Вкр. ВКР Порхун. Минпросвещения россии федеральное государственное бюджетное
 Скачать 1.44 Mb.
|
|
1.3. Распространение водорослей в почвах Количество водорослей в почве сильно различается в зависимости от условий окружающей среды, особенно от водного и солевого режимов почвы, от растительности почвы, а в культивируемых почвах - от сельскохозяйственной техники. Так, в целинных почвах количество водорослей в разное время года колеблется от 0,5 до 300 тысяч клеток на 1 г почвы в слое от 0 до 10 см и до 8 миллионов клеток на 1 г в слое от 0 до 2 см. В пахотных почвах на 1 г почвы приходится 1 миллион клеток в слое от 0 до 10 см. Таким образом, количество водорослей в почве можно сравнить с количеством почвенных грибов, актиномицетов и простейших. Характер распространения водорослей меняется при переходе из одной зоны почвы и растительности в другую. В районах с редким растительным покровом водоросли занимают свободную поверхность почвы, где они быстро и интенсивно растут в периоды временной влаги и благоприятной температуры. В арктической пустыне и тундре такие пленки образуются зелеными, желто-зелеными и сине-зелеными водорослями. В толще тундровых почв водоросли (преимущественно одноклеточные зеленые) развиваются только в самых верхних слоях. Под замкнутой травянистой растительностью в хорошо сформированных почвах дерново-подзолистой и черноземной зон развиваются диффузные группировки почвенных водорослей, распространяющиеся по корнеобитаемому слою. Если есть свободные места, многие из этих видов также выходят на поверхность, образуя временные пленки. Наиболее сложные группировки водорослей, характеризующиеся широким разнообразием видов и форм жизни, связаны с луговыми ассоциациями дерново-подзолистой зоны. Их биомасса достигает 300 кг / га. В луговых и луговых степях с густым травяным покровом развитие водорослей менее интенсивно, по-видимому, из-за сухости верхних слоев почвы и накопления массы степного войлока. Под лесной растительностью на подзолистых и серых лесных почвах водоросли развиваются в основном в верхнем слое почвы, а также в подстилке. Группы водорослей лесных почв однородны по всей зоне. В них преобладают зеленые и желто-зеленые водоросли, количество которых достигает 30-85 тыс. Клеток на 1 г, а биомасса не превышает 20 кг / га. На южных почвах с редкими травами (сухие степи, полупустыни и пустыни) увеличивается развитие эфемерных поверхностных пленок водорослей, которые образуются в основном сине-зелеными видами. В одних случаях это кожистые пленки, образованные нитевидными водорослями (Microcoleus, Phormidium, Schizothrix), в других - слизистые, хорошо сформированные слои (Nostoc commune с сопровождающими видами), а иногда встречаются ощущаемые скопления разных видов. Когда почва возделывается, группы водорослей сильно меняются и становятся более однородными. На пахотных почвах часто происходит интенсивное озеленение поверхности, так называемое «цветение», из-за массового развития микроскопических водорослей (до 20 миллионов клеток на 1 см2). Это происходит, когда благоприятные условия (тепло и влажность почвы) сочетаются с доступностью легко доступной пищи. Народное суеверие гласит, что «цветение» почвы обещает богатый урожай. Рост водорослей в пахотных почвах особенно стимулируется внесением минеральных удобрений и известкованием, а также улучшением водного режима. Несмотря на существование многочисленных сводок о флоре наземных водорослей, существует ряд проблем, возникающий при анализе этих данных: 1. Наиболее исследованной является альгофлора почв Западной Европы, территории бывшего Советского Союза и США. В то же время, на планете остаются места, где наземные водоросли и цианобактерии не изучались совсем. В основном это отдаленные труднодоступные территории, такие, как тропические леса Азии и Южной Америки (Rindi et al., 2007), либо экстремальные местообитании, например, полуостров Камчатка. 2. Значительная часть флористических исследований, выполнена с использованием разных методов, что делает затруднительным сравнение их результатов. Например, ранние работы (West, West, 1911; Fritsch, 1912), выполненные на основании изучения фиксированных образцов, содержат слишком краткие описания таксонов, которые сопровождаются неадекватными иллюстрациями (Broady, 1996). Многие работы выполнены с использованием метода почвенных культур со стеклами обрастания, без дальнейшего выделения чистых культур, что делает проблематичным точное целого ряда родов. Например, для определения водорослей родов Chlorococcum, Chlamydomonas, Tetracystis, необходимо наблюдение всех стадий жизненного цикла. Наиболее критическим моментом является морфология зооспор, которую можно изучать только в чистых культурах. 