Антропогенно-преобразованные почвы средневековых монастырей России

200 лет служения России…

Московское общество испытателей природы Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова

Историко-архитектурный и художественный музей «Новый Иерусалим»

 

ДОКЛАДЫ

МОСКОВСКОГО   ОБЩЕСТВА

ИСПЫТАТЕЛЕЙ   ПРИРОДЫ

 

Том 53

(по материалам конференции, проведенной в музее «Новый Иерусалим», 29 мая 2012 г.)

Москва, 2012

Печатается по решению Президиума Московского общества испытателей природы

Редактор-составитель:   профессор А.П.Садчиков

Доклады Московского общества испытателей природы. Том 53. – М.: МГУ, 2012. – 52 с.

В сборнике представлены материалы докладов, прочитанные на конференции в музее «Новый Иерусалим» (г. Истра, Московская область) 29 мая 2012 г.

© авторы, 2012

АНТРОПОГЕННО-ПРЕОБРАЗОВАННЫЕ ПОЧВЫ СРЕДНЕВЕКОВЫХ МОНАСТЫРЕЙ РОССИИ

Г.В.Добровольский1, И.С.Урусевская2, Н.И.Матинян3

(1Институт экологического почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 2Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 3Биолого-почвенный факультет Санкт-Петербургского государственного университета)

 

Хорошо известно, что лишь четвертая часть обширной территории России относительно благоприятна по почвенно-климатическим условиям для сельского хозяйства. Поэтому только 13% ее земельного фонда занимают сельскохозяйственные угодья. При этом расположены они в основном в южных и центральных черноземных областях России. В них производится около 80% продукции сельского хозяйства. Но эти же области характеризуются избыточно высокой плотностью населения, промышленности и транспортной сети. Следствием этого является значительная пораженность почвенного покрова этих областей процессами эрозии и антропогенного загрязнения почв, все большее отчуждение биологически продуктивных земель из сельского хозяйства и культурной жизни.

В перспективе России, как северной стране предстоит осваивать для сельского хозяйства почвы таежно-лесных ландшафтов, требующих особых методов земледелия и растениеводства с учетом ограниченности солнечного тепла и низкого природного плодородия.

В связи с этим большое научное и практическое значение приобретает изучение исторического опыта освоения, окультуривания и продуктивного использования северных почв, в том числе почв средневековых монастырей, расположенных в таежно-лесных областях России.

Интерес к почвам монастырей вызван рядом причин:

1) длительной и хорошо известной историей земледельческого использования при оптимальном уровне агротехники, 

2) использованием под различные виды угодий (огороды, сады, парки, культурные луга, пашни),

3) разнообразием профилей почв, связанным как с разной степенью трансформации естественных почв, так и с созданием вблизи соборов искусственных, насыпных почв.

Этими особенностями монастырских почв определялись задачи проведенных нами исследований, которые заключались в следующем: изучить разнообразие природных и разной степени окультуренности монастырских почв, выявить основные морфотипы антропогенно-преобразованных почв (АПП), дать морфогенетическую их характеристику, оценить устойчивость свойств почв, приобретенных в культуре, рассмотреть возможные направления эволюции антропогенно-преобразованных почв таежно-лесной зоны России.

Исследования проводились на территории четырех островных монастырей: Соловецкого, Валаамского, Иверского и Ниловой пустыни.

Соловецкий монастырь основан в 1429 году. Он расположен на Соловецких островах в юго-западной части Белого моря в подзоне глееподзолистых почв и подзолов северной тайги. Рельеф острова грядово-холмистый с многочисленными озерными котловинами. Наиболее распространены северотаежные еловые, сосновые и смешанные леса. В почвенном покрове преобладают подзолы на моренных валунных песках и супесях в сочетании с торфяно-подзолами глеевыми и болотными торфяными почвами.

Монастырское хозяйство на Соловецких островах интенсивно развивалось вплоть до начала XX века. Одним из центров сельского хозяйства на Большом Соловецком острове была Макарьевская пустынь (современный Ботанический сад). Она была основана в 1822 году архимандритом Макарием в 4-х км от Кремля в ложбине между моренными грядами, защищающими ее от холодных ветров и способствующих созданию в ней особого микроклимата благоприятного для роста растений. Во времена расцвета монастыря здесь были оборудованы огороды и ботанический сад с яблонями, сиренью, розами, построены теплицы и парники, в которых выращивались виноград, огурцы, арбузы и дыни. В настоящее время здесь сохранился фруктовый сад, замечательная лиственничная аллея, пополняется коллекция редких видов растений.

Валаамский монастырь расположен на островах Валаамского архипелага в Ладожском озере в подзоне подзолистых почв средней тайги. Рельеф островов денудационно-тектонический, сильно расчлененный: скалистые гряды-сельги разделены лощинами, заливами, озерами. Специфика почвенно-растительного покрова Валаама в значительной степени обусловлена основным составом слагающих остров коренных пород - габбро-диабазов. В растительном покрове преобладают сосновые и еловые среднетаежные леса с участием неморальных элементов (клен, липа, вяз и др.). На вершинах и склонах сельг на элюво-делювии габбро- диабазов, богатых по вещественному составу, образуются буроземы иллювиально-гумусовые и подбуры. К нижним частям склонов и понижениям, сложенным обедненными моренными и озерными песками и супесями, приурочены подзолистые почвы, имеющие ограниченное распространение. В условиях затрудненного дренажа в лощинах и понижениях, окаймляющих заливы внутренних озер, формируются болотно-подзолистые, дерново-глеевые и болотные почвы.

Сельскохозяйственное освоение почв Валаама связано с деятельностью открытого в XIY веке Спасо-Преображенского монастыря, достигшего наивысшего расцвета в начале XIX в. К середине XIX в. силами монахов было налажено образцовое хозяйство: сеяли зерновые, разводили скот, осушали переувлажненные земли, занимались посадками интродуцентов. При главных храмовых комплексах были разбиты сады и огороды. Основу валаамского садоводства составили три наиболее крупных сада, заложенные на усадьбе монастыря вокруг Спасо-Преображенского собора. В конце XIX века в них произрастало 530 фруктовых деревьев и насчитывалось не менее 60 сортов яблонь, некоторые из которых неоднократно отмечались медалями и дипломами всероссийских и международных выставок.

Иверский монастырь и Нилова пустынь расположены в зоне дерново-подзолистых почв южной тайги на Валдайской возвышенности.

Иверский монастырь, основанный в 1653 году патриархом Никоном, находится на о. Селевицкий в Валдайском озере. Остров Селевицкий вместе с отделенным от него узкой протокой островом Рябиновый образуют озовидную гряду, сложенную флювиогляциальными и озерно-ледниковыми песками, часто карбонатными. Остров Рябиновый покрыт еловым лесом. Естественная лесная растительность на острове Селевицкий отсутствует, территория острова занята монастырем. Площадь комплекса Иверского монастыря в пределах стен составляет 5,7 га, периметр (по наружному обводу стен) - 1050 м.

Монастырь Нилова пустынь, основанный в 1594 году, находится на острове Столобный в озере Селигер в 7,5 км к северу от г. Осташков. По берегам Селигера и на островах господствуют дерново-подзолы иллювиально-железистые под сосновыми лесами. Остров Столобный невелик по площади, его периметр 1430 м. Почвообразующие породы представлены озерно-ледниковыми песками, нередко карбонатными. Церкви, жилые и хозяйственные здания монастыря образуют великолепный архитектурный ансамбль. Весь остров окружен гранитной набережной. В период расцвета монастыря на острове были созданы липовый парк и липовые аллеи, огород, фруктовый сад, в котором в начале XYII века насчитывалось до 400 яблонь. После революции в разные годы все монастыри закрыли. Сельскохозяйственные земли деградировали, сады были заброшены или вырублены. Деятельность монастырей возобновилась в начале 90-х годов XX века.

Для выполнения поставленных задач на островах под разными видами угодий было заложено более 100 почвенных разрезов. Чтобы выявить изменения почв под влиянием хозяйственной деятельности, параллельно антропогенным почвам в аналогичных литолого-геоморфологических условиях под естественной растительностью в качестве эталонов закладывались разрезы целинных почв. За основу классификации АПП принята «Классификация почв России» (2004) с некоторыми дополнениями и коррективами.

Обсуждение результатов.

Проведенные исследования показали, что по особенностям морфологического строения профилей антропогенные почвы монастырей можно разделить на несколько групп:

1. поверхностно-преобразованные:        а) агроестественные почвы, в которых под антропогенно- преобразованным горизонтом сохраняются полностью или частично в ненарушенном состоянии горизонты естественных почв, позволяющие идентифицировать АПП по аналогии с природными почвами, имеющими сходное строение; б) поверхностно-стратифицированные естественные или агроестественные почвы;

2. глубокопреобразованные почвы: а) агроземы, в которых агрогенно-преобразованные горизонты залегают на сохранившемся срединном горизонте естественных почв, включающемся в название (агроземы альфегумусовые, агроземы иллювиально-метаморфические), или непосредственно на почвообразующей либо подстилающей породе (агроземы собственно); б) агроземы стратифицированные;

3. новообразованные почвы: стратоземы и агростратоземы - почвы, в которых поверхностные горизонты сформированы в толще привнесенного (стратифицированного) материала мощностью более 40 см при сохранении или срезке частично, либо полностью горизонтов естественных почв.

В тех случаях, когда привнесенный аллохтонный материал содержит артефакты (обломки кирпича, оконной слюды, керамики, строительную известь, кованые гвозди), это отражается в названии почвы добавлением приставки «урби» (агрозёмы урбистратифицированные, урбиагростратоземы).

Агроестественные почвы распространены преимущественно на значительном удалении от монастырских построек. На Валааме они встречаются главным образом под лугами (бывшие пашни) в межгрядовых понижениях на относительно мощных мелкоземистых нещебнистых отложениях. Они сформированы в результате поверхностной трансформации преимущественно дерново-глеевых (глееватых), реже подзолистых, большей частью глееватых, почв в агродерново-глеевые и агродерново-подзолистые.

Наибольший интерес представляют широко представленные во всех монастырях около соборов агроземы урбистратифицированные и урбиагростратоземы. Они формируются главным образом в садах и под огородами в автоморфном и гидроморфном рядах почвообразования. Для наращивания мощности мелкоземистого слоя и повышения его плодородия обычно производилась подсыпка аллохтонного гумусированного субстрата, содержащего антропогенные включения, вызывающие подщелачивание почв.

Огромное разнообразие в строении и свойствах АПП монастырей определяется свойствами естественных почв, подвергшихся антропогенному воздействию; способом создания АПП, зависящим от направления использования (тип угодий); степенью окультуренности, связанной с агротехникой, системой удобрений и мелиорации.

Главным результатом агрогенной эволюции является активизация гумусово-аккумулятивного процесса, выражающаяся в формировании нового по своему облику и свойствам, созданного культурой гомогенизированного, агрегированного, темноокрашенного агрогумусового горизонта, который отличается от верхних горизонтов целинных почв повышением содержания и запасов гумуса, а в его составе гуминовых кислот, уменьшением кислотности, увеличением суммы обменных оснований и степени насыщенности, возрастанием содержания подвижных элементов минерального питания растений.

За период существования антропогенно-преобразованных почв монастырей макроморфологических и аналитических признаков оподзоливания, характерных для естественных почв, в них не наблюдается. Однако, мезо- и микроморфологические исследования показывают, что в АПП не прекращаются процессы миграции органического вещества и ила, характерные для природных почв в гумидном климате (Грачева и др., 1996). Их проявление сдерживается интенсивным окультуриванием и частым присутствием карбонатов в насыпном слое и в почвообразующей породе.

Пути постагрогенной эволюции монастырских почв различны в зависимости от характера растительности и длительности ее воздействия. При использовании АПП под посадки липы с разнотравно-злаковым напочвенным покровом (липовые парки, аллеи в Ниловой пустыни), при забрасывании пахотных почв в залежь и зарастании их разнотравно-злаковой растительностью происходит задерновывание верхних горизонтов и развитие гумусово-аккумулятивного процесса.

Наши исследование почв под 50-60-летними посадками сосны по пашне на о. Хачин (рядом с монастырем Нилова пустынь) показали, что при залесении пашни процесс альфегумусового оподзоливания быстро возобновляется, идет эволюция почв в направлении зонального почвообразования (Урусевская, Матинян, 2003) Поддержание почвы в окультуренном состоянии требует постоянных усилий по созданию оптимального режима ее функционирования.

Таким образом, на территории средневековых островных монастырей таежно-лесной зоны создан уникальный комплекс, объединяющий природу, духовный мир человека, памятники архитектуры и рациональное, экологически сбалансированное землепользование.

ЛИТЕРАТУРА

Грачева Р.Г., Урусевская И.С., Фролова Т.Ю. Микроморфологическая диагностика антропогенных изменений почв острова Валаам // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 1996. №3. С.40-47.

Классификация и диагностика почв России. Смоленск.: Ойкумена, 2004. 342 с.

Урусевская И.С., Матинян Н.Н. Антропогенно-преобразованные почвы монастыря Нилова пустынь // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2003. №4. С. 9-15.

 

БЕЛЫЙ КАМЕНЬ В ПОСТРОЙКАХ НОВО-ИЕРУСАЛИМСКОГО МОНАСТЫРЯ И ЕГО ИСТОЧНИКИ

Т.Н.Исакова1, С.М.Завьялов2, А.С.Алексеев3

(1Геологический институт РАН, Москва (isakova@ginras.ru)

2Музей «Новый Иерусалим», Истра,

3Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова)

 

При строительстве Ново-Иерусалимского монастыря широко использовался белый камень – традиционный для Центральной России природный строительный материал с прекрасными физико-механическими свойствами, который издавна добывался из слоев каменноугольной системы. Эти породы являются органогенными известняками, образовавшимися из мелководных карбонатных осадков, накопившихся в обширном морском бассейне, занимавшим большую часть европейской России 330–300 млн. лет назад.

Для реставрации белокаменных сооружений необходимо знать из какого геологического горизонта были добыты блоки, поскольку замена оригинального материала на инородный камень с иными свойствами может привести к преждевременному разрушению кладки. Решить эту задачу можно с помощью изучения в образцах белого камня остатков одноклеточных микроскопических организмов фораминифер-фузулинид. Различные по возрасту горизонты каменноугольных отложений содержат специфические комплексы этих организмов, что позволяет определять их геологический возраст. На высокую результативность этого метода указали в своих работах Е.А. Рейтлингер (1964) и П.В. Флоренский и М.Н. Соловьева (1972). Недавно примеры датировки белого камня палеонтологическим методом привели А.С.Алексеев и др. (в печати).

В постройках Ново-Иерусалимского монастыря и его окрестностей белокаменные блоки присутствуют во многих местах, но их источник остается неизвестен. Высказывалось предположение, что они могли быть привезены после разбора собора в Зубцове на Верхней Волге либо добыты в непосредственной близости от монастыря на левом берегу р. Москвы вблизи с. Хотяжи, где до сих пор сохранились ямы с фрагментами известняка. Палеонтолого-литологическое исследование таких блоков ранее не проводилось, хотя это потенциально могло бы дать ответ на вопрос о его источнике.

Нами изучена коллекция из 10 образцов белого камня, собранная С.М.Завьяловым из различных построек монастыря и храма в с. Бужарово. Для этого изготовлено более 40 тонких срезов породы (шлифов), исследованных с помощью оптического микроскопа, так как размеры фораминифер не превышают 3-5 мм. Ниже дается предварительная литологическая и палеонтологическая характеристика образцов.

Район каменоломни у с. Хотяжи. Обр. НИ-1. Фрагмент блока из некоторой постройки Известняк детритовый мелкокомковатый или сгустковый преимущественно мелкофораминиферово-криноидный, пористый. Содержит единичные раковины фузулинид Eostaffella ex gr. postmosquensis Kir., многочисленные  мелкие фораминиферы Glomospira sp., Ammovertella sp., Palaeonubecularia uniserialis Reitl., P. rustica Reitl., менее частые Globivalvulina sp., Tuberitina sp. и редкие Glomospirella borealis Reitl. Голотип последнего вида описан из подольского горизонта Южного Притиманья, но эта форма особенно характерна для «верхней половины московского яруса северо-западного крыла Подмосковного бассейна». В Подмосковье встречена по р. Пахре у д. Новлинское (Рейтлингер, 1950).

Глубина около 10 м под Ефремовой Башней. Обр. НИ-2. Известняк детритовый, плотный, преимущественно мелкофораминиферово-криноидный с единичными раковинами фузулинид Fusulinella (?) sp. Многочисленны Ammovertella sp., Palaeonubecularia uniserialis Reitl., Tolypammina agrestis Reitl., Textularia sp. Комплекс транзитного характера. Присутствие Fusulinella (?) sp. указывает на позднемосковский (подольско-мячковский) возраст вмещающих известняков.

Нижняя часть цоколя башни Варуха. Фрагмент 1. Обр. НИ-3-1. Известняк детритовый, пористый, криноидно-фораминиферовый с обломками раковин Eostaffella sp., E. ex gr. acutissima Kir., Schubertella obscura compressa Raus. и многочисленными прикрепленными фораминиферами Glomospira elegans Lip., Tolypammina fortis Reitl., и мелкими фораминиферами Globivalvulina sp., Textularia sp. Известняк в образце НИ-3-1 по своей структуре схож с образом НИ-1, но состоит из более крупнозернистых обломков детрита.

Нижняя часть цоколя башни Варуха. Фрагмент 2. Обр. НИ-3-2. Известняк доломитизированный детритовый с фораминиферами. Определены Fusulina ex gr. cylindrica Fisher, Fusulina sp. (F. cf. similis Gryz.), Fusulinella ex gr. cumpani Putr., Hemifusulina aff. vozhgalica Saf., Fusiella typica Lee et Chen, Schubertella minima Sosn. В комплексе количественно доминируют представители рода Fusulina. В целом подобный комплекс может характеризовать отложения мячковского возраста.

У кувуклии. Обр. НИ-4. Известняк (ожелезненный?) плотный, детритовый. Присутствуют детрит мшанок, преимущественно криноидей, редкие раковины остракод. Определены фораминиферы Schubertella ex gr. gracilis Raus. (с крупной начальной камерой, возможно, новый вид Sch. sp. A?), Sch. aff. inflata Raus., Ozawainella aff. pseudoangulata  (Putr.), а также часты обломки раковин Textularia sp., единичные Climacammina aff. moelleri Reitl., предположительно фрагменты раковин (доломитизированные) неопределимых Fusulinida. В целом подобный комплекс фораминифер распространен в подольско-мячковских отложениях.

В кирпичной кладке дворца Татьяны Михайловны. Обр. НИ-5. Известняк шламовый с фузулинидами. В комплексе доминируют представители рода Fusulinella. Определены: Fusulinella mosquensis Raus., F. cf. cumpani Putr., F. rara Shlyk., Fusulina mjachkovensis Raus., Fusulina sp. (F. ex gr. quasifusulinoides?), Schubertella cf. mjachkovensis Raus., Sch. ex gr. gracilis Raus. (с крупной начальной камерой как и в обр. НИ-4), Schubertella obscura compressa Raus., Climacammina aff. moelleri Reitl., Tetrataxis sp., Textularia sp. Комплекс характерен для нижней части мячковского горизонта (коробчеевская и домодедовская свиты).

Анализ комплекса показывает следующее. Вид Fusulinella mosquensis Raus. распространен на южном крыле Подмосковного бассейна (с. Мячково, д. Новлинское, ст. Домодедово), а также и на севере в районе Вожгалы и на Южном Притиманьи (Раузер-Черноусова и др., 1951). Вид F. cumpani Putr. известен у с. Мячково и Домодедово.  Вид F. rara Shlyk. часто встречается на южном крыле Подмосковного бассейна у с. Мячково, Домодедово, д. Новлинское и др. Вид Fusulina mjachkovensis Raus. известен у с. Мячково, д. Камено-Тяжино, ст. Пески. Вид Climacammina  moelleri Reitl. является частой формой в карьере Домодедово, д. Новлинское, ст. Пески (Рейтлингер, 1950). В рассматриваемом комплексе не были встречены типичные Fusulinella группы Fusulinella bocki, характерные и доминирующие формы нижней части мячковского горизонта в разрезах Домодедово, Пески. 

Белокаменный портал колокольни. Обр. НИ-6. Известняк детритовый с включениями крупных обломков криноидей, раковин фузулинид. Обломки раковин фузулинид заполнены микрокристаллическим известняком, темные, плохой сохранности. Определены Fusulina (?) sp., Schubertella obscura compressa Raus., Ozawainella ex gr. Mosquensis Raus., Fusiella cf. pulchella Saf., Bradyina sp. (B. ex gr. moelleri?), Globvalvulina sp. Возраст вмещающих пород подольско-мячковский.

Храм села Бужарово. Пол. Обр. НИ-7-1. Известняк шламовый мелкокомковатый или сгустковый, доломитизированный. По структуре сходен с обр. НИ-1, но отличается тем, что обломки раковин мелких фораминифер менее распознаваемы, и их меньше.  Определены редкие Schubertella obscura compressa Raus.,  Sch. ex gr gracilis Raus. (с крупной начальной камерой – Sch. sp. A,?аковин анный. По структуре схожсвиты)срезов породы (шлифов), исследованных с помощью оптического микроскопа, так как размеры фо такие же как в обр. НИ-4 и НИ-5), Globivalvulina sp., Tolypammina sp., Palaeonubecularia uniserialis Reitl. Возраст отложений –позднемосковский.

Храм села Бужарово. Карниз. Обр. НИ-7-2. Известняк органогенно-детритовый с фузулинидами и мелкими фораминиферами. Определены Fusulinella sp. (F. cf. fluxa Lee et Chen), Fusulina sp. (медиан. сечение), Schubertella inflata Raus., Sch. ex gr. gracilis (= Sch. sp A), Eostaffella sp., Ozawainella cf. loerentheyi Sosn., Glomospira elegans Lip., Tolypammina sp., Textularia sp., Climacammina sp., Globivalvulina sp., Solenopora sp. (красные водоросли). Вид Fusulinella fluxa Lee et Chen распространен в мячковском горизонте, чаще в его верхней части – песковской свите.

Храм села Бужарово. Солея. Обр. НИ-7-3. Известняк детритовый  плотный, с микрозернистым цементом, содержит обломки криноидей, мшанок, брахиопод, редкие раковины остракод, а также раковины фузулинид и мелких фораминифер. Определены Pseudostaffella aff. khotunensis Raus., P. aff. confusa Raus., P. aff. ivanovi, Schubertella obscura compressa Raus.,  Sch. acuta callosa Raus., Ozawainella cumpani Sosn., Fusiella ex gr. lancetiformis Putr., Hemifusulina aff. proelegantula Raus., Fusulina ex gr. innae Ros., Fusulinella ex gr. bocki Moell., а также Textularia paracommunis Reitl., Tetrataxis sp., Climacammina sp. Часто встречающимися видами этого комплекса являются виды родов Pseudostaffella, Schubertella и Ozawainella. Подобный комплекс является наиболее древним, из ранее выявленных и может указывать на верхнюю часть подольского горизонта или пограничные отложениям подольского и мячковского горизонтов.

По структуре известняков, а также содержащимся в них фораминиферам, 9 образцов относительно однообразны и в них присутствуют характерные виды, свидетельствующие о принадлежности указанных пород к мячковскому горизонту московского яруса. Среди них наиболее показателен образец НИ-5 из кирпичной кладки дворца Татьяны Михайловны. Он содержит богатый комплекс фузулинид, представленный в основном родом Fusulinella (около 8 сечений из 11 ориентированных) группы F. rara – овоидно-веретеновидные, два сечения Fusulina mjachkovensis Raus. Группа Fusulinella bocki (вздуто-веретеновидные формы) отсутствует. Полный состав комплекса следующий: Fusulinella mosquensis Raus., F. cf. cumpani Putr., F. rara Shlyk., Fusulina mjachkovensis Raus., Fusulina sp. (F. ex gr. quasifusulinoides?), Schubertella cf. mjachkovensis Raus., Sch. ex gr. gracilis Raus. (с крупной начальной камерой), Schubertella obscura compressa Raus., Climacammina aff. moelleri Reitl., Tetrataxis sp., Textularia sp. Этот комплекс характерен для нижней части мячковского горизонта (коробчеевская и домодедовская свиты).

Один образец (НИ-7-3) из солеи храма села Бужарово содержит комплекс, родовой и видовой состав которого отличается присутствием более древних видов фораминифер. Часто встречающимися формами этого комплекса являются виды родов Pseudostaffella, Schubertella и Ozawainella. В этом образце определены Pseudostaffella aff. khotunensis Raus., P. aff. confusa Raus., P. aff. ivanovi, Schubertella obscura compressa Raus.,  Sch. acuta callosa Raus., Ozawainella cumpani Sosn., Ozawainella sp., Fusiella sp., Hemifusulina aff. proelegantula Raus., Fusulina ex gr innae Ros., Fusulinella ex gr. bocki Moell., а также Textularia paracommunis Reitl., Tetrataxis sp., Climacammina sp. Подобный комплекс может быть приурочен к верхам подольского горизонта или пограничным отложениям подольского и мячковского горизонтов.

Была сделана попытка выделить из нескольких более крупных образцов известняка конодонты, микроскопические зубовидные фосфатные остатки организмов, близких к современным миногам и миксинам, также получивших широкое использование для определения возраста каменноугольных толщ Подмосковья (Махлина и др., 2001), но они не были обнаружены.

Таким образом, изученные образцы белого камня происходят из слоев, в основном отвечающих нижней части мячковского горизонта. Подземные и открытые разработки известняка этого возраста находились как в районе Зубцова и Стариц на Волге, так и по берегам р. Москвы ниже Рузы вблизи современных населенных пунктов Григорово и Полушкино (Иванова, Хворова, 1955). Имелись разработки и ниже по течению на правом берегу у с. Васильевского и на левом у с. Каринского уже ближе к Звенигороду. С.Н. Никитин (1890) отмечал, что старые ломки известняка находятся у д. Хотыщи (возможно, старое название с. Хотяжи). Судя по имеющейся геологической информации эти же слои могли разрабатываться и у с. Хотяжи, так что нельзя исключить, что хотя бы часть белого камня привозилась из этого места. Вместе с тем, на данном уровне исследований это мог быть и старицкий камень, который добывался подземным способом ниже г. Старицы из слоев, также относящихся к нижней части мячковского горизонта. Для уточнения возраста и мест добычи белого камня, использовавшегося при строительстве Ново-Иерусалимского монастыря, необходимо изучение пород, развитых в упомянутых выше пунктах. 

 

БАНК ЗНАНИЙ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РОССИИ

А.Г.Ганжа

(член президиума МОИП, гл. редактор общественного журнала «Эволюция»)

 

Одной из важнейших проблем современности является «экспоненциальный рост информации» (так называемый «информационный взрыв»). Из-за этого любой ученый, эксперт, политик, общественный деятель не в состоянии освоить все публикации, вышедшие во всем мире даже по достаточно узкой отрасли знаний. Поэтому львиная доля получаемой информации является явным или неявным плагиатом. По мнению академика А.Д.Урсула, «95% печатной продукции повторяет то, что уже опубликовано, а в 90% заявок на изобретение отсутствует новизна». Из-за «информационного мусора» партии и политики элементарно «воруют» друг у друга идеи или программы. Кроме того, считается легче заново самому «сделать открытие», чем найти первоисточник.

В то же время среди этого «информационного мусора» существует огромное количество полезной информации и идей, которые не могут достигнуть необходимого уровня обсуждения и принятия решений по важнейшим вопросам современной жизни общества.

В данный период имеется шанс сделать мощный прорыв в своем развитии. Стать таким очередным «первопроходцем» есть возможность у нескольких государств, в том числе – и у России. Этот шанс связан с появлением совершенно нового механизма – электронных технологий, с помощью которого, в принципе, можно решить большинство проблем, чего просто физически невозможно было осуществить раньше. Пока же, к сожалению, Интернет – это великое достижение человечества используется больше как тот «микроскоп, которым гвозди забивают».  Рассмотрим несколько проблем, которые смог бы решить обновленный Интернет.

1. Наука и информационные технологии. Из истории известно, что, пока общество находится в более или менее привычных («благоприятных») условиях существования, любые новации редко по достоинству воспринимаются современниками, даже если они касаются относительно узких, прикладных областей научного знания («нет пророка в своем отечестве!»). И нынешнее человечество в этом плане – не исключение. Но, если новые полезные идеи во время не внедряются «в жизнь», замедляется развитие общества. Еще хуже, когда новации надолго теряются и даже пропадают со смертью своих носителей. Такое положение дел весьма расточительно для человечества. Это не позволяют информации полностью реализовать свою интегрирующую роль, и нарушает целостность научных и социальных коммуникаций

Но общечеловеческие интересы можно учесть только на базе анализа и логического обоснования максимально возможного количества информации, полученной из различных альтернативных источников разных эпох. Да и специалистам, работающим в относительно узких областях научного знания, также очень полезны сведения из сопредельных областей, до которых у них «не доходят руки». Если же общество пока не в силах правильно оценивать многие новые идеи, их, по крайней мере, нужно скрупулезно фиксировать для потомства, чтобы не потерять то, что сегодня нам кажется незначительным, а в будущем, может быть, будет использовано с огромным эффектом.

С помощью «банка знаний» можно разработать более совершенную систему оценки труда ученых, включая область так называемых «фундаментальных исследований». Так, например, даже продуктивность отдельной идеи можно вывести не только из «индекса цитирования», но и, исходя из того, какую «цепную реакцию» последующих мыслей (идей) других авторов она вызвала. Поэтому в интересах общества – в предоставлении творческим людям необходимых условий, включая возможности освобождения их от любой «рутинной работы».

С помощью «Банка знаний» возможно более полное усвоение и использование позитивного и негативного исторического опыта. «Банк знаний» поможет не только оперативно отыскивать в массиве информации, представляющей суммарный исторический опыт человечества, многие необходимые решения, но и «отслеживать» отживающие традиции и намечающиеся тенденции развития, а также «проигрывать» их «виртуально». Это выгодней экономически, позволяет преодолевать многие жестокости конкуренции и заранее подготовит население к готовящимся изменениям (реформам).

2.Воспитание и образование. В любом обществе молодежь воспитывается в духе преданности системе традиционных ценностей старших поколений. В привычных окружающих условиях эта информация экономит молодежи много времени и энергии, т.к. дает готовые, наиболее оптимальные и безопасные рекомендации практически на все случаи жизни, отработанные множеством поколений предков. Однако при этом жесткое навязывание традиций ломает индивидуальность многих, если не большинства учеников, имеющих «инновационные способности».

«Традиционные ценности» прививаются каждому новому поколению, в основном, через природу своей страны, фольклор и историю народа, а позже – учебники истории и литературы, и через влияние семьи, члены которой учились «на тех же примерах». Но даже в учебниках до сих пор еще сильны отголоски древних инстинктов: «свои» (этнос, класс, вера и т.д.) всегда правы, а «чужие» – наоборот. Через учебники, подбирая вроде бы «подходящие факты» (в истории их бесконечное множество «на любой вкус»!), авторы навязывают несведущей молодежи угодную элитам разных государств идеологию, как «истину в последней инстанции». Например, одни и те же события могут подаваться идеологами одних государств в «позитивном ключе», а других – в негативном.

Когда окружающие условия, породившие традиции, меняются слишком быстро, иногда буквально на глазах одного поколения (как, например, сейчас в России), подавляющее большинство молодежи не успевает приспособиться к этим изменениям. Из-за этого множество из них теряет «социальную ориентацию». В результате, у одних развиваются различные психозы, учащаются стрессы, суициды и т.д. Другие ищут новые жизненные ориентиры вне привычных традиционных ценностей, которые предлагают им разного рода «диссиденты».

Серьезного реформирования образования от консервативных чиновников ожидать не приходится: обычно «реформы» сводятся к еще большему увеличению количества предметов, объемов программ и учебников, годов обучения и т.д. Иными словами упор все более делается на «всезнайство», а не развитие способностей понимать и находить необходимую информацию. В таких условиях учителю сложно чему-то научить, а ученику – научиться. К тому же все это плохо учитывает физиологические возможности мозга, почти не оставляя времени на отдых, и оказывает отрицательное влияние на здоровье подавляющего числа учащихся, вызывает потерю интереса к учебе и уважения к школе, усиливает их тягу к «внешним ориентирам».

Многие из этих вопросов, по мнению автора, можно решить, сократив объем необходимой зубрежки. В предмете «история», например, этого можно добиться, заменив множество учебников истории одним предметом – обществоведением, а всяческие «истории» представить в виде набора электронных хрестоматий в Интернете. Сократить объем программ может еще совмещение ряда предметов в одном, например: обществоведения и географии. Необходимо отменить предмет «экологию» и системно включить его отдельными разделами в биологию, химию, то же обществоведение и т.д. Нынешнее сокращение часов литературы можно было бы хотя бы частично компенсировать, передав обществоведению в качестве источников и иллюстраций ряд лучших литературных произведений, описывающих изучаемые эпоху, место действие и героев. Часть необходимой учащимся информации следует перевести через интернетовский «банк знаний» в разряд справочной (то, что не надо специально заучивать). «Банк знаний» смогут использовать учителя для подготовки учащихся к самостоятельным исследованиям (что-то вроде сочинения, количество которых опасно сократилось в наше время) по выбранным конкретным темам и организации обсуждения этих работ всем классом (группой).

При этом вопросы и ответы с их подробной аргументацией будут пополнять школьный (институтский и т.д.) «банк знаний» и пополняться в будущем в системе РУНЕТ, особенно для людей, способных к различным новациям

Действительно нужным дополнительным, но особым, предметом, начиная со школы, могло бы стать право. Этот «учебник» должен включать изложение конституции страны в одном из столбиков текста. В соседнем столбце напротив должны быть представлены основные законы, конкретизирующие соответствующие статьи. Наконец, в третий столбик сами учащиеся должны заносить отдельные местные законы, подзаконные акты и т.д., которые они обсуждают вместе с учителем на предмет соответствия конституции («личный банк знаний»). Этот предмет не должен задаваться на дом. Все это поможет с детства воспитывать членов будущего гражданского общества.

3. «Банк знаний» также позволит систематизировать т.н. «жалобы и предложения трудящихся».

4. Государственное управление. Важнейшая задача будущего управления страной состоит в том, чтобы преодолеть монополизацию власти и безусловное ее наследование представителями только «ближнего круга» чиновников. «Банк знаний» (используя материалы личных, институтских, заводских и пр. локальных и региональных «банков знаний» - «досье») позволит отбирать способных, образованных и опытных людей, наиболее подходящих для каждого конкретного места, на все уровни управления государством из всего населения страны (у большого государства такие резервы особенно велики). Благодаря этому старые формы отбора кадров по силе, связям, богатству будут все больше уступать место конкуренции способностей, опыта, знаний. Т.о. вероятность появления наиболее способных руководителей во главе страны станет тем выше, чем шире «круг» отбора.

5. Промышленное производство и коммерция. Возможность использования механизма, похожего на «банк знаний» (инженерные концерны и отраслевые биржи), в промышленном производстве описана в концепции Вербуля-Годиньи. Здесь же представлена оригинальная система мотивации труда, при которой не только непосредственные производители, но даже чиновники любого ранга заинтересованы в развитии своей отрасли или региона, получая небольшой процент прибыли от реализации любых инновационных технологий за содействие их ускоренному внедрению. Такой принцип мотивации разительно отличается от нынешнего, криминального, при котором «вознаграждение» (взятка) не «привязано» к экономическому эффекту для страны.

В системе «банка знаний» можно инициировать и механизм конкуренции. К примеру, автор параллельно подает руководству своего предприятия (фирмы) и в «Государственный Центральный банк знаний» (ГЦБЗ) заявку на свою идею (открытие, изобретение, ноу-хау, концепцию, гипотезу и т.д.). Здесь право на ознакомление с информацией может купить любой, и тогда уж – кто быстрей отыщет нужную идею или др., осознает ее, найдет ей эффективное применение, инвестировав в неё свой капитал (естественно, на усло­виях договора с изобретателем и ГЦБЗ), внедрит в производство, тот и получит прибыль! Такой механизм обезопасит авторов от плагиата, сэкономит его время на самостоятельное оформление нужных документов, а, значит, ускорит конкуренцию, переведя ее в русло интеллектуального спора («борьба идей вместо борьбы людей»). Так частный сектор с его возможностями инновационного разнообразия должен стать противовесом консерватизму власти, а власть будет удерживать его в рамках интеллектуальной борьбы.

 

ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЧИСТКЕ ГОРОДСКИХ ВОДОЕМОВ

А.П.Садчиков1, С.В.Котелевцев2

(1Международный биотехнологический центр МГУ имени М.В.Ломоносова, 2Биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова)

 

Производственная деятельность города, наземный транспорт, коммунальные стоки приводят к поступлению в водоемы различных отходов, многие из которых являются высокотоксичными. Огромной проблемой для города являются различные нефтяные углеродосодержащие соединения  и тяжелые металлы. Основные источники загрязнения водоемов – утечка из канализационных коллекторов, автомобильный транспорт, загрязненные атмосферные осадки, поверхностные стоки во время паводков, пылевые частицы. Среди органических загрязнителей особую опасность представляют мутагенные и канцерогенные соединения. Эти токсиканты аккумулируются водными организмами и курсируют по трофической цепи, воздействуя на все компоненты экологической системы. Естественно, эти соединения представляют опасность не только для обитателей водоемов, но и населения города.

Часть токсикантов сорбируется на взвеси и оседает на дно, накапливаясь там. По мере накопления ила загрязнители постепенно захораниваются в более глубоких слоях. Однако при изменении рН, окислительно-восстановительного потенциала среды  многие загрязнители, в том числе высокотоксичные, из донных отложений поступают обратно в толщу воды и заново начинают циркулировать по трофической цепи. Они во многих случаях представляют собой «бомбу замедленного действия».

В водоемы поступает большое количество биогенных веществ, в первую очередь соединений азота и фосфора, столь необходимых для развития водной растительности. Одна из причин – это различные стоки, содержащие  моющие средства, которые содержат в своей основе полифосфаты. Водоем – это своеобразная чаша, в которой накапливаются всевозможные отходы.

Повышенное содержание биогенных веществ приводит к интенсивному развитию водорослей и «цветению» водоемов. Этот процесс называется эвтрофированием. При эвтрофировании водоемов происходит резкое увеличение биомассы фитопланктона, в основном за счет развития синезеленых водорослей (их еще называют цианобактериями). Наиболее массово развиваются виды синезеленых из родов Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Gloeotrichia, Oscillatoria, Lyngbya, причем продолжительность такого цветения может достигать двух месяцев.  При «цветении» водоемов и особенно при отмирании водорослей происходят значительные структурные изменения в водных сообществах. Цианобактерии становятся доминирующей группой, вытесняя другие виды водорослей.

Массовое развитие синезеленых приводит к увеличению содержания органического вещества. Их разрушение осуществляется бактериями с интенсивным потреблением кислорода. Органического вещества становится настолько много, что в водоеме наблюдается дефицит кислорода. Если в летнее время в верхнем слое водоема дефицит кислорода сравнительно легко восстанавливается за счет газообмена с атмосферой и фотосинтеза водорослей, то зимой, в период ледостава, в придонном слое возможно полное потребление кислорода. При интенсивном развитии синезеленых уже с августа в толще воды может наблюдаться дефицит кислорода, а в придонной части – заморные явления. В зимнее время заморы часто происходят во всей толще воды, что приводит к массовой гибели рыб.

Развитие синезеленых отрицательно сказывается на зоопланктонном сообществе. Это связано с тем, что зоопланктон в основном питается мелкими водорослями, тогда как при «цветении» водоемов развиваются в основном колониальные формы, которые практически не потребляются зоопланктоном. В составе зоопланктона происходит уменьшение их видового разнообразия в сторону упрощения сообщества. Наблюдается преобладание мелких видов с коротким жизненным циклом развития (ветвистоусых рачков и коловраток), которые не могут столь интенсивно утилизировать органическое вещество.

Характерный признак эвтрофирования –  зарастание водоемов прибрежно-водной растительностью (тростник, рогоз, рдесты, элодея).  Усиливается развитие нитчатых водорослей, способных  потреблять органические вещества. Отмирание растений осенью и зимой приводит к заболачиванию прибрежной части водоема.

Нарушение кислородного режима в придонных слоях приводит к изменению в составе зообентоса. Из сообщества выпадают личинки поденок, снижается численность личинок ручейников и других насекомых, многих моллюсков.  Все они являются потребителями органического вещества. В то же время в больших количествах развиваются менее чувствительные к дефициту кислорода личинки кровососущих комаров (они в основном дышат атмосферным воздухом). Возрастает плотность популяций личинок комаров-звонцов (мотыль) и малощетинковых червей. В результате бентос становится беднее и однообразнее. На поздних этапах эвтрофирования в глубинной области водоемов остаются немногие организмы, приспособленные к недостатку кислорода. Только брюхоногие моллюски и личинки стрекоз, обитающие на стеблях прибрежных растений, не испытывают недостатка в кислороде.

Эвтрофирование водоемов оказывает влияние и на рыбном населении. Происходит массовая гибель икры и молоди рыб в береговой зоне, в результате в водоеме остаются виды, приспособленные к минимальному содержанию в воде кислорода (в основном карась, линь).

Развитие синезеленых приводит к выделению в среду метаболитов, в результате вода становится непригодной для питьевых целей (неприятный вкус и запах)  и рекреационного использования (купания и рыбной ловли). Вода, насыщенная продуктами метаболизма водорослей, становится аллергенной и токсичной. Метаболиты синезеленых вызывает различные заболевания у рыб и теплокровных животных. Синезеленые подщелачивают воду и создают благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры и возбудителей кишечных заболеваний.

Особое значение приобретают токсины водорослей, которые образуются при отмирании синезеленых. Они имеют широкий спектр биологического действия, воздействуют на центральную нервную систему животных,  в том числе и человека. Их относят к протоплазматическим ядам высокой биологической активности. Токсическое вещество водорослей не обезвреживается системами обычной водоочистки, поэтому воду из мест скопления водорослей нельзя использовать в питьевых целях.

Аллергенные и токсичные свойства воды из таких водоемов могут усиливаться за счет присутствия в них ксенобиотиков (органических токсикантов антропогенного происхождения, не вступающих в пластический и метаболический обмен клетки). К этим соединениям относятся в первую очередь полихлорированные бифенилы, в том числе диоксины, образующиеся, например, при сжигании пластика, мусора, листвы, обработанной пестицидами, и т.п., а также полициклические ароматические углеводороды, основным источником которых являются нефтепродукты автомобильного транспорта. Рост в городах онкологических заболеваний и различных аллергических состояний связывают именно с антропогенным загрязнением экосистем.

         Водоемы обладают уникальным свойством – способностью к самоочищению за счет жизнедеятельности обитающих в них организмов. Под самоочищением понимается комплекс воздействия на экосистему водоема физических, химических и в первую очередь биологических факторов, в результате которых качество воды  возвращается к первоначальному (или близкому к нему) состоянию. Разумеется, это происходит при небольшой степени загрязнения водоемов. Ксенобиотики, как правило, препятствуют процессу самоочищения.

         В процессах самоочищения принимает участие весь комплекс биоценоза, включающий водных растений, животных, бактерий, грибов, рыб. Одни из них обладают механической очистительной способностью, другие могут аккумулировать в своих органах химические соединения, третьи – минерализуют сложные загрязняющие вещества, обладающие мутагенными и канцерогенными свойствами. Несомненно, наибольшую роль в этих процессах играют бактерии, грибы и другие микроорганизмы в комплексе с водной растительностью. Необходимо отметить, что очистительной способностью обладает стабильный комплекс организмов, составляющих биоценоз экосистемы. Чем богаче видовое разнообразие, тем быстрее осуществляются эти процессы.

         В стабильной экосистеме синтезированное фитопланктоном органическое вещество утилизируется зоопланктоном. При этом в сообществе развиваются те виды водорослей, к которым приспособлено зоопланктонное население. Неиспользованное органическое вещество разлагается в толще воды или оседает на дно, где трансформируется донными бактериями и животными. Всех их, в конечном счете, потребляют рыбы. Таким образом, круг замыкается. Достаточное количество кислорода в водоеме способствует более полному окислению органического вещества. Большое разнообразие видов (как животных, так и растений) позволяет такой экосистеме существовать достаточно долго.  

         Любой водоем достаточно быстро зарастает прибрежной растительностью. Их семена разносятся ветром и водоплавающими птицами. Растительность водоемов подразделяется на прибрежную (тростник, рогоз, камыш) и водную (рдесты, роголистник, элодея). Сюда же входят растения с плавающими на поверхности воды листьями (кубышки, кувшинки, ряски, телорез). Прибрежная растительность укрепляет берег и препятствуют его размыванию.  В местах, где растет тростник, его корни и корневища армируют грунт до глубины 50 см и прочно ее скрепляют. Тростник укрепляет не только подводную, но и сухую часть водоема.         

         Водная растительность выполняет еще одну важную функцию, защищает водоем от загрязнений. Она является своеобразным фильтром; механически задерживает минеральные и органические взвеси, и минерализует их. Большое значение имеет наличие у некоторых растений водных корней. У тростника, к примеру, они образуются под водой в узловых побегах; их общая поверхность может в 10-15 раз превышать площадь, занимаемую растениями. Роль водных корней в очистке воды от взвешенных частиц чрезвычайно велика. Так, в лабораторных экспериментах заросли тростника и рогоза задерживали водными корнями  до 98% соединений азота и фосфора, содержащихся в животноводческих стоках. А разложение нефтепродуктов в присутствии растений протекает в 3-5 раз быстрее, чем без них. Для эксплуатации таких природных биофильтров необходима периодическая уборка растений. В противном случае они сами после отмирания станут причиной дальнейшего загрязнения водоемов. 

Существование прибрежно-водной растительности является благом для водоема и его обитателей, но только в том случае, если их количество не превышает 20-30% площади водоема. В противном случае их влияние на водоем будет негативным.

         Микроскопические водоросли являются основными поставщиками кислорода в толще воды, т.к. в спокойной воде роль диффузии атмосферного кислорода имеет весьма малое значение. Выделение кислорода при фотосинтезе бывает настолько велико, что его количество достигает 300% от полного насыщения воды кислородом. Ракообразные – это большая группа беспозвоночных, обитающих в толще воды. В пресных водоемах наиболее массово представлены ветвистоусые (Cladocera) и веслоногие (Copepoda).  Большинство из них являются фильтраторами, потребляют микроскопические водоросли, бактерии и детрит (взвесь). Зоопланктон служит кормовой базой для многих видов рыб, которые выедают их в больших количествах. Только высокая плодовитость рачков позволяет им поддерживать численность на достаточном уровне. Количество бактерий в прудах в зависимости от степени эксплуатации достигает 10-50 млн. кл/мл (в относительно чистых водоемах до 5-7 млн. кл/мл). Основная их функция – это разрушение органического вещества, в результате чего количество кислорода в толще водоема может снизиться до крайне низких значений. В зимнее время заморы в загрязненных водоемах являются обычным явлением, и связаны с деятельностью бактерий. В илах количество бактерий достигает нескольких миллиардов клеток в одном грамме ила. Кроме того, в илах в больших количествах развиваются простейшие. Донные организмы, питающиеся илами, усваивают именно бактерий и простейших, а не сами илы.

         Наибольшего развития в небольших водоемах достигают моллюски, хирономиды и олигохеты. Олигохеты встречаются в любых водоемах, но большой численности достигают в илистых грунтах прудов и сточных загрязненных водах. Все они питаются илами и участвуют в очистке водоемов.       В зообентосе видное место по биомассе занимают брюхоногие моллюски (или улитки). Они в основном обитают в зарослях растений, где наблюдается их большое видовое разнообразие. Насекомые составляют самую большую часть пресноводного макробентоса и часто доминируют в донных сообществах, как по численности, так и биомассе. Одна из преобладающих групп бентоса – это личинки комаров–звонцов. В научной литературе их называют хирономидами (в обиходе – мотылем). Они, потребляя илы, играют важную роль в очищении прудов (за сутки съедают в несколько раз больше, чем масса их тела). Вся эта огромная масса организмов в основном питается илами, тем самым участвует в очищении водоемов от загрязнения.        

         Приведенное выше показывает, что водоем представляет собой динамичную  и сложную систему, в которой энергия, запасенная растениями в процессе фотосинтеза, рассеивается всем сообществом организмов. Знание и понимание протекающих в водоеме процессов позволяет эксплуатировать их достаточно долго и без видимого нарушения.

         Для борьбы с эвтрофированием водоемов существуют несколько подходов. Одни из них предполагают устранение причин эвтрофикации, другие – устранение последствий этого явления. Первый путь – это отвод сточных вод за пределы водосбора, что не всегда приемлемо из-за дороговизны и малой эффективности в городских условиях. Очистка водоемов путем удаления ила и прибрежно-водной растительности экономически дорога, при этом не всегда возможен положительный результат, т.к. уже через несколько лет водоем может постигнуть та же учесть. Кроме того, этот метод применим только для очистки небольших водоемов, к примеру, на дачных участках.

         Периодическое выкашивание прибрежных макрофитов приводит к оздоровлению водоемов. Кроме того, необходимо иметь в виду, что макрофиты являются конкурентами фитопланктона за биогенные вещества, поэтому в водоеме должно оставаться их некоторое количество. Важным условием является то, чтобы макрофиты не оставались на берегу водоема (и тем более не сжигались там), а транспортировались на большие расстояния.

         Положительные результаты по уменьшению обилия синезеленых получены при искусственной аэрации водоемов. Аэрация не только ликвидирует анаэробные условия в толще воды, но и, что особенно важно, на поверхности донных отложений образуется окисленная пленка, препятствующая выходу в воду биогенов, и их повторному вовлечению в биотический круговорот. Поскольку в процессе аэрации важно не взмучивать донные отложения и не нарушать стратификацию, должны использоваться аэраторы, позволяющие обогащать кислородом воду на определенной глубине. Однако искусственная аэрация применима лишь в небольших водоемах.

         Другим биологическим методом является вселение в водоемы растительноядных рыб – белого амура, толстолобика, тиляпии. Первые потребляют макрофиты, а вторые – фитопланктон. Выбор тиляпии обусловлен широким спектром ее пищевого предпочтения – планктонные водоросли, макрофиты, илы. Однако тиляпия относится к теплолюбивым рыбам, поэтому в нашем климате ее выращивание требует дополнительных затрат. В борьбе с зарастанием водоемов польза от этих рыб несомненна, однако необходимо следить, чтобы неумеренная их активность не нарушала экологическое равновесие в среде. Растительноядных рыб можно рассматривать как вспомогательный фактор при оздоровлении водоемов.

         Антропогенная эвтрофикация водоемов обратима, однако универсальных методов устранения ее причин и последствий нет. Наиболее простая и в то же время эффективная мера – это комплекс приемов и в первую очередь создание биоценоза, функционирование которого будет способствовать очистке и удалению из водоема лишней биомассы, а с ней и токсических веществ.

        

ПОВЫШЕНИЕ КОРМОВОЙ БАЗЫ РЫБОВОДНЫХ ПРУДОВ

ЗА СЧЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ ГИДРОБИОНТОВ

А.П.Садчиков

(Международный биотехнологический центр МГУ имени М.В.Ломоносова)

 

В России рыбоводные пруды всегда существовали на помещичьих и монастырских землях, в крестьянских деревнях. В допетровские времена интенсивно занимаются рыбоводством многочисленные тогда монастыри. Монастырское рыбоводство имело большое значение для экономики страны. Причины развития рыбоводства в монастырях те же, что и в странах Западной Европы, – церковные запреты на мясную пищу.

         По указу Петра I были переписаны все пруды в стране и составлен свод по рыбоводству в России, однако эти работы не были закончены. Но все-таки удалось установить, что на Руси во время царствования Петра I разводили не менее 49 видов рыб, включая благородные – форель, сиг, лосось, стерлядь, осетр, судак.     

         Водные растения (особенно в виде композиций) достаточно эффектны и используются для украшения водоемов. В прибрежье прудов выращивают белокрыльник болотный (белый прилистник), ирис-касатик, калужницу болотную (желтые цветы), аир болотный, частуху подорожниковую (кисть с мелкими белыми цветами), водокрас (белые цветы). Особенно широко используются растения,  у которых листья и цветы находятся на поверхности воды. К таким растениям относятся кубышка желтая, кувшинка белая, нимфейник, канадская кувшинка с розовыми цветами. Уже имеется много различных культурных сортов этих растений. К примеру, существуют сорта кувшинок с розовыми, оранжевыми, малиновыми, красными лепестками, причем самого разного сочетания цветов тычинок и лепестков. В большинстве  это неприхотливые растения. Прибрежные растения хорошо украшают водоем.

         Рыбоводные пруды питаются в основном за счет ирригационных каналов из рек, ручьев или за счет подземных родников. Чем интенсивнее они «промываются», тем дольше остаются чистыми. Однако необходимо иметь в виду, вновь копаный пруд достаточно быстро зарастает  прибрежно-водной растительностью, заселяется водными организмами и сорной рыбой. Если пруд не эксплуатируется, и в нем не проводятся мелиоративные работы (это чаще всего противопожарные водоемы), он становится рассадником выплода комаров, быстро зарастает и заболачивается. Скорость этого процесса зависит от интенсивности поступления в водоем биогенных веществ (со стоками, при купании людей, животных и др.). Поэтому водоем необходимо постоянно чистить, убирать растительность, ил, укреплять берега, проводить иные мелиоративные работы.

         Водная растительность водоемов подразделяется на прибрежную (тростник, рогоз, камыш, канадский рис, бекмания), водную (рдесты, роголистник, элодея), растения с плавающими листьями на поверхности воды (кубышки, кувшинки, ряски, телорез и др.).

Прибрежная растительность укрепляет берега и защищает водоем от водной эрозии. Водная растительность выполняет еще одну важную функцию, защищает водоем от загрязнений. С поверхностными стоками в водоем поступает большое количество органических и минеральных веществ, удобрения, детергенты, нефтяные загрязнения. Заросли прибрежных и водных растений являются своеобразным фильтром; механически задерживают минеральные и органические взвеси, и минерализует их. Оседанию взвеси способствует замедленное течение в зоне зарослей и слизь на поверхности погруженных растений. Для эксплуатации таких природных биофильтров необходима периодическая уборка растений. В противном случае они сами после отмирания станут причиной дальнейшего загрязнения водоемов.

         Прибрежно-водные растения – это пищевой компонент для организмов и среда обитания. С зарослями макрофитов связана жизнь многих насекомых, водных беспозвоночных, рыб, птиц и млекопитающих.

         Водная растительность оказывает большое влияние на гидрохимический режим водоемов; она регулирует не только концентрацию кислорода и углекислоты в воде, но и влияет на  минеральный состав воды, кислотность и другие показатели.

         В открытой части водоема обитают микроскопические водоросли. Их бывает настолько много, что порой окрашивают воду в различные цвета (в зависимости от видового состава). Они служат кормовой базой для зоопланктона (ракообразных, простейших, коловраток) и основными поставщиками кислорода в толще воды.  

Ракообразные – большая группа беспозвоночных, обитающие в толще воды. В пресных водоемах ракообразные наиболее разнообразны в составе зоопланктона Большинство из них являются фильтраторами, отфильтровывают микроскопические водоросли, бактерии и детрит – мертвое органическое вещество. Их роль настолько велика, что всего за одни сутки могут профильтровать всю толщу вод пруда. Среди них наиболее крупными являются дафнии. К примеру, Daphnia magna достигает всего 5 мм. Все они обладают высокой плодовитостью. Так, дафнии в природных условиях живут несколько месяцев и за это время рождают до 1000 экземпляров молоди. Ракообразных специально разводят в прудах в качестве корма для молоди рыб.

         Количество бактерий в прудах в зависимости от степени эксплуатации достигает 10-50 млн. кл/мл. Они отфильтровываются зоопланктонными организмами, и служат им пищей. Основная функция бактерий в водоеме – это разрушение органического вещества. При интенсивных процессах разрушения органического вещества, количество кислорода в толще водоема может снизиться до крайне низких значений, что даже летом приводит к заморным явлениям. В зимнее время заморы в прудах являются обычным явлением и связаны с деятельностью бактерий.

         В любом водоеме значительная часть взвешенного вещества представлена мертвым органическим веществом - детритом. На его долю приходится до 80-90% общей взвеси. Он образуется за счет отмирания живых организмов. Количество детритных частиц, находящихся в толще воды прудов, достигает 200 тысяч в 1 мл воды, размер до 50 мкм, поэтому он достаточно долго находится во взвешенном состоянии. Его общая площадь  в прудах достигает 20-50 м2 в одном кубическом метре воды. На этой огромной поверхности протекают физико-химические, микробиологические и ферментативные процессы.

         Любой водоем (даже не связанный с рекой) быстро заселяется водными организмами. Одни из них прилетают сами (насекомые), другие заносятся в водоем при паводках или на оперении водоплавающих птиц и шерсти животных.  

         При умеренном зарастании водоемов прибрежно-водной растительностью (а это около 20-30% поверхности) создаются благоприятные условия для развития фитофильной фауны. Наибольшего развития в небольших водоемах достигают моллюски, хирономиды (мотыль) и олигохеты, личинки насекомых. Они служат кормом для рыб. Многих из них специально разводят в качестве корма для рыб.

         Наиболее распространенными представителями пресноводного бентоса являются  малощетинковые черви – олигохеты. Они встречаются в любых водоемах, но большой численности достигают в илистых грунтах прудов и сточных загрязненных водах. Численность их достигает несколько десятков тысяч экземпляров на 1 м2. Все они питаются илами и участвуют в очистке водоемов.

         В зообентосе видное место по биомассе занимают брюхоногие моллюски (или улитки). В зарослях растений наблюдается их большое видовое разнообразие. Здесь обитают прудовики, физы, катушки, битинии, затворки, живородки и др. Численность отдельных видов достигает 500 экз./м2.

         Насекомые составляют самую большую (по численности видов) часть пресноводного макробентоса и часто доминируют в донных сообществах по численности и биомассе. В воде обитают личинки многих насекомых. В зарослях развиваются личинки стрекоз, которые являются хищниками. Личинки поденок обитают в илах, под камнями, на водных растениях. Большинство из них являются детритофагами. Хотя большая часть видов поденок обитает в реках, в ручьях, однако в прудах обитает всего несколько видов, которые дают достаточно высокие биомассы.

         Много личинок жуков (плавунцы, вертячки, водолюбы). Одни из них являются хищниками, другие поедают водные растения, третьи – перифитон, детрит.

         Одна из преобладающих групп бентоса – это личинки комаров–звонцов. В научной литературе они называются хирономидами (в обиходе – мотылем), играют важную роль в очищении прудов, потребляют илы (за сутки в несколько раз больше, чем масса их тела). Сбор мотыля является неплохим бизнесом. В водоемах, богатых илами, с 1 м2 можно «намыть» до 1 кг мотыля. Имеются сведения, что с 1 га поверхности рыбоводных прудов вылетает от 15 до 30 млн. этих насекомых, что составляет около 40 кг сырой массы живого вещества.

         Для увеличения кормовой базы рыбоводных прудов используют метод привлечения насекомых на свет. Насекомые при использовании соответствующих ламп летят с расстояния 1 км и более. Привлеченные таким образом насекомые спариваются и откладывают  в водоем яйца, другие падают в воду и становятся  кормом для рыб. Кроме того, насекомых можно отлавливать специальными ловушками и скармливать рыбам. Благодаря применению этих простейших способов привлечения насекомых к прудам можно значительно повысить кормовую базу и тем самым улучшить условия питания рыб. Так, общая масса насекомых, привлеченных на свет за сезон на площади 1 га, может достичь 1 тонны.  

         Все водные растения и живые организмы рано или поздно отмирают и оказываются на дне пруда. Личинки насекомых и ракообразные в течение жизни постоянно линяют и сбрасывают свои покровы. Так, Daphnia magna за свою короткую жизнь линяет до 25 раз, другие ракообразные – 10-20 раз. Личинки насекомых также многократно линяют, поденки – до 25 раз за личиночный период.  В результате этого идет постепенный процесс накопления органического вещества. Бактерии, обитающие на дне, интенсивно разлагают это органическое вещество. Их численность на дне огромна. Биомасса бактерии в наилке порой бывает выше, чем биомасса всех донных обитателей. Донные организмы, питающиеся илами, усваивают именно бактерий и простейших, а не сами илы. Ил, накапливаясь, постепенно превращается в сапропель.

Приведенное выше показывает, что водоем представляет собой динамичную  и сложную систему. Знание и понимание протекающих в водоеме процессов позволяет повысить рентабельность при выращивании рыбы.

***

Рыбоводные пруды, расположенные в непосредственной близости от Ново-Иерусалимского монастыря, хорошо известны еще с XVII- XVIII веков. Они снабжали рыбой не только обитателей монастыря, но и жителей окрестных городов и сел. Однако, в 30-х годах ХХ века, в результате строительства Истринского водохранилища и «больничного» пруда, рыбоводные пруды лишились поверхностного руслового притока и частично высохли. В настоящее время они, как ни печально, в значительной степени представляют собой место выплода комаров. Восстановление и реконструкция гидротехнической системы, очистка прудов от сапропеля позволит воссоздать былое величие этих прудов. Технология разведения рыбы в прудах хорошо разработана, для этого имеется много инструкций, пособий и иной литературы. Какую рыбы разводить зависит от технических и финансовых  возможностей организаторов, кислородного режима водоемов и проточности прудов. Для рыб, требовательных к содержанию в воде кислорода (форель, судак, сом, толстолобик и др.), необходимы проточные пруды более крупных размеров, нежели для менее требовательных рыб (карп, линь, карась).

         Для повышения рентабельности прудов необходимо при рыборазведении использовать поликультуру, что позволит утилизировать всю имеющуюся в пруду кормовую базу (прибрежные растения, планктонных и донных животных, сорную рыбу). А это в первую очередь карп (который хорошо отзывается на искусственное кормление), небольшое количество щуки позволит утилизировать больных рыб и сорную рыбу, а белый амур будет контролировать рост водной растительности.

 

ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ  ПОКАЗАТЕЛИ МОЖАЙСКОГО  ВОДОХРАНИЛИЩА

А.П.Садчиков, И.С.Котелевцев, Т.Н.Скобеева

(Биологический факультет  МГУ имени М.В.Ломоносова)

 

         Можайское водохранилище является водоемом питьевого назначения и в этой связи гидробиологические и гидрохимические показатели крайне важны для прогнозирования его способности к самоочищению.

  Концентрация кислорода в начале лета во всей толще воды была высокой: в эпилимнионе (0-7 м) – 7,5-10,2 мг/л, в металимнионе – 6,5-9,6 мг/л, в гиполимнионе – 5,4-7,9 мг/л (садчиков, 2010). В августе в гиполимнионе концентрация кислорода снизилась практически до нулевых значений. Это способствовало возникновению восстановительных условий и образованию сероводородной зоны (Белова, Садчиков, 2005). В поверхностном слое (в пределах 0,5 м) при интенсивных фотосинтетических процессах концентрация кислорода достигала 230% полного насыщения воды кислородом, ночью она снижалась до 130%. В 3-метровом слое концентрация кислорода всегда была в пределах  120-230%  полного насыщения воды кислородом, причем минимальные значения наблюдались ночью.

В маловодные годы наблюдалось, начиная от верховьев вплоть до плотины, присутствие сероводорода. Пробы воды, отобранные из придонных горизонтов водохранилища, имели характерный сероводородный запах.

         Концентрация водородных ионов (рН) в слое фотосинтеза (0-3 м) изменялась в пределах 8,3-9,3. В отдельные годы значения  рН достигали больших значений. В июне рН изменялось от 8,55 до 9,0 (в среднем  8,8), в июле – от 8,6 до 9,3 (в среднем 9,0), в августе – от 8,8 до 9,3 (в среднем 9,0), а в сентябре – от 8,33 до 8,9 (в среднем 8,5). Эти показателя в основном зависели от развития водорослей.

Прозрачность воды по диску Секки изменялась в основном от 0,5 до 2,5 м. в отдельные годы прозрачность воды достигала 4-5 м. Ежедневные наблюдения показали, что она в течение лета изменялась от 0,4 до 2,4 м: в июне от 1,5 до 2,4 м (в среднем 1,9 м),  в июле – от 0,8 до 1,5 м (в среднем 1,2 м), в августе – от 0,4 до 1,4 м (в среднем 0,9 м), в сентябре – от 1,0 до 1,5 м (в среднем 1,2 м); находилась в обратной зависимости от интенсивности развития фитопланктона (Садчиков, 2010).

Количество сестона в середине лета достигало 200-300 г/м2  и более (в пересчете на сухой вес). На долю живого органического вещества в среднем приходилось до 30% сестона, остальное – на долю детрита. Основная масса детрита образуется в эпилимнионе, где концентрируются водоросли, бактерии, зоопланктон.

Детрит в Можайском водохранилище имеет в основном альгогенное происхождение. Это подтверждалось тем, что общая картина развития и отмирания фитопланктона и изменение количества планктонного детрита была сходной. Кроме того, увеличение  количества седиментационного детрита, собранного в специальные ловушки, наблюдалось сразу же после отмирания в водоемах водорослей. Количество частиц планктонного детрита размером до 10 мкм в среднем было 9-10 тыс./мл, размером 10-50 мкм – 7-8 тыс./мл.

По мере оседания детрита происходила его минерализация. За одну неделю количество углерода и водорода в нем снизилось в 3-4 раза, азота – в 7 раз, а фосфора – в десятки раз. По расчетам детрит оседает со скоростью около 1 метра в сутки. За неделю за это время он достигал глубины 7-8 м, при этом успевал потерять существенную часть органических соединений (Куликов, Садчиков, Максимов, 1990). Концентрация растворенного органического вещества в эпилимнионе изменялась в пределах 8-10 мг с/л (слой 0-3 м), а в более глубоких слоях – 6-8 мг с/л.

         В количественных пробах отмечено более ста таксонов водорослей: зеленые – 51, диатомовые – 26, синезеленые – 25, динофитовые – 10, золотистые – 6, эвгленовые – 6, желтозеленые –2 (Левшина, 1980; Каниковская, Садчиков, 1985). Весной в планктоне преобладали диатомовые (Navicula cryptocephala, Cyclotella comta, Asterionella formosa, Nitzschia actinastroides, Melosira granulata, Synedra ulna),  летом – динофитовые и синезеленые (Ceratium hirundinella, Peridinium cinctum, Cryptomonas erosa, Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, Gomphosphaeria lacustris, Anabaena hassalii), осенью – синезеленые, золотистые и динофитовые (A. flos-aquae, Oscillatoria limnetica, M. aeruginosa, Dinobryon sociale, Mallomonas caudata, P.cinctum, C.erosa). Весной фитопланктон распределялся в толще водохранилища относительно равномерно, а начиная с июня, происходило увеличение биомассы водорослей в верхнем 3-метровом слое. В июле и августе водоросли в больших количествах распределялись уже в 7-метром слое. В течение  вегетационного сезона в планктоне были представлены все таксономические группы водорослей, а во время интенсивного их развития (в разные годы) на долю синезеленых приходилось до 70-90% биомассы фитопланктона, а C.hirundinella – до 70-80%. Биомасса фитопланктона в эпилимнионе в течение лета изменялась в пределах 15-51 мг/л (сырая масса), из которых на долю размерной фракции до 20 мкм в среднем приходилось около 2% биомассы фитопланктона, 20-50 мкм – 40%, а более 50 мкм – 58%. Таким образом, доля кормовых для зоопланктона водорослей (размер до 50 мкм) в среднем составляла менее половины биомассы фитопланктона, а во время интенсивного развития фитопланктона уменьшалась до 20-30%, что отрицательно сказывалось на развитии зоопланктона (Каниковская, Садчиков, 1985; Белова, Садчиков, 1991).

         Фотосинтез фитопланктона протекал до глубины 4-5 м, а наиболее интенсивно – в верхнем 1-метровом слое, где синтезировалось около половины первичной продукции. В водохранилище за вегетационный сезон создавалось около 200 г с/м2 (валовая продукция), из которых около 70% тратилось на дыхание. Наиболее интенсивно деструкционные процессы осуществлялись при максимальном развитии фитопланктона (в основном синезеленых и динофитовых). Использование радиоуглеродного метода позволило установить (Садчиков, Карташова, Плеханов, 1997), что доля внеклеточной продукции составляла 25-30% суммарной в июне-июле и 6-12% в августе-сентябре. Летом значительная часть первичной продукции создавалась синезелеными, а при похолодании в планктоне интенсивно развивались летние формы диатомовых водорослей – виды Asterionella (Белова 2001).     Трофический статус Можайского водохранилища по значениям первичной продукции и среднему содержанию хлорофилла «а» соответствовал эвтрофным водоемам (Белова, 2001). Расчеты по фосфорной нагрузке также показывал, что водоем относится к эвтрофному типу (Доценко, 2007).

         Общая численность бактериопланктона изменялась в пределах 0,5-4 млн. кл./мл. Минимальное время удвоения численности бактерий наблюдали в середине лета – 20 ч. На долю кокков приходилось около 70% бактерий. Отношение количества сапрофитов к общему числу бактерий в среднем составляло менее 1%, что характеризует воду как чистую. Доля физиологически активных клеток (по включению флуоресцеиндиацетата) составляла в среднем 85% бактерий, а во время максимальной численности бактерий – 65%. Это связано с тем, что при исчерпании доступного пищевого ресурса часть бактерий переходит в малоактивное состояние, а как результат этого – снижение их продукции и численности (Куликов, Садчиков, Максимов, 1989; Садчиков, Куликов, Максимов, 1990). В водоемах разной трофности 70-80% бактерий представлены одиночными клетками, и только небольшая часть – в виде колоний и детритно-бактериальных ассоциаций (ДБА).

         В Можайском водохранилище около 60% деструкции планктонного сообщества осуществлялось за счет деятельности бактерий, а в июле-августе эти значения  достигали 90%. Интенсивность деструкционных процессов и количество детрита чаще всего находились в прямой зависимости.

         В водохранилище  агрегированные бактерии составляли не более ¼; от общего числа клеток, а их реальная роль в деструкции органического вещества была соизмерима с таковой одиночных клеток. Это является одной из причин увеличения деструкционных процессов при высоких концентрациях в водоеме детрита или иной взвеси (Садчиков, 1997, 2010).

         Продукция бактерий в большей степени была связана с развитием фитопланктона. Пики продукции бактерий и водорослей чаще всего совпадали во времени (Садчиков, Макаров, 1997). Это указывает на то, что развитие бактерий во многом связано с поступлением в среду легкоусвояемого органического вещества. В водохранилище в середине лета наблюдали несколько пиков продукции бактерий, которые в первую очередь связаны с развитием C.hirundinella, на долю которого порой приходилось до 80% массы водорослей. В другие годы развитие бактерий связано с отмиранием синезеленых. В водохранилище прослеживалась  следующая тенденция: развитие бактерий происходило параллельно с вегетированием всех (кроме синезеленых) преобладающих в водоеме групп водорослей, что, скорее всего, связано с потреблением прижизненных выделений водорослей. При доминировании синезеленых  бактерии начинали интенсивно развиваться только после их отмирания (Садчиков, Макаров, 1997).      

Экскретированное водорослями РОВ вместе с минеральным углеродом использовалось на прирост бактериальной массы. Бактерии в большей степени реагируют на легкоусвояемое РОВ (прижизненное или посмертное). На это указывало то, что бактериальная продукция  в большей степени коррелировала с биомассой и продукций фитопланктона, чем с концентрацией РОВ в водоеме. 

Исследования показали (Садчиков, Макаров, 2000), что большая часть поступившего в среду низкомолекулярного РОВ утилизировалась фито-и бактериопланктоном. Последний способен потреблять  его в предельно малых концентрациях (0,1-0,4 мкг С/л).          Потребленное микроорганизмами РОВ в основном использовалось при дыхании и минерализовалась. В водохранилище в среднем за вегетационный сезон на дыхание тратилось 73% потребленного РОВ (Садчиков, Макаров, 2000).

Деструкционные процессы наиболее интенсивны в середине лета. Этому способствовала высокая температура воды и поступление в среду легкоусвояемого РОВ при отмирании фитопланктона. В это время произошло отмирание ранее доминировавших в планктоне Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon  flos-aquae, Ceratium hirundinella, биомасса которых в это время уменьшилась в несколько раз (Макаров, Садчиков, Максимов, 1991).

В планктоне Можайского водохранилища отмечено 128 видов инфузорий. В пелагиали  на их долю приходилось 42-58% продукции зоопланктона.  В середине лета среднемесячная численность инфузорий достигала 4 тыс./л, а в осенний период – 1 тыс./л. Простейшие обладали высокой скоростью роста; время удвоения массовых видов составляло 3-40 часов. Наименьшее время удвоения имели мелкие представители – 3-8 ч. Инфузориям принадлежит важная роль в трансформации органического вещества в пелагиали водохранилища. На их долю приходилось около половины общей продукции зоопланктона и 32% общего потребления кислорода зоопланктоном (Белова, Садчиков, 2005).

 

                  «ЭКОПОЛИС-КОСИНО» ВЧЕРА И СЕГОДНЯ

В.Б.Розанов

(руководитель Клуба Защитников природы «Экополис-Косино»)

        

В 1985 году в Косине силами энтузиастов организован клуб защитников природы – «Экополис-Косино», руководителем которого была коренная жительница Косина, к.б.н. К.Б.Серебровская. Непосредственным организатором работы клуба в Косинском регионе стал автор программы «Экополис» д.б.н. Д.Н.Кавтарадзе. Основной идеей клуба стало создание в одном, отдельно взятом регионе (Косинской – территории, присоединенной в 1985 г. к Перовскому району Москвы) действующей модели экспериментальной территории, ориентированной на социально-экологические ценности и жизни по законам Природы. Свобода есть «осознанная необходимость» подчиняться этим законам. Основа социальной жизни: традиции и новаторство («корни и цветы»), в которой центр кристаллизации – коренное население и его традиции – с одной стороны, и использование мирового опыта хозяйствования и прежде всего основанного на знании научных достижений – с другой. Основа деятельности сообщества треугольник: «наука – администрация – население» при главенстве ученых.

Деятельность клуба проходила на территории старого русского села Косино (рабочего поселка с 1938 г.), центра окружающих его деревень. Затем были созданы три филиала: в поселке Ухтомский, в деревне Кожухово и новом микрорайоне города Москвы – Ново-Косино, где движение активно поддерживал супрефект В.М.Чернов, хорошо известный в Москве высокообразованный администратор, сумевший превратить Ново-Косино в побратима г. Оранж (Калифорния, США).

         После неоднократного посещения Косинского клуба и общения с наиболее активными его членами, активисты клуба ЮНЕСКО «Падуя» (Италия) предложили представить деятельность Экополис-Косино на Международной выставке, которая проходила в Италии. Клуб ЮНЕСКО «Падуя», возглавляющий организацию «Друзья сокровищ мира» (Friends of the World Treasures), добился включения в марте 1994 г. Косинской территории в систему сокровищ мира, а Косинского клуба «Экополис-Косино» – в составе клубов ЮНЕСКО. В такой ипостаси  клуб был представлен на Международном конгрессе «Клубы ЮНЕСКО в действии» в июле 1994 года в Москве.

         С уходом из жизни лидера клуба – К.Б.Серебровской, клуб на некоторое время приостановил свою деятельность, статус ЮНЕСКО был утрачен, но в 2009 году силами жителей района  В.Б.Розанова и С.В.Николаева работа клуба стала постепенно возрождаться. В настоящее время клуб своими силами пытается помочь Косинским озерам. При поддержке коммерческой организации было получено помещение для работы клуба, на базе которого организована лаборатория экологического мониторинга.

         Организована работа по проведению различных экологических акций, в частности, ежегодная межвузовская учебная экологическая практика студентов при участии: Московского общества испытателей природы (МОИП), МГУ имени М.В.Ломоносова, Российского университета дружбы народов, Российского государственного социального университета, Российского государственного аграрного заочного университета, Государственного природоохранного бюджетного учреждения ООПТ по ВАО г. Москвы, Московской экологической федерации, ЗАО «Агрофирмы Косино» и других организаций. Сравнивая нынешние результаты исследований с прошлыми, помогает студентам воочию убедиться в экологическом изменении состояния озер и разработке необходимых экологических рекомендаций.

         Результаты студенческих исследований докладываются на межвузовской конференции и в дальнейшем публикуются в научных сборниках. Организуются и проводятся различные научные экспедиции на территории Косинского региона. В частности, с 2010 г. на базе Клуба защитников природы «Экополис-Косино» при участии сотрудников РУДН и других вузов г. Москвы осуществляется комплексное исследование территории района Косино-Ухтомский для оценки его эколого-геологических условий. Для достижения поставленной цели решается ряд важнейших задач:

1. Исследование сохранившегося почвенного покрова территории и создание крупномасштабной почвенной карты.

2. Оцифровка и векторизация уникальных фондовых материалов и создание локальной ГИС «Косино».

3. Создание карты эколого-геологических условий района Косино-Ухтомский, на основе собственных полевых исследований и анализе фондовых данных.

         Карта эколого-геологических условий Косино – это первый шаг к комплексной эколого-геологической оценке его территории. В ходе обобщения полевых и экспериментальных данных полевого сезона 2011 г. планируется создать почвенно-геохимическую и эколого-геохимическую карты, используя в качестве основы карту эколого-геологических условий.

         Организация сайта www.ecopolis-kosino.narod.ru  позволила клубу освещать свою деятельность во всемирной паутине. На этом сайте можно познакомиться с деятельностью клуба и окунуться в исторический экскурс. К примеру, в разделе «Фотоальбомы» можно найти такие редкие фотографии Косинской биостанции. Также можно увидеть альбом со снимками (50-е годы) дачи в Косине –  Бориса Ивановича Ильина-Какуева – заслуженного деятеля науки Казахской ССР, доктора медицинских наук, профессора, другом и частым гостем которого был академик архитектуры Лев Владимирович Руднев – главный архитектор проекта МГУ имени М.В.Ломоносова.

         14 апреля 2011 года на Отчетно-выборной конференции президент МОИП, ректор МГУ имени М.В.Ломоносова, академик В.А.Садовничий в одной из поставленных перед членами Общества задач предложил «…активизировать деятельность по комплексному изучению природы Москвы и Подмосковья с участием местных краеведов. Необходимо заняться разработкой программы изучения природы Московского региона, результатом которого были бы не только научные выводы, но и практические рекомендации».

         Немного позже, активистами Клуба защитников природы «Экополис-Косино» был поднят вопрос о вхождении в состав МОИП. Вскоре на расширенном заседании Президиума МОИП Клуб Защитников природы «Экополис-Косино» был принят в МОИП в виде отдельной секции. Ее председателем был утвержден руководитель клуба В.Б.Розанов – выпускник Факультета охраны труда и окружающей среды Российского государственного социального университета (РГСУ), эколог, аспирант Российского государственного аграрного заочного университета. Секретарем секции стал С.В.Николаев – студент РГСУ.

         В связи с этим, на сайте «Экополис-Косино» (www.ecopolis-kosino.narod.ru) была открыта страничка «Новости МОИП». В этом разделе публикуются исторические материалы, информация о деятельности МОИП, совместные проекты.

         Совместно с Московским обществом испытателей природы клубом Экополис-Косино ведется работа по восстановлению Косинской биостанции и возобновлению ее работы. В различные государственные организации направлены письма о необходимости ее восстановления, собираются письма в поддержку этой акции. Клубом планируется организация школьных патрулей по охране озер, создание в районе краеведческого музея и библиотеки, восстановление статуса ЮНЕСКО.

        

ОХРАНЫ ПРИРОДЫ МОСКВЫ И ПОДМОCКОВЬЯ: ПРОСВЕТИТЕЛЬСКАЯ И ПОПУЛЯРИЗАТОРСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

А.П.Садчиков

(Международный биотехнологический центр МГУ имени М.В.Ломоносова)

 

В Программе охраны природы Москвы на 2012-2016 гг. одной из приоритетных направлений является подпрограмма  «Экологическое образование и просвещение, формирование экологической культуры населения».  Это направление хотя и является самостоятельным, но оно «пронизывает» и другие разделы программы, т.к. без участия людей города природоохранная деятельность малоэффективна. Причем это касается всех видов работ городского хозяйства, а не только в области охраны растительного и животного мира. Повышение экологической культуры, в конечном счете, приводит к широкому вовлечению населения, общественных организаций к конкретным природоохранным мероприятиям и природоохранной деятельности в целом.

Работа по повышению экологической грамотности населения должна проводиться методично из года в год по определенному плану, с использованием всех видов информационных средств, притом на самом высоком научном уровне с учетом подготовленности аудитории.

Экологическое образование должно базироваться на доступности и занимательности предлагаемого материала. Доступность достигается последовательностью и конкретностью изложения материала с учетом возрастных и образовательных особенностей аудитории. Тематика должна определяться потребностями и задачами общества, интересами и спросом читателей. С этим связано целевое назначение и функциональные свойства научно-популярных материалов.

При подаче информации для ее лучшего восприятия она должна быть представлена в виде всей цепочки последовательных событий,  от начала до конечной точки решения проблемы. Материал должен быть точным и научно объективным с использованием ссылок на цитируемых авторов.

Занимательность предлагаемого материала, эстетические переживания, творческое мировосприятие автора и  авторские отступления привлекают внимание читателя к самому серьезному материалу. 

Таким образом, путем организованной популяризации и пропаганды достижений в области науки и техники можно добиться повышения культуры населения и пробуждения их инициативы.

Организация, занимающаяся популяризацией науки и знаний, соответственно, должна быть авторитетной, а авторы статей должны обладать высокой квалификацией, т.к. представление недоброкачественного или низкого уровня материала приведет к обратному эффекту, недоверию и отторжению самой хорошей идеи.

Пропагандируя научные знания, ученый передает массам последнее слово в науке и тем самым знакомит их с этим новым знанием, способствуя повышению их образовательного уровня и решая просветительскую задачу. Научные знания духовно обогащают читателя научно-популярной книги или статьи, пробуждая в нем дальнейший познавательный интерес, способствуют развитию его творческой инициативы, наконец, приобщают к знанию.

Современные средства популяризации научных знаний разнообразны. К ним относятся кино, телевидение, радио, периодическая печать, интернет-технологии. Особая роль принадлежит книжным и журнальным изданиям. В нашей стране издается множество научно-популярных журналов. Широко известны такие, как «Наука и жизнь», «Химия и жизнь», «Природа», «Вокруг Света» и др. Трудности современного процесса образования во многом связаны с возрастанием объема научной и технической информации, усвоение которой становится затруднительным даже в более или менее доступном изложении.

В повышении экологической культуры, популяризации экологических знаний в настоящее время большое значение приобретают интернет-технологии, которые уже доступны значительной части населения нашей страны. По официальным данным около 30% населения страны являются пользователями интернета. Если взять отдельно  научных работников, преподавателей и студентов, школьников, процент пользователей будет значительно выше. В этом деле «всемирная паутина» выступает в качестве наиболее эффективной системы влияния на личность человека. Она подобно телевидению проникает в дом, в интимную среду человека. В отличие от иных средств доставки информации при использовании интернет-технологий возможна оперативная обратная связь с читателем.

         В настоящее время информация на сайтах пока что «безразмерна», в отличие от газет и телевидения, где ограничителем является площадь газетного листа или время суток. Интернет тем хорош, что с материалом могут знакомиться читатели  во всех уголках земного  шара. Кроме того, «архив» материала всегда находится под рукой, там же – на сайте, тогда как вчерашний номер газеты приходится разыскивать уже в библиотеке. Недаром многие СМИ (газеты и телевидение) дублируют опубликованные материалы в электронном виде на своих сайтах.

Необходимо отметить, что посредством интернет-технологий возможет статистический анализ использования читателями предложенного материала. Он позволяет устанавливать интерес читателей к тому или иному материалу и определять регион такого интереса.

В основе природоохранного просвещения лежат экологические знания: место различных групп животных и растений в экологических экосистемах, их взаимоотношения, зависимость от факторов среды. Понимание роли, которую они играют в живой природе, делают обоснованной комплекс мер по охране всего многообразия видов. Без таких знаний призывы охранять тот или иной природный объект, животный или растительный мир теряют предметность.

Любовь к природе должна прививаться со школьной скамьи. Она формирует у маленькой личности патриотизм, любовь к родному краю, городу, стране. На это обращали внимание еще в давние времена многие философы и просветители.

Уменьшение школьных учебных часов по экологии и биологии обострило проблему экологической грамотности. Телепередачи на экологические темы не всегда справляются с этой задачей, а научно-популярной литературы по природоохранной тематике недостаточно.

         Хочу отметить, повышение уровня экологического образования, популяризация экологических знаний должно базироваться не на наборе отдельных статей по какой-то определенной тематике. Освещение проблемы должно осуществляться комплексно, чтобы человек понял ее, от начала и до конца. Попытаюсь объяснить на простых примерах.

Существует проблема охраны птиц в городе. Численность птиц в природе зависит от кормовой базы биотопа, наличия гнездовий, хищников, паразитов и такого важного фактора, как «городской стресс». Кроме того, необходимо отметить, большое количество птиц сказывается на эпидемиологическом состоянии городской среды, т.к. они являются переносчиками многих паразитов. Поэтому в публикуемых материалах должны рассматриваться все эти стороны жизни птиц. Мы живем в холодном климате, поэтому кормовые условия должны быть на должном уровне не столько летом, сколько зимой (в морозы), когда от переохлаждения, связанного с бескормицей, гибнет до 90% мелких птиц.

Проблема сбора макулатуры. Необходимо рассказать людям, что макулатура – это не просто бумага, это древесина, из которой она изготовлена. Человек должен знать, какое количество деревьев идет на изготовление бумаги, насколько загрязняется среда при технологическом процессе, сколько кислорода мы недополучаем, если выбрасываем на свалку бумагу, а не утилизируем ее. Тогда разговор о сборе макулатуры будет предметным.

То же самое можно сказать и о сборе энергосберегающих лампочек, ведь ртуть, которая находится в них, является сильнейшим токсикантом, раздельном сборе мусора и других проблемах города.

Материалами такого сайта  могут пользоваться не только любители природы, но и учителя, школьники учебных заведений, использовать их для факультативных занятий.

Несколько лет назад нам удалось организовать и выстроить работу сайта МОИП (http://www.moipros.msu.ru). Несмотря на небольшой срок работы, посещаемость сайта постоянно повышается, причем значительная часть приходится на зарубежных читателей. Увеличивается число взаимных ссылок с другими веб-ресурсами. Поисковиками прочитывается около 90% размещенной на сайте информации. Рейтинг сайта постепенно растет, причем – без каких-либо финансовых затрат на рекламу. Конечно, ничто не является совершенным, поэтому работу сайта постоянно приходится  совершенствовать.

         На сегодняшний день сайт МОИП выполняет несколько основных функций:

1.  Информационную  (т.е. информирует читателей, в первую очередь членов МОИП о планах и деятельности Общества).

2. Объединения иногородних ученых и любителей природы. Нам представляется, что рост  числа членов МОИП (а за последние пять лет увеличилось на 600 человек) осуществляется также благодаря информационному органу. Увеличение членов МОИП происходит в основном за счет регионов страны. Среди новых членов много молодых ученых.  Кроме того, уже созданы десять региональных отделений, работа с которыми возможна только с помощью интернет-ресурсов.

3. Возможности сайта позволяют формировать программы, новые направления деятельности Общества, вокруг которых могут консолидироваться ученые и любители природы. Тем более что МОИП в силу своей исторической специфики имеет ряд преимуществ  перед другими аналогичными общественными организациями. Это традиции, огромный научный и нравственный авторитет, славная история деятельности, которые многого стоят.

         Мы должны разрабатывать программы, вокруг которых будет объединяться работа разных по профилю секций. Причем тематика таких программ должна быть социально-востребованной. В этом случае они вызовут интерес не только у специалистов,  молодежи, но и – грантодателей. Приведу в качестве примера несколько таких программ. Некоторые из них уже функционируют в нашем Обществе, другие требуют доработки, третьи – еще предстоит сформировать.

         В рамках МОИП организован Клуб «Биополитики». Таких организаций в мире насчитывается всего несколько, хотя интерес к этой проблеме растет стремительными темпами. Что такое «Биополитика»?  Это попытка объяснить поведение человека, общества в целом  на основе биологических законов. Мы наивно считаем, что альтруизм, самопожертвование, меценатство, патриотизм, защита «Родины» – это «изобретение» одних только людей. Оказывается в животном и растительном мире существуют аналоги этого явления. «Дым отечества нам сладок и приятен» – это в первую очередь биологическое явление. Недаром птицы летят за тысячи километров, чтобы отложить яйца и вывести птенцов в своем «Отечестве», а лягушки скачут именно в родное болото, где они вывелись.  Одной из задач «Клуба» – показать, что человек является не «венцом природы» (как сейчас принято считать), а «первый среди равных», что должно соответствующим образом сказываться на его отношении к природе.

         Мы можем организовать дискуссию (на сайте и в стенах МОИП), к примеру,  «Что такое генно-модифицированные организмы» (ГМО), ведь вокруг этого много спекуляций и недопонимания. Начинать надо с популяризации этого процесса на сайте, причем так, чтобы была отражена полная картина проблемы, а не отдельные ее штрихи. К примеру, что такое «ген», как он работает, что такое «генная инженерия», ее возможности, что такое «генно-модифицированные продукты», чем они отличаются от набора генов, которые попадают в наши желудки, к примеру, вместе с винегретом.

         Мы, порой, категорически говорим «нет» ГМО, забывая, что на самом деле пшеница, кукуруза – это тоже гибриды нескольких растительных геномов. Просто все это делала за нас «природа» или не сохраненные историй многие поколения «селекционеров». Насколько шагнула вперед «селекция» показывают археологические находки початков кукурузы в Мексике. Размер их примерно в 10 раз меньше современных.

         Другая очень важная тема, это – животные в городе. Ведь это огромная социальная и санитарно-эпидемиологическая проблема, а не одни только эмоции, типа – «жалко бедных собачек». Решить их одной только стерилизацией животных невозможно. Поведенческие механизмы в стае таковы, что стерилизация главенствующего самца или самки не снижает интенсивности размножения. Их место в этом процессе занимают самцы и самки последующего иерархического уровня. Это чем-то напоминает обойму в патроннике.

         Каждый год горят леса, торфяники. При таком отношении властей и людей к природе они будут гореть не один год, не одно десятилетие. Различие будет лишь одним – «глобальными»  будут пожары или «локальными». Утверждают, что 90% всех пожаров происходят по вине человека. Если это так, то человека надо воспитывать, «кричать» об этом на всех углах, в СМИ, а не тогда, когда все полыхает. При пожарах мы сетуем на гибель древесины, материальных ценностей, порой и людей, забывая при этом, что сгорают растения –  поставщики кислорода, гибнет огромное разнообразие животных, гибнут веками сложившиеся биоценозы. До этого никому нет дела, скорее всего из-за того, что большинство людей (в том числе и власть и руководители всех уровней) просто не догадываются об этом или не понимают значимости всего этого. Каждый должен знать и помнить, что уничтожить дерево можно быстро, а вырастить его часто не хватает целой жизни.

         В составе МОИП имеется секция «Почвоведения», которая может начать   пропаганду улучшения плодородия почв, причем начиная с самого малого, с наших «шести соток». Т.е. превращения дачниками своих собственных участков из «нечерноземья» в «черноземье» за счет вермикультуры и биогумуса.  Когда переработка отходов с использованием червей войдет в плоть и кровь дачников, она постепенно перейдет на сельских жителей, фермерские и промышленных сельские хозяйства. Для этого необходимо осуществлять пропаганду, как в СМИ, так и на сайтах. Опять же необходимо на научном уровне показать, чем отличается биогумус (продукт переработки органики с помощью червей) от компоста, и какая от него  польза и выгода.

         Секция «Биологические основы садоводства» проводит большую работу по популяризации распространения винограда в северных широтах. Уже проведены две большие конференции по северному виноградарству, опубликовано несколько сборников, в том числе два цветных атласа. Члены секции считают, что виноград, как самая неприхотливая культура, должна расти в каждом саду севернее 55-й параллели. Члены Общества на своих участках в одной только Московской области районируют и выращивают более 130 сортов винограда. Необходимо на сайте МОИП осуществить популяризацию этой культуры, организовать продажу черенков винограда именно районированных сортов, а не южных. Необходимо осуществить попытку объединения сайтов по аналогичной тематике и направлению деятельности.

         Существует огромнейшая проблема – это курение, алкоголизм, наркомания. Члены Общества, профильные секции могли бы показать происходящие изменения в организме на клеточном, молекулярном, генетическом уровнях под действием алкоголя и никотина.

         Наркоманию можно сравнить с процессами, происходящими в муравейнике, который подвергся воздействию жуков-ломехуз (поставщиков наркотика). Под действием наркотика жуков жесткие поведенческие программы у муравьев расстраиваются. Муравьи перестают запасать корм, следить за развитием личинок, выполнять сторожевую функцию. В результате,  муравейник погибает. Чем не аналог человеческого общества.

         Таких проблем огромное множество. К их решению могли бы подключиться члены МОИП, ведь значительное число наших членов – это кандидаты и доктора наук, преподаватели вузов, научные сотрудники. МОИП базируется в крупнейшем вузе страны – МГУ, где может черпать квалифицированные кадры для просветительской деятельности.  

Популяризацией знаний МОИП занимается уже две сотни лет. В МОИП и МГУ всегда было много талантливых ученых, которые могли в доступной и художественной форме описывать науку и природу. Многие члены МОИП, такие как  А.П.Сабанеев, Б.М.Жидков, В.В.Бианки, Н.Н.Плавильщиков, Н.А.Умов, А.Е.Ферсман, В.А.Обручев, К.А.Тимирязев, А.Н.Формозов и много-много других были крупными учеными и одновременно популяризаторами науки. Я.И.Перельман – популяризатор физики, математики, астрономии, достаточно сложной для восприятия области знаний, своим талантом превратил их в занимательную литературу.    

         Можно сетовать, что это сложно, требует определенных навыков. На самом деле все значительно проще, ведь мы с вами постоянно читаем лекции студентам, пишем научные статьи, учебники. Необходимо только воспользоваться советом знаменитого физика и популяризатора науки Стивена Хокинга, который сформулировал закон научно-популярной литературы: «Каждая включенная в книгу формула вдвое уменьшает число читателей». К этому можно добавить еще и сложные научные термины.

Александр Евгеньевич Ферсман, которого называли «поэтом камня», в популярной книге «Рассказы о самоцветах», обращается к молодежи: «В мертвых скалах, песках, каменоломнях мы научимся читать великие законы природы, по которым построена вселенная».

         Наверное, лучше, чем К.А.Тимирязев о растениях и хлорофилле вряд ли кто сказал. «Растение – это  посредник между небом и землей. Оно истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч горит и в мерцающей лучине, и в ослепительной искре электричества. Луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигантской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта».

         Думаю, ни Ферсману, ни Тимирязеву не приходилось жаловаться на отсутствие интереса к их творчеству у молодежи. Именно их (и других популяризаторов) увлекательные книги «привели» в науку талантливых и увлеченных молодых людей.

         Высшие учебные заведения заинтересованы в привлечении в ряды своих студентов  талантливой и активной молодежи. Именно популярная литература является на первом этапе завлекающим началом.

         Популяризатор – это зазывала, который заманивает прохожих в прекрасный мир природы. Причем, чтобы заинтересовать человека, и чтобы этот интерес сохранился до конца жизни, порой нужен всего лишь случай, порой мимолетный. Прочитав популярную книгу или статью, человек открывает для себя новую область увлечения, истинного удовлетворения в общении с природой. В дальнейшем любительский интерес может перерасти в глубокое увлечение, ставшее основным призванием жизни.

         Кроме того научно-популярная литература является тем общим знаменателем для всех существующих наук. Ведь многие области знаний настолько обособились, «обросли» специфическими терминами, что даже специалисты из близких областей науки с трудом понимают друг друга.

         Несомненно, такая программа МОИП должна быть сформирована совместно с Московским университетом, а может быть – и с другими вузами. Эта программа уже не может функционировать на одном только энтузиазме (что характерно для МОИП и его членов), для этого необходимо финансирование, как для любой научно-исследовательской работы.

         Работу по повышению экологической культуры и экологическому образованию может взять на себя Московское общество испытателей природы, которое этим видом деятельности занимается 200 лет. МОИП – это более 2000 членов, в основном доктора и кандидаты наук, научные работники и преподаватели вузов. МОИП – это более 40 секций по разным направлениям науки в области естествознания. Имеются хорошие контакты с детскими журналами и газетами (к примеру, «Юным натуралистом», «Пионерской правдой» и др.). МОИП базируется в МГУ, поддерживает широкие связи с учеными различных регионов, которых можно привлечь к этой работе. МОИП имеет популярный сайт (http://www.moipros.msu.ru) на сервере МГУ, его небольшая трансформация позволит более эффективно проводить просветительскую деятельность.

         МОИП располагает большим научным потенциалом, который при соответствующем финансировании можно использовать для просветительской деятельности и иных видов работ в решении природоохранных задач Москвы и Московской области.

 

МУТАГЕННЫЕ КСЕНОБИОТИКИ В АНТРОПОГЕННО-

ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ПОЧВАХ

В.Траоре1, В.А.Поклонов2, В.М.Глазер2, О.В.Полякова3, А.П.Садчиков2,

С.В.Котелевцев2

(1Государственный университет Бомако, Мали, 2Биологический факультет, 3Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова)

Загрязнение окружающей среды мутагенными и канцерогенными соединениями является одной из основных причин нарушения экосистем, опасных не только для популяций растений и животных, но и человека. По пищевым цепям мутагенные соединения поступают в организм, накапливаются там, вызывают мутации и служат причиной роста заболеваний связанных с загрязнением окружающей среды (аллергии, канцерогенез и др.).

Основными источником мутагенных и канцерогенных ксенобиотиков являются химизация сельского хозяйства, химическая промышленность, а также военная деятельность. В городские экосистемы мутагенные соединения поступают в основном в результате работы автомобильных двигателей, сжигания мусора и пр.

Человек получает основную массу мутагенных ксенобиотиков с продуктами питания (1), т.к.  большое их количество накапливается в водных экосистемах и почвах. Воздушный перенос также играет значительную роль в попадании мутагенных соединений в экосистемы.

В связи с этим анализ присутствия мутагенных соединений в почвах весьма важен с теоретической и практической точек зрения.

В данной работе, с помощью теста Эймса сальмонелла/микросомы было проведено исследование пяти образцов почв отобранных в республике Мали. Кроме этого был проведен хроматомасс-спектрометрический анализ экстрактов этих соединений.

Республика Мали – государство в Западной Африке, не имеет выхода к морю. Через всю территорию Мали протекает река Нигер. Сельское хозяйство развивается в основном в пойме этой реки. Во второй половине XIX века началась колониальная экспансия Франции на территории нынешней Мали. Франция вела войну с племенем тукулер, используя вражду между этим доминировавшим тогда племенем и племенами бамбара, фульбе и др. Государственные военные перевороты и межплеменные войны в этом государстве продолжаются и до настоящего времени. К началу XX века почти вся территория современной Мали была подчинена французам.

В 1932 году была создана компания «Офис дю Нижер» по освоению земель в долине реки Нигер для выращивания риса и хлопка. Строились оросительные каналы, железные и автомобильные дороги. В сентябре 1960 года Франция предоставила независимость республике Мали. Земли, освоенные компанией «Офис дю Нижер», теперь носят название «Офис Нигера».

Материалы и методы. Почвы отбирались в двух аграрных зонах Мали (зона Офиса Нигера, где в основном выращивается рис, и зона Малийской государственной компании, где в основном выращивается хлопок). Во всех этих зонах интенсивно используются пестициды.

Земли Офиса Нигерии локализован в зоне Сегу в центре Мали. Они занимают почти всю часть дельты реки Нигера. Часть этих земель затопляется в период дождевых сезонов, часть заболочена. Климат зоны Офиса Нигера характеризует очень высокими средними температурами и сменой дождливого и сухого сезонов. Осадки зависят от двух типов ветров («Гаматана», приходящего с северо-востока и муссона, приходящего с юго-востока, он приносит большие массы влажного воздуха в дождливые сезоны).

Места отбора проб.  Для зоны Офиса Нигера пробы отбирались в 2 точках: (Ламинибугу и Минимана, селькохозяйственная коммуна Сирибалы, префектура Нионо) и в одной точке в зоне выращивания хлопка (Уре, сельскохозяйственная коммуна Знатиебугу, префектура Бугуни).

Условия отбора проб.  Для отбора проб почв выбирали плоский участок, как правило, с уклоном местности к реке. Угол наклона колебался от 0 до 10 градусов. Пробы почв отбирали «конвертом» (2), со стороной 100 м. Все 5 «уколов» проводили пробоотборником диаметром 0,1 м на глубину 0,2 м.

Для каждой конкретной площадки, отобранные в полевых условиях пробы почв, в лаборатории смешивали в объединенную пробу. Из пробы удаляли посторонние включения и органический материал. Очищенную пробу перемешивали на пластиковой поверхности и растирали в соответствии с методикой, описанной в (2). Образцы доставлялись в Москву для анализа.

Таблица 1:  характеристика мест отбора проб, типы использованных удобрений и пестицидов.

Почва 1: поле Салифа Сангаре, Бугуни, зона малийской компании для развития тектиля;

Почва 2: поле Якубы Думбии, Бугуни, зона малийской компании для развития тектиля;

Почва 3: поле Сидики Сангаре, Бугуни, зона малийской компании для развития тектиля (Уре);

Почва 4: поле Маду Диарры, Нионо, зона Офиса Нигера;

Почва 5: поле Модибо Диарры, зона Офиса Нигера.

  Таблица 1.       

Место отбора проб	Географичекие кординаты	Типы почв	pH почв	Удобрения	Пестициды
Уре. Почва 1	11°38558’ N 7°37039’ W	Песчаная  почва	5,57	Мочевина, Комплекс для зерновых культур, Комплекс для  культуры хлопка	Kalach, Grisard, Roundup 450 Alkator, Avonti, Attaquant
Уре. Почва 2	11°36558’ N 7°34726’ W	Илисто-песчаная	6,35	Мочевина, Комплекс для  культуры хлопка	Herbextra Roundup 450 Alkator
Уре. Почва 3	11°36159’ N 7°34622’ W	Илисто-глинистая	5,77	Мочевина, Комплекс для зерновых культур
Ламинибугу. Почва 4	10°189’ N 6°05770’ W	Глинистая	7,20	Мочевина, Комплекс для зерновых культур	Kalach, Roundup 450
Минимана Почва 5	14°08931’ W 6°05535’ W	Илисто-песчаная	5,88

Подготовка образцов для анализа. Образцы почвы измельчали в фарфоровой ступке и просеивали, затем навеску в количестве 10 г (для хроматомасс-спектрометрии) 50 г (для теста Эймса) трижды экстрагировали в ультразвуковой ванне 20 мл дихлорметана в течение 10 минут. Экстракты объединяли. Для анализа образцов в тесте Эймса экстракты выпаривали досуха и растворяли в 1 мл диметилсульфоксида (ДМСО). Для хроматомасс-спектрометрии – концентрировали до объема 1 мл, добавляли внутренние стандарты и анализировали.

Анализ образцов в тесте Эймса. Мутагенность исследуемых соединений определяли с помощью модифицированного полуколичественного теста Эймса Salmonella /микросомы с системой метаболической активации на основе микросомной фракции S9 из печени крыс, индуцированных Арахлором 1254. В качестве индикаторов использовали штаммы S. typhimurium ТА98 и ТА100.

Штаммы ТА98 регистрирует мутации типа сдвига рамки считывания, а ТА100 –  типа замены оснований [3-5]. О мутагенности судили по частоте реверсий к прототрофности по гистидину (His+), выявляемых на чашках с минимальной средой. В пробах без метаболической активации (МА-) оценивали прямой мутагенный эффект исследуемого вещества, в пробах с метаболической активацией (МА+) выявляли мутагенность продуктов метаболизма ЗВ (промутагенный эффект). Почвы (по 50 г каждой) трехкратно экстрагировали пятикратным объемом хлористого метила, экстракты выпаривали досуха на пленочном испарителе, затем растворяли в 5 мл ДМСО. В каждую пробу вносили по 100 мкл испытуемого вещества, растворенного в 100 мкл ДМСО.

В качестве контроля использовали диметилсульфаксид – 100 мкл на чашку. Положительным контролем служил прямой мутаген азид натрия и промутаген  – 2-аминоантрацен (5 мкг на чашку). Общий контроль (100 мкл ДМСО) испытывали на обоих штаммах в пяти повторностях, остальные пробы ставили в трех повторностях. Результаты выражали в виде мутагенного индекса (МИ): отношение числа колоний ревертантов His+ в опыте (среднее количество колоний на чашку в присутствии испытуемого вещества) к контролю (среднее количество колоний на чашках с ДМСО). За наличие мутагенного эффекта принимали мутагенный индекс (МИ), равный 2,0 и более для штамма ТА98 и 1,8 и более для штамма ТА100. Величины МИ от 1,8 до 10 расценивали как слабый, от 10 до 100 –  как средний мутагенный эффект [5]. Достоверность результатов рассчитывали с помощью критерия Стьюдента по программе «Статистика», при этом достоверность превышения отклонений над контролем в 1,8 раза как правило соответствовала вероятности р<0,001.

Анализ образцов почвы методом хроматомасс-спектрометрии.  Анализ образцов проводили по методу, аналогичному методикам ЕРА 8040, 8061, 8080, 8081 (U.S.Environmental Protection Agency). В качестве внутренних стандартов использовали пердейтерированные нафталин, фенантрен и  хризен.

Условия проведения анализа. Анализ проводили на времяпролетном хроматомасс-спектрометре Pegasus 4D фирмы LECO (US). Рабочие параметры хроматографа Agilent 6890N: капиллярная силиконовая колонка DBS-5 (30м), диаметр колонки 0,25 мм, толщина фазы 25 мкм. Температурный режим колонки: 50оС (2 мин.) – 20оС/мин – 300оС (15 мин.). Рабочие параметры масс-спектрометра: энергия ионизации – 70 эВ, сканируемые массы 29-500 Дальтон.

Результаты и обсуждение.

Во всех образцах почв были обнаружены мутагенные соединения. При этом мутагенный эффект проявлялся, как правило, после метаболической активации. Результаты анализа образцов почв представлены в таблице 2.

Результаты представлены в виде отношения числа колоний в опыте к контролю (ДМСО). Выделены цифры мутагенного индекса, показывающие присутствие в образцах мутагенных соединений (слабый мутагенный эффект).

Таблица 2. Анализ экстрактов образцов почв в тесте Эймса (сальмонелла/микросомы). +MA - с системой метаболической активации, –МА – без системы метаболической активации.

 

№ образца	Штамм ТА 98	Штамм ТА 100
- МА	+МА	-МА	+ MA
ДМСО	1	1	1	1
Аминоантрацен (положительный контроль, 0,5 мкг/на чашку)	-	130,5-	-	15,7
1	1,4	2,3	1,1	2,0
2	1,2	2,6	1,3	2,7
3	1,1	1,5	1,0	1,6
4	1,5	3,2	1,7	3,0
5	1,7	4,0	1,6	3,8

 

В образцах 4 и 5 обнаружено больше мутагенных соединений, чем в образцах почв 1-3. Эти образцы были собраны в зонах выращивания риса. Как уже отмечалось выше, мутагенный эффект проявлялся только после метаболической активации в системе цитохрома Р-450. Такими свойствами обладают ПАУ, некоторые бифенилы,  хлорорганические соединения. Эти ксенобиотики, как правило, очень устойчивы в среде и могут передаваться по пищевым цепям. Для определения химической структуры мутагенов проведет хроматомасс-спектрометрический анализ всех образцов почв (таблица 3).

Результаты хроматомасс-спектрометрического анализа. Соединения из предложенного списка пестицидов (список был предложен ЮНЕСКО, которое выделило грант для проведения этого исследования. Установлено, что дезинсекционные средства, гербициды, фунгициды и другие в пробах обнаружены не были. Большая часть из перечисленных пестицидов определяется методами HPLC-MS; фосфор- и хлорорганические пестициды (например, ДДТ) определяются методом  GC-MS (EPA 8081A), но их в образцах, как отмечалось ранее обнаружено не было.

В результате обзорного анализа (скрининг) в образцах почвы были обнаружены: фенол, нитробензол, анизол (очень много во всех образцах), 3 изомера дихлорбензола, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) – все эти вещества являются приоритетными экотоксикантами и, как правило, обладают мутагенными и канцерогенными свойствами.

Кроме этого были определены вещества нефтяного происхождения – алкилбензолы (гексилбензол –  очень много во всех образцах), алканы, ПАУ, бифенилы, производные тиофена. Во всех образцах почвы присутствуют фталаты, фосфаты и парабены.

Во всех образцах также были идентифицированы аценафтен-d10 (в количестве 1-2 мкг/кг) и  1,2,3,4-тетрагидронафтален-d12 (в количестве 5-30 мкг/кг). Эти соединения, как правило, не должны встречаться в образцах в окружающей среде. Их происхождение неизвестно, возможно они были занесены во время отбора проб.

Суммарное количество различных ПАУ, проявляющих мутагенный эффект в образцах почв представлено на рис 1.

    Больше всего мутагенных ПАУ было выявлено в образцах 4 и 5 – в зоне выращивания риса. Этот результат согласуется и с данными теста Эймса. В наших исследованиях далеко не всегда удавалось получить прямую корреляцию между результатами методов биотестирования (включая тест Эймса) и методами химико-аналитического анализа (6, 7). Однако оба этих подхода необходимы для эколого-токсикологической оценки окружающей среды с помощью методов биотестирования.  

Аналогичные исследования были нами проведены с образцами почв Орловской области. Кроме теста Эймса, в этой работе использовались и другие методы биотестирования (7). В почвах Орловской области (почти во всех образцах) также были обнаружены мутагенные и канцерогенные соединения. К сожалению, в нашей стране не проводится регулярного мониторинга генотоксичности почв и водных экосистем. СанПин нормирует только небольшой список экотоксикантов, обладающих мутагенными и канцерогенными свойствами (6). В связи с опасностью этих ксенобиотиков для окружающей среды, а также в связи с тем, что практически все пестициды, в том числе и вновь синтезируемые обладают мутагенными и канцерогенными свойствами (8), мониторинг мутагенных и канцерогенных соединений в почвах крайне необходим.

Таблица 3.

Результаты хроматомасс-спектрометрического анализа пробы № 1 (Мали)

№	Соединение	R.T. (сек.)	мкг/кг
	Фенолы
1	Фенол	355.1	9.2
2	Фенол, -метил-	409.4	3.2
3	Фенол, С3	607.5	22
4	Фенол, С4	611.1	4.4
5	Bayer 28,589	750.5	3.4
6	Фенол, 2,4-di-t-бутил-6-нитро-	677.3	25
	Производные бензола
1	Нитробензол	422.6	44
2	Анизол	319.3	248
3	Бензол, 1-хлор-4-метокси-	431.4	7.6
4	Бензол, 1-хлор-2-метокси-	438.8	14
5	Бензол, 2,4-дихлор-1-метокси-	519.1	2.1
6	Бензол, (2-бромпропенил)	522.1	5.2
7	Бензол, 1-бром-2-(2-пропенил)-	530.8	1.2
8	Бензол, (2,2-дибромпропенил)-	596.3	3.2
	ПАУ*
1	Нафталин	474.8	13
2	Аценафтен	561.8	11
3	Флуорен	646.1	4.0
4	Фенантрен	717.9	37
5	Антрацен	721.3	4.4
6	Флуорантен	807.6	7.4
7	Пирен	824.5	4.9
	Суммарное содержание		82
	Алкилпроизводные ПАУ
1	Нафталин, 2-метил-	526.4	6.8
2	Нафталин, 1-метил-	534.5	15
3	Нафталин, диметил	569	5.2
4	Нафталин, диметил (изомер)	573.6	7.6
5	Нафталин, диметил (изомер)	581.7	7.9
6	Нафталин, диметил (изомер)	588.6	5.5
7	Нафталин, диметил (изомер)	595.4	3.6
8	Нафталин, триметил	613	0.3
9	Нафталин, триметил (изомер)	615.1	0.1
10	Нафталин, триметил (изомер)	623.7	7.5
11	Нафталин, триметил (изомер)	630.3	5.7
12	Нафталин, триметил (изомер)	636.9	4.5
13	Нафталин, гексаметил	674	15
14	Нафталин, гексаметил (изомер)	676.5	22
15	Нафталин, гексаметил (изомер)	689.4	37
16	Нафталин, гексаметил (изомер)	690	40
17	Нафталин, гексаметил (изомер)	692.9	32
18	Фенантрен, -метил-	754.5	6.0
23	Фенантрен, -метил- (изомер)	756.6	7.0
24	Фенантрен, -метил- (изомер)	763.3	4.7
25	Фенантрен, -метил- (изомер)	764.1	5.9
26	Фенантрен, диметил	796.9	3.1
27	Фенантрен, диметил (изомер)	799	1.6
28	Фенантрен, диметил (изомер)	801	0.7
29	Фенантрен, диметил (изомер)	804.5	0.4
	Суммарное содержание		245
	Бифенил и его производные
1	Бифенил	608.2	0.2
2	1,1'-Бифенил, C4	668.8	2.2
3	1,1'-Бифенил, C4	677.8	15
4	п-Гидроксибифенил	570.2	4.6
5	o-Гидроксибифенил	616.1	0.4
	Алкилбензолы
1	п+м Ксилолы	282.6	6.0
2	о+Ксилол	304.3	1.4
3	Бензол, C3	360	1.2
4	Бензол, C4	367.9	11
5	Бензол, C4 (изомер)	386	12
6	Бензол, C4 (изомер)	400.9	0.9
7	Бензол, C4 (изомер)	436.9	0.0
8	Бензол, C4 (изомер)	439.2	160
9	Бензол, C5	453.9	2.9
10	Бензол, C5 (изомер)	456.6	15
11	Бензол, C6	483	2.5
12	Бензол, C6 (изомер)	487	27
13	Бензол, C6 (изомер)	488	1.6
14	Бензол, C6 (изомер)	489.6	2.2
15	Бензол, C6 (изомер)	492	5.3
16	Бензол, C6 (изомер)	496	0.9
17	Бензол, гексил	505.5	1000
18	Бензол, алкил	512.9	0.4
19	Бензол, алкил (изомер)	525	0.6
20	Бензол, алкил (изомер)	618.4	12
21	Бензол, алкил (изомер)	652.9	2.4
22	Бензол, алкил (изомер)	658.1	2.9
23	Бензол, алкил (изомер)	686.7	1.5
24	Бензол, алкил (изомер)	713.7	0.7
25	Бензол, алкил (изомер)	719.2	1.0
26	Бензол, алкил (изомер)	721.6	3.1
27	Бензол, алкил (изомер)	726	1.7
28	Бензол, алкил (изомер)	734.1	215
29	Бензол, алкил (изомер)	746.5	2.9
	Суммарное содержание		1494
	Алканы
1	Гексан, 2,4-диметил-	305.4	6.1
2	Ундекан	423.5	15
3	н-Алкан разветвленный	438	2.2
4	Додекан	473.1	76
5	н-Алкан разветвленный	479.7	5.5
6	н-Алкан разветвленный	510.8	2.7
7	Тридекан	518.5	30
8	н-Алкан разветвленный	526.8	14
9	н-Алкан разветвленный	530.6	5.6
10	н-Алкан разветвленный	540	2.2
11	н-Алкан разветвленный	543.6	33
12	н-Алкан разветвленный	551.6	23
13	Тетрадекан	560.8	96
14	н-Алкан разветвленный	586.1	25
15	н-Алкан разветвленный	587.1	1.0
16	н-Алкан разветвленный	589.4	3.3
17	Пентадекан	600.5	48
18	н-Алкан разветвленный	603.8	13
19	н-Алкан разветвленный	621.6	87
20	н-Алкан разветвленный	624.6	12
21	н-Алкан разветвленный	627.5	23
22	н-Алкан разветвленный	635.2	14
23	Гексадекан	637.9	70
24	н-Алкан разветвленный	650.7	1.4
25	н-Алкан разветвленный	655.6	35
26	н-Алкан разветвленный	663.5	10
27	н-Алкан разветвленный	673.3	49
28	н-Алкан разветвленный	675.6	135
29	н-Алкан разветвленный	688.5	19
30	н-Алкан разветвленный	697.7	26
31	Гептадекан	706.8	77
32	н-Алкан разветвленный	710.5	66
33	н-Алкан разветвленный	727.2	6.6
34	н-Алкан разветвленный	738.7	36
35	Октадекан	769.1	35
36	н-Алкан разветвленный	775.4	1.2
37	н-Алкан разветвленный	784.2	4.9
38	н-Алкан разветвленный	798.1	24
39	н-Алкан разветвленный	825.8	13
40	н-Алкан разветвленный	852.3	12
41	н-Алкан разветвленный	877.9	20
42	н-Алкан разветвленный	1108.5	11
43	н-Алкан разветвленный	903.9	19
44	н-Алкан разветвленный	931.9	12
45	н-Алкан разветвленный	949.6	17
46	н-Алкан разветвленный	1037	27
47	н-Алкан разветвленный	1083.6	6.5
48	н-Алкан разветвленный	1139.2	33
49	н-Алкан разветвленный	1285.6	18
	Суммарное содержание		1322
	Серосодержащие соединения
1	Бензо[b]тиофен, диметил	574.7	0.9
2	Дибензотиофен	708.7	1.5
	Диалкилфталаты
1	Диметилфталат	587.9	20
2	Диэтилфталат	641	1197
3	Ди(изо-бутил)фталат	733.7	549
4	Фталат	748.2	32
5	Дибутилфталат	762.9	871
6	Фталат	846.9	2.7
7	Бис(2-этилгексил)фталат	922.4	214
	Фосфаты
1	три(2-Хлорэтил)фосфат	698.7	84
2	Трифенилфосфат	889.7	5.6
3	Крезилдифенилфосфат	912	1.7
	Прочие антропогенные соединения
1	Стирол	302.5	2.0
2	Циклогексанон	306.2	5.4
3	Фенилэтиловый спирт	434.6	0.8
4	Бензофенон	659.4	21
5	Бензальдегид	348.4	37
6	Бензиловый спирт	390.1	20
7	Ацетофенон	410.1	21
8	Бензальдегид, -метил-	411.5	0.6
9	Фенилметанол, -диметил-	419.4	12
10	Метилсалицилат	476.8	12
11	Бензотиазол	494	19
12	Дибензофуран	620.2	2.8
13	Этилпарабен	626.9	6.5

 

*Витал Траоре, выпускник экологического факультета Российского Университета Дружбы Народов, защитил в кандидатскую диссертацию в РФ, член МОИП. В.Траоре профессор экологии Государственного университета Мали (Бомако), получил ряд грантов ЮНЕСКО, включая Fellowship travel grant для работы в Международном биотехнологическом центре МГУ, где и была выполнена эта работа. Его первые работы были опубликованы в Докладах МОИП.

ЛИТЕРАТУРА

1. Юфит С. С.  «Яды вокруг нас». - М. Издательство: Классикс Стиль. 368 с.

2. ГОСТ 17.4.3.01-83 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.

3. Ames B.N. The detection of chemical mutagens with enteric bacteria// in: Chemical Mutagens: Principles and Methods for their detection (A. Holaender, Ed.)/ N.Y., Plenum Press. – 1971. – Vol. 1, – P. 267-282.

4. Ames B.N. An improved bacterial test system for the detection and classification of mutagens and carcinogens / Ames B.N., Lee F.D., Durston W.E. // Proc. Nat. Acad. Sci., USA. 1973. – Vol. 70. – P. 782-786.

5.  Фонштейн Л.М., Калинина Л.М., Полухина Г.Н., и др.  Тест-система оценки мутагенной активности загрязнителей среды на Salmonella (Методическое указание) - М.: Изд. МГУ, 1977. – 36 с.

6. Котелевцев С.В. Мутагенные и канцерогенные соединения в окружающей среде: возможность контроля и потенциальные опасности. Научно- практический рецензируемый журнал « Биозащита и биобезопасность», т. 2, № 1(2), 2010. Издательский дом «ВЕЛТ». с. 40-49.

7. Андрияшина Т.В., Пятенко В.С., Саратовских Е.А. и др. Токсикологическое состояние почв Орловской области. «Экологическая генетика», в печати.

8. Саратовских Е.Э., Глазер В.М, Котелевцев С.В. и др. Корреляция генотоксичности экотоксикантов  с их способностью к комплексообразованиию с ДНК. - Экологическая генетика т.5, № 3, 2007 г. с. 58-63.

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1.	Антропогенно-преобразованные почвы средневековых монастырей России.  Г.В.Добровольский, И.С.Урусевская, Н.И.Матинян	3
2.	Белый камень в постройках Ново-Иерусалимского монастыря и его источники.  Т.Н.Исакова, С.М.Завьялов, А.С.Алексеев	8
3.	Банк знаний и перспективы развития России.  А.Г.Ганжа	12
4.	Эколого-токсикологический подход к очистке городских водоемов. А.П.Садчиков, С.В.Котелевцев	17
5.	Повышение кормовой базы рыбоводных прудов за счет естественных гидробионтов.  А.П.Садчиков	23
6.	Гидробиологические  показатели Можайского  водохранилища. А.П.Садчиков, И.С.Котелевцев, Т.Н.Скобеева	27
7.	«Экополис-Косино» вчера и сегодня.  В.Б.Розанов	31
8.	Охраны природы Москвы и Подмосковья: просветительская и популяризаторская деятельность.  А.П.Садчиков	34
9.	Мутагенные ксенобиотики в антропогенно-преобразованных почвах В.Траоре, В.А.Поклонов,  В.М.Глазер, О.В.Полякова, А.П.Садчиков, С.В.Котелевцев	41