«ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛЬГОТЕСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ Г.УФЫ» - ВКР

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5

1.1 Общая характеристика почвенных водорослей 5

1.2 Жёлто-зеленые водоросли 9

1.3 Характеристика тест-объектов 12

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 22

2.1 Характеристика района исследования 22

2.2 Методика проведения исследования 25

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 35

---

Введение

Почва - сложнейшая система, одним из основных функциональных компонентов которой являются населяющие её живые организмы, главные участники круговорота веществ и самоочищения почв. При техногенном загрязнении почвенная биота выполняет важную функцию детоксикации различных соединений. По структуре ценоза почв можно судить о её экологическом состоянии.

Актуальность работы: Почвенные водоросли - обязательный компонент почвенных биоценозов. В природных и антропогенных экосистемах водоросли образуют группировки, отражающие свойства почвы, наличие загрязнения. Разные виды водорослей, иногда очень близкие по систематическому положению, обладают различной устойчивостью к токсическому фактору. Наличие в среде токсических веществ приводит к подавлению наиболее чувствительных форм и росту наиболее устойчивых к ним видов. Это может служить причиной структурных изменений сообществ. Возможность использования водорослей для оценки экологического состояния экосистем широко применяется в современных исследованиях.

Основные ответные реакции альгофлоры на резкие изменения почвенных условий проявляются в угнетении и выпадении некоторых группировок водорослей, полной замене одних группировок другими или полном исчезновении водорослей (Кондакова Л.В., 2011).

Успех природоохранных мероприятий, эффективность экологического прогнозирования и нормирования во многом зависят от используемой системы биодиагностики. Альготестирование является одной из разновидностей биотестирования с использованием в качестве тест-объекта водорослей.

К основным достоинствам использования микроводорослей в биотестировании относят следующее:

1. Сходная с высшими растениями физиология. Проведенное сравнение альгологического метода с классическим вегетационным с использованием овса показало, что ошибки того и другого метода являются величинами одного порядка (Некрасова, 1972).

2. Специфическая чувствительность к различным видам антропогенного загрязнения (Круглов, 1972; Кабиров, Любина, 1988).

3. Быстрая реакция на изменение экологической ситуации и небольшая продолжительность жизни.

4. Простота культивирования водорослей в лабораторных условиях.

Целью работы была оценка токсичности снежного покрова в различных местах г.Уфы методом альготестирования.

Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:

1. Определение токсичности снега и воды с помощью классических тест-объектов и с использованием почвенной водоросли X.exile.

2. Оценка перспективы использования почвенных водорослей в практике биотестирования экологического состояния антропогенной среды.

Объект исследования - микроводоросль Xanthonema exile (Klebs) Silva. Предметом нашего исследования являлось антропогенное загрязнение улиц г. Уфа рядом с автомобильными дорогами.

Гипотеза исследования: Микроводоросли являются удобным объектом для изучения антропогенного загрязнения экосистемы г. Уфа, как почвы, так и воздуха.

---

Выдержка из текста работы

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общая характеристика почвенных водорослей

Водоросли отличаются огромным видовым и экологическим разнообразием. Их можно обнаружить в различных средах — в воде, почве, на поверхности камней и растений, в горячих источниках, во льдах и на снегу, на дне морей и океанов от Арктики до Антарктики; они способны вести свободный образ жизни или быть симбионтами других организмов. Человек постоянно вовлекает водоросли в хозяйственную деятельность, используя уникальные свойства этих организмов. Традиционно многие макроводоросли (морская капуста, порфира, ульва) являются важным компонентом пищевого рациона жителей прибрежных регионов ЮгоВосточной Азии. Водоросли богаты витаминами А, В1, В2, В6, С, минеральными веществами, в них содержатся йод, фосфор, железо, магний, кальций и т. д. Жители континентальных регионов используют водоросли в качестве источника этих элементов. Постоянно ведутся исследования различных групп микроводорослей для получения водорослевого белка как полноценной замены белка животного водоросли (Chaetophora F. Schrank, Caulerpa J. V. Lamouroux) используются в процессе биологической очистки вод, а также рассматриваются как перспективный источник биотоплива.

Микроводоросли почвы выступают важным фактором повышения ее плодородия, обусловливая накопление органики, в том числе за счет фиксации атмосферного азота, в основном осуществляемой сине-зелеными водорослями (представителям порядков Nostocales и Stigonematales). С ними связано и улучшение физикохимических свойств почвы, они удерживают большое количество минеральных солей, обогащают почву органикой после отмирания клеток и подщелачивают ее. Известно, что почвенные водоросли способствуют стимуляции микробиологической активности почв. Сегодня активно развивается направление, связанное с разработкой бактериальных препаратов, улучшающих состояние почвы. Широко применяется

культивирование микроводорослей для биологической очистки, доочистки и обеззараживания всех известных категорий сточных вод, для чего используются специализированные штаммы, например, из рода Chlorella и Scenedesmus. Водоросли эффективно потребляют нитраты и фосфаты, снижают количество бактерий и токсинов в воде.

