Введение к работе
Актуальность работы. Статус оз. Байкал, внесенного в Список мирового природного наследия ЮНЕСКО в 1996 г. предопределяет актуальность работы, и тут существенна роль низовьев реки Селенги -главного притока уникального озера Байкал, особенно ее дельты как естественного природного фильтра.
Ряд, в большинстве случаев кандидатских диссертационных работ, выполненных за последние годы, рассматривающих эколого-почвенные аспекты дельтовой части Селенги, подчеркивает чрезвычайную важность этого участка. Изучались процессы и продукты почвообразования в гидроморфных пойменных почвах притеррасных ландшафтов дельты р. Селенга (Шахматова, 2004). Стойкие органические загрязнители и их микробная деструкция (фенола в микрокосмах воды) в бассейне оз. Байкал - докторская диссертация (Батоев, 2005). Гумус и гуминовые кислоты дерновых лесных и луговых солончаковых почв дельты р. Селенга (Мильхеев, 2006). Тяжелые металлы в почвах дельты р. Селенга (Сосорова, 2006) Почвообразование в автоморфных лесных ландшафтах придельтовой части р. Селенги (Болонева, 2006). Посвященные биотехнологическим аспектам - хлорфенолам в водных экосистемах бассейна реки Селенги и их деструкции микрофлорой пруда-аэратора БЦБК (Нимацыренова, 2002; Дабалаева, 2004). Основные закономерности формирования почвенного покрова Селенгинского дельтового района Прибайкалья рассматриваются в статье журнала "Почвоведение", № 3, 2006 г. (Гынинова, Корсунов, 2006).
Однако, исследований по биотрансформации органического вещества в экосистеме дельты Селенги, включающей донные отложения реки и аллювиальные почвы не только притеррасной поймы, но и островов до сих пор не проводилось Близко к этой проблеме рассматривался только санитарно-микробиологический аспект вод низовий Селенги коли индекс, микробное число, количество сапрофитов и их процентное отношение к общей численности бактерий (Санитарно-микробиологическая. ., 1992, Экологическая оценка..., 1995; Качество вод ..,2005).
Тема исследования связана с научным проектом ИОЭБ СО РАН 6.3 1 10 "Разнообразие почв Байкальского региона и их роль в пространственной организации, устойчивости и биопродуктивности экосистем" программы 6 3 1 "Биологическое разнообразие", приоритетного направления 6.3 "Биологическое разнообразие*' фундаментальных исследований СО РАН, утвержденных Постановлением Президиума СО РАН от 12.02.2007 г., за № 40.
Цель работы: оценить процессы комплексной
биотрансформации органического вещества (ОВ) в экосистеме дельты р. Селенга.
Задачи исследования-
оценить степень токсичности для гидробионтов очищенных сточных вод (ОСВ) Селенгинского целлюлозно-картонного комбината (СЦКК) на период сброса их в р. Селенга;
провести биоиндикацию р Селенги в ее низовьях и изучить роль сапрофитных микроорганизмов в трансформации ОВ в донных отложениях,
- выявить экологические особенности аллювиальных почв
дельты р. Селенга как среды обитания микроорганизмов;
установить микробиологическую и биохимическую трансформацию ОВ в аллювиальных почвах дельты Селенги и определить механизм регулирования ее в зависимости от дифференциации почв и ОВ;
- определить доминирующие эколого-трофические группы и
роды микроорганизмов, участвующих в трансформации ОВ в
аллювиальных почвах дельты р Селенга.
Научная новизна работы.
Получены данные о степени токсичности очищенных сточных вод СЦКК и их отдельных компонентов на период их сброса в реку Селенга. Дана оценка их влияния на гидробионты реки на период сброса.
Получены результаты, подтверждающие наличие участков ниже сбросов ОСВ г. Улан-Удэ и СЦКК, в которых происходит образование или накопление токсических продуктов и зон постепенного их распада и утилизации.
Определен ряд элементов самоочищения водотока р. Селенга, основной водной артерии оз. Байкал, в ее низовьях и дельте.
Показаны:
- регулирующая роль гидродинамического фактора на
формирование различных типов почв в дельте р. Селенга,
роль аллювиальных почв дельты Селенги как физико-химических, микробиологических и биохимических фильтров природных вод в естественном их состоянии;
роль сапрофитных микроорганизмов в трансформации органического вещества в донных отложениях реки Селенги и в аллювиальных почвах ее дельты;
дифференциация численности КОЕ доминирующих родов прокариот в зависимости от условий поемности аллювиальных почв дельты р Селенга,
самоочищающаяся способность лугово-болотной почвы от нефтепродукта - дизельного топлива.
Практическая значимость работы.
Проведенная в 1979-80 гг работа по биотестированию промстоков после разных этапов очистки позволила руководству СЦКК регулировать выход кондиционных сточных вод, осуществлять практические шаги к переходу на систему замкнутого цикла водооборота. При этом был сделан реальный шаг в деле охраны экосистемы низовьев р. Селенги и оз Байкал. Для обоснования перехода на замкнутый цикл водооборота нами были представлены СЦКК результаты экспериментальных работ по влиянию минерализованных водных растворов на гидробионты Эти результаты даны в настоящей работе.