3. В ряде исследований приводится недостаточно полная информация о местообитаниях, из которых были выделены исследуемые виды, что затрудняет анализ географического распространения видов. Например, в работе В. Узунова с соавторами (Uzunov et al., 2007) приводится обширный список видов воздушно-наземных водорослей и цианобактерий, обнаруженных на территории Болгарии. Авторы указывают тип местообитаний, в которых были обнаружены водоросли, однако не приводят сведений о географическом положении местообитаний. 4. При изучении флоры водорослей разные авторы используют разные названия и системы классификации. Это обстоятельство усложняет сравнение результатов исследований, выполненных в разное время. Например, широко распространенный в наземных местообитаниях вид Pleurastrum terricola (Bristol) D.M. John в настоящее время объединяет виды Leptosira terricola (Bristol) Printz (=Gongrosira terricola Bristol) и Leptosira terrestris F.E. Fritsch et R.P. John (=Pleurastrum terrestris F.E. Fritsch et R.P. John) согласно Algaebase (http://www.algaebase.org), однако в большинстве флористических сводок L. terricola и L. terrestris рассматриваются как разные виды (Алексахина, Штина, 1984; Ettl, Gärtner, 1995). Следует отметить, что при изучении флоры практически не используются методы молекулярно-генетического анализа, что не позволяет точно определять виды. Ошибочно определенные виды приводят к искажению полученных результатов, и мы не имеем точной информации о распространении видов и границах их ареалов. В результате ценность даже самых интересных исследований, содержащих детальное описание, анализ экологии и географического распространения наземных водорослей и цианобактерий (Давыдов, 2010; Виноградова, 2012), существенно снижается из-за сомнений в достоверности определения видов – ключевого момента любой флористической работы. Почвенные водоросли оказывают разное влияние на жизнь биогеоценоза: на почву, организмы, которые ее населяют, и непосредственно на высшие растения. На первых этапах почвообразования водоросли участвуют в процессе выветривания горных пород и создания первичного гумуса на чисто минеральных субстратах. Благодаря органическим веществам, созданным водорослями, которые развиваются в низших гетеротрофных организмах. Это также роль водорослей в формировании примитивных почв, лишенных растительности. Например, на пустынных почвах Такыра водоросли служат основным источником органического вещества, образуя до 500 и даже до 1400 кг сухой массы на гектар. Благодаря своим биологическим свойствам, водоросли способны к вегетации в неблагоприятных для окружающей среды условиях и являются частью механизма устойчивой устойчивости экосистем. В связи с этим они играют особенно важную роль в таких местах обитания, где высшие растения либо отсутствуют, либо слабо развиты. В частности, в районах, подверженных сильным антропогенным воздействиям (отвалы различного происхождения и химического состава, территории, загрязненные при добыче и переработке нефти и нефтепродуктов, урбанизированные территории и т. Д.). В этих условиях водоросли являются единственным источником органического вещества, или они составляют большинство синтезированных первичных продуктов экосистемы, и гибель альгоценоза может привести к разрушению всего биоценоза. Обладая высокой скоростью размножения, почвенные водоросли являются важным механизмом упругой устойчивости наземных биоценозов к дестабилизирующим факторам, в том числе антропогенного происхождения. Различные почвы, разрушенные в результате деятельности человека, такие как промышленные свалки, также в основном заросли водорослями. Знание характера и интенсивности реакции водорослей на различные виды антропогенного воздействия поможет выявить пределы устойчивости альгоценозов и альгозинусий по отношению к факторам окружающей среды. Такие знания необходимы для разработки научных основ и методов прогнозной оценки возможных региональных и глобальных техногенных изменений в окружающей среде, которые происходят под влиянием интенсивного развития различных отраслей экономики и природопользования. В частности, микроскопические водоросли представляют собой начальную стадию экогенеза в естественном биологическом развитии промышленных свалок. Исследования позволили выявить видовой состав почвенных водорослей на промышленных свалках различного происхождения: угольно-железная руда, шлам. На начальных этапах зарастания отвалов, как правило, развивались ценозы, состоящие из нескольких видов одноклеточных и нитевидных мелкоклеточных форм зеленых водорослей. В дальнейшем желто-зеленый, двухатомный и нитевидный сине-зеленый. Структурные и функциональные особенности этих альгоценозов контролируются в первую очередь абиотическими факторами. Последующее усложнение альгоргуппировок связано с появлением новых