Основными преимуществами являются высокая продуктивность, возможность производить больше биомассы на единицу площади в год по сравнению с другими источниками. Считается, что экономически выгодным биотопливо на основе водорослей станет к 2025 г. Водоросли — это объект научных исследований, связанных с процессом фотосинтеза, метаболизма клетки и физиологии микроорганизмов (Пауков и др. 2018).

Водоросли являются постоянной и активной частью почвенной биоты. Они связаны сложными взаимодействиями со всеми ее компонентами, и принимают разнообразное участие в почвенных процессах, однако, вследствие специфики их изучения, довольно часто остаются за рамками классического почвоведения. Водоросли участвуют в накоплении органического вещества в почве и фиксации атмосферного азота (Голлербах, Штина, 1969; Штина, Голлербах, 1976).

Альгофлора почв включает две группы: наземные водоросли, которые образуют заметные невооружённым глазом талломы на поверхности почвы, и собственно почвенные водоросли - микроскопические формы, которые обитают в аккумулятивной части почвенного профиля. Они обладают высокой биологической активностью и выделяют в окружающую среду различные органические соединения: полисахариды, витамины, аминокислоты, альдегиды, ферменты и др.

Слизистые выделения водорослей склеивают почвенные частички, а нитчатые формы, оплетая их, механически закрепляют и приводят к снижению

эрозионных процессов. Водоросли способны изменять рН почвы, сдвигая его как в щелочную, так и в кислую сторону.

Водоросли являются началом многих трофических уровней. Ими питаются различные группы животных (амебы, инфузории, клещи, коловратки, личинки насекомых, нематоды, дождевые черви и др.). Водоросли воздействуют на рост и развитие высших растений. Очень разнообразны взаимоотношения почвенных водорослей с бактериями, микроскопическими грибами, актиномицетами и другими группами микроорганизмов. При зарастании безжизненных субстратов водоросли выступают как создатели первичного гумуса. С их поселения начинается почвообразовательный процесс.

Согласно классификации М.М.Голлербаха и Э.А.Штины (1969), сообщества, образуемые водорослями вневодных местообитаний, подразделяют на аэрофильные, эдафофильные и литофильные с более дробным делением внутри каждой группы. Нас интересуют эдафофильные, или почвенные водоросли. В зависимости от местонахождения водорослей и их образа жизни в пределах этого типа различают три группы сообществ:

наземные водоросли, массово развивающиеся на поверхности почвы в условиях атмосферного увлажнения;

---

Заключение

Методы биотестирования находят широкое применение в разных областях науки, связанных с проблемами охраны и рационального использования природных ресурсов. Микроскопические водоросли являются перспективными тест-объектами в силу таких своих особенностей, как простота и неприхотливость выращивания и используются для оценки токсичности сточных вод, химических веществ, загрязненности морских и пресноводных экосистем.

В результате проведенного альготестирования снежного покрова вблизи автодорог г. Уфа с использованием водоросли X.exile было установлено, что последняя обладает большей чувствительностью к загрязнению и позволяет точно устанавливать уровень токсического антропогенного воздействия на экосистемы.

Мы предлагаем использовать многокомпонентные тест-системы, включающие в себя организмы различных трофических уровней, в системе биомониторинга экосистемы г. Уфа. Для этого нужно осуществлять регулярный забор проб в зонах, подвергающихся различной степени антропогенного пресса. Это даст возможность составить полную картину экологической ситуации в городе, а также возможность её моделирования и прогнозирования.

---

Список литературы

1. Алексахина Т.И., Штина Э.А. Почвенные водоросли лесных биогеоценозов. М.: Наука, 11987. С.126-137.

2. Бубнов А.Г. Биотестовый анализ - интегральный метод оценки качества объектов окружающей среды: учебно-методическое пособие / А.Г. Бубнов [и др.]; под общ. Ред. В.И. Гриневича; ГОУ ВПО Иван. Гос. Хим.- технол. Ун-т - Иваново, 2007. - 112 с.

3. Васильев А.В. Экологический мониторинг Токсического загрязнения почвы нефтепродуктами с использованием методов биотестирования. / А.В. Васильев, В.В. Заболотских, О.В. Тупицына, А.М. Штеренберг // Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». - 2012. - №4 - С.242-251.

4. Гайсина Л.А. Биология и экология Xanthonema exile (Klebs) Silva (Xanthophyceae, Chrysophyta). Автореф. дис канд. биол. наук. Уфа, 2000. 16 с.

