое развитие Арктической зоны, что приводит к возрастанию техногенной и антропогенной нагрузки на окружающую среду [1].
Почва, как важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли, также подвергается негативному воздействию. Депонируя значительную часть загрязнений, почвы служат индикаторами техногенной нагрузки на окружающую среду.
При мониторинге загрязненных почв, наряду с другими, определяется такой показатель, как фитотоксичность — это свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений. Достоинством метода определения фитотоксичности являются его простота, оперативность и достаточно хорошая воспроизводимость.
Объекты и методы
Объектами исследования послужили почвы поселка Соловецкий, расположенного на западном побережье Большого Соловецкого острова при входе в Онежский залив в Белом море. Фактически поселок был образован вокруг основной его достопримечательности — Соловецкого монастыря, являющегося в настоящее время одним из основных источников дохода жителей поселка.
Поселок Соловецкий, как и весь Соловецкий архипелаг, привлекает туристов историческими, духовными ценностями и природной уникальностью. В последние годы количество туристов на архипелаге превышает 30 тысяч человек. Из-за резко возрастающего потока приезжающих увеличивается антропогенная нагрузка на почвы поселка.
Соловецкие острова отличаются сильной расчлененностью рельефа и преобладанием песчаных почв с недостаточным количеством питательных веществ. Естественных обнажений ледниковых отложений на островах немного, но покрывающий породу почвенный слой незначителен по толщине (20–25 сантиметров, иногда даже 3–7 и почти никогда не более 40–50 сантиметров). При этом наблюдается разнообразная растительность и могучие таежные леса.
Почвенные образцы для эксперимента были отобраны из верхнего горизонта (0–10 см) 9 пробных площадей, испытывающих разный уровень антропогенной нагрузки (рисунок 1). Всего был отобран 31 образец почв.
Рис. 1. Места отбора проб: 1 — АЗС; 2 — Сухой док; 3 — свалка; 4 — дизельная станция; 5 — Переговорный камень; 6 — Филипповские садки; 7 — озеро Хуторское; 8 — мыс Лабиринтов; 9 — Тамарин причал
Все почвенные образцы были отобраны согласно стандартной методике [2].
Фитотоксичность почв определялась экспериментально методом проростков, который позволяет выявить как токсическое действие тех или иных веществ, так и их стимулирующее влияние. Тест-объектом для исследования послужило однодольное растение овес. В ходе эксперимента оценивались биометрические показатели — длина корня и длина колеоптиля проросших семян овса.
В качестве контроля использовалась питательная смесь Кнопа [3]. Субстратом для анализа послужили почвенные вытяжки из имеющихся образцов почв. Вытяжки готовились в соотношении 1:4 почва-вода. Длительность экстракции составляла 1 час. Для проведения опыта применялись чашки Петри, которые помещались в термостат при температуре 25 ºС на 3 дня. Исследования проводились в трех повторностях. На основании полученных результатов рассчитывались индексы фитотоксичности оцениваемого фактора по формуле:
ИТФ = ТФо /ТФк,
где ТФо — среднее значение показателя в опыте;
ТФк — среднее значения этого же показателя в контроле.
Для оценки результатов была использована модифицированная шкала токсичности Кабирова Р. Р. с более детальным рассмотрением вопроса стимулирования тест-функции (таблица 1) [4].
Таблица 1
Шкала токсичности почв
|
Класс токсичности |
Индекс токсичности тестируемой среды |
|
VI (стимуляция) — значительная — выраженная — заметная — средняя — слабая |
> 1,60 1,50–1,60 1,50 1,11 -1,40 1,10 |
|
V (норма) |
0,91–1,00 |
|
IV (низкая токсичность) |
0,71–0,90 |
|
III (средняя) |
0,50–0,70 |
|
II (высокая) |
< 0,50 |
|
I (сверхвысокая, вызывающая гибель тест-объекта) |
Среда не пригодная для жизни тест-объекта |
В результате исследования были получены результаты, представленные в таблице 2.