осей дифференциации экологических ниш для водорослей за счет развития высших растений. Максимальное видовое разнообразие, ревышающее показатели контрольных участком, наблюдалось на 45-50 летних отвалах. Сукцессии водорослей на токсичных субстратах идут по модели стимулирования, когда каждые поселяющиеся виды улучшают условия для поселения новых. Схематично это выглядит следующим образом. На поверхность токсичного субстрата заносятся различные водоросли, часть из которых погибает, другая остается в неактивном состоянии и только некоторые, способные вегетировать в данных условиях, начинают развиваться. В процессе жизнедеятельности клетки водорослей выделяют одни вещества, в том числе и химически активные (кислоты, щелочи, ферменты и т.д.), и поглощают другие. За счет указанных процессов около клеток возникают зоны с ослабленной токсичностью субстрата. В таких зонах поселяются бактерии, микроскопические грибы, простейшие, которые вместе с водорослями образуют микроскопическую консорцию. Такая консорция представляет собой своеобразное «пятно жизни» на поверхности токсичного безжизненного субстрата. Функционирование микроконсорции приводит к расширению размеров «пятна жизни» и дальнейшему заселению ее новыми видами водорослей, увеличению флористического разнообразия альгоценоза. В зонах с постоянно снижающейся токсичностью продолжается колонизация субстрата с участием как автотрофных, так и гетеротрофных организмов. На нетоксичных субстратах (отвалы вскрышных пород угольных и железорудных месторождений; отвалы, отсыпанные при добыче строительных материалов и т.д.) сукцессии водорослей протекают в соответствии с моделью нейтральности, когда предшественники практически не влияют на внедрение новых видов. При наличии химически благоприятного субстрата, факторами, лимитирующими рост водорослей, выступают гидротермические условия и обеспеченность водорослей элементами питания. С появлением и формированием на отвалах и щламохранилищах высших растений состав альгоруппировок изменяется. Под пологом высших растений развитие водорослевого сообщества происходит по моделитолерантности, когда для внедрения каждого нового вида условия становятся все хуже и хуже (увеличивается затенение высшими растениями, возрастает конкуренция за элементы минерального питания, увеличивается плотность и разнообразие гетеротрофов, среди которых много альгофагов и водорослевых антагонистов). В то же время каждое новое поколение оказывается представленным все более и более приспособленными к данным условиям видами (фитоценотическими патиентами). В сформированных почвах, покрытых растительностью, роль водорослей еще более разнообразна. В сформированных экосистемах, располагаясь между высшими растениями, занимая пустые пространства, захватывая неподходящие для более высокоорганизованных растений места, они увеличивают количество аккумулированной зелеными растениями солнечной энергии. Благодаря почвенным водорослям осуществляется отмеченное В.И.Вернадским растекание “живого вещества” по поверхности Земли. Развиваясь на поверхности и в толще почвы, водоросли оказывают влияние на ее физико-химические свойства. Они синтезируют и выделяют в окружающую среду разнообразные вещества, изменяют рН почвенного раствора, улучшают водный режим и аэрацию почвы, препятствуют ее эрозии. Через избирательное поглощение и концентрирование в своих клетках отдельных химических элементов, в том числе и радиоактивных, влияют на солевой баланс и состав микроорганизмов в почве. Основными процессами, осуществляемыми водорослями в почве, являются накопление органического вещества, фиксация азота атмосферы, закрепление минеральных удобрений, действие на физические свойства почвы. Накопление органического вещества водорослями особенно заметно в случае массовых разрастаний их на поверхности почвы. Биомасса водорослей (выраженная в сырой массе) достигает 600 кг/га в слое от 0 до 10 см и 1,5 т/га в поверхностных разрастаниях. Однако в течение вегетационного периода эта биомасса неоднократно обновляется. Так, в дерново-подзолистой почве, поддерживаемой в состоянии чистого пара (без растений), и в почве суходольного луга при изменяющейся влажности почвы продукция водорослей за месяц втрое превысила максимальную биомассу, т. е. масса водорослей обновилась по крайней мере три раза за месяц. Следовательно, общее количество органического вещества, образуемого водорослями, значительно превышает те цифры, которые получаются при учете. Выяснилось, что быстрое – за несколько часов – удвоение количества водорослей происходит при повышении влажности почвы. Водоросли прямо или косвенно участвуют в обогащении почвы азотом. Многие сине-зеленые водоросли являются фиксаторами атмосферного азота. В почвах СССР обнаружено 95 видов водорослей, для