Экология (либо Ресурсоведение и интродукция растений)

Нуржанова А.А., Адрышева С.К., Сейлова Л.Б.

Институт биологии и биотехнологии НБЦ,

Казахский национальный педагогический университет им. Абая

Использование растений для очистки загрязненных пестицидами почв

Одним из обязательных этапов агротехники с/х культур является применение пестицидов для их защиты от неблагоприятных факторов среды - насекомых, сорных растений, разного рода болезней. Однако известно, что пестициды, проникая в клетки живых организмов, могут нарушать их физиолого-биохимические функции и генетическую структуру и, следовательно, отрицательно влиять на все последующие процессы жизнедеятельности.

Влияния пестицидов на биологические особенности растений можно рассматривать в двух аспектах: 1) применение тест-систем с использованием растений дает возможность судить об отдаленных последствиях воздействия вредных веществ; 2) на загрязненных территориях формируются устойчивые растительные сообщества, которые можно активно использовать с целью фиторемедиации - биологической очистки загрязненных пестицидам почв.

Высокая загрязненность почвы пестицидами (особенно устаревшими) характерна для большинства регионов Казахстана, сами же территории превратились в так называемые «горячие точки» - источники высокой экологической опасности для окружающей среды и здоровья человека [1].

В этой связи становятся актуальными: изучение степени воздействия пестицидов на растительность «горячих точек», обобщение сведений о физиолого-биохимических и генетических последствиях их влияния, отбор устойчивых видов, способных «оздоравливать» загрязненные территории.

Материал и методы. В местах хранения пестицидов (регион Алматинской области) изучалась видовая насыщенность фитоценозов с целью выявления растений, способных аккумулировать пестициды. На типичном экспериментальном участке площадью 100 м² методом случайных выборок были отобраны три площадки по 10 м², находящиеся же здесь растения классифицировали по видам и семействам согласно общепринятой методике [2]. В радиусе загрязнения были заложены экологический ряд и трансекты, включающие последовательное распределение фитоценозов по мере удаления от очага загрязнения. Учитывали:

- доминанты, встречающиеся в большом количестве и господствующие

над другими видами;

- второстепенные виды, встречающиеся в меньшем количестве;

- третьестепенные, редко встречающиеся виды [3,4].

Результаты исследований. В очаге загрязнения и в радиусе 100 м нами зарегистрировано 75 видов растений, принадлежащих 26 семействам. При определении флористического состава фитоценоза обнаружено, что разные виды растений распределяются здесь по-разному: одни из них равномерно располагались по всему сообществу, другие виды неравномерно, третьи – отдельными группами и лишь на некоторых участках.

В весенний период (апрель) растительность в очаге загрязнения была представлена главным образом эфемерами (Ceratocерhalus ortoceras, Lappula spinocarpos, Capsella bursa pastoris, Tplaspi arvense, Allyssum turkestanicum), злаками (Bromus tectorum, Poa bulbosa), всходами Barbarea vulgaris, Polygonum aviculare, Rumex confertus, Taraxacum officinale и цветущими растениями Anagis arvensis, что свидетельствует о достаточно скудной растительности и малочисленности видов, при этом замечены неравномерность проективного покрытия и неравномерность размещения одних и тех ж видов в разных точках развалин.

В мае растительный покров «горячей точки» стал более пестрым, поскольку многие виды вступили в генеративную фазу. Общий фон очага загрязнения, как и в мае, создавали плотные ряды дикорастущих злаков – Bromus testorum и Poa bulbosa с вкраплениями Barbarea vulgaris, Lappula spinocarpos, Taraxacum officinale.

Увеличилось количество вегетирующих видов растений Artemisia annua, Cannabis ruderalis и Polygonum aviculare, зарегистрированы в единственном числе (видимо случайно попавшие семена) цветущие Verbascum songoricum, Stelleria media и на стадии вегетации - Achillea mullefolium (рис.1).

Рис.1. Встречаемость доминирующих видов растений в 1 точке (май)

В июне характер растительного покрова на всем участке заметно изменился. Некоторые растения завершили вегетацию (Ceratophalus ortchoceras, Capcella bursa-pastoris), а на смену им пришли более поздно развивающиеся виды (Kochia scoparia, Erigeron canadensis, Ambrosia artemisifolia). Возросло число особей Artemisia annua, Ambrosia artemisifolia, Lappula spinocarpus, Lactuca tatarica, Polygonum aviculare, Bromus tectorum, замечены единичные растения Verbascum songoricum, Leonorus incanus, Melilotus officinalis, Chamaenerium angustifolium.

В июле проективное покрытие очага загрязнения оказалось ниже, чем весной, в то же время ярче проявилась локализация растений: многие виды завершили свой жизненный цикл, что достаточно четко отразилось в появлении значительного числа обнаженных участков почвы. Продолжили вегетацию Artemisia annua, Kochia scoparia, Ambrosia artemisifolia, а также отдельные экземпляры Erigeron canadensis, Cannabis ruderalis и Rumex Erigeron canadensis, Cannabis ruderalis и Rumex confertus.

В августе флористический состав в очаге загрязнения и непосредственной близости от него насчитывал лишь 20 видов растений. Из них доминировали Artemisia annua, Kochia scoparia, Bromus tectorum, Rumex confertus, Barbarea vulgaris, Polygonum aviculare, Cannabis ruderalis, Onopordon acanthium, Lactuca tatarica, Erigeron canadensis, Ambrosia artemisifolia.

