ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВЕННОЙ ФАУНЫ В ЦЕЛЯХ БИОИНДИКАЦИИ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Значимость радиационного фактора для функционирования современной биосферы определяет актуальность радиоэкологического мониторинга.

В связи с тем, что именно биологический компонент экосистем наиболее подвержен воздействию радиационного фактора, объективно значимой становится целесообразность биологического мониторинга радиоактивного загрязнения.

Концепция биомониторинга построена на основополагающем постулате экологии, что состояние биологического объекта и его адаптационные параметры отражают состояние окружающей среды. Основной принцип биомониторинга заключается в оценке качества среды на базе оценки состояния биоты [1]. Одним из способов решения задач биологического мониторинга является метод биоиндикации [2]. Биоиндикация – это обнаружение и определение биологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. При биоиндикации используют два вида организмов-индикаторов: регистрирующие, которые реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, скорости роста, морфологическими изменениями, и накапливающие – концентрирующие загрязняющие вещества в своих тканях [3].

Особое место среди широкого спектра биологических индикаторов химических и радиоактивных загрязнений занимает богатая в качественном и количественном отношении биота почвенной среды (педобионты) [4–6].

Существует ряд предпосылок для использования педобионтов в качестве биоиндикаторов радиоактивного загрязнения территории. Во-первых, многие представители почвенной фауны чувствительны к воздействию радиации, а среда их обитания способствует тесному контакту с продуктами радиоактивного распада. Во-вторых, их численность достигает многих сотен тысяч особей на 1 м2. В-третьих, большинство из них в процессе жизнедеятельности концентрируют радионуклиды в своей биомассе. А постоянный характер питания фитофагов, сапрофагов и хищников позволяет установить пути и количественные закономерности миграции радионуклидов по пищевым цепям. В-четвертых, почвенная фауна является наименее миграционной частью зооценоза [7].

Обитатели почвенной среды чутко реагируют на повышенный уровень радиации, что отражается в снижении их численности. Сравнительно высокие показатели радиоустойчивости характерны для почвенных простейших и бактерий, у которых ЛД50/30 составляет 100-500 крад. Радиоустойчивость многоклеточных животных в среднем тем ниже, чем выше уровень их организации. В частности, ЛД50/30 у круглых червей составляет 10-400 крад, кольчатых червей – 50-160 крад, паукообразных – 8-150 крад, ракообразных (мокрицы) – 8-100 крад, многоножек – 15-180 крад, имаго насекомых – 80-200 крад, личинок младших возрастов и куколок насекомых – 2-25 крад, млекопитающих 0,2-1,3 крад [8]. Взрослые особи достаточно устойчивы к воздействию радиации. Наиболее уязвимыми являются ранние стадии жизненного цикла почвенных животных. Уязвимость усиливается из-за аккумулирующей способности почвы, накапливающей многие радионуклиды, попавшие в окружающую среду [9].

Радионуклиды, аккумулированные в почве, служат источниками внешнего облучения живых организмов. Следует отметить, некоторые представители почвенной фауны обладают достаточно прочными внешними покровами, способными экранировать внешнее облучение, что необходимо учитывать при расчетах поглощенных доз [7].

Действие радиации на педобионтов хорошо прослеживается не только на участках с высоким уровнем загрязнения, но и на слабозагрязненных территориях, из-за больших дозовых нагрузок, по сравнению с наземными обитателями. Почвенные животные получают дозу облучения не только извне, но и в процессе питания, заглатывая загрязненную почву. Это особенно важно при загрязнении почвы альфа-излучателями [10].

Почвенная фауна играет большую роль в зоогенной миграции радионуклидов, что обусловлено высокой биомассой животных и их роющей деятельностью. Также педобионты, в процессе своей жизнедеятельности, способствуют вовлечению радиоактивных элементов в биогенный круговорот [9]. Миграция радионуклидов по пищевой цепи и их распределение в популяциях животных определяется физиологическим значением элемента, его потоком через популяцию и потребностями биоты в жизненно необходимых элементах, которые лимитируют общий поток вещества и, в частности, поток загрязнителя [11].

В целях биоиндикации радиоактивного загрязнения могут использоваться многие представители почвенной фауны.

