Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время большие площади земель практически безвозвратно выводятся из хозяйственного оборота в результате нефтяного загрязнения. По данным Министерства природных ресурсов Российской Федерации и Российского отделения «Гринпис» потери нефти и нефтепродуктов в России за счет аварийных ситуаций составляют от 17 до 20 млн. тонн ежегодно, что составляет до 7% от всего объема ее добычи в стране. Со временем нефтепродукты попадают в водоемы и накапливаются в илах.
Технические способы очистки субстратов, загрязненных нефтью, мало применимы. Во-первых, из-за своей дороговизны, во-вторых, в связи с последующим практически полным уничтожением почвенных экосистем в результате технологической обработки. Достаточно перспективные в принципе микробиологические способы не - используются достаточно широко из-за необходимости постоянного механического поддержания аэробных условий в загрязненном субстрате, а анаэробное разложение отличается низкой интенсивностью.
В последние десятилетия все большее распространение в управлении почвенными экосистемами получает вермикультурный подход, о пользе которого известно еще с дарвиновских времен. Особенно успешно внедряется культура практически одомашненного красного калифорнийского червя. Например, известно, что с их помощью практически из любых органических отходов можно получать биогумус, кормовую биомассу червей (для рыб, птиц и т.д.) и прочую полезную продукцию. Имеется также множество примеров повышения качества сельскохозяйственных земель (Игонин, 2002) при их использовании. Дождевые черви в этих случаях утилизируют органические вещества, повышают микробиологическую активность, а также оптимизируют механическую структуру различных субстратов. Можно предположить, что эти организмы могут стимулировать процессы биоразложения, в том числе таких органических веществ как нефть.
В этой связи актуальными являются исследования в области факториальной экологии - изучение влияния различных факторов среды на дождевых червей с целью установления их толерантности, например, в условиях нефтяного загрязнения.
Целью работы является изучение толерантности дождевых червей в условиях нефтяного загрязнения почвенных и других субстратов.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи исследования:
определить устойчивость различных видов дождевых червей к фактору среды, определяемому как нефтяное загрязнение;
изучить толерантность дождевых червей в условиях нефтяного загрязнения к качеству субстратов, температуре, влажности и другим факторам среды.
определить оптимальное сочетание факторов среды, повышающих толерантность дождевых червей в условиях нефтяного загрязнения субстратов;
разработать биотехнологию восстановления
нефтезагрязненныхэкосистем.
Научная новизна работы состоит в изучении толерантности различных видов дождевых червей в условиях нефтяного загрязнения субстратов. Было установлено, что наивысшую толерантность проявили аборигенные виды червей, приспособленные к природным условиям Северного Кавказа. Впервые получены данные по выживаемости, росту, подвижности и плодовитости дождевых червей в нефтезагрязненных субстратах в различных сочетаниях экологических условий. Определено, что состояние покровных тканей является индикатором устойчивости дождевых червей к нефтяному загрязнению. Оптимизированы экологические параметры существования червей при различных уровнях нефтяного загрязнения: пищевые и инертные добавки, плотность популяции, влажность и температура субстрата, наличие микроорганизмов, в том числе при увеличении их численности за счет внесения ЭМ-препаратов. Одним из аспектов научной новизны является использование листового опада в качестве основного корма для червей и фактора активизации микробиологической деятельности в субстратах.
Практическая значимость работы. В условиях все возрастающего нефтяного загрязнения окружающей среды предложена комплексная технология интенсификации процессов восстановления различных экосистем, в том числе донных иловых отложений летующих прудов и других органических субстратов. Это позволит не только устранить загрязнение, но и, например, может существенно повысить рыбопродуктивность прудов, так как черви представляют собой эффективную кормовую добавку для большинства рыб.
Предложенный метод может не только использоваться для разового восстановления экологических функций почвенных субстратов придорожных агроценозов, зон угнетения жизни вдоль нефтепроводов, заправок, нефтебаз и ддоиимфорригорий, но и сгладить отрицательные последствия noBToptoro 'МИ МЦ1НИЯ"нефтії в природные экосистемы за
счет формирования в них популяций дождевых червей и других организмов, адаптированных к этому фактору среды.
Полученные материалы могут быть использованы в учебном процессе вузов биологической, сельскохозяйственной, медицинской, ветеринарной и других специализаций.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Аборигенные виды червей в условиях нефтяного загрязнения субстратов проявляют большую толерантность, чем привнесенные извне, как, например, широко распространяемый по всему миру калифорнийский червь.
-
Возможность использования вермикулыуры для устранения нефтяного загрязнения достигается предварительным снижением концентрации нефтепродуктов (до уровня менее 5 г/кг) в результате добавок в субстрат органических веществ и нефтесорбирующих материалов.
З.В биоутилизации нефтяного загрязнения участвует вся экосистема субстрата, в том числе дождевые черви и микроорганизмы. Их совместная деятельность взаимообразно повышает толерантность этих организмов.
4. В условиях нефтяного загрязнения оптимальные для жизнедеятельности дождевых червей параметры среды изменяются.
Апробация работы. Основные положения диссертации были изложены: на ежегодных научных конференциях Северо-Кавказского государственного технического университета (VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», Ставрополь, 2003, XXXIII научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ, Ставрополь, 2004), на Международной научно-практической конференции «Проблемы экологической безопасности и сохранения природно-ресурсного потенциала» (Ставрополь, 2004), на международной выставке "Чистота -21 век" (Екатеринбург, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 148 странице компьютерного текста. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и списка литературы, содержащего 258 источников (в том числе 208 отечественных и 50 зарубежных авторов). Работа иллюстрирована 22 таблицами и 19 рисунками.