5. Гайсина Л.А. Морфометрическая изменчивость Xanthonema exile (Klebs) Silva (Xantophyta) в почвах Башкирского Предуралья (Россия) / Л.А Гайсина., Р.Р. Кабиров // Альгология. - 2006. - Т.16 - №2. - С.135-145.

6. Гайсина, Л.А. Влияние засоления на состав и морфологические особенности почвенных водорослей. / Л. С. Хайбуллина, Л. А. Гайсина // Почвоведение. - 2008. - № 2. С. 241-247.

7. Галиев М.А, Шаретдинов Э.Ф. экологические проблемы и правовая охрана окружающей среды в Республике Башкортостан. Уфа, 1998. 185 с.

8. Галиев М.А. и др. Медико-социальные последствия чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (оценка, выводы, проблемы, пути решения). Уфа: Гилем, 1997. 304 с.

9. Ганиева Г.Р. Экологическая ситуация в городе Уфа / Г. Р. Ганиева, И. С. Селезнева // Уральский федеральный университет, Екатеринбург С. 70-76.

Режим доступа: https://elar.urfu.rU/bitstream/10995/37411/1/ecology 2015-70-75.pdf

10. Голлербах М.М. Водоросли, их строение, жизнь и значение. М.: Изд-во Моск. о-ва исп. природы, 1951. 176 с.

11. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. Л.: Наука, 1969. 228 с.

12. Доценко К.А. Изучение почвенных водорослей в качестве биоиндикаторов в районе нефтедобычи. / К.А. Доценко. // Научный журнал КубГАУ. - 2008. - №41(7). - С. 1-6.

13. Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи. Систематика, география, цитогенетика, иммунитет, экология, происхождение, использование. Л.: Колос, 1971. 752 с.

14. Кабиров Р.Р. Альготестирование и альгоиндикация (методические аспекты, практическое использование). Уфа, 1995. 125 с.

15. Кабиров Р.Р. Влияние загрязнения почвы бензином на группировки водорослей // Почвоведение. 1982. № 10. С.111-112.

16. Кабиров Р.Р., Любина С.В. Способ оценки действия гербицидов на сообщества почвенных водорослей с помощью индикаторных видов // Агрохимия. № 3. 1988. С. 105-121.

17. Кабиров Р.Р., Минибаев Р.Г. Влияние нефти на почвенные водоросли // Почвоведение. 1982. № 1. С. 86-91.

18. Кабиров Р.Р., Хазипова Р.Х. Изменение количественных показателей альгосинузий пойменных почв при антропогенном загрязнении // Бот. журнал. 1987. Т. 72. № 8. С. 1060-1065.

19. Киселева А.А. Выявление генетических детерминант, определяющих различие почти изогенных линий Triticum aestivum L. по фотопериодической чувствительности / А. А. Киселева, Э. Э. Егги, В. А. Кошкин, М. Н.

Ситников, М. Родер, Е. А. Салина, Е. К. Потокина // Генетика. - 2014. - Т.50. - № 7 - С. 802-813.

20. Кондакова Л.В. Сравнительный анализ альгофлоры почв экологически опасных объектов на территории Кировской области / Л. В. Кондакова // Теоретическая и прикладная экология. - 2011. - №3. - С.52-59.

21. Крашенинников И.М., Кучеровская-Рожанец С.Е. Ботаникогеографические районы Бмашкирского Урала // Природныые ресурсы Башкирской АССР: Растительность Башкирской АССР. М.: Изд-во АН СССР, 1941. Т.1. С.95-113.

22. Криворотов С.Б. Почвенные водоросли как биоиндикаторы загрязнения почв охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа тяжёлыми металлами. / С.Б. Криворотов, О.В. Букарева. // Успехи современного естествознания. Биологические науки. - 2005. - № 11. - С. 12-15.

23. Круглов Ю.В. Микроскопические водоросли как индикаторы на загрязнение почвы гербицидами // Методы изучения и практического использования почвенных водорослей. Киров: Изд-во с.-х. ин-та, 1972. С.241-251.

24. Кузяхметов Г.Г. Способ оценки загрязнения почв по морфологическим показателям популяций водорослей // Почвоведение. 1993. № 8. С. 114-117.

25. Кучкарова М.А, Покровская Н.Н. Действие гербицидов на альгофлору рисовых полей. Ташкент: Фан, 1981. 120 с.

26. Лакин Г.Ф. Биометрия. М: Высш. шк., 1990. 352 с.

27. Лихачев С.В. Биотестирование в экологическом мониторинге: учебно-методическое пособие / С.В. Лихачев, Е.В. Пименова, С.Н. Жакова;

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». - Пермь: ИПЦ «Прокростъ». - 2020. - 89 С.