которых экспериментально доказана азотофиксация. В целинных почвах умеренной полосы накопление азота водорослями достигает 17–24 кг/га, а на поливных полях тропической зоны – до 90 кг/га. Методом меченых атомов доказано, что фиксированный водорослями азот может усваиваться другими водорослями, грибами и высшими растениями. Кроме того, водоросли стимулируют активность некоторых азотфиксирующих бактерий, в частности азотобактера и клубеньковых бактерий. Органическое вещество водорослей оказывает большое влияние как на почвенную микрофлору и фауну, так и на физико-химические свойства почвы. Кроме того водоросли служат пищей для гетеротрофных организмов, участвуют в сложных взаимоотношениях с другими живыми компонентами экосистемы. В частности, с высшими растениями они конкурируют за элементы минерального питания, поселяясь на муравейниках, выступают как комменсалы, в то же время сами дают «пищу и кров» живущим в их слизистых чехлах бактериям и микроскопическим грибам. Значительная часть органического вещества водорослей становится пищей различных почвенных животных: простейших, клещей, нематод, знхитреид, кивсяков, дождевых червей, личинок некоторых насекомых. Так, одна энхитреида съедала за сутки до 320 тыс. клеток хлореллы или 100 тыс. клеток ностока. По-видимому, почвенные животные являются одним из важных факторов, определяющих динамику численности водорослей. Влияние водорослей на свойства почвы проявляется прежде всего в том, что в процессе роста водорослей происходит биологическое поглощение легкорастворимых минеральных солей, которые постепенно освобождаются и усваиваются корнями растений. Поверхностные пленки водорослей могут иметь противоэрозионное значение и влиять на водный режим почвы. Нитчатые водоросли механически оплетают частицы почвы, закрепляя их, и склеивают обильной слизью. О масштабах этого процесса говорят такие цифры. В разрастаниях на поверхности песчаных почв общая длина нитей водорослей (Hormidium, Schizothrix, Phormidium) составляла несколько десятков метров на 1 см/г (22–65 м/см2) при толщине 2–7 мкм. В почве складываются определенные взаимодействия между водорослями и корнями растений. Нередко в прикорневой зоне обнаруживается повышенное количество водорослей, использующих, по- видимому, корневые выделения. С другой стороны, известны факты стимулирующего влияния водорослей на рост корней. Как и водоросли других экологических группировок, почвенные водоросли выделяют в окружающую среду немало биологически активных веществ. Однако этот вопрос пока мало изучен. При использовании водорослей для оценки текущего состояния почвы можно применять два подхода. Первый (альготестирование) заключается в том, что в исследуемую почву (или водную вытяжку из нее) вносят водоросли и по их реакции судят о почве. Второй (альгоиндикация) предусматривает оценку качества почвы по состоянию водорослей, живущих в ней. Альгоиндикацию можно проводить на разных уровнях: организменном, популяционном, ценотическом. 1.4. Основные подходы к изучению экологии водорослей Еще М.М. Голлербах и Э.А. Штина в своей фундаментальной монографии «Почвенные водоросли» (1969) подчеркивали, что флористико- систематическое направление в альгологии тесно связано с экологическим. Это обстоятельство объясняется тем, что видовой состав альгофлоры отражает экологические особенности исследуемого местообитания. В этой же работе были выделены основные направления почвенной альгологии, связанные с изучением экологии водорослей: эколого-ценологическое вместе с экологическим, почвенно-экологическое и сельскохозяйственное направления. Основы эколого-ценологического направления были заложены Р. Франсе в начале XX века (Francé, 1913, 1921). Было опубликовано значительное число работ, посвященных исследованию сообществ водорослей различных почв, сезонной динамике альгоценозов, относительному развитию отдельных видов водорослей (Bristol-Roach, 1927 a, b; Petersen, 1935; Голлербах, 1936; Штина, 1953, 1965; Штина, Болышев, 1963; Hoffmann, 1989; Broady, 1996). Однако наиболее важными работами в области экологии сообществ почвенных водорослей и цианобактерий являются монографии «Почвенные водоросли» (Голлербах, Штина, 1969), «Экология почвенных водорослей» (Штина, Голлербах, 1976). В этих работах подробно изложены вопросы методов исследования почвенных водорослей, состава водорослей в почвах, особенностей биологии, экологии, распространения водорослей, роли водорослей в почве и их практического использования. Среди зарубежных работ наиболее значимой является обзор «Систематика и экология почвенных водорослей» (Metting, 1981), в котором рассматриваются проблемы физиологической экологии почвенных водорослей, структура почвенных альгологических сообществ, а также значение водорослей для сельского