Введение к работе
Актуальность исследований. В настоящее время исследованию состояния объектов окружающей среды урбанизированных территорий и оценке их экологического состояния уделяется большое внимание (Макаров, 2002; Герасимова и др., 2003; Приваленко, Безуглова, 2003; Хакимов, 2003; Строганова, 2005). Важное место в таких исследованиях занимает изучение почв и почвенного покрова. Городские почвы, выполняя важные экологические функции и являясь универсальным очистителем природной среды, подвергаются значительно более интенсивным нагрузкам, чем естественные или используемые в сельском хозяйстве. При этом почвенные биосистемы города подвергаются существенным преобразованиям, и это выражается, прежде всего, в изменении биологической активности почв в пределах почвенного профиля.
В настоящее время влияние урбанизации на показатели биологической активности почвы является малоизученной проблемой. В последнее время появилось несколько работ, посвященных биологической активности городских почв (Горбов, 2002; Талалайко, 2005; Люлин, 2007). Но следует отметить, что в них в основном исследована или только биохимическая, или только микробиологическая составляющая биологической активности. Избирательно показатели биологической активности почвы изучаются ФГУЗ Роспотребнадзора в соответствии с МУ 2.1.7. 730 – 99 только при необходимости углубленной оценки ее санитарного состояния и способности к самоочищению. В то же время изменения комплекса показателей ферментативной и микробиологической активности могут служить ранними диагностическими признаками, позволяющими заметить негативные изменения уже на начальных стадиях. Функциональные группы микроорганизмов поддерживают равновесие уровня содержания органического вещества, азота и других элементов. Активность почвенных ферментов затрагивает превращения углерода, азота и окислительно-восстановительных процессов и, следовательно, отражает функциональное состояние почвенного населения. Изучение данных показателей в совокупности позволит более точно понять направленность изменений биологической активности, происходящих в городских почвах. Следует ожидать, что выявленные закономерности могут быть использованы в целях биодиагностики.
Кроме того, изучение биологической активности почв в городах имеет важное значение, так как на городских территориях жители выращивают овощи и фрукты, которые затем употребляют в пищу. В этом случае важно учитывать насколько изменились характеристики почв при антропогенном воздействии, может ли она выполнять полноценно свои функции и, как следствие, безвредны ли данные продукты для здоровья человека.
Таким образом, в настоящее время назрела необходимость комплексного изучения антропогенно трансформированных почв в целях оценки сложившейся ситуации и выработки стратегических, научно обоснованных подходов к использованию почв человеком.
Цели и задачи исследований. Целью исследования явилось изучение биологической активности почв урболандшафтов мегаполиса Ростова-на-Дону и провинциального города Азова.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- изучить микробиологическую активность почв урболандшафтов г. Ростова-на-Дону и г. Азова по численности основных физиологических групп: бактерий, актиномицетов и грибов, по содержанию представителей р. Azotobacter и по интегральному показателю дыхания почвы;
- изучить ферментативную активность исследуемых почв по активности каталазы, полифенолоксидазы, инвертазы и уреазы;
- сравнить исследуемые показатели биологической активности почв разных урболандшафтов г. Ростова-на-Дону и г. Азова;
- исследовать сезонные изменения биологической активности почв в городах и сравнить их;
- изучить и сравнить корреляционные связи между микробиологическими и биохимическими показателями биологической активности почв г. Ростова-на-Дону и г. Азова.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Почвы различных урболандшафтов города значительно отличаются между собой по показателям биологической активности, особенно по численности актиномицетов и активности каталазы. Эти различия наиболее выражены в верхнем слое почвы (0-20 см).
-
В урболандшафтах, подверженных сильному антропогенному воздействию, почвы характеризуются достаточно низкой ферментативной активностью и высокой численностью микроорганизмов.
-
Для городских почв характерно наличие сильных корреляционных зависимостей между микробиологическими и ферментативными показателями. Их число резко уменьшается с увеличением территории города и масштабов антропогенного воздействия.
Научная новизна результатов исследований. Впервые при изучении биологической активности почв г. Ростова-на-Дону и Азова по совокупности показателей ферментативной и микробиологической активности выявлены закономерности их изменений в почвах разных урболандшафтов городов и на разных глубинах. Сравнение исследуемых показателей почв двух городов позволило установить различия между ними и определить их изменения в зависимости от масштабов антропогенного воздействия. Выявлены сезонные изменения показателей микробиологической и ферментативной активности. Установлены корреляционные зависимости между исследуемыми показателями.
Практическая значимость исследований. Результаты исследования позволяют судить об изменении биологической активности почв при урбанизации территорий, что может служить теоретической основой для разработки мер охраны городских почв.
Результаты работы могут быть использованы для биодиагностики при оценке экологического состояния почв природоохранными, производственными и научными организациями при организации землепользования, а так же планировании градостроения.
Полученные результаты используются в учебном процессе при проведении общих («Микробиология», «Биология почв») и специальных курсов («Микроорганизмы в охране окружающей среды») в Южном федеральном университете.
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертации докладывались и опубликованы в трудах научных конференций: IV Международная научная конференция «Биотехнология – охране окружающей среды», Москва, 2006 г.; Международная научная конференция «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации», Ростов-на-Дону, 2006 г.; Международная научная конференция «Современные проблемы адаптации и биоразнообразия», Махачкала, 2006 г.; XIV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2007», Москва, 2007 г.; X Международный конгресс молодых ученых, студентов и аспирантов «Перспектива-2007», Нальчик, 2007 г.; XXVII Российская школа по проблемам науки и технологий, Миасс, 2007; студенческая научно-практическая конференция ЮФУ «Неделя науки», 2007 г.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав (обзор литературы, объекты исследования, методы исследования, результаты исследования и их обсуждение), выводов и 3 приложений. Работа содержит 19 таблиц и 9 рисунков. Список литературы включает 204 источника, из них 43 – работы зарубежных авторов.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, общим объемом 0,7 печатного листа, в том числе одна статья в издании, определенном Высшей Аттестационной Комиссией. Личный вклад автора составил 75 %.