28. Масюк Н.П. Желтозеленые водоросли - Xanthophyta // Водоросли. Справочник. К.: Наук. думка, 1989. С. 339-353.

29. Матвieнко О.М., Догадша Т.В. Жовтозелеш eogopocmi -Xanthophyta // Вiзначник пркноводних водоростей Укрспнськсл РСР. К.: Наук думка, 1978. 512 с.

30. Некрасова К.А. Использование водорослей как индикаторов почвенного плодородия // Методы изучения и практического использования почвенных водорослей (Тр. Кировск. с.-х. ин-та), Киров, 1972. С. 257-263.

31. Пауков А.Г. Водоросли: Эвгленовые, диатомовые, бурые, золотистые, желто-зеленые, криптофитовые и динофитовые : учеб.-метод. пособие / А. Г. Пауков, А. Ю. Тептина, Н. А. Кутлунина, А. С. Шахматов, Е. В.

Павловский ; [под общ. ред. А. Г. Паукова] ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та. - 2018. - 224 с.

32. Седова Т.В. Основы цитологии водорослей. Л.: Наука, 1977. 172 с.

33. Собченко В. А. Альгология и микология: практическое руководство по изучению раздела «Водоросли» для студ. биологич. спец. вузов / В. А. Собченко, О. М. Храмченкова, Ю. М. Бачура; М-во образования РБ, Гомельский гос. ун-т им. Ф. Скорины. - Гомель: ГГУ им. Ф.Скорины, 2007. - 74 с.

34. Ханисломова Г.М, Кабиров Р.Р, Хазипова Р.Х. Поверхностно-активные вещества в наземных экосистемах. Уфа: БНЦ УрЩ АН СССР, 1988. 143 с.

35. Шарапова И.Э. Биотестирование при разработке нетрадиционных биоремедиантов. // И.Э. Шарапова, Н.Г. Рачкова, Е.В. Удоратина // Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; 2 Институт химии Коми НЦ УрО РАН; Режим доступа: https://www.syktsu.iu/about/nd/conferens/bgaech/Sharapova.pdf 1-5.

36. Штина Э.А, Голлербах М.М. Экология почвенных водорослей. М.: Наука, 1976.143 с.

37. Штина Э.А. Почвенные водоросли как экологические индикаторы // Бот. журнал. 1990. Т. 75. № 1. С.441-452.

38. Штина Э.А., Неганова Л.Б., Ельшина Т.А., Шилова И.И., Андронова М.Ф. Особенности почвенной альгофлоры в условиях техногенного загрязнения // Почвоведение. 1985. № 10. С. 97-106.

39. Штина Э.А., Некрасова К.А. Водоросли загрязненных нефтью почв // Восстановление нефтезагрязняющих почвенных экосистем. М.: Наука. 1988. С.57-81.

40. Юревич Н.А. Оценка информативности биоиндикационных методов у больных с круглогодичным аллергическим ринитом / Н.А.Юревич. // Украхнський журнал екстремальнох медицини iMeHi Г.О.Можаева - 2010. С.1-5.

41. Broady P.A., Ontani S., Ingerfeld M. A comparison of strains of Xanthonema (=Heterothrix, Tribonematales, Xanthophyceae) from Antarctica, Europe, and New Zealand // Phycologia. 1997. 36. P. 164-171.

42. Culture Collection of Autotrophic Organisms, 2020. Режим доступа: https://ccala.butbn.cas.cz/en/xanthonema-exile-g-a-klebs-p-c-silva

43. Ettl H., Ggrtner G. Sullabus der Boden-, Luft- and Flechtenalgen. Gustav Fischer Verlag. Stutgart, 1995. 721 p.

44. Fritsch F.E. The terrestrial algae // J.Ecol. 1922. 10. N 2. P.220-236.

45. Pascher A. ber Flagellaten und Algen // Ber. Dtsch. bot. Ges. 1914. 32. S. 136-160.

46. Pascher A. Heteroconten // Rabenhorst’s Kryptogamen-Flora von Deutschland, Osterreichs und der Schweiz. 11. Leipzig, 1939. 1092 s.

47. Pascher A. Systematische Ubersicht ber die mit Flaggelaten in Zusammenhangstehenden Algenreihen und Versuch einer Einreinung dieser Algens^mme in die Stmme des Pflanzenreichen // Beih. bot. Centralbl. 1931. 48. N 2. S. 36-48.

48. Pasher A. ьber einige neue oder kritische Heteroconten // Arch. Protistenk., 1932. S.401-451.

49. Pasher A. Heterocontae // Die Sьsswasserflora Deutschlands, Osterreichs und der Shweiz. H. 4. Jena. G. Fischer. 1925. S.1-118.

50. Petersen J.B. Studies on the biology and taxonomy of soil algae // Dan. bot. akr. 1935. 8. N 9. P. 170-183.

---