хозяйства. Внутри эколого-ценотического направления выделяется экологическое направление, изучающее влияние экологических факторов на развитие водорослей (Голлербах, Штина, 1969). Наиболее ярко это направление отразилось в работах, посвященных влиянию на почвенные водоросли засоления (Болышев и др., 1965), удобрений и пестицидов (Штина, 1957; Балезина, 1967, 1970, 1975; Кабиров, 1986; Кабиров, Любина, 1988), тяжелых металлов (Штина, 1983; Штина и др., 1984; Евдокимова и др., 1988), нефти и бензина (Кабиров, 1982; Кабиров, Минибаев, 1982; Кабиров, 1984), поверхностно-активных веществ (Хазипова, Кабиров, 1983, 1985), радиоактивного загрязнения (Кабиров и др., 1991). Почвенно-экологическое направление направлено на изучение роли водорослей в процессах почвообразования (Голлербах, Штина, 1969). Первые сведения о почвообразующей роли наземных водорослей были представлены в самых ранних альгологических работах (Fritsch, 1907; De, 1939; Booth, 1941). Это направление стало одним из ведущих в советской, а затем и в российской почвенной альгологии (Болышев, Евдокимова, 1944; Базилевич и др, 1953; Голлербах и др., 1956; Кабиров, 1997). За рубежом такие исследования связаны прежде всего с изучением микробиотических корочек, которые защищают почвы засушливых территорий от эрозии и способствуют повышению почвенного плодородия (Chen et al., 2003, 2006; Zhang et al., 2006; Büdel et al., 2009). Наиболее изученными являются микробиотические корочки на территории юго-запада США (Shields, 1957; Johansen, 1983; Johansen, Clair, 1984; Flechtner, 2007). Как отмечали М.М. Голлербах и Э.А. Штина (1969), сельскохозяйственное направление можно рассматривать как попытку практического использования результатов почвенно-экологического направления. Наибольшее развитие получили работы, направленные на использование азотфтиксирующих цианобактерий для удобрения рисовых полей (Singh, 1961; Штина, 1963; Singh, Singh 1989). Кроме того, водоросли используются в качестве индикаторов почвенного плодородия (Tchan, 1959; Штина, 1990). Проблема положительного влияния водорослей на свойства почвы подробно освещено в работе Л.М. Шилдс и Л.В. Даррелла «Водоросли в отношении плодородия почвы» (Shields, Durrell, 1964). 1.5. Пластик: понятие и виды Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему вмешательству человека в материальные процессы, протекающие на планете. Связанные с этим планируемые и осознанные изменения материального состава (качества) окружающей среды направлены на улучшение условий жизни человека в техническом и социально- экономическом аспектах. В последние десятилетия в процессе развития технологии была оставлена без внимания опасность непреднамеренных побочных воздействий на человека, живую и неживую природу. Это можно, пожалуй, объяснить тем, что ранее считали, что природа обладает неограниченной способностью компенсировать воздействие человека, хотя уже столетия известны необратимые изменения окружающей среды, например, вырубки лесов с последующей эрозией почвы. Сегодня нельзя исключать непредвиденные воздействия на легко ранимые области экосферы в результате активной деятельности человека. Человек создал для себя среду обитания, заполненную синтетическими веществами. Их воздействие на человека, другие организмы и окружающую среду зачастую неизвестно и выявляется часто, когда уже нанесен ощутимый ущерб или при чрезвычайных обстоятельствах, например, вдруг выясняется, что при горении вполне нейтральное вещество или материал образует ядовитые соединения. В процессе своей хозяйственной деятельности человек производит различные вещества. Все производимые вещества с использованием как возобновимых, так и невозобновимых ресурсов можно разделить на четыре типа: исходные вещества (сырье); промежуточные вещества (возникающие или используемые в процессе производства); конечный продукт; побочный продукт (отход). Отходы возникают на всех стадиях получения конечного продукта, а любой конечный продукт после потребления или использования становится отходам, поэтому конечный продукт можно назвать отложенным отходом. Все отходы попадают в окружающую среду и включаются в биогеохимический круговорот веществ в биосфере. Многие химические продукты включаются человеком в биогеохимический круговорот в масштабах на много превышающих естественный круговорот. Некоторые вещества, направляемые человеком в окружающую среду, раньше отсутствовали в биосфере (например, хлорфторуглероды, плутоний, пластмассы и др.), поэтому естественные процессы достаточно долго не справляются с этими веществами. Большой вред экологии наносят пластические массы. Пластмассы - это материалы, полученные на основе синтетических или естественных полимеров (смол). Широкое распространение пластмасс - одна из отличительных черт