Диссертация (Полифункциональность воздействия экотола на древесные саженцы при неблагоприятных условиях среды)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»На правах рукописиФИТИСКИНА Надежда ВикторовнаПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКОТОЛА НАДРЕВЕСНЫЕ САЖЕНЦЫ ПРИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЯХСРЕДЫСпециальность:03.02.08  экология (биологические науки)Диссертацияна соискание ученой степени кандидата биологических наукНаучный руководитель –кандидат биологических наук,с.н.с.

Карташова Е.Р.Москва 20172ОглавлениеВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………5ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ……………..171.1. Роль почвенного покрова Земли в биосфере…………………………….….....171.2. Тяжелые металлы как загрязнители почв на примере свинца.……………….211.3. Роль бывшего живого вещества в иммобилизациизагрязнителей биосферы..................................................................................... .........281.3.1.

Компосты, вермикультивирование, гуминовые и бакто-гумусовые препараты………………………………………………….……..….321.3.2. Экотол: получение, характеристика, влияние напочвообразование и растения…………………………………………………....391.4. Содержание древесных насаждений в городских условиях……………….…48ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………….....562.1. Объекты исследования………………………………………………………..….562.1.1. Саженцы древесных растений…………………………………………......562.1.2. Экотол……………………………………………………..………………...572.2. Получение экотола в лабораторных условиях………………………………….582.3. Определение биогенных аминов, их предшественникови продуктов окислительного дезаминирования в экотоле…………….……….......602.4.

Определение меланинов в экотолах………………………………………….…612.5. Определение содержания в химическом составе экотола ароматическихи алифатических фрагментов…………………………………………...……………632.6. Постановка полевого опыта по воздействию экотола на древесныесаженцы Acer platanoides L. (клена остролистного)………………….……….........652.7. Определение валового содержания и подвижной формы свинцав образцах почв методом атомно-абсорбционного анализа………………….…….662.7.1.

Ход работы по определению валового содержания и подвижных3форм свинца в почвах с помощью атомно-абсорбционного анализа...............662.7.2. Определение подвижности свинца в различных почвах приналичии в них избыточных доз тяжелого металла и экотола………………....672.8. Постановка вегетационных опытов для определения воздействияэкотола на древесные саженцы лиственных пород и ели, выращенныхна фоне нормы и избыточных доз свинца………………….......................................702.9. Отбор почвенных образцов для определения валовогосодержания и подвижных форм свинца в почве, после выращивания на нейFraxinus pensylvanica (ясеня пенсильванского), Sorbus aucuparia L.(рябины обыкновенной) и Picea abies L.

(ели обыкновенной)..……………….......732.10. Оценка физиологического состояния древесных саженцевлиственных пород …………………………………………………………………….742.10.1. Метод определения переменной флуоресценции хлорофиллав коре побегов древесных саженцев………………………..………..……..........752.10.2. Определение активности пероксидазы………………..……………..…..772.10.3.Метод определения белка…………………………...………………….792.11. Определение содержания свинца в корнях и хвое Picea abies L.методом масс-спектрометрии………………………….……………………………..802.12.Определение плотности корневых окончаний и количественныххарактеристик микориз, находящихся в симбиозе с Picea abies L.

…………….…812.13.Статистическая обработка полученных результатов………………………….84ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ………………......853.1. Биогенные амины, их предшественники и продуктыокислительного дезаминирования в экотоле…………………………......................853.2. Содержание меланинов в экотоле из различных источниковрастительного сырья ………………………………………………………………….893.3. Ароматические и алифатические фрагменты экотола после егодлительного хранения ………………………………………………………………..9243.4.

Влияние экотола на рост древесных саженцев Acer platanoides L.в природных условиях……….……............................................................................953.5. Влияние экотола на подвижность свинца в почвах, несодержащих древесных растений, и в почвах, на которыхпроизрастали древесные саженцы.………………………………………………....1013.6. Влияние экотола на физиологическое состояние Fraxinuspensylvanica на фоне нормы и избыточных доз свинца………..…….…….……..1063.7.

Влияние экотола на содержание свинца в хвое и корнях Piceaabies L. и на микоризацию корневой системы……………………………….........110ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….…....117ВЫВОДЫ…………………………………………………………………………....122СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..….....123ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………………….....150Приложение 1. Сравнительная характеристика инфракрасного спектраэкотола и гуминовой кислоты, выделенной из почвы…………………….............151Приложение 2.

