Введение к работе
Актуальность исследований. Интенсивное использование электрической энергии в современном информационном обществе привело к формированию нового фактора загрязнения окружающей среды - электромагнитного (Шандала и др., 1990; Холодов, 1991; Григорьев и др., 1999; Сподобаев, Кубанов, 2000). В 1995 году Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) ввела термин «глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды» (Григорьев, Меркулов, 2002). Под действием электромагнитного излучения (ЭМИ) антропогенного происхождения происходят как функциональные, так и структурные изменения на молекулярном уровне, которые в свою очередь вызывают каскад реакций, нарушающий процессы роста и развития растений. За пределами урбанистических территорий основным источником электромагнитного загрязнения промышленной частоты являются линии электропередачи (ЛЭП). В частности, в Самарской области суммарная протяженность ЛЭП составляет более 32 тыс.км. Несмотря на принятые нормативы, большое количество сельскохозяйственных культур выращивается в непосредственной близости к ЛЭП. Так, для Богатовского района Самарской области, где культуры подсолнечника и озимой пшеницы занимают площадь 37 тыс.га, 15% от этих площадей находятся в пределах 60-ти метров от ЛЭП с напряжением 0,4-110 кВ. При этом проходящие через сельскохозяйственные угодья линии электропередачи, вероятно, способны влиять на продуктивность возделываемых культур (Старухин, Белицын, Хомутов, 2009) и изменять их устойчивость к другим факторам среды обитания (Новицкий, 1984; Плеханов, 1990). В связи с этим возникает необходимость изучения реализации защитно-приспособительных механизмов сельскохозяйственных культур к данному стрессовому воздействию.
Цель и задачи исследований. Целью работы явился анализ изменчивости мор-фометрических и биохимических показателей подсолнечника и озимой пшеницы в зоне влияния электромагнитного излучения линий электропередачи на примере Богатовского района Самарской области. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи.
-
Рассчитать напряженность электрического и магнитного полей в зоне расположения ЛЭП с напряжением 110 и 220 кВ.
-
Провести общий агрохимический анализ и биотестирование относительной фитотоксичности почвы.
-
Исследовать морфометрические параметры подсолнечника и озимой пшеницы в зоне действия электромагнитного излучения ЛЭП с напряжением 110 кВ и 220 кВ с учетом влияния дополнительных антропогенных факторов в онтогенезе.
-
Изучить изменения концентрации основных пигментов фотосинтеза в листьях подсолнечника и озимой пшеницы в зависимости от расстояния до линий электропередачи.
-
Определить характер изменений биохимических показателей перекисного окисления липидов (ПОЛ) и систем антиоксидантной защиты сельскохозяйственных культур в зоне влияния электромагнитного излучения ЛЭП.
Научная новизна. Впервые на примере Богатовского района Самарской области бнаружено снижение морфометрических показателей подсолнечника сорта «Поволж-кий 8» и озимой пшеницы сорта «Светоч» в зоне действия электромагнитного излуче-ия ЛЭП с напряжением 110 кВ, а также интенсификация ростовых процессов подсол-ечника под влиянием ЭМИ ЛЭП-220 кВ. Изменение концентрации основных пигмен-
тов фотосинтеза при этом зависело от сортовых особенностей возделываемой культурі и стадии ее вегетации. Действие электромагнитного излучения ЛЭП сопровождалос снижением активности систем антиоксидантной защиты растений и ростом интенсивно ста процессов перекисного окисления липидов в тканях сельскохозяйственных культур. Теоретическая значимость. Отраженные в диссертационной работе материаль вносят вклад в развитие факториальной экологии, в частности, расширяют представле ния о действии неионизирующего излучения на растения.
Практическая значимость. Материалы диссертации, сформулированные в не научные положения и выводы могут найти применение в работе природоохранных ор ганизаций и учреждений агропромышленного комплекса при обосновании рекоменда ций по рациональному размещению и эксплуатации электротехнических сооружений в условиях природных экосистем и сельскохозяйственных предприятий, при разработке соответствующей нормативной документации, а также могут быть внедрены в учебный процесс.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Диссертация выполнена в соответствии с планом научно-исследовательской работы кафедры биологической химии Самарского государственного университета по теме «Действие физических и химических факторов на биологические системы».
Апробация работы. Результаты и научные положения диссертации были представлены на Международных научно-практических конференциях: «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского» (Тамбов, 2007), «Наука на рубеже тысячелетий» (Тамбов, 2007); на Всероссийских научно-практических конференциях: «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2007, 2008); на втором Международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT-2009» (Тольятти, 2009) (работа получила диплом третьей степени и медаль за 3 место в номинации «Аспиранты»); на ежегодных научно-практических конференциях научно-педагогического состава Самарского государственного университета (2008-2011 гг.); на VI Съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2010); на III Молодежной научной конференции «Актуальные проблемы экологии Волжского бассейна» (Тольятти, 2011).
Декларация личного участия автора. Автором лично осуществлены полевые исследования, отбор растительных и почвенных образцов, их лабораторные анализы, математическая обработка цифровых данных. Написание текста диссертации, формулирование основных теоретических положений и выводов осуществлено по плану, согласованному с научным руководителем. Доля участия автора в написании работ, опубликованных в соавторстве, составляет 50-80%. Основные положения, выносимые на защиту.
1. Изменения морфометрических и биохимических показателей сельскохозяйст
венных культур в зоне действия ЭМИ ЛЭП не связаны с почвенным плодородием.
2. На всех стадиях вегетации подсолнечника и озимой пшеницы происходит
снижение морфометрических показателей растений в зоне действия источника элек
тромагнитного излучения с напряжением 110 кВ. Вблизи ЛЭП-220 кВ происходит раз
нонаправленное изменение ростовых показателей подсолнечника, степень которых за
висит от стадии онтогенеза возделываемой культуры. При этом дополнительные антро
погенные факторы (автодорога, лесополоса) изменяют чувствительность растений к
действию электромагнитного излучения.
3. В зоне влияния ЭМИ ЛЭП происходит изменение концентрации основных
пигментов фотосинтеза в тканях растений, величина и направленность которого зави
сит от расстояния до источника излучения и стадии вегетации растения, имеет нели
нейный характер.
4. В тканях сельскохозяйственных культур вблизи линий электропередачи развива
ется окислительный стресс, проявляющийся в форме роста интенсивности процессов пе-
рекисного окисления липидов на фоне снижения активности систем антиоксидантной за
щиты растений.
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы и приложения; содержит 47 рисунков и 28 таблиц. Объем работы составляет 169 страниц печатного текста. Библиографический список включает 230 источников, из которых 41 на иностранных языках.