нашего времени. Фактически все натуральные волокна, смолы и материалы уже имеют сейчас свои искусственные заменители. Как правило, пластмасса - это сложное органическое соединение, включающее в себя несколько компонентов. Важнейшим из них, задающим основные свойства материала, является искусственная смола. Пластмасса, пожалуй, очень практичный материал, который подходит для многих целей, он используется практически во всех сферах жизни человека. Преимущества пластика перед другими материалами, очевидны. Пластмасса легкий, неприхотливый в эксплуатации и главное дешевый материал, при желании он может заменить стекло, металл, дерево и другое. Сейчас из пластмассы делают практически всѐ, что угодно, от детских игрушек до оружия. Из различных пластмасс сейчас также изготавливают большое количество посуды и упаковки. При этом на каждом изделии стоит маркировка (рис.1), указывающая тип пластика (Вред пластиковых бутылок..., 2019). Рис.1. Маркировка пищевого пластика (Вред пластиковых бутылок..., 2019) Отрицательными свойствами пластмассовых материалов и изделий из них является способность накапливать на своей поверхности заряды статического электричества, а также генерировать на теле человека высокие электрические потенциалы, оказывающие неблагоприятное действие при длительных контактах. Основные компоненты пластических масс: связующее вещество - полимер, наполнители, пластификаторы, пигменты, стабилизаторы и отвердители. Полимеры - высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся структурных звеньев. Исследования доказали, что очень опасны Бисфенол А и Диоксин. Эти два вещества используются для производства пищевых контейнеров, чтобы избежать негативного влияния этих химических веществ нельзя их нагревать в микроволновых печах и подвергать заморозке. Если же есть такая необходимость, лучше воспользоваться стеклянными контейнерами. Как же научиться отличать качественный пластик от ПВХ? Просто переверните тару, на донышке добросовестные производители должны указывать - значок "тройка в треугольнике" или PVC (по-английски). Но самый простой способ - это надавить ногтем на бутылку, если на сгибе остается белесая полоса, то это точно ПВХ. Пластиковые стаканчики лучше использовать только в качестве тары для воды, а вот горячее, сладкое или кислое туда лучше не наливать, а то можно получить значительное количество токсинов, а вообще стаканчик слабой прочности просто расплавится в наших руках. Микропластика - это небольшие фрагменты пластического материала, обычно определяемые как меньшие, чем то, что можно увидеть невооруженным глазом. Наша повышенная зависимость от пластмасс для бесчисленных применений имеет негативные последствия для окружающей среды. Например, процесс производства пластмасс связан с загрязнением воздуха, и летучие органические соединения, выделяемые в течение всего срока службы пластмассы, оказывают пагубное воздействие на здоровье человека. Пластиковые отходы занимают значительное место на свалках. Вместе с тем микропластика в водной среде стала вновь возникающей проблемой в общественном сознании. Как следует из названия, микропластики очень малы, как правило, слишком малы, чтобы увидеть, хотя некоторые ученые включают в себя кусочки до 5 мм в диаметре (около одной пятой дюйма). Они бывают различных типов, включая полиэтилен (например, полиэтиленовые пакеты, бутылки), полистирол (например, пищевые контейнеры), нейлон или ПВХ. Эти пластичные детали будут ухудшенными жарой, ультрафиолетовым светом, оксидацией, механически действием, и biodegradation живыми организмами как бактерии. Эти процессы дают все более мелкие частицы, которые в конечном итоге могут быть классифицированы как микропластики. Микропластика на пляже. По-видимому, именно в пляжной среде с ее обильным солнечным светом и очень высокими температурами на уровне земли быстрее всего протекают процессы деградации. На поверхности горячего песка пластиковый мусор выцветает, становится хрупким, затем трескается и ломается. Высокие приливы и ветер собирают крошечные пластиковые частицы и в конечном итоге добавляют их к растущим большим мусорным пятнам, найденным в океанах. Поскольку загрязнение пляжа является главным фактором микропластического загрязнения, усилия по очистке пляжа оказываются намного больше, чем эстетические упражнения. Пластмассовые изделия в быту, условия их применения. Из пластмасс изготавливают: радиоаппаратуру, предметы домашнего обихода, посуду, игрушки, тару для упаковки товаров, облицовочную плитку, медицинские приборы. Сегодня пластиковая посуда облегчает нам проведение пикников, давая возможность не беспокоиться о разбитых тарелках и стаканах. Но закончив отдых на природе необходимо правильно утилизировать использованную посуду. Ни в коем случае нельзя