Таким образом, в очаге загрязнения в осеннее-летний период сформировались естественные популяции сорных растений и происходила быстрая смена аспектов за счет разновременности наступления фенологических фаз. Анализ растительного покрова позволил установить господствующие виды, встречающиеся здесь в наибольшом количестве (табл.1).

Таблица 1

Месяцы	Виды растений
Апрель	Descurania sophia, Ceratocephalus ortoceras, Galium aparine, Polygonum aviculare, Rumex confertus, Lappula spinocarpos, всходы Barbarea vulgaris, Trifolium repens
Май	Bromus tectorum, Polygonum aviculare, всходы Artemisia annua, Barbarea vilgaris, Cannabis ruderalis, Ceratocephalus ortoceras, Descurainia sophia, Galium aparine, Onopordon acanthium, Lappuda spinocarpos, Taraxacum officinale, Rumex cоnfertus
Июнь	Artemisia annua, Agropyron junceum, Bromus tectorum, Barbarea vilgaris, Chenopodium album, Cannabis ruderalis, Descurainia sophia, Erigeron canadensis, Onopordon acanthium, Kochia scoparia, Polygonum aviculare, Rumex confertus
Июль	Artemisia annua, Ambrosia artemisifolia, Agropyron junceum, Bromus tectorum, Erigeron canadensis, Cannabis ruderalis, Chenopodium album, Descurainia sophia, Onopordon acanthium, Kochia scoparia, Polygonum aviculare, Xanthium strumarium
Август	Artemisia annua, Ambrosia artemisifolia, Amarantus retroflexus, Barbarea vilgaris, Bromus tectorum, Erigeron canadensis, Descurainia sophia, Cannabis ruderalis, Chenopodium album, Onopordon acanthium, Lactuca tatarica, Kochia scoparia, Polygonum aviculare, Xanthium strumarium

На основании наблюдений за весь период вегетации установлено, что токсичность действия содержащихся в почве пестицидов, по мере удаления растительных сообществ от очага заражения, влияет не только на изменение видового состава, но и сочетание между собой совместно произрастающих в фитоценозе растений:

1 трансекта - Artemisia annua, Agropyron cristatum, Barbarea vulgaris, Bromus testorum, Elytrigia repena, Onopordon acanthium, Poa pretensis, Polygonum aviculare.

2 трансекта – Agropyron cristatum, Bromus testorum, Erigeron canadensis,

Poa pretensis, Polygonum aviculare, Taraxacum officinale.

3 трансекта - Agropyron cristatum, Ambrosia artemisifolia, Bromus testorum, Elitrigia repens,Medicago lupulina, Poa pretensis, Trifolium repens, Trifolium pratense, Taraxacum officinale, Vicia cracca.

4 трансекта - Agropyron cristatum, Bromus testorum, Elitrigia repens, Convonvulus arvensis, Cannabis ruderalis, Onopordon acanthium, Mentha arvensis, Poa pretensis, Trifolium repens, Trifolium pratense, Xanthium strumarium.

5 трансекта - Alhillea millefolium, Barbarea vulgaris, Bromus testorum, Elitrigia repens, Medicago lupulina, Poa pretensis, Taraxacum officinale.

6 трансекта - Artemisia vulgaris, Agropyron cristatum, Barbarea vulgaris, Bromus testorum, Elytrigia repena, Convonvulus arvensis, Malva neglecta, Poa pretensis.

Проведенные нами фитоценологические исследования позволили установить, что в очаге загрязнения в радиусе 100 м в растительном покрове становятся доминирующими сорно-травяные сообщества, при этом происходит постепенное обеднение видового состава и нарушение первоначальной структуры фитоценоза. По мере удаления от очага заражения заметно меняется сочетание растений, совместно произрастающих на одной и той же территории.

Литература

1. Нуржанова А.А. Эколого – генетические аспекты токсичности и мутагенеза пестицидов. Алматы, 2007. 172 с.

2. Методические указания по отбору проб с/х продукции и почвы для

определения микроколичеств пестицидов и изучения их влияния на биохимические показатели урожая при проведении регистрационных испытаний препаратов. Алматы-Акмола, 1997. 22 с.

3. Байтенов М.С. и др. Иллюстрированный определитель растений Казахстана. Т.1,2. Алма-Ата: Наука, 1972.

4. Айманбетов М.З., Ажбенов В.К. Защита растений в Казахстане // Защита и карантин растений. 2004, № 3. С.18-21.

На конференцию «Современные научные достижения» (27.01.09 – 05.02.2009)

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

1. Нуржанова Асель Аруновна – Институт биологии и биотехнологии НБЦ МОН РК, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник (г.Алматы, Казахстан).

2. Сейлова Лаура Баймурзаевна – Казахский национальный педагоги-ческий университет им. Абая, доктор биологических наук, профессор кафедры ботаники и зоологии (г. Алматы, Казахстан).

Почтовый адрес – Казахстан, г.Алматы. 050002. Ул. Жибек Жолы, 54, квартира 49. E-mail: ike@land.ru

2. Адрышева Сая Кенесовна – магистрант кафедры ботаники и зоологии Казахского национального педагогического университета им. Абая.