Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Школа расположена в типовом кирпичном 4-х этажном здании, введенном в эксплуатацию в 1936 году, и в пристройке (спортивный зал и столовая), функциони...полностью>>
'Документ'
Получение наибольшего эффекта с наименьшими затратами, экономия трудовых, материальных и финансовых ресурсов зависят от того, как решает предприятие ...полностью>>
'Закон'
Відповідно до ст. 11 Закону України «Про державне регулювання ринку цінних паперів в Україні» Національна комісія з цінних паперів та фондового ринку...полностью>>
'Тематика курсовых работ'
Внешняя торговля России услугами. Выбор контрагента. Государственное регулирование бартерных сделок....полностью>>

Биоиндикация геоаномалий в экосистеме 03. 00. 16 экология

Главная > Автореферат #
Сохрани ссылку в одной из сетей:

УДК: 574.2:53.082.9:550.837.3 На правах рукописи

МАМИРОВА ГУЛЬМИРА НУСУПЖАНОВНА

Биоиндикация геоаномалий в экосистеме

03.00.16 - экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в Казахском национальном университете имени аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Инюшин В.М.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Мирзадинов Р.А.

кандидат биологических наук

Баязитова З.Е.

Ведущая организация: Казахский национальный аграрный

университет

Защита состоится «17» ноября 2010 г. в 1400 часов на заседании объединенного диссертационного совета ОД 53.24.01 при РГП на ПХВ «Институт микробиологии и вирусологии» Комитета Науки Министерства образования и науки Республики Казахстан по адресу: 050010, г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 103.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГП на ПХВ «Институт микробиологии и вирусологии» Комитет Науки Министерства образования и науки Республики Казахстан.

Автореферат разослан «14» октября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук Бекмаханова Н.Е.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время необходим поиск новых способов мониторинга экосистем, которые подвергаются деструктивному действию как природных, так и техногенных факторов. Особое значение здесь имеют геоэкологические процессы, действие которых на экосистему изучено слабо. Изучение роли действия геоэкологических факторов вносит определенный вклад в создание теории причин неустойчивости экосистем, в зависимости от их локализации на поверхности земной коры [Молчанов А.А., Сидоров В.А., 1983; Дмитриев А.Н., 1989; Рудник В.А., 1999; Курскеев А.К., 2004, Инюшин В.М., 2005].

Свойство геофизических полей литосферы оказывать влияние на экосистемы, отражают геофизическую экологическую функцию литосферы. Геофизические ритмы воздействовали на живые организмы на протяжении всей истории существования биоты, т. е они являются первичными периодическими экологическими факторами. Геофизические поля представляют собой особую форму материи, обеспечивающую связь в Земле массивов горных пород в единые системы геологических тел, осуществляющую передачу действия одних геологических тел на другие, удерживающую гидросферу и атмосферу, поддерживающую процессы энергопереноса, необходимые для существования жизни на Земле.

Геоэкологическими факторами называется множество значений физических величин (параметров), количественно характеризующих естественное или созданное в Земле искусственное физическое поле (или отдельные его элементы) в пределах определенной области или территории Земли. Это значит, что все рассматриваемые геоэкологические факторы обусловлены особенностями строения литосферы и Земли в целом (гравитационные и геомагнитные поля) либо характером геодинамических, физических и химических процессов (электрические, сейсмические, радиоактивные, температурные, электромагнитные поля).

Геофизикам, ученым в области геологии и геоэкологии известно, что над земными разломами, трещинами, подземными потоками вод изменяются параметры всех известных науке физических полей: гравитационного, электрического, магнитного, электромагнитного, а также радиационного. При взаимодействии двух разных сред (грунт одного типа - другой грунт, земля - воздух, земля - вода) возникают явления поляризации. Как следствие возникают и электромагнитные поля, в которых главными являются торсионные (вращательные) компоненты, именно они оказывают различное биологическое действие на растения, животных и человека.

Живые организмы являются одной из важнейших частей геоэкологической системы, естественно, что применение биоиндикаторов, как наиболее чувствительных и селективных детекторов флуктуаций геофизических полей, дает возможность разработать принципиально новые методы экологического мониторинга территории [Burr H. S., Mauro A., 1949; Инюшин В.М., 2005].

Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение влияния геоаномалий (геаномальных зон) на живые организмы в экосистеме. Исходя из поставленных целей, были сформулированы следующие задачи:

  • Разработать селективный биоиндикатор для регистрации динамики

электрических флуктуаций геоаномалий.

  • Исследовать особенности биологического действия геоаномалий на

растения.

  • Определить степень неустойчивости экосистемы, с целью повышения

жизнеспособности древесных насаждений и снижения уровня дорожно-транспортных происшествий.

Научная новизна. Впервые выполнены исследования по эффективности использования изолированных древесных биоиндикаторов, обладающих биоэлектретным эффектом для определения локализации геоаномалий и их типа в экосистеме.

Впервые определены особенности биологического действия геоаномалий на электрическую структуру растений, всхожесть семян, рост деревьев и формирования их кроны.

Впервые на основе статистического анализа установлена степень негативного действия геоаномалий на развитие деревьев и уровень дорожно-транспортных происшествий на автотрассах и улицах.

Получено два предварительных патента:

1. № 18178 РК. Устройство индикации активности геоаномальных зон / Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. - Опуб. 15.01.2007; Бюл. № 1;

2. № 19041 РК. Способ регистрации электрических полей живых объектов / Инюшин В.М., Мамирова Г.Н., Надиров Н.К., Солодова Е.В. – Опуб. 15.01.2008; Бюл №1.

Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные вносят вклад в разработку теории действия геоэкологических факторов на живые организмы в экосистеме. Исследования создают основу для разработки принципиально новых приемов мониторинга геоаномалий в экосистемах с помощью биоиндикаторов. Полученные результаты дали возможность разработать методические рекомендации по профилактике негативного действия геоаномалий на примере экосистемы, частью которой является автодорога. Аналогичная методика может быть использована для улучшения геоэкологической ситуации в теплицах, полях. По материалам работы имеются акты внедрения в учебный процесс по лабораторным работам спецкурса: «Избранные главы по биофизике», раздел «Биофизическая экология» биологического факультета КазНУ имени аль-Фараби.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Биоиндикатор, на основе биоэлектретного эффекта, выявляет электрические параметры геоаномалий в экосистеме.

2. Геоаномалии имеют непостоянные параметры электрического поля, которые влияют на рост и развитие растений.

3. Повышение активности геоаномалий влияет на жизнеспособность древесных насаждений вдоль улиц и дорог, а также увеличивает уровень дорожно-транспортных происшествий.

Связь темы с планом научно-исследовательских работ. Работа выполнена в рамках фундаментально-прикладных исследований лаборатории биоэнергетических систем Института проблем биологии и биотехнологии при КазНУ имени аль-Фараби по темам: «Биологическое действие геоэкологических факторов на растения, животных и человека», «Основы безопасности жизнедеятельности» (2002-2008гг.), а также результаты исследования, выносимые на защиту, связаны с программой МВД РК «Безопасность на автодорогах» (2003г).

Апробация работы. Основные положения доложены и обсуждены на следующих конференциях: International seminar «Earths fields and their influence on organisms», (Lithuania, Tamosava, 2004); 59 – я Республиканская научная конференция молодых ученых и студентов «Актуальные вопросы современной биологии и биотехнологии», (Казахстан, Алматы, 2005); II Евразийский конгресс «Медицинская физика - 2005», (Россия, Москва, 2005); Международная научная конференция «Биогенизация воды, проблемы водной экологии, безопасности жизни человека», (Казахстан, Алматы, 2005); Международная научно-практическая конференция «Биогидроэлектрический кластер - Серебрянск» (Казахстан, Серебрянск, 2006); Международная научно-практическая конференция "Транспорт Евразии XXI" (Казахстан, Алматы, 2006); International seminar «Earths fields and their influence on organisms», (Lithuania, Druskininkai, 2008); V Международная научно-практическая конференция «Пища, экология, качество», (Россия, Новосибирск, 2008); Международный научно-практический семинар «Информационные агротехнологии» (Казахстан, Алматы, 2008); International seminar «Radiating Fields of Earth, related Architectural Geometry of Forms and their Influence on Organisms» (Estonia, Tallinn, 11 – 14 июня, 2009); Международная конференция «Экологические проблемы глобального мира» (Россия, Москва, 2009).

Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации в отечественных и зарубежных изданиях опубликовано 19 научных работ.

Личное участие автора. Все основные разделы представленной работы выполнены автором лично.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 114 страницах компьютерного текста, содержит 25 таблиц и 37 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы, включающего 170 источников и приложений.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Материалы и методы исследований

В качестве объектов исследований были использованы семена: соя (Glicine Hispida) сорт "Ходсон", ячмень (Hordeum Distichum) сорт "Нутанс-187"; деревья: тополь (Populus Alba), вяз (Ulmus Scabra), абрикос (Armeniaca Vulgaris).

Эксперименты по регистрации электрического потенциала биоиндикатора проводились на экологическом полигоне КазНУ имени аль-Фараби (Алматинская область, Карасайский район). На экополигоне проводились эксперименты по изучению влияния геофизических полей на рост и развитие деревьев, а также всхожесть семян в геоаномалии и нейтральной зоне. Также исследования проводились в городе Алматы (Тянь-Шань) и г. Серебрянске (Южный Алтай). Проводился статистический анализ уровня дорожно-транспортных происшествий на геоаномалиях в сравнении с нейтральными зонами на автотрассах.

В работе использовались современные сертифицированные и стандартизированные биофизические методы исследований, а также биоиндикаторы. При анализе полученных результатов определяли средние величины и стандартное отклонение. Экспериментальные данные обрабатывались общепринятыми статистическими методами (вариационная статистика и корреляционный анализ), с оценкой достоверности (Р) по критерию Стьюдента и дисперсионный анализ с оценкой достоверности (F) по критерию Фишера. Редактирование и построение графиков проводилось на ПК Pentium IV с помощью программ Microsoft Word, Excel и CorelDraw 11.

Результаты исследований и их обсуждение

Выбор направления исследований обусловлен необходимостью предупредить негативное действие геоэкологических факторов на живые организмы в экосистеме. Представлены материалы о природе геоаномалий (геоаномальных зон) и их биологического влияния на живые организмы.

Разработан принципиально новый способ и устройство с помощью биофизического биоиндикатора, обладающего биоэлектретным эффектом, который позволяет определять три типа геоаномалий, их электрический потенциал.

Первая часть экспериментов была направлена на определение локализации геаномалии, фиксировался электрический потенциал биоиндикатора, находящегося в состоянии анабиоза как в геоаномалии, так и в нейтральной зоне.

Вторая часть экспериментов была направлена на изучение влияния геофизических полей на рост и развитие деревьев, а также всхожесть семян (ячмень, соя) в геоаномалии в сравнении с нейтральной зоной. Был замерен окислительно-восстановительный потенциал растений (стволы и ветки древесных растений), также проводились плазмографические снимки листьев и зерен, а также влияние действия геоаномалий на уровень дорожно-транспортных происшествий и изучение кожно-гальванической реакции человека.

Изучение колебаний потенциала биоиндикатора

Было изучено влияние магнитного и электрического поля, температуры на электрические показатели биоиндикатора (сила микротока и электропотенциал). Такие исследования должны были доказать, что геоэкологический фактор, влияющий на биоиндикатор на фоне постоянно меняющейся физической среды, оказывает наиболее существенное влияние на динамику биоэлектретного эффекта, а также определить вклад таких кофакторов как магнитное и электрическое поле, температура на динамику амплитуды микротоков и потенциала. Были проведены многочисленные эксперименты по воздействию на биоиндикатор электрического, магнитного полей и температурного фактора. Все данные статистически достоверны. Было доказано, что биоиндикатор обладает биоэлектретным эффектом, который реагирует на изменение геофизического пространства в геоаномалии и нейтральной зоне.

Изучение суточной, месячной и годовой динамики электрического потенциала биоиндикатора

Суточная динамика электрических параметров биоиндикатора должна быть изучена в связи с тем, что общеизвестны тенденции изменения электропроводности воздуха в течение суток, так максимальная электропроводность воздуха наблюдается в ночное время, а минимальная в дневное. Необходимо знать, как влияет этот параметр на электрический потенциал биоиндикатора. Регистрация суточных показаний в различные сезоны года проводились на экологическом полигоне КазНУ имени аль-Фараби с 2003 по 2005 год. Суточные вариации потенциала живой биомассы биоиндикатора очень редко бывают однородными, т.е. они постоянно колеблются и в течение суток, что связано с влиянием геофизических флуктуаций. Показания фиксировались как в геоаномалиях, так и в нейтральных зонах с помощью прибора БИ-1, ПИАЗ и биоиндикатора открытого типа (тополь).

Как показывают данные, динамика потенциала биоиндикатора для каждого дня имеет свою кривую. Был проведен статистический анализ суточной динамики потенциалов за три месяца 2004 года (май, июнь, июль) по 10 дней в каждом месяце. Электрический потенциал биоиндикатора фиксировали в геоаномалии и нейтральной зоне с 10 по 20 число каждого месяца в одно и тоже время. Данные были обработаны по критерию Стьюдента. Данные приведены в таблице 1.

Как показывают результаты статистического анализа дневные пики повышения электрического потенциала биоиндикатора наиболее четко выражены в том случае, когда биоиндикатор локализован на геоаномалии. В тоже время, если биоиндикатор находится в нейтральной зоне амплитуда изменений суточной динамики в дневное время с 13-00 до 22-00 значительно ниже, чем в геоаномалии. Разница по критерию Стьюдента статистически достоверна. Более того, мы имеем статистически достоверную разницу по амплитуде суточной динамики биоиндикатора локализованного на геоаномалии между интервалами времени 13-00 и 22-00, а также 22-00 и 7-00. Такая разница обусловлена повышением электропроводности в ночное время и повышением электросопротивления воздуха в дневное время.

Таблица 1 - Суточная динамика потенциала биоиндикатора в геоаномалии и нейтральной зоне с 10 по 20 мая, 10 по 20 июня, 10- 20 июля 2004 года

Время

Геоаномалия, mV

Нейтральная зона, mV

М±m, n=30

М±m, n=30

1

2

3

9-00

75,2±2,2

38,5±1,6

11-00

73,3±2,3

39,2±1,2

13-00

79,1±2,1

45,4±1,4

15-00

82,3±2,3

47,4±1,3

17-00

90,4±2,4

52,6±1,5

19-00

89,5±2,5

56,2±1,7

20-00

80,4±2,3

57,1±1,7

22-00

78,4±2,5

59,1± 1,9

24-00

75,2±2,4

51,5±1,8

01-00

70,1±2,1

45,7±1,7

03-00

69,3±2,1

43,5±1,5

05-00

72,2±2,3

40,6±1,6

07-00

73,5±2,1

37,7±1,7

вг. = 1,9; Сг. = 3,2;

mг = 1,4;

вн.з. = 1,9; С н.з. = 1,8;

mн.з. = 0,7;

p<0.01; md = 1,5; tst - 5,2%.

Следовательно, статистический анализ доказывает наличие существенных различий в электрической структуре биоиндикатора локализованного на геоаномалии в сравнении с нейтральной зоной, что находит отражение в различиях суточной динамики значения электропотенциала не по фазе, а по амплитуде.

Биодетектирование месячных показаний биоиндикатора регистрировались в геоаномалиях и нейтральных зонах в различных географических пунктах: г. Алматы, который является сейсмически активным регионом и Южном Алтае (г. Серебрянск), где сейсмическая активность ниже. Для изучения месячной динамики электрического потенциала мы взяли 4 месяца (сентябрь, декабрь, март, июнь), т.е. охватили все времена года, и сравнили показания биодиндикатора в зависимости от солнцестояния, которое в июне приходится на максимум, а в декабре на минимум. Такие же исследования мы провели на Южном Алтае (г. Серебрянске). Результаты исследований показали, что на Южном Алтае отмечены достаточно редкие флуктуации в значениях электрического потенциала биоиндикатора, в то время как для города Алматы были зафиксированы каждодневные изменения. В результате работы обнаружено, что в сейсмически активной зоне Казахстана какой является район города Алматы в течение месяца наблюдается максимальное количество флуктуаций колебаний электрического потенциала биоиндикатора. Особенно это характерно для геоаномалий, в отличие от нейтральных зон. В этом мы неоднократно убеждались в процессе наших исследований. Причем амплитуда этих колебаний несколько выше, чем колебания полученные на Южном Алтае, где сейсмическая активность ниже.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Биоиндикация состояния урбанизированных территорий в аридных условиях (на примере города астрахани)

    Автореферат
    Защита состоится «06» ноября 2008 г. в 12-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.10 при Астраханском государственном университете по адресу: 414 , г.
  2. Биоиндикация и экологическое районирование урбанизированных территорий (на примере города элиста)

    Автореферат
    Защита состоится « » 2007 г. в часов на заседании регионального диссертационного совета Д 212.009.02 при Астраханском государственном университете по адресу: 414 , г.
  3. Учебно-методический комплекс по дисциплине дс. 02 Основы биоиндикации  Для специальности

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы биоиндикации» – совокупность учебно-методических материалов, способствующих эффективному освоению студентами учебного материала, входящего в учебную программу дисциплин блока ДС учебного
  4. Шуйский В. Ф., Максимова Т. В., Петров Д. С. Биоиндикация качества водной среды, состояния пресноводных экосистем и их антропогенных изменений // Сб научн докл. VII междунар конф

    Документ
    Шуйский В.Ф., Максимова Т.В., Петров Д.С. Биоиндикация качества водной среды, состояния пресноводных экосистем и их антропогенных изменений Сб. научн.
  5. Методика исследования 4 >II. Основная часть Биоиндикация как метод исследования экосистем 5-7 > Классы сапробности водоемов 7-8 Взятие проб гидробионтов 8 > Определение видового состава гидробионтов 8

    Исследовательская работа
    Самое распространенное вещество на нашей планете – это вода. Существование человечества немыслимо без нее. Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для поддержания всех форм жизни на Земле.

Другие похожие документы..