Метеорологические условия летнего сезона 2010 г., вкотором выявились различия в ростовых параметрах Acerplatanoides L., обработанных и необработанных экотолом………………………155Приложение 3. Воздействия экотола на ростовые процессыяровой пшеницы………………...……………………………..…………….............1575ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования.Решение глобальных экологических проблем, связанных с развитиемцивилизации, базируется на теории биосферы, разработанной выдающимся побогатству идей и глубине мыслей, талантливым естествоиспытателем В.И.Вернадским. Теория биосферы В.И. Вернадского рассматривается как основанаучной картины мира, касающейся планеты Земля, где биосу (совокупностиорганизмов планеты, включая человека) отводится ведущая роль в формированиии преобразовании земной поверхности (Горелов, 2012; Ермаков и др., 2012;Карташова, Олескин, Фитискина, 2012; Гирусов, 2013).Созидательная деятельность человека в основном направлена на социальноеразвитие, но при этом характеризуется разрушительным потенциалом поотношению к Природе, в первую очередь, из-за техногенной, моральной ипсихологической направленности основной деятельности, что, как в настоящеевремя показано, без должных корректив на сохранение и охрану природы,пересмотра ценностных ориентиров общества, может привести к экологическомукризису и, в конечном итоге, к гибели человечества (Гирусов, 2003).

Д.ф.н., проф.Э.В. Гирусов отмечает, что вся система современных знаний и деятельности, каки культура в целом, носит антропоцентрический характер, мешающий пониманиюсоциоприродногоединства.Сложившееся«соотношениепроцессоввзаимодействия общества и природы требует смены осевой парадигмымировоззрения с антропо- на биосфероцентрическую, с позиции которойинтересы сохранения биосферы ставятся выше социальных» (Гирусов, 2013).

Вэтой связи, актуальной проблемой становится сохранение и улучшение средыобитания, понимание экологических связей в природе (Саловарова, Козлов, 2001).Знание «большой» экологии – ее теорий, законов, правил, принципов игипотез в рамках иерархии природных, социальных и технических систем,6представляющих целостное единство, убеждает в необходимости считаться с«требованиями» Природы, носящими объективный характер в отличие отсоциальных, представляющих зачастую субъективные стремления и желания(Реймерс, 1994; Экологический манифест, 1994; Гирусов, 2013).Несоответствие «целей» естественно-системной регуляции биосферы ицелей потребительства современной цивилизации приводит к деструкцииприродных систем. При этом самовозобновляющиеся и саморазвивающиесяприродные системы, такие как почва, представляют собой как бы «вечныйдвигатель», не требующий экономических вложений до тех пор, «пока степеньдавления на них не превышает их возможностей к восстановлению» (Реймерс,1994, с.

144, 145).Современный период развития человечества представляет собойстадию, с одной стороны, связанную с ростом антропогенных нарушенийприродных систем, с другой – попыток коррекции деградационных поотношениюкбиосферевоздействий.Последнеетребуетсистемного,комплексного подхода к вопросам миграции химических элементов и ихсоединений между организмами и средой обитания, в первую очередь, почвой,которую в наши дни «разрушает эрозия, травит химия, душат свалки» (Реймерс,1994). Почвенный покров Земли рассматривается, как планетарная оболочка,биогеомембрана суши с активными биосферно-геосферными взаимодействиями,определяющими существование самой биосферы и человечества. Отсюданаиболее актуальная проблема – сохранение почвенного покрова планеты,сформированного в процессе исторически длительного взаимодействия живыхорганизмов с неживым веществом и, как теперь подчеркивается, с бывшимживым веществом, что расширяет концептуальные разработки экологическихпроблем, позволяет по-новому рассматривать типологию веществ в биосфере(Остроумов, 2012б, 2012в, 2013).7Развиваемая д.б.н.

С.А. Остроумовым идея об особой роли в биосферебывшего живого вещества (БЖВ, ex-living matter  ELM), заключающаяся «вфункции кондиционирования, очищения и стабилизации среды обитания дляживых организмов» (Остроумов, 2012а, с. 117), может быть отнесена к экотолу,получаемомурастительногобиотехнологическимпроисхождения,путемвпервыеизбывшегоживогоосуществленноговеществаотечественнымфизиологом растений, д.б.н. Г.В.

Лебедевым. Им же был предложен термин«экотол»  от слов «экология»1 и «толерантность»2 для класса природныхсоединений, полученных в результате воздействий мико- и микробиоты набывшее живое вещество. Часть веществ, входящих в состав экотола, способствуетросту и развитию организмов и повышает их устойчивость к неблагоприятнымусловиям среды обитания (Лебедев, 1999; Лебедев и др., 2004). В процессеполучения экотола главным требованием является строгое соблюдение аэробныхусловий, т.к. в этом случае исключается появление анаэробных бактерий, которыевызывают брожение, частично сопровождающееся выделением фитотоксичныхорганических кислот (Востров, 1989, 2003). Аэробная мико- и микробиотапомимо трансформации растительного сырья выделяет значительное числофизиологически-активных соединений.