закапывать изделия из пластмассы в землю, так как в природе нет микроорганизмов, способных быстро переработать это вещество, на это потребуется тысячелетие. А за это время наша земля полностью пропитается вредными веществами, выделяемыми из пластиковых соединений. Сегодня стало популярно в Екатеринбурге и других городах нашей страны изготовление пакетов с логотипом "Из экологических материалов", которые через 3 года самостоятельно разлагаются, не причиняя никакого вреда окружающей природе. К сожалению, еще не все организации стали использовать такие пакеты. Чтобы избежать негативного влияния химических соединений необходимо избавляться от поврежденных пластиковых контейнеров. Уменьшить потребление воды из пластиковых бутылок, так как вредные вещества очень хорошо переносятся в воду. Избавиться от детских пластиковых бутылочек, даже если производители этой продукции утверждают, что она безопасна. Ведь детский организм восприимчив ко всему, что попадает в него. Любой вид пластмассы может быть переработан и использован вторично. Это позволяет решить экологические проблемы и сэкономить на производстве новой пластмассы. Не смотря на то, что переработанные пластмассы имеют недостатки, изделия из них всѐ же могут служить ещѐ долгое время. Вредное воздействие пластмассы на экологию и живые организмы. Однако есть в пластмассе один большой минус, который многие не берут в расчет, это его плохая экологичность, в этом плане пластмасса проигрывает по всем показателям, вред его может нанести ущерб, как здоровью человека, так и природе. Количество отходов, которые оставляет за собой человек, поистине огромно, чего только в них нет, за свою жизнь один человек производит десятки тонн отходов, если помножить на количество людей на планете получим неимоверно высокую цифру в миллионы тонн ежедневно, и большую часть из них составляют именно отходы из пластмассы. Вред пластмассы для природы просто колоссален, он не разлагается так быстро как любой другой материал, и способен выделять из себя большое количество токсинов в почву и в воду. Огромное количество мусора сваливается в океаны, есть целые районы в океанах, где устраивают гигантские помойки, естественно никакой нормальной флоры и фауны в таких местах быть уже не может. При сжигании в атмосферу выбрасывается огромное количество ядовитого дыма, который почти полностью состоит из продуктов разложения химикатов и полимеров. Попадание в воздух может вызывать острые и хронические интоксикации. Отмечена повышенная заболеваемость ангинами, и другими простудными заболеваниями в регионах, где происходит утилизация пластмассы. Тем не менее, уровень загрязнения окружающей среды неуклонно растет. Влияние микропластики на окружающую среду: Многие стойкие органические загрязнители (например, пестициды, ПХД, ДДТ и диоксины) плавают в океанах в низких концентрациях, но их гидрофобная природа концентрирует их на поверхности пластиковых частиц. Морские животные ошибочно питаются микропластиками и в то же время поглощают токсичные загрязнители. Химические вещества накапливаются в тканях животных, а затем увеличиваются в концентрации, поскольку загрязнители передаются вверх по пищевой цепи. Поскольку пластмассы деградируют и становятся хрупкими, они выщелачивают мономеры, такие как BPA, которые затем могут быть поглощены морской жизнью, с относительно малоизвестными последствиями. Помимо связанных с этим химических нагрузок, проглоченные пластические материалы могут нанести ущерб морским организмам, поскольку они могут привести к закупорке пищеварительного тракта или внутреннему повреждению от истирания. Существует еще много исследований, необходимых для правильной оценки этого вопроса. Будучи столь многочисленными, микропластики обеспечивают обильные поверхности для прикрепления мелких организмов. Такое резкое увеличение возможностей для колонизации может иметь последствия на уровне населения. Кроме того, эти пластмассы по существу являются плотами для организмов, чтобы путешествовать дальше, чем обычно, что делает их векторами для распространения инвазивных морских видов. 