Среди беспозвоночных оптимальными биоиндикаторами являются малоподвижные почвенные обитатели с длительным периодом развития. Репрезентативными являются дождевые черви, многоножки и личинки жуков.

Большое значение в индикации даже сравнительно невысоких уровней радиоактивного загрязнения почв имеет исследование изменений характерных морфологических признаков у почвенных членистоногих. Подобные нарушения часто обусловлены генными мутациями, вызванными радиоактивным облучением. К наиболее заметным отклонениям в загрязненных условиях относятся изменения в распределении щетинок на теле бессяжковых, ногохвосток, двухвосток, щетинохвосток и многоножек [8].

В качестве биоиндикаторов загрязнения среды радиоактивным стронцием могут служить представители почвенной фауны, в покровах которых накапливается кальций, чтобы увеличить их прочность, ввиду аналогичного остеотропного характера данных элементов. К этим животным относятся почвенные моллюски, кивсяки и мокрицы [9].

Среди позвоночных в целях биоиндикации могут использоваться мелкие млекопитающие-землерои, в частности представители отряда грызунов. В условиях радиоактивного загрязнения у них обнаруживаются множественные демографические и морфофизиологические отклонения [12].

В целом на участках, подвергшихся радиоактивному загрязнению, наблюдается падение уровня глубины заселения почвы, снижение общей численности и видового разнообразия педобионтов.

Таким образом, комплексы почвенной фауны и отдельные группы почвенных животных могут служить авторитетными биоиндикаторами радиоактивного загрязнения территории.

Список литературы

  1. Маркелов, Д.А. Проекты биомониторинга для диагностики радиоэкологического состояния объектов и территорий / Маркелов Д.А., Полынова О.Е. // Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. – 2008. – №2. – С. 112–123.
  2. Жукова, А.А. Биоиндикация качества природной среды: пособие / А.А. Жукова, С.Э. Мастицкий – Минск: БГУ, 2014. – 112 с.
  3. Малюта, О.В. Биоиндикация в условиях радиоактивного загрязнения / О.В. Малюта, Е.А. Гончаров // Вестник ПГТУ. Серия: Лес. Экология. Природопользование. – 2008. – №1. – С.80–84.
  4. Радиоэкология почвенных животных: сборник научных трудов / Академия наук СССР. Институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А.Н. Северцова; отв. ред. Д.А. Криволуцкий. – М.: Наука, 1985. – 213 с.
  5. Криволуцкий, Д.А. Почвенная фауна в экологическом контроле / Д.А. Криволуцкий. – М.: Наука, 1994. – 268 с.
  6. Биоиндикация радиоактивных загрязнений / Д.А. Криволуцкий [и др]; под общ. ред. Д.А. Криволуцкого. – М.: Наука, 1999. – 384 с.
  7. Симонович, Е.И. Методология биоиндикации радиоактивных загрязнений с применением почвенной фауны / Е.И. Симонович // Успехи современного естествознания. – 2013. – №. 7. – С. 48–51.
  8. Туровцев, В.Д. Биоиндикация: учеб. пособие / В.Д. Туровцев, В.С. Краснов. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2004. – 260 с.
  9. Гиляров, М.С. Жизнь в почве / М.С. Гиляров, Д.А. Криволуцкий. – М.: Мол. гвардия, 1985. – 191 с.
  10. Криволуцкий, Д.А. Почвенная фауна как биоиндикатор радиоактивных загрязнений // Почвенная фауна и почвенное плодородие. – М., 1987. – С. 241–244.
  11. Покаржевский, А.Д. Геохимическая экология наземных и почвенных животных (биоиндикационные и радиоэкологические аспекты): автореф. дис. д-ра. биол. наук: 00.16 / А.Д. Покаржевский; РАН, Ин-т эволюц. морфологии и экологии животных им. А.Н. Северцова. – М., 1993. – 40 с.
  12. Любашевский, Н.М. Адаптивная стратегия популяций грызунов при радиоактивном и химическом загрязнении среды / Н.М. Любашевский, В.И. Стариченко // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2010. – Т. 50, № 4. – С. 405–413.

Главная картинка взята с сайта по ссылке.

© Алеся Бардюкова, младший научный сотрудник лаборатории моделирования и минимизации антропогенных рисков