Результаты работ вошли в отчеты госбюджетных тем Института общей и экспериментальной биологии (ИОЭБ СО РАН). В отчеты Байкальского института природопользования — координатора Междисциплинарных Интеграционных проектов № 90 "Комплексное использование состояния и динамики развития экосистемы дельты реки Селенга как естественного биофильтра и индикатора в условиях интенсивности загрязнения озера Байкал" (2001-2003) и № 99 "Анализ и моделирование трансформации вещества в системе "река Селенга -дельта - оз. Байкал" (2003-2005 гг.) Президиума СО РАН. Результаты работ по изучению микробиологической трансформации органического вещества в аллювиальных почвах дельты Селенги вошли в отчеты ИОЭБ СО РАН по проекту Отделения биологических наук РАН 5.1.1 "Состояние микробных сообществ почв в различных условиях их поемности в дельте реки Селенга". В отчете по проекту УР 07.01 029
"Изучение биодеградации нефтепродуктов в почвах бассейна оз, Байкал" программы "Университеты России" представлены результаты исследований по оценке способности микробных сообществ лугово-болотной почвы к биодеградации нефтепродукта - дизельного топлива, как с добавлением цеолита в качестве мелиоранта, так и без него.
По основным результатам работ (по теме № 33-78 и по проектам № 90 и № 99 Президиума СО РАН) опубликована научная монография "Эколого-токсикологические исследования в низовьях р Селенга" (Макушкин, Цыренов, 2005. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН - 152 с). Она предназначена не только для научных специалистов, работающих в области экологии, и смежных с ней наук, но и используется в учебном процессе Бурятского госуниверситета при изучении дисциплин "Экологические проблемы оз Байкал", "Биология с основами экологии".
По результатам исследований по Проекту 5 1.1 ОБН РАН подготовлена монография "Состояние микробных сообществ почв в различных условиях их поемности в дельте Селенги" (Макушкин, Сорокин, Корсунов, 2007. Улан-Удэ Изд-во БНЦ СО РАН - 160 с.) Кроме специалистов экологов, почвенных микробиологов, она будет использоваться в учебном процессе Бурятского госуниверситета при изучении дисциплин "Микробиология почв", "Экологические проблемы оз. Байкал", "Биология с основами экологии"
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и обсуждались на международных конференциях "Круговорот вещества и энергии в водоемах" (V Всесоюзное совещание лимнологов, Иркутск, 1981), "Селенга - река без границ" (Улан-Удэ, 2002); "Science for watershed conservation- multidisciplinary resource management". International conference abstracts. (Ulan-Ude (Russia) - Ulan Bator (Mongolia), September 1-8. 2004); "Почвы национальное достояние России" 1У съезд Докучаевского общества почвоведов 9-13 августа 2004 г. (Новосибирск, 2004), "Научная сессия по фундаментальному почвоведению" (Москва, 2004); "Экология и биология почв" (Ростов-на-Дону, 2005), "Основные факторы и закономерности формирования дельт и их роль в функционировании водно-болотных экосистем в различных ландшафтных зонах" (Улан-Удэ, 2005); "Экология и биология почв, проблемы диагностики и индикации" (Ростов-на-Дону,
2006); "Почва как связующее звено функционирования природных и ашропогенно-преобразованных экосистем" (Иркутск, 2006). На Всероссийских конференциях: "Биоразнообразие и функционирование микробных сообществ водных и наземных систем Центральной Азии" (Улан-Удэ, 2003), "Мерзлотные почвы, разнообразие, экология и охрана" (Якутск, 2004); "Современные проблемы почвоведения и оценки земель Сибири" (Томск, 2005); "Биоразнообразие экосистем Внутренней Азии" (Улан-Удэ, 2006).
Работа выполнена по теме № 33-78 "Биологическая оценка степени токсичности очищенных промстоков Селенгинского целлюлозно-картонного комбината", курируемой Президиумом Бурятского филиала СО РАН и Институтом биологии СО РАН, ныне ИОЭБ СО РАН (1978-1981 гг ), Междисциплинарным Интеграционным проектам № 90 (2001-2003 гг.) и № 99 (2003-2005 г) Президиума СО РАН, по проекту программы "Университеты России" УР 07 01.029 "Изучение биодеградации нефтепродуктов в почвах бассейна оз Байкал" (2002-2003 гг), по проекту № 5.1.1 Отделения Биологии РАН (2003-2005 гг.).
Публикации По теме диссертации опубликовано 35 научных работ
Структура и объем Диссертация состоит из введения, 7-ми глав, выводов и списка литературы, включающего 338 источников, в том числе 59 иностранных Содержит 59 таблиц и 226 рисунков Основные положения, выносимые на защиту
1. В низовьях р. Селенга происходит интенсивная микробиологическая трансформация ОВ в донных отложениях.
2 Аллювиальные почвы левобережной, правобережной частей и верховьев дельты Селенги отличаются разными экологическими условиями, степенью и качеством биотрансформации ОВ.
3. На слабую трансформацию ОВ в болотных торфяных почвах оказывают влияние мерзлота, влажность и замещение естественного пула микробных сообществ на микробные комплексы, устойчивые к загрязняющим веществам (ЗВ).
Личный вклад автора. В диссертацию вошли материалы, полученные лично автором или при его непосредственном участии и под руководством в результате полевых и лабораторных исследований в 1978-1981 гг и в 2001-2005 гг.
Автор глубоко признателен за помощь в работе научному консультанту чл.-кор. РАН, д.б.н., проф. В.М. Корсунову, а также д.б н , проф. Н.Д. Сорокину, д б н., проф. В.Ж. Цыренову, д с.-х н., проф Г Д Чимитдоржиевой и всем сотрудникам лаборатории экологии и географии почв ИОЭБ СО РАН