1.6. Обрастание пластика водорослями В настоящее время во всех водоемах Мира все больший масштаб приобретает проблема загрязнения пластиком. В период с 2014 по 2019 годы были изучены механизмы и формы обрастания микроводорослями различных видов пластика среди естественных водоемов, а также в натурных и лабораторных экспериментах. Данные натурных и экспериментальных наблюдений позволили сделать ряд выводов, касающихся возможности эффективного культивирования микроводорослей (диатомей, цианобактерий и пингвиофитов) из числа обрастателей на поверхности определенных видов пластика, имеющего заданную конфигурацию. Проблема загрязнения пластиком гидросферы приобрела планетарный масштаб и требует детального изучения, а также предложений возможных путей ее решения. Результаты исследований микрофитного оброста пластика в разных локациях водоемов мира показали, что различные субстраты этого типа успешно колонизируются экстремотолерантными видами диатомей, сине-зелеными водорослями, пингвиофитами и некоторыми зелеными микроводорослями. Спектры природных условий в этих локациях разнились по среднесуточной температуре, воды, продолжительности светового дня, наличию/ отсутствию ледового покрова, солености, интенсивности течений и широтной локализации биотопов. При этом наблюдения показали, что характер развития микроэпифитных сообществ на поверхности пластика на прямую связан с особенностями его микрорельефа. Колониальные поселения отдельных видов микрофитов оказались приурочены к микротопическим элементам поверхности суб-страта (бороздкам, бугоркам, складкам, трещинам, ребристым выступам и т.д.). Сообщества колонизирующие пластик как правило содержат небольшое число видов, способных выживать и успешно размножаться в условиях поверхности водоема: при высокой инсоляции, существенных суточных перепадах температуры, эффекте высаливания при интенсивном испарении и повышенной турбулентности. Кроме того наблюдения показали что развиваясь в этих условиях клетки микрофитов накапливают большее количество запасных продуктов (Калинина, Сапожников, 2019). В частности нейтральные липиды, чем в обычных для них условиях на естественных субстратах водоемов. Изучив обрастания разных видов пластика в 20 локациях Мира разнящихся по комплексам природных условий Рис.1 мы приступили к постановке натурных экспериментов по изучению обрастания разных видов пластика в Черном море, Карантинная бухта. Для этого были смонтированы оригинальные экспериментальные установки на которых экспонировались в толще воды образцы пластиков 11 видов (полиэтилен низкого давления (белый, прозрачный и розовый) сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокого давления гладкий и пористый, ПЭТ бесцветный и бурый, полипропилен прозрачный и белый, а также полилактид гофрированный и гладкий) на 10 разных глубинах в трех повторностях с экспозицией 1.5 месяца (рис 2). В результате был получен интенсивный оброст, детально проанализированный в лабораторных условиях с применением СЭМ и световой микроскопии. Было отмечено, что при одинаковом видовом составе структура эпипластонных ценозов на разных видах пластика не одинакова. В частности было отмечено, что полиэтилен и полилактид с гофрированной поверхностью обрастают интенсивнее и разнообразнее образцов с гладкой поверхностью (Калинина, Сапожников, 2019). При этом развитие наиболее массовых колониальных поселений диатомей происходило на вогнутых участках поверхностей (по складкам и бороздам). Здесь они находились в притененных от поверхностной микротурбулентности участках микрорельефа, и находились тем не менее в зоне интенсивного обмена биогенов и освещении. Также мы изучили в лабораторных условиях процессы обрастания разнотипного пластика с использованием жидких искусственных сред, в условиях естественного и искусственного освещения, а также сравнили результаты наблюдений за микрофитами при выделении их в чистые культуры с мониторингом на выработку нейтральных липидов для нужд биодизеля. Результаты сравнения подтвердили наше предположение о специфическом расселении разных видов микрофитов по отдельным элементам микрорельефа поверхности полимерных субстратов (Калинина, Сапожников, 2019). На основании полученных результатов наблюдений в природных усло- виях и в экспериментах, мы приходим к выводу, что для эффективного культивирования штаммов микроводорослей, кандидатных для производства биодизе-ля, на жидких питательных средах, приобретает перспективное значение ис-пользование в качестве подвесного, либо плавучего субстрата некоторых видов пластика. Это повысит площадь поверхности соприкосновения с жидкой средой для тех видов микроводорослей, что активно колонизируют пластиковый субстрат и при этом накапливают большое количество ненасыщенных жирных кислот. В частности, мы рекомендуем применять для этих целей гофрированные или тонко- абразивные (с бороздками на поверхности) образцы полиэтилена низкого давления и полилактида. Для дополнительного увеличения общей кон- тактной поверхности обрастания с питательной средой при интенсивной цирку-ляции среды в реакторе, лучше будет применять образцы полимеров цилиндри-ческой формы, поверхность которых будет увеличена за счѐт борозд, глубина и ширина которых сопоставимы с размерами клеток микрофитов (Калинина, Сапожников, 2019). Таким образом, анализ литературы показал, что проблема обрастания наземными водорослями остается практически не изученной и требует дальнейших исследований. |