REPRESENTATIVES OF FAR EAST FLORA AND FAUNA AS PERSPECTIVE BIOREMEDIANT OF AGROECOSYSTEMS

Берсенева С.А.¹,Белоусова Н.М.²

¹Кандидат биологических наук, ²Кандидат биологических наук, Приморская государственная сельскохозяйственная академия

ПРЕДСТАВИТЕЛИ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ ФЛОРЫ И ФАУНЫ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЕ БИОРЕМЕДИАНТЫ АГРОЭКОСИСТЕМ

Аннотация

Предметом изучения являются  представители Дальневосточной флоры и фауны в качестве перспективных видов фито-и зооремедиации почв, загрязненных поллютантами различной природы в условиях Приморского края.   Систематика,  ареал,  экологические условия распространения, биологические особенности, возможности применения видов дальневосточной флоры и фауны   отражены в работах  «Атлас видов – фиторемедиантов  юга Дальнего Востока» и «Атлас видов – зооремедиантов  юга Дальнего Востока»,  над созданием которых работает коллектив авторов кафедры агрохимии, агроэкологии и охраны труда ФГБОУ ВО Приморская государственная сельскохозяйственная академия.

Ключевые слова: почва, поллютанты, биоремедиация, фиторемедиация, зооремедиация, высшие растения, детритофаги.

 Berseneva S.A.¹, Belousova N.M.²

¹PhD in Biology, ²PhD in Biology, Primorskaya State Akademy of Agriculture

REPRESENTATIVES OF FAR EAST FLORA AND FAUNA AS PERSPECTIVE BIOREMEDIANT OF AGROECOSYSTEMS

Abstract

Subject of studying are representatives of Far East flora and fauna as perspective types phyto-and a zooremediation of the soils polluted by pollyutant of various nature in the conditions of Primorsky region. Systematization, area, ecological conditions of distribution, biological features, possibilities of application of types of Far East flora and fauna are reflected in works "The atlas of types – fitoremediant of the South of the Far East" and "The atlas of types – zooremediant of the South of the Far East" on which creation the group of authors of department of agrochemistry, agroecology and labor protection of Primorskaya  state agricultural academy works.

Keywords: soil, pollyutant, bioremediation, fitoremediation, zooremediation, the higher plants, detritofag.

    В настоящее время основными  проблемами  современного сельского  хозяйства  России  являются агрохимическая деградация почв и восстановление их плодородия, что напрямую связано не только с уменьшением объемов применения органических удобрений, нарушением систем севооборотов, но и интенсивным загрязнением сельскохозяйственных земель поллютантами различного происхождения.

  Процесс техногенного раз­вития общества стал причиной загрязнения почв  различных агроладшафтов и невозможности в связи с этим получения экологически безопасной продукции. Дальнейшее развитие сельского хозяйства в такой ситуации неэкономично. Это ограничивает не только  рынок сельскохозяйственной продукции, но и  сокращает рентабельность аграрной индустрии [5].

     Согласно  Доклада об экологической ситуации в Приморском крае за 2015 год, 16,8 тыс. га сельскохозяйственных угодий (земель) являются нарушенными не только при разработке месторождений полезных ископаемых и торфа, выполнении геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ, но, и, в результате загрязнения  различными поллютантами, в т.ч. тяжелыми металлами [6].

      Согласно данных агрохимического анализа, степени фитотоксичности почв на  территории Уссурийского городского округа (далее – УГО) нами установлено, что основная часть почв земель сельскохозяйственного назначения загрязнена Cd, Pb, Zn, Cu и Cr, а так же отходами сброса жидких стоков и твердых отходов сельскохозяйственных производств [5].

     В настоящее время разработаны  мероприятия по физической, химической и биологической очистке загрязненных почв, при их  помощи  токсичность  загрязнителей может  существенно снижаться  или полностью устраняться.  Эти методики часто являются экономически невыгодными, требуют больших затрат, возникают нежелательные побочные эффекты и опасности вторичного загрязнения окружающей среды (промывка загрязненного слоя почвы может привести к попаданию загрязнителей в грунтовые воды) [3].

      В сельскохозяйственных районах Приморского края наиболее выгодным методом очистки земель и восстановления плодородия почв  является биоремедиация – технология восстановления почв при помощи биологических объектов (растений и животных).

   Подбор основных групп растительных и животных организмов в качестве биоремедиантов на территории Приморского края в условиях муссонного климата и специфики типологической характеристики почв является в настоящее время актуальным.

   Масштабные исследования, направленные на поиск быстрорастущих и обладающих выраженной способностью к накоплению и выведению  поллютантов  растений из числа культурных и дикорастущих видов, а так же почвенной мезофауны характерных для исследуемого региона, экспериментальное подтверждение их высокого фито- и зооремедиационного потенциала, изучение способов его повышения – задачи научного исследования авторов статьи.