Таблица 2
Индексы и классы токсичности исследуемых почв на основании биометрических показателей проростков овса относительно смеси Кнопа
|
Исследуемая территория |
Пробные площади |
Длина корня |
Длина колеоптиля |
||
|
Индекс токсичности |
Класс токсичности |
Индекс токсичности |
Класс токсичности |
||
|
Сухой Док |
СД 1 |
0,90 |
низкая |
0,37 |
высокая |
|
СД 2 |
0,67 |
средняя |
0,06 |
сверхвысокая |
|
|
СД 3 |
0,72 |
низкая |
0,14 |
высокая |
|
|
СД 4 |
0,82 |
низкая |
0,21 |
высокая |
|
|
СД 5 |
0,70 |
средняя |
0,19 |
высокая |
|
|
СД низина |
0,88 |
низкая |
0,62 |
средняя |
|
|
СД тропа 1 |
0,98 |
норма |
0,73 |
низкая |
|
|
СД тропа 2 |
0,92 |
норма |
0,64 |
средняя |
|
|
СД тропа 3 |
1,01 |
норма |
0,87 |
низкая |
|
|
СД тропа 4 |
0,94 |
норма |
0,76 |
низкая |
|
|
СД обочина 1 |
1,04 |
норма |
1,05 |
норма |
|
|
СД обочина 2 |
1,04 |
норма |
0,89 |
низкая |
|
|
СД обочина 3 |
0,98 |
норма |
1,16 |
стимуляция средняя |
|
|
СД обочина 4 |
0,77 |
низкая |
0,40 |
высокая |
|
|
СД обочина 5 |
1,07 |
норма |
0,87 |
низкая |
|
|
АЗС |
Sol 1 |
0,68 |
средняя |
0,13 |
высокая |
|
Sol 2 |
0,69 |
средняя |
0,29 |
высокая |
|
|
Sol 3 |
0,76 |
низкая |
0,36 |
высокая |
|
|
Sol 4 |
0,91 |
норма |
0,38 |
высокая |
|
|
Sol 5 |
0,49 |
высокая |
0,00 |
сверхвысокая |
|
|
Свалка |
Свалка 2 |
1,15 |
стимуляция средняя |
1,19 |
стимуляция средняя |
|
Свалка 3 |
1,00 |
норма |
0,92 |
норма |
|
|
Дизельная станция |
Дизельная 1 |
0,92 |
норма |
0,49 |
высокая |
|
Дизельная 2 |
0,69 |
средняя |
0,24 |
высокая |
|
|
Дизельная 3 |
0,95 |
норма |
0,37 |
высокая |
|
|
Дизельная 4 |
1,08 |
норма |
0,57 |
средняя |
|
|
Переговорный камень |
Переговорный камень |
1,01 |
норма |
1,91 |
стимуляция значительная |
|
Филипповские садки |
Филипповские садки |
1,03 |
норма |
0,92 |
норма |
|
Озеро Хуторское |
Озеро Хуторское |
0,86 |
низкая |
0,96 |
норма |
|
Мыс Лабиринтов |
Мыс Лабиринтов |
1,18 |
стимуляция средняя |
1,89 |
стимуляция значительная |
|
Тамарин причал |
Тамарин причал |
0,88 |
низкая |
0,56 |
средняя |
Результаты
На исследуемых территориях были выявлены почвы с различной степенью фитотоксичности (от сверхвысокой до нормы), а также на отдельных образцах почв наблюдался стимулирующий эффект.
Колеоптиль проростков овса оказался более чувствительным к токсикантам, содержащимся в почвенных вытяжках, чем корень.
Была обнаружена зависимость степени фитотоксичности почв от техногенной нагрузки на исследуемых территориях. Так, высокая и даже сверхвысокая степени фитотоксичности замечены в районе Сухого Дока, автозаправочной станции (АЗС) и дизельной станции. Это может быть связано с высоким уровнем загрязнения указанных территорий нефтепродуктами и тяжелыми металлами.
В районе свалки один почвенный образец оказался экологически чистым, а на втором образце замечено стимулирующее воздействие. Причиной этого явления может быть содержание большого количества органических веществ, положительно влияющих на рост и развитие растений.
Литература:
- Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года // Правительство России. URL: http://government.ru/info/18360/ (дата обращения: 25.11.2019).
- ГОСТ 17.4.4.02–84: Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.
- Сальников А. И., Маслов И. Л. Физиология и биохимия растений. — Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2014. — 300 с.
- Волкова И. Н., Кондакова Г. В. Экологическое почвоведение: Лабораторные занятия для студентов-экологов (бакалавров): Метод. указания. — Ярославль: Яросл. гос. ун-т, 2002. — 35 с.
