Введение к работе
Актуальность темы. Сельскохозяйственное производство входит в число основных загрязняющих факторов почвенного покрова, что связано с применением средств защиты возделываемых культур. К сожалению, множество используемых в прошлом и настоящем препаратов обладают выраженным отрицательным действием на сельскохозяйственные культуры, проявляющемся в мутагенном, кластогенном (Гиляров, 1974; Голиков, 1986; Голованова, 2003; и др.), гаметоцидном (Добровольский, 1997; Карташев, 2006) и общем токсическом действии, что в итоге приводит к снижению продуктивности растений (Курдюков, 1982; Кузнецова, 2005). Исследования ряда ученых показали, что отказ от использования средств защиты растений снижает рентабельность сельскохозяйственного производства в связи с резким падением урожайности агрокультур (Соколов, 1994; Попов, 2003; и др.). В данном аспекте совершенно ясно, что отказаться от использования пестицидов не представляется возможным, поэтому определение среди применяемых и предлагаемых к производству препаратов наименее токсичных для биотического компонента агроэкосистем является актуальным экологическим направлением, имеющим большую практическую ценность.
Пестициды являются биологически активными веществами, в той или иной мере оказывающими отрицательное воздействие на биоту, в том числе на фауну беспозвоночных животных агроэкосистем и представителей почвенной биоты, имеющих важное значение в почвообразовательном процессе (Малевич, 1950; Чекановская, 1960; Перель, 1959, 1977, 1979; Матвеева, 1982; Криволуцкий, 1987). Дождевые черви принимают активное участие в процессах утилизации растительной биомассы, минерализации органических веществ, при этом они аккумулируют пестициды и другие химические вещества, в количествах в сотни раз превышающих их содержание в почве (Чернышев, 1989; Козлов К.С., 2003; Тиунов, 2007). Это дает предпосылку для использования их в эколого-токсикологических исследованиях влияния пестицидов на почвенную биоту (Лунев, 2005; и др.). Данному направлению посвящены работы П.В. Терещенко (1996, 1997), Ф.В. Атощенкова (1999), Butt Kevin R. (2000), К.С. Козлова (2003), Е.В. Головановой (2003), А.Г. Карташева с соавторами (2006), Н.П. Битюцкому с соавторами (2008), В.В. Смольникова (2011), Д.Э. Эмировой с соавторами (2011) и ряда других ученых. В тоже время в научных публикациях практически отсутствуют данные о сравнительной оценке действия различных классов пестицидов, в том числе биогенного происхождения, на дождевых червей. Актуальность и недостаточная изученность данного вопроса послужила предпосылкой для настоящего исследования.
Цель настоящего исследования – исследовать влияние загрязнения почвы различными классами пестицидов на представителей почвенной мезофауны на примере дождевых червей Lumbricus terrestris L.
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
исследовать поведенческие реакции и морфофизиологические изменения дождевых червей в условиях влияния разных классов пестицидов в лабораторных и полевых условиях;
оценить влияние острой и хронической токсичности исследуемых пестицидов на выживаемость и жизнедеятельность дождевых червей;
изучить репродуктивную способность червей в зависимости от класса и концентрации препаратов в лабораторных и полевых условиях.
Научная новизна.
впервые проведены исследования по влиянию пестицидов классов триазиновых, неоникотиноидов и препарата на основе белкового дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis на дождевых червей;
установлены эколого-токсикологические характеристики исследуемых препаратов для дождевых червей;
изучены поведенческие реакции и морфофизиологические изменения дождевых червей при загрязнении почвы исследуемыми пестицидами;
установлены дозозависимый и дозовременной эффекты действия исследуемых препаратов на смертность дождевых червей;
выявлен характер токсичного влияния исследуемых пестицидов на репродуктивные способности особей дождевых червей, отражающий неконкурентный кооперативный тип зависимости.
Теоретическая значимость работы. Изучение особенностей физиологического реагирования гумусообразующей мезофауны почвы расширяют теоретические представления о характере воздействия биологических и химических препаратов на биоту, а также вносят большой вклад в экологию наземных экосистем.
Практическая значимость работы. Результаты проведенного исследования, отражающие эколого-токсикологическое действие пестицидов на дождевых червей Lumbricus terrestris, могут быть использованы для создания системы экологического мониторинга наземных систем в зонах использования данных препаратов, так как на основании изменения физиологических, поведенческих, биохимических реакций одного вида можно прогнозировать воздействие загрязнителей на другие виды.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Работа выполнена в ходе научного направления кафедры общей и биологической химии в области экологического мониторинга.
Декларация личного участия автора. Автором определена цель и поставлены задачи, подобраны основные методы исследований. Автор непосредственно участвовал в выполнении экспериментальных лабораторных полевых исследований, проведении статистического анализа, обсуждения и обобщения данных. Написание текста диссертации, формулирование основных теоретических положений и выводов осуществлено по плану, согласованному с научным руководителем. Доля личного участия автора в совместных публикациях пропорциональна числу авторов.
Достоверность результатов и обоснованность выводов обеспечивается применением современных методов, значительным объемом проведенных лабораторных и полевых исследований, использованием статистических методов обработки и анализа полученных результатов.
Основные положения, выносимые на защиту.
1) Эколого-токсикологическая характеристика пестицидов различных классов для дождевых червей;
2) Применение биологического препарата на основе дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis не оказывает влияния на жизнедеятельность дождевых червей;
3) Малые дозы химических препаратов из группы неоникотиновых и триазиновых пестицидов токсичны для дождевых червей, снижая их репродуктивную способность и вызывая иммобилизацию.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на международных и всероссийских конференциях: II Международной научной конференции «Наука в современном обществе» (Ставрополь, 2012); XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2010» (Москва, 2010); XIX Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2012» (Москва, 2012); I Международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте '2012» (Одесса, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 2 в журналах, рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов, материалов и методов исследования, экспериментальной главы, выводов общим объёмом 177 страниц компьютерного набора. Работа иллюстрирована 51 таблицей и 73 рисунками. Список литературы состоит из 115 наименований, в том числе 21 наименование на иностранных языках.