    В 2014 году сотрудниками и студентами кафедры агрохимии, агроэкологии и охраны труда Института землеустройства и агротехнологий ФГБОУ ВО Приморская государственная сельскохозяйственная академия  начата работа по выявлению перспективных биоремедиантов агроэкосистем и урбанизированных территорий среди  представителей Дальневосточной флоры и фауны.

    На основании анализа литературных данных по теме исследования нами определены  2 основных способа очистки почв и восстановления их плодородия: фито-  и зооремедиация.

      Фиторемедиация - это быстро развивающаяся область исследований, что связано с высокой степенью экологичности и малыми  экономическими затратами при  очистке с  помощью зеленных растений  территорий, загрязненных поллютантами разной природы и  происхождения (от тяжелых металлов до радионуклидов).

     Список используемых в качестве фиторемедиантов видов растений различных семейств пополняется ежегодно.

   Изучив биологию и экологию видов, методологические подходы  современной технологии по фиторемедиации, условий  мест, подлежащих восстановлению (источниками загрязнения, типом почвы, наличием грунтовых вод, количеством осадков в период вегетации и за год) и загрязнителем (типом токсичного соединения, концентрацией, глубиной проникновения по почвенному профилю) нами подготовлен список перспективных дальневосточных видов культурной и дикой флоры – фиторемедиантов почв сельскохозяйственных земель Приморского края,  загрязненных поллютантами различного происхождения.

   Среди основных семейств Дальневосточной флоры наибольший интерес представляют гипераккумулирующие виды семейств Alismataceae Vent,  Amaranthaceae Juss,  Apiaceae Lindl.,  Asteraceae Bercht.at J. Presl., Boraginaceae  Juss, Brassicaceae Burnett., Cucurbitaceae Juss, Euphorbiaceae Juss,   Fabaceae Lindl.,  Lamiaceae Martinov, Scrophulariaceae Juss,  Роасеае Barnhart.

    Изученные нами  виды растений распределены на 4 группы: фитоэкстракторы, ризофильтраторы, фитостабилизаторы и фитодеградаторы. Систематика,  ареал,  экологические условия распространения, биологические особенности, возможности применения видов дальневосточной флоры  отражены в работе  «Атлас видов – фиторемедиантов  юга Дальнего Востока», над созданием которого работает коллектив авторов кафедры агрохимии, агроэкологии и охраны труда ФГБОУ ВО Приморская государственная сельскохозяйственная академия.

     Так же в условиях интенсификации сельского хозяйства остро стоит проблема сохранения биоразнообразия почвенной фауны как важнейшего фактора стабильного функционирования агроценоза и метода фитодеградации поллютантов.  Как при использовании минеральных удобрений, так и при применении в качестве средств, повышающего почвенное плодородие, отходов животноводства, в среду попадает масса ксенобиотиков. Биотрансформация ксенобиотиков лежит в основе применения детритофагов для биоремедиации почв.

     Детритофаги, являясь многочисленным и постоянным компонентом любого сообщества, играют важную роль в трофических и энергетических цепях агроэкосистем.  Увеличение их разнообразия в эдафотопе приведет к интенсификации процессов разложения органики, деструкции и вовлечения в биологический круговорот привнесенных в агросистему экотоксикантов.

     Роль дождевых люмбрицид и энхитриид (Oligochaetа), ногохвосток (Collembola) и кивсяков (Julida) в утилизации сложных компостов ранее отмечалась И.С.Белюченко [4]. Анализируя деятельность различных детритофагов в природных экосистемах в условиях юга Дальнего Востока, можно выделить пластинчатоусых жуков (Coleoptera, Scarabaeidae), фауна которых наиболее богата и разнообразна в ненарушенных деятельностью человека эдафотопах. Интерес к  пластинчатоусым  в качестве биоремедиантов представляют копрофаги и сапрофаги, которые по данным В.Г.Безбородова составляют 60% от общего количества видов фауны семейства Scarabaeidae в почвенной фауне ненарушенных деятельностью человека экосистемах [1]. Некоторые из видов являются уникальными для восточноазиатского биогеографического комплекса и использование их в качестве биоремедиантов позволит решить задачу сохранения биоразнообразия и увеличения их численности.

     Потенциально возможно использование таких видов пластинчатоусых, как Sinodendron cylindricum (Linnaeus, 1758), Eophileurus chinensis (Faldermann, 1835), виды родов Geotrupes (Latreille, 1797), Copris (Muller, 1776), Onthophagus (Latreille, 1802), Caccobius (Thomson, 1863), Aphodius (Illiger, 1798).  Виды подсемейства пластинчатоусых бронзовки (Cetoniinae, Leach, 1815) так же могут быть использованы для биоремедиации почв, загрязненных органикой, поскольку такие из них, как Cetoniamagnifica (Ballon, 1871) - бронзовка великолепная, и Protaetia (Liocola) brevitarsis (Lewis) - дальневосточная мраморная бронзовка были обнаружены в скворечниках [2], в переработанных до перегноя субстратах.

    В результате работы над темой исследования авторы статьи так же предприняли попытку проанализировать собранный материал и представить его в виде «Атлас детритофагов – биоремедиантов юга Дальнего Востока».

Литература 

1. Безбородов В.Г Пластинчатоусые жуки (Coleoptera, Scarabaeidae) заповедника «Кедровая падь» и сопредельных территорий (Приморский край, Россия)/ вестник КрасГау. – 2013. - № 4, стр.79- 88.
2. Белоусова Н. М. Почвенные артроподы из гнезд синантропных и гемисинантропных птиц Южного Приморья // IV международная научная конференция «Биоразнообразие и роль животных в экосистемах «Zoocenosis-2011» 4–6 октября 2011, 2011 д., г. Днепропетровск. Днепропетровск: Изд-во ДНУ, 2011. С. 162–163
3. Белоусова Н.М., Берсенева С.А., Яценко М. С. Использование представителей семейства ApiaceaeLindl в качестве фиторемидиантов в условиях Приморского края (Дальневосточный федеральный округ)// Актуальные направления научных исследований: от теории к практике : материалы VII Междунар. науч.–практ. конф. (Чебоксары, 12 февр. 2016 г.) / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. – № 1 (7). – ISSN 2412-0510, с. 177-178
4. Белюченко И.С. Отходы быта и производства как сырье для подготовки сложных компостов: монография/И.С. Белюченко. –Краснодар: КубГАУ, 2015. – 419с. – с.102.
5. Берсенева С.А. Пленочная технология возделывания овощной продукции - серьезная проблема деградации сельскохозяйственных угодий на территории Приморского края (Дальневосточный Федеральный округ) Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства: материалы IV Международной научной экологической конференции, Краснодар, 24-25 марта 2015 г. / МСХ РФ, Кубанский ГАУ. – Краснодар: Изд-во КГАУ, 2015. – Ч. 2. – С. 465-471.
6. Доклад об экологической ситуации в Приморском крае. – Владивосток, 2014, 2015.- 241 с.

References

1. Bezborodov V.G Plastinchatousye zhuki (Coleoptera, Scarabaeidae) zapovednika «Kedrovaja pad'» i sopredel'nyh territorij (Primorskij kraj, Rossija)/ vestnik KrasGau. – 2013. - № 4, str.79- 88.
2. Belousova N. M. Pochvennye artropody iz gnezd sinantropnyh i gemisinantropnyh ptic Juzhnogo Primor'ja // IV mezhdunarodnaja nauchnaja konferencija «Bioraznoobrazie i rol' zhivotnyh v jekosistemah «Zoocenosis-2011» 4–6 oktjabrja 2011, 2011 d., g. Dnepropetrovsk. Dnepropetrovsk: Izd-vo DNU, 2011. S. 162–163
3. Belousova N.M., Berseneva S.A., Jacenko M. S. Ispol'zovanie predstavitelej semejstva ApiaceaeLindl v kachestve fitoremidiantov v uslovijah Primorskogo kraja (Dal'nevostochnyj federal'nyj okrug)// Aktual'nye napravlenija nauchnyh issledovanij: ot teorii k praktike : materialy VII Mezhdunar. nauch.–prakt. konf. (Cheboksary, 12 fevr. 2016 g.) / redkol.: O. N. Shirokov [i dr.]. – Cheboksary: CNS «Interaktiv pljus», 2016. – № 1 (7). – ISSN 2412-0510, s. 177-178
4. Beljuchenko I.S. Othody byta i proizvodstva kak syr'e dlja podgotovki slozhnyh kompostov: monografija/I.S. Beljuchenko. –Krasnodar: KubGAU, 2015. – 419s. – s.102.
5. Berseneva S.A. Plenochnaja tehnologija vozdelyvanija ovoshhnoj produkcii - ser'eznaja problema degradacii sel'skohozjajstvennyh ugodij na territorii Primorskogo kraja (Dal'nevostochnyj Federal'nyj okrug) Problemy rekul'tivacii othodov byta, promyshlennogo i sel'skohozjajstvennogo proizvodstva: materialy IV Mezhdunarodnoj nauchnoj jekologicheskoj konferencii, Krasnodar, 24-25 marta 2015 g. / MSH RF, Kubanskij GAU. – Krasnodar: Izd-vo KGAU, 2015. – Ch. 2. – S. 465-471.
6. Doklad ob jekologicheskoj situacii v Primorskom krae. – Vladivostok, 2014, 2015.- 241 s.