Почвенные инфузории — биоиндикаторы нефтезагрязнений и нефтепродуктов

Инфузории — высокоорганизованные представители простейших, обитающие в почвах, водоемах (морских, пресных) и живых организмах, являющиеся неотъемлемым компонентом как природных, так и техногенных экосистем. Инфузории используются при биотестировании как показатели степени антропогенного влияния на окружающую среду.

Для простейших почва представлена системой микроводоемов. Они живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, и могут находиться в адсорбированном состоянии на поверхности почвенных частиц, в тонких прослойках пленочной влаги. Некоторые виды почвенных инфузорий освоили не только почву, но и растения. Например, инфузории Colpoda cucellus и С. stein встречались как в верхних горизонтах почвы, так и на стволах деревьев, в пазухах листьев растений, в вогнутых шляпках грибов. Достаточно небольшой капельки росы, чтобы произошел процесс эксцистирования, в росе достаточно питательных веществ, обеспечивающих размножение и рост инфузорий.

Инфузории и жгутиконосцы в условиях нормально увлажненной почвы заселяют заполненные почвенным раствором капилляры, лакуны и межгранулярные структурные полости. Некоторые почвы, характеризующиеся благоприятными водными, пищевыми и специальными условиями, содержат обильную фауну простейших. Любая почва может иметь значительное количество инфузорий во всех ее частях. Они присутствуют в богатых органическим веществом песчаных почвах с широкими межгранулярными щелями.

Для оценки влияния нефти на сообщества почвенных инфузорий в естественных биоценозах светло-серых лесных и болотных почв поверхностно загрязнялись площадки размером 1 м2 товарной нефтью при одноразовом внесении нефти с концентрацией 20, 100 и 200 г/кг. В качестве контрольных площадок использовались незагрязненные участки аналогичных светло-серых лесных и болотных почв. Оценивалась численность каждого вида почвенных инфузорий, находящихся под влиянием нефти, действующей хронически в течение двухлетнего периода.

Сравнительный анализ данных, полученных в опытах с загрязнением почвы нефтью с концентрацией 20, 100 и 200 г/ кг, выявил, что изменения численности почвенных инфузорий происходили в первые дни после внесения нефти.

Влияние на численность инфузорий оказывали небольшие концентрации нефти — 20 г/кг. Увеличение концентрации нефтезагрязнений до 100 г/кг приводило к снижению численности почвенных инфузорий. Высокая гибель инфузорий наблюдалась в первые сутки нефтезагрязнений. В последующий период численность инфузорий изменялась в зависимости от видовой устойчивости. Минимальное значение численности почвенных инфузорий соответствовало концентрации нефти 100 г/кг почвы. Снижение численности цилиофауны, возможно, связано с изменением влажности. Известно, что при нефтезагрязнениях изменяется водопроницаемость почвы. Установлено, что при низкой остаточной концентрации нефти восстановление численности сообществ инфузорий происходило в период весенне-летнего сезона.

Вероятно, процесс восстановления численности почвенных инфузорий связан с остаточным токсическим влиянием нефти на почву. Характер сезонной динамики численности инфузорий остался без изменений. В июне наблюдалось повышение численности почвенных инфузорий в опытном участке с концентрацией внесенной нефти 20 г/кг и 100 г/кг почвы. Происходило постепенное восстановление их численности.

В сентябре общая численность почвенных инфузорий в загрязненных участках сравнялась, но не превышала их количество в контрольных участках, что указывало на снижение токсичности нефти в опытных участках.

Можно выделить четыре вида устойчивых к нефтезагряз-нениям инфузорий: Chilodonella cucullus, Colpoda maupasi, Glaucoma pyriformis и Litontusva rsaviertsis, присутствие которых прослеживалось в течение 2-летнего периода наблюдений.

При действии нефти на почву происходило снижение численности инфузорий в течение периода наблюдений и в большей степени — при концентрации нефти, равной 100 г/кг почвы. Необходимо отметить синхронность в сезонных колебаниях численности инфузорий на контрольных и опытных участках. Сглаживание сезонной динамики численности инфузорий происходило при увеличении концентрации нефти до 200 г/кг.

Через год после внесения нефти с концентрацией 100 г/ кг почвы численность почвенных инфузорий вида Chilodonella cucullus увеличилась на загрязненных участках с остаточной концентрацией 0,62 г/кг, что связано со снижением концентрации ароматических углеводородов, токсичных для беспозвоночных животных. Восстановление численности почвенных инфузорий происходило пропорционально снижению остаточной концентрации нефти.

Рассматривая изменение численности вида Chilodonella cucullus в условиях высокого уровня нефтезагрязнений (200 г/кг), необходимо отметить депрессивный период в течение первых

29 суток. Снижение численности инфузорий под влиянием нефти характерно и для вида Со1рос1а mau.pci.si. Изменения проявлялись в увеличении частоты колебаний сезонной динамики численности в опытной группе почвенных инфузорий, что указывает на напряженность адаптивных процессов в популяциях при действии нефти.

Сезонная динамика численности почвенных инфузорий Со1рос1а таираз1 в восстановительный период характеризовалась повышением. Наблюдалось увеличение числа особей с конца мая при концентрации нефти 0,19 г/кг после первичного загрязнения 20 г/кг. Проведенные исследования через год после внесения нефти показали, что Со1рос1а таиразг увеличили численность на загрязненных участках.

Анализ сезонной динамики численности инфузорий в почвенном горизонте через год после внесения нефти выявил синхронизацию сезонных изменений численности в опытной и контрольной группах. Восстановление численности почвенных инфузорий до уровня контрольных значений происходило при остаточной концентрации нефти 0,19 г/кг. При концентрации 0,62 г/кг восстановление численности инфузорий происходило замедленными темпами. Легкие фракции нефти мигрировали по почвенному профилю, расширяя ареал первоначальных загрязнений. Твердый парафин, содержащийся в нефти, плохо разрушается, окисляется на воздухе и способен надолго запечатать поры почвенного покрова, лишив почву свободного влаго- и воздухообмена. В результате обволакивания почвенных агрегатов нефтью ухудшается доступ кислорода.

Рассматривая влияние нефти с концентрацией 200 г/кг на численность почвенных инфузорий, необходимо отметить значительное снижение количества особей под влиянием загрязнений. На уровне выживаемости находились сообщества инфузорий в мае и сентябре.

При действии высоких концентраций нефти происходила элиминация неустойчивых к загрязнениям видов почвенных инфузорий. Вид О1(Итит Ьа1Ыапи. не встречался в пробах почв с июля, вид ЬиопШзуагза у1епз1з не встречался в период сезона наблюдений. Сезонная динамика численности оставшихся видов инфузорий сглаживалась и соответствовала низкой численности выживших особей.

Снижение общего количества видов при нефтезагрязнени-ях наблюдалось в поверхностном горизонте Ао в летне-осенний период. В почвенных горизонтах Ат и А2 количество видов инфузорий оставалось постоянным, но происходила частичная замена видов. Вероятно, сохранение количественного и видового разнообразия связано со сменой одних эпизодических видов другими. Нефть является энергетическим субстратом для большой группы органотрофных микроорганизмов, служащих источником пищи для почвенных беспозвоночных. Конкурентная борьба за пищевые ресурсы вела к смене видовой структуры сообществ почвенных инфузорий.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно считать, что хронические нефтезагрязнения в концентрациях 20, 100 и 200 г/кг в светло-серых лесных почвах снижают численность, изменяют сезонную динамику инфузорий и сокращают видовое разнообразие.

Выявлена последовательность видов инфузорий по степени их устойчивости к нефтезагрязнениям: Chilodonella cucullus, Colpoda maupasi, Glaucoma pyriformis и Litontus varsaviensis, которую можно использовать при биоиндикации уровня загрязнений почв нефтью.

Обнаружены наиболее устойчивые виды инфузорий к нефтезагрязнениям, которые сохранялись в трех исследуемых почвенных горизонтах торфянистых подзолистых глеевых песчаных почв (АОт; Alg; AjA^) и светло-серых лесных почв (Ао; Aj AjA2) в весеннем, летнем и осеннем периодах наблюдений. Необходимо отметить наличие в торфянистых подзолистых глеевых песчаных почвах и устойчивого к нефтезагрязнениям вида Glaucoma pyriformis.

Исследованные концентрации нефти не оказывали существенного влияния на количество видов, но приводили к перераспределению спектра видов эпизодических групп инфузорий, что может использоваться при биоиндикации нефтезагрязне-ний верхних слоев почвы[1].

  • [1] Залялетдинова Н. А., Карташев А. Г. Влияние экологических факторов на сообщества почвенных инфузорий. Томск : Изд. ТУСУР, 2016.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >