Введение к работе
Актуальность темы Одной из важнейших экологических проблем современности является предотвращение деградации лесных массивов и городских зеленых насаждений в результате их химического загрязнения Среди множества загрязняющих веществ, поступающих с выбросами в атмосферу от транспорта и промышленных предприятий, наибольшую опасность для живых организмов представляют тяжелые металлы (ТМ), в силу высокой токсичности, подвижности и биоаккуммулятивности Помимо химического загрязнения природных экосистем дополнительный вклад в техногенную нагрузку вносят радиоактивные элементы, попадающие в окружающую среду с аварийными выбросами от атомных электростанций Так, на территории четырех лесхозов (Вешкаймский, Инзенский, Майнский, Карсунский) Ульяновской области, попавших под воздействие аварийного выброса на ЧАЭС в апреле 1986 года, по данным на 2004 год (Конаков, 2004), плотность загрязнения почвы Cs-137 находится в диапазоне от 1 до 5 Ки/км2 (370-1850 Бк/кг при плотности земли 1,2 кг/м3)
Воздействие ТМ и радионуклидов в малых дозах на территориях с невысоким уровнем техногенного воздействия, к которым относится Ульяновская область (Государственный доклад , 2002, 2003, Аллянова, 2003), не сразу сказывается на состоянии лесных насаждений в течение длительного времени внешних признаков техногенного влияния можно не обнаружить Поэтому требуется изучение процессов миграции элементов-загрязнителей по всем компонентам лесных экосистем
Одним из важнейших таких компонентов являются грибы На них возложен широкий спектр биосферных функций, среди которых разложение органических веществ является наиболее существенной (Одум, 1986, Терехова, 2004) Грибам отводится особый экогоризонт в лесных экосистемах и роль посредников между живым и косным веществами биосферы (Каратыгин, 1994) Способность одних представителей данного царства аккумулировать из питающего субстрата микроэлементы в значительных количествах, чувствительность других к изменениям условий среды позволяют рассматривать данный компонент лесных биогеоценозов как биоиндикатор Работы отечественных и зарубежных исследователей, посвященные изучению аккумулирующих способностей грибов в условиях высокой техногенной нагрузки, носят фрагментарный разрозненный характер, отсутствует комплексный подход Недостаточно полно рассмотрены аккумулирующие особенности микобиоты в условиях малофонового загрязнения лесных экосистем
Вопрос накопления поллютантов в различных представителях лесной микобиоты и возможность использования их в качестве биоиндикаторов изменения лесных экосистем в настоящее время достаточно актуальны,
представляют большой теоретический и практический интерес Без этого невозможна комплексная оценка роли микобиоты в миграции элементов-загрязнителей в биогеохимических циклах, по звеньям пищевой цепи и возможности вторичного загрязнения прилегающих территорий
Цель работы - изучение влияния экологических факторов (природных и техногенных) на содержание ТМ и Cs-137 в микобиоте лесных экосистем Ульяновской области
Задачи исследования Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи
Выявление доминантных видов почвенных и дереворазрушающих грибов в лесных экосистемах области
Проведение сравнительного анализа содержания ТМ (Fe, Zn, Си, Ni, Cd, Pb, Co) и Cs-137 в эколого-трофических группах макромицетов
Определение содержания ТМ и Cs-137 в плодовых телах макромицетов, произрастающих в различных лесорастительных условиях и на различных субстратах
Определение влияния техногенной нагрузки на накопление ТМ и Cs-137 в плодовых телах макромицетов
Определение содержания ТМ и Cs-137 в листьях, хвое и древесине деревьев, пораженных фитопатогенными микромицетами
Научная новизна Проведен комплексный сравнительный анализ содержания ТМ (Fe, Zn, Си, Ni, Cd, Pb, Co) и Cs-137 в плодовых телах доминантных макромицетов различных экологических, эволюционных и грофических групп, произрастающих в лесных экосистемах Ульяновской области Изучено влияние техногенной нагрузки на накопление ТМ и Cs-137 в плодовых телах макромицетов Изучено содержание ТМ и Cs-137 в макромицетах, произрастающих на различных субстратах (типах почвы, породах деревьев), и в различных лесорастительных условиях Определено содержание Cs-137 и ТМ в хвое, листьях, древесине деревьев, пораженных фитопатогенными микромицетами
Теоретическая значимость работы. Материалы и выводы диссертационной работы вносят вклад в развитие новых теоретических, методических и экспериментальных подходов для решения задач биологического мониторинга и экологического нормирования техногенных воздействий
Практическая значимость работы Результаты проведенных научных исследований могут быть использованы при проведении сертификации лесной продукции и экологического мониторинга лесных экосистем Полученные данные полевых исследований по содержанию ТМ и Cs-137 в микобиоте могут быть учтены при составлении карт геохимического загрязнения почв Ульяновской области Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на экологическом факультете Ульяновского государственного университета Их можно также использовать в учебном
процессе других биологических вузов на кафедрах общей экологии, лесного хозяйства, прикладной и ландшафтной экологии
Апробация работы Основные научные положения и результаты диссертации докладывались на международных и всероссийских конференциях «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды» (Новороссийск, 2003), «Биотехнология - охране окружающей среды» (Москва, 2004), «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2004), «Татищевские чтения актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2004), «Наука и образование-2004» (Мурманск, 2004), «Проблемы экологии и охраны природы Пути их решения» (Ульяновск, 2004), «Лес и человек перспективы сотрудничества» (Волгоград, 2005), «Материалы I конференции молодых ученых медико-биологической секции Поволжской ассоциации государственных университетов», (Ульяновск, 2007)
Публикации Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 15 печатных работах Имеется одна публикация в одном из ведущих рецензируемых научных журналов, выпускаемых в Российской Федерации
Личный вклад автора заключается в постановке темы, выборе объектов исследования, разработке программы исследований, сборе, обработке, анализе литературных и лабораторных данных, выборе методик и их адаптации, статистической обработке результатов Полевые и лабораторные исследования выполнены при непосредственном участии автора
На защиту выносятся следующие положения
Абсолютными концентраторами ТМ и Cs-137 являются микоризообразователи
Аккумуляция ТМ и Cs-137 происходит интенсивнее в грибах с сапротрофным способом питания
Содержание ТМ и Cs-137 в плодовых телах макромицетов увеличивается по мере улучшения лесорастительных условий
Степень аккумуляции ТМ и Cs-137 в грибах усиливается под влиянием техногенного фактора
В листьях и древесине деревьев, пораженных патогенными микромицетами, содержится ТМ и Cs-137 достоверно больше, чем в здоровых
Объем и структура работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений Объем работы составляет 148 страниц машинописного текста, в том числе 13 таблиц, 6 рисунков и 6 приложений Список литературы включает 293 наименования, 39 из которых принадлежат зарубежным авторам
