УСТОЙЧИВОСТЬ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА К ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

Электромагнитные поля – один из видов энергетического загрязнения окружающей среды. Энергетические загрязнители (кроме теплового и радиационного) не аккумулируются в природе, а оказывают влияние на биосферу лишь во время их производства. Особую опасность представляют электромагнитные излучения ионизирующей природы.
Показано, что показатели ферментативной активности целесообразно использовать в целях биодиагностики и биомониторинга загрязнения почв тяжелыми металлами [5], сельскохозяйственного использования [4] и других деградационных процессов.
Цель проведенного исследования – оценить применимость показателей ферментативной активности в целях мониторинга и диагностики электромагнитного воздействия на почву.
Нами выполнена серия модельных экспериментов. В качестве объектов исследования использовали чернозем обыкновенный южно-европейской фации, каштановую почву, бурую лесную почву, серопески. Почву для экспериментов отбирали в учхозе «Донской» ДонГАУ, Октябрьского района, Ростовской области (чернозем обыкновенный), в Республике Адыгея (бурая лесная почва), в Каменском районе Ростовской области (серопески), в Зимовниковском районе Ростовской области (каштановая почва). Почва отобрана из пахотного горизонта.
Изучали влияние ионизирующего излучения (гамма-излучение) и неионизирующих излучений: переменного магнитного поля и СВЧ-излучения. Исследования выполнены на кафедре экологии и природопользования РГУ и в Лаборатории ядерной физики (ЛЯФ) НИИ Физики РГУ. Дозы и уровни воздействия были следующими: гамма-излучение: 1, 5, 10 и 20 КГр; СВЧ-излучение: 30 секунд, 1, 10 и 60 минут; ПеМП: индукцией 100, 500, 1000, 1500 и 2000 мкТл длительностью воздействия 1 час, индукцией 1500 и 6000 мкТл длительностью воздействия 5 суток.
В опытных и контрольных образцах определяли активность почвенных ферментов: каталазы, инвертазы, дегидрогеназы по общепринятым методикам [3, 6].
В результате проведенного исследования установлено, что почвенные ферменты устойчивы к электромагнитному воздействию.
Гамма-излучение. На активность ферментов чернозема обыкновенного гамма-излучение оказало незначительное подавляющее воздействие. Ферментативная активность чернозема более устойчива к гамма-излучению, чем микрофлора [1, 2]. Доза 1 КГр не оказала достоверного влияния на активность исследованных ферментов. Активность каталазы чернозема обыкновенного достаточно устойчива к облучению. Дозы 5, 10 и 20 КГр снизили активность фермента на 7% (p<0,05), 9% (p<0,05) и 19% (p<0,001) по сравнению с контролем соответственно. На активность дегидрогеназы гамма-излучение оказало большее по сравнению с каталазой ингибирующее воздействие. Дозы 5, 10 и 20 КГр снизили активность дегидрогеназы на 12% (p<0,05), 32% и 32% (p<0,001) соответственно. Активность инвертазы отличалась значительным варьированием, в связи с чем не было зарегистрировано достоверных изменений активности фермента по сравнению с контролем.
СВЧ-излучение. На активность каталазы всех исследованных почв и на активность всех ферментов чернозема обыкновенного СВЧ-излучение оказало подавляющее воздействие. 60-минутное воздействие проявило наибольший подавляющий эффект и снижало активность каталазы и инвертазы всех исследованных почв на 64–96%. Также выраженное подавляющее влияние СВЧ-излучение оказало на активность инвертазы бурой лесной почвы и дегидрогеназы чернозема обыкновенного – активность ферментов ниже контроля на 65–78% в зависимости от длительности воздействия. На активность дегидрогеназы и инвертазы серопесков (кроме 60-минутного воздействия) СВЧ-излучение оказало неожиданные влияние: активность ферментов значительно возросла – выше контроля на 114–235% в зависимости от варианта опыта. В целом ферменты серопесков наиболее устойчивы к СВЧ-излучению, а ферменты чернозема обыкновенного – наиболее чувствительны.
Исследованные почвы и по устойчивости активности ферментов к СВЧ-излучению можно представить в ряд:
• каталаза и инвертаза: серопески>чернозем обыкновенный>бурая лесная почва;
• дегидрогеназа: серопески> бурая лесная почва>чернозем обыкновенный.
Устойчивость исследованных ферментов к СВЧ-излучению можно представить в ряд:
• чернозем обыкновенный:  каталаза>инвертаза>дегидрогеназа;
• бурая лесная почва и серопески: дегидрогеназа >инвертаза> каталаза.
Переменное магнитное поле (ПеМП) промышленной частоты 50 Гц. ПеМП индукцией 1500 и 6000 мкТл длительностью воздействия 5 суток не оказало влияния на активность каталазы, инвертаза и дегидрогеназы чернозема и каталазы и инвертазы бурой лесной почвы и серопесков. На активность дегидрогеназы серопесков и бурой лесной почвы оказало подавляющее воздействие на 42–58%. ПеМП длительностью воздействия 1 час индукцией 100 мкТл оказывало стимулирующее воздействие – активность каталазы и инвертазы каштановой почвы выше контроля на 10 и 68% соответственно.
Таким образом, почвенные ферменты более устойчивы к электромагнитному воздействию, чем микрофлора. Гамма-излучение оказывает незначительное подавляющее воздействие на активность ферментов, при этом дегидрогеназа чувствительнее, чем каталаза. СВЧ-излучение на активность каталазы всех исследованных почв и на активность всех ферментов чернозема обыкновенного оказало подавляющее воздействие. В большинстве случаев ПеМП не оказывает влияния на ферменты исследованных почв, за исключением дегидрогеназы серопесков и бурой лесной почвы, где ПеМП оказало подавляющее воздействие.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Денисова Т.В., Казеев К.Ш. Восстановление ферментативной активности чернозема после воздействия ?-излучения // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2005. – Т. 45, № 6. – С. 1–5.
2. Денисова Т.В. и др. Влияние гамма-излучения на биологические свойства почвы (на примере чернозема обыкновенного) // Почвоведение. – 2005. – № 7. – С. 877–881.
3. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. – Ростов н/Д: Изд-во Рост. ун-та, 2003. – 204 с.
4. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология почв Юга России. – Ростов н/Д: Изд-во ЦВВР, 2004. – 350 с.
5. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. – Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2000. – 232 с.
6. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 304 с.

Т.В. Денисова