close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

130.Вестник Тверского государственного университета. Серия Биология и экология №3 2014

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
ТВЕРСКОГО
ГОСУДАРСТВЕННОГО
УНИВЕРСИТЕТА
Научный журнал
Основан в 2003 г.
Зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере связи,
информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
ПИ №ФС77-51592 от 2 ноября 2012 г.
Серия «Биология и экология»
№ 3, 2014
Учредитель
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Редакционный совет:
Председатель д-р физ.-мат. наук, проф. А.В. Белоцерковский
Зам. председателя д-р техн. наук, проф. И.А. Каплунов
Члены редакционного совета:
д-р филол. наук, проф. Е.Н. Брызгалова, д-р филос. наук, проф. Б.Л. Губман,
д-р филол. наук, проф. А.А. Залевская, д-р пед. наук, проф. И.Д. Лельчицкий,
д-р ист. наук, проф. Т.Г. Леонтьева, канд. экон. наук, доцент Д.И. Мамагулашвили,
канд. физ.-мат. наук, доцент Б.Б. Педько, д-р хим. наук, проф. Ю.Г. Папулов,
д-р биол. наук, проф. А.В. Зиновьев, д-р геогр. наук, проф. А.А. Ткаченко,
д-р юр. наук, проф. Л. В. Туманова, д-р физ.-мат. наук, проф. А.В. Язенин
Редакционная коллегия серии:
д-р биол. наук, проф. А.В. Зиновьев (глав. редактор),
д-р биол. наук, проф. А.Я. Рыжов, д-р биол. наук, проф. В.И. Миняев,
действительный член РАМН, д-р мед. наук, проф. В.М. Баранов,
д-р биол. наук, проф. А.Н. Панкрушина, д-р биол. наук В.И. Николаев,
д-р биол. наук Н.П. Александрова, д-р хим. наук, проф. Г.П. Лапина,
PhD Марк Молтби (Великобритания), канд. биол. наук, доц. И.С. Митяй (Украина),
канд. биол. наук, доц. Л.В. Петухова, д-р мед. наук проф. И.И. Макарова,
канд. биол. наук, проф. С.М. Дементьева (декан биол. ф-та),
канд. биол. наук, доцент Н.Е. Николаева (отв. секретарь),
канд. физ.-мат. наук, доц. В.Е. Домбровская,
Д.И. Игнатьев (техн. редактор)
Адрес редакции:
Россия, 170100, Тверь, ул. Желябова, 33.
Тел. РИУ: (4822) 35-60-63
Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть
репродуцирована без письменного разрешения издателя.
© Тверской государственный университет, 2014
-1-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Scientific Journal
Founded in 2003
Registered by the Federal Service for Supervision in the Sphere of Telecom,
Information Technologies and Mass Communications (ROSKOMNADZOR).
PI №ФС77-51592 from November 2, 2012.
Seriya «Biologiya i ekologiya»
No. 3, 2014
Translated Title
HERALD OF TVER STATE UNIVERSITY. SERIES: BIOLOGY AND ECOLOGY
Founder
FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION
OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION «TVER STATE UNIVERSITY»
Editorial Council:
Chairman Dr. of Sciences, Prof. A.V. Belotserkovskiy,
Vice-chairman Dr. of Sciences, Prof. I.A. Kaplunov
Members of the Editorial Council:
Dr. of Sciences, Prof. E.N. Bryzgalova, Dr. of Sciences, Prof. B.L. Gubman,
Dr. of Sciences, Prof. A.A. Zalevskaya, Dr. of Sciences, Prof. I.D. Lel'chitskiy,
Dr. of Sciences, Prof. T.G. Leont'eva, Candidate of Sciences, Docent D.I. Mamagulashvili,
Candidate of Sciences, Docent B.B. Ped'ko, Dr. of Sciences, Prof. Yu.G. Papulov,
Dr. of Sciences, Prof. A.V. Zinoviev, Dr. of Sciences, Prof. A.A. Tkachenko,
Dr. of Sciences, Prof. L.V. Tumanova, Dr. of Sciences, Prof. A.V. Yazenin
Editorial Board of the Series:
Dr. of Sciences, Prof. A.V. Zinoviev (Editor-in-Chief),
Dr. of Sciences, Prof. A.Ya. Ryzhov, Dr. of Sciences, Prof. V.I. Minyaev,
Corresponding Member of RAMS, Dr. of Sciences, Prof. V.M. Baranov,
Dr. of Sciences, Prof. A.N. Pankrushina, Dr. of Sciences V.I. Nikolaev
Dr. of Sciences N.P. Aleksandrova, Dr. of Sciences, Prof. G.P. Lapina,
PhD Mark Moltby (United Kingdom), Candidate of Sciences, Docent I.S. Mytiai (Ukraine),
Candidate of Sciences, Docent L.V. Petuhova, Dr. of Sciences, Prof. I.I. Makarova,
Candidate of Sciences, Prof. S.M. Dementyeva (Dean of Biology Faculty),
Candidate of Sciences, Docent N.E. Nikolaeva (Executive Secretary),
Candidate of Sciences, Docent V.E. Dombrovskaya, D.I. Ignatiev (Technical Editor)
Editorial Office:
Russia, 170100, Tver, 33 Zhelyabova str.
Phone: (4822) 35-60-63
All rights reserved. No part of this publication may be
reproduced without the written permission of the publisher.
© Tver State University, 2014
-2-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
СОДЕРЖАНИЕ
ФИЗИОЛОГИЯ ТРУДА
А.Ю. Казаков, В.И. Нефедов
КОГНИТИВНЫЕ НАРУШЕНИЯ И ЭМОЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ
ПРИ ХИРУРГИЧЕСКОМ ЛЕЧЕНИИ ХРОНИЧЕСКИХ БРАДИАРИТМИЙ…………7
О.И. Юшкова, В.В. Матюхин, И.В. Бухтияров, А.В. Капустина, А.С. Порошенко,
С.А. Калинина, Х.Т. Ониани
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
НАПРЯЖЕНИЯ ОРГАНИЗМА ПРИ УМСТВЕННОМ ТРУДЕ……………………...…15
БИОХИМИЯ
П.С. Лихуша, Г.П. Лапина
ИММОБИЛИЗАЦИЯ О-ДИФЕНОЛОКСИДАЗЫ ЛЬНА……………………………….27
Н.Н. Слюсарь, И.В. Киселёва, В.Н. Стрельников, О.В. Кочкуров
ИЗМЕНЕНИЯ МАРКЕРОВ МЕТАБОЛИЗМА КОСТНОЙ ТКАНИ У БОЛЬНЫХ
ОСТЕОПОРОЗОМ ПОСЛЕ ЛЕЧЕНИЯ АНТИРЕЗОРБТИВНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ
И ПРОВЕДЕНИЯ РЕКОНСТРУКТИВНЫХ ОПЕРАЦИЙ НА ЧЕЛЮСТИ……………31
И.Е. Туманова, А.Н. Панкрушина, В.К. Дадабаев
БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУПНОЙ КРОВИ И КРОВИ
ЖИВЫХ ЛИЦ С ПАТОЛОГИЕЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
И ПОВРЕЖДЕНИЯМИ ТРАВМАТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА……………………..…36
ЗООЛОГИЯ
Н.Е. Николаева
ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ ФОТОТРОПИЗМА
У БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ LYMNAEA LAGOTIS SCHRANK
И SEGMENTINA MONTGAZONIANA BORGUIGNAT…………………………………...42
Я.А. Якушева, Т.Ю. Пескова
ЧИСЛЕННОСТЬ И СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ ОЗЕРНОЙ ЛЯГУШКИ
PELOPHYLAX RIDIBUNDUS PAL. (AMPHIBIA, ANURA) В ВОДОЕМЕ,
ЗАГРЯЗНЕННОМ КАРБАМИНОВЫМИ ИНСЕКТИЦИДАМИ……………………....53
БОТАНИКА
Т.А. Безделева
ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ И РАЗВИТИЕ VIOLA XANTHOPETALA NAKAI
В ОНТОГЕНЕЗЕ……………………………………………………………………..……..66
-3-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
БИОРАЗНООБРАЗИЕ И ОХРАНА ПРИРОДЫ
А.А. Нотов, С.М. Дементьева, А.Ф. Мейсурова, В.А. Нотов
О ПРОБЛЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБУСТРОЙСТВА УСАДЕБНЫХ
КОМПЛЕКСОВ С ЭЛЕМЕНТАМИ ПРИРОДНЫХ ЛАНДШАФТОВ
(НА ПРИМЕРЕ ПАРКА ЛУБЕНЬКИНО)…………………………………………...……77
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
И.П. Данилов
СОДЕРЖАНИЕ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИРОДНЫХ
ВОДАХ ОЗЕР ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ……………………………………………...……90
А.Г. Емельянов, О.А. Тихомиров, Л.В. Муравьева
ПОДХОДЫ К РАЗРАБОТКЕ КОНЦЕПЦИИ МОНИТОРИНГА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ГЕОСИСТЕМ РЕГИОНА…………98
Т.А. Пчелкина, А.В. Пчелкин
МАЛОБЮДЖЕТНЫЕ МЕТОДЫ АЭРОФОТОСЪЕМКИ В ЛИХЕНОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ……………………………………………………………...………107
А.С. Филиппов
АЛЬГОИНДИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДОТОКОВ
Г. ТВЕРИ………………………………………………………………………..…………115
-4-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
CONTENT
PHYSIOLOGY OF WORK
A.Iu. Kazakov, V.I. Nefedov
COGNITIVE DISORDERS AND EMOTIONAL CONDITION DURING SURGICAL
TREATMENT OF CHRONIC BRADYARRHYTHMIAS……………………………...….7
O.I. Yushkova, V.V. Matyukhin, I.V. Bukhtiyarov, A.V. Kapustina, A.S. Poroshenko,
S.A. Kalinina, X.T. Oniany
THE METHODICAL BASIS OF FUNCTIONAL STRAIN ASSESSMENT
IN MENTAL WORK………………………………………………………………………..15
BIOCHEMISTRY
P.S. Likhusha, G.P. Lapinа
IMMOBILIZATION OF O-DIPHENOLOXYDASE OF FLAX………………………...…27
N.N. Slusar, I.V. Kiseleva, V.N. Strelnikov, O.V. Kochkurov
СHANGES OF METABOLISM MARKER OF BONE TISSUE AT PATIENTS WITH
OSTEOPOROSIS AFTER ANTIRESORBTIV THERAPY AND RECONSTRUCTIVE
OPERATIONS ON JAW……………………………………………………………...…….31
I.E. Tumanova, A.N. Pankrushina, V.K. Dadabaev
BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF CADAVERIC BLOOD AND THE BLOOD
OF LIVING PERSONS WITH PATHOLOGY OF CARDIOVASCULAR SYSTEM
AND INJURIES OF TRAUMATIC NATURE…………………………………………..…36
ZOOLOGY
N.E. Nikolaeva
THE INFLUENCE OF ABIOTIC FACTORS ON PHOTOTROPISM OF GASTROPODS
LYMNAEA LAGOTIS SCHRANK AND SEGMENTINA MONTGAZONIANA
BORGUIGNAT…………………………………………………………………...…………42
Ya.A. Yakusheva, T.Yu. Peskova
SIZE AND STRUCTURE OF POPULATIONS OF THE MARCH FROG PELOPHYLAX
RIDIBUNDUS PAL. (AMPHIBIA, ANURA) IN WATERS, CONTAMINATED
BY KARBAMIDE INSECTICIDES……………………………………………….……….53
BOTANY
T.A. Bezdeleva
LIFE FORMS AND DEVELOPMENT OF VIOLA XANTHOPETALA NAKAI
IN ONTOGENY………………………………………………………………………..……66
-5-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
BIODIVERSITY AND NATURAL CONSERVATION
A.A. Notov, S.M. Dementyeva, A.F Meysurova, V.A. Notov
THE PROBLEM OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT FARMSTEAD COMPLEXES
WITH ELEMENTS OF NATURAL LANDSCAPES (FOR EXAMPLE, PARK
LUBENKINO)………………………………………………………………………………………………………..77
INTERDISCIPLINARY STUDIES
I.P. Danilov
CONCENTRATION OF CERTAIN CHEMICAL ELEMENTS IN NATURAL WATERS
OF LAKES IN TVER REGION…………………………………………………………….90
A.G. Emeljanov, O.A. Tikhomirov, L.V. Muraviova
APPROACHES TO THE DEVELOPMENT OF THE ENVIRONMENTAL
MONITORING CONCEPT OF REGIONAL NATURAL AND ANTROPOGENIC
GEOSYSTEMS……………………………………………………………………………...98
T.A. Pchelkina, A.V. Pchelkin
LOW-BUDGET METHODS OF AERIAL PHOTOGRAPHY IN LICHENOLOGICAL
STUDIES………………………………………………………………………………...…107
A.S. Filippov
ECOLOGICAL STATE OF WATER STREAMS IN TVER DETERMINED
BY ALGOINDICATION…………….………………………………………………...….115
-6-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 7-14.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
ФИЗИОЛОГИЯ ТРУДА
УