Введение к работе
Актуальность темы. Влияние хозяйственной деятельности человека значимо, прежде всего, для водных экосистем, так как связано с поступлением широкого спектра токсикантов в организм человека с водой и рыбной продукцией.
Для городских водоемов основными источниками загрязнений являются такие факторы, как автотранспорт, захламленность и загрязнение территории. Наряду с местными источниками загрязнений, определенное воздействие на качество природных вод оказывает трансграничный перенос загрязняющих веществ воздушными массами (Гусейнов, 2001).
Из-за застройки поймы реки Туры, ее озера, которые находятся в городской черте, превращаются в сточные канавы, накопители токсических веществ, создавая непосредственную угрозу для населения, использующего водные объекты в рекреационных целях (Михайлова, 1999; Исаков, 2002 и др.). Указанные обстоятельства способствуют нарушению гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов водоемов города.
В условиях хронического загрязнения береговых и прибрежно-водных зон водных объектов г. Тюмени загрязняющими веществами, мусором наиболее ценную информацию о масштабах и интенсивности загрязнения можно получить при анализе биохимических показателей береговых и прибрежно-водных растений. Ответные реакции береговых и прибрежно-водных растений являются дополнительными к геохимическим исследованиям репрезентативными показателями состояния водоема. Приуроченность растений к определенному субстрату, неподвижность позволяет использовать растения для регистрации антропогенного воздействия на водные экосистемы.
Цель работы – анализ биохимических показателей и содержания тяжелых металлов в растениях береговой линии водоёмов г. Тюмени в условиях антропогенного загрязнения, с целью мониторинга окружающей среды.
Задачи исследования:
-
Изучить гидрохимические показатели исследуемых водоемов г. Тюмени для оценки степени антропогенного воздействия;
-
Исследовать содержание тяжелых металлов в почве и донных отложениях изучаемых водоёмов с последующим определением их накопления в растениях береговой линии;
-
Провести анализ содержания продуктов перекисного окисления липидов и систем антиоксидантной защиты растений;
-
Оценить влияние рассматриваемых факторов на биохимические реакции растений береговой линии исследуемых водоёмов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В воде обследованных водоёмов, почве и донных отложениях увеличивается содержание биогенных веществ и тяжелых металлов (Cu, Zn, Cr, Ni), что отражает проявления антропогенного пресса на водные объекты г. Тюмени. Исследованные водоёмы ранжированы по степени убывания загрязнения в ряду: пр. Кристальные родники, озёра Алебашево, Оброчное, пр. Утиный, оз. Круглое, пр. Лесной, пр. Южный.
2. В растениях береговой линии выявлено высокое содержание Pb, Cu, Zn, Mn, Cr, связанное с высокой концентрацией тяжелых металлов в депонирующих средах. В почвах и растениях береговой зоны накапливается больше тяжелых металлов, по сравнению с донными отложениями и прибрежно-водными растениями.
3. У большинства растений береговой линии водоёмов увеличено содержание низкомолекулярных антиоксидантов и пигментов фотосинтеза, что приводит к снижению концентрации продуктов перекисного окисления липидов, как проявление адаптивных способностей растений в условиях антропогенного воздействия
Научная новизна. Впервые проведен анализ содержания тяжелых металлов в почве, донных отложениях и аккумуляция их в растениях береговой и прибрежно-водной зон крупных водоёмов г. Тюмени.
Показано снижение уровня перекисного окисления липидов при действии низкомолекулярных антиоксидантов у растений береговой и прибрежно-водной зоны городских водоёмов.
Многофакторный анализ позволил установить сильное влияние загрязняющих веществ на содержание продуктов перекисного окисления липидов и активизацию системы антиоксидантной защиты в клетке.
Практическая значимость. Материалы научного исследования могут быть использованы для проведения мониторинговых исследований на территориях, подвергнутых антропогенному и техногенному прессу. Исходя из полученных в работе результатов, были разработаны рекомендации, которые включены в природоохранную документацию со ссылкой на проводимые исследования:
итоговый отчет по экологическому мониторингу Ванкорского ЛУ (заказчик ЗАО «Ванкорнефть»);
промежуточный отчёт по мониторингу окружающей среды Самбургского ЛУ (заказчик ОАО «АРКТИКГАЗ»);
отчет по мониторингу состояния окружающей среды на Соболох-Неджелинском ЛУ (заказчик ООО «Газпром геологоразведка»).
Апробированные методические подходы, используемые в диссертационной работе, нашли применение в экспериментальных исследованиях в лаборатории отдела Биоресурсов Криосферы земли СО РАН.
На основе применяемых в диссертационной работе методик биохимического анализа растительного сырья был написан и издан учебно-методический комплекс – методические рекомендации «Биотестирование загрязненных сред: методы биотестирования и биоиндикации в оценке состояния окружающей среды».
Апробация результатов исследований. Материалы диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры экологии и генетики Тюменского государственного университета (2011-2013 гг.); II международной конференции «Окружающая среда и менеджмент природных ресурсов» (Тюмень, 2011 г.); Всеросийской конференции с международным участием «Физиологические, биохимические и молекулярно-генетические механизмы адаптаций гидробионтов» (Борок, 2012 г.).
Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 5 работ, из них две – в журналах из перечня ВАК, 3 – в трудах и материалах международных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 основных глав, выводов и приложений. Список литературы включает 204 источника, в том числе 18 на иностранном языке. Диссертация изложена на 184 страницах машинописного текста и иллюстрирована 32 таблицами и 41 рисунком, 6 приложениями.
Выражаю большую признательность и благодарность: А.И. Коваленко, Н.В. Хозяиновой, Т.А. Кремлёвой, Л.В. Михайловой, А.М. Субботину, Н.А. Боме.
Особую благодарность выражаю научному руководителю д.б.н., профессору Г.А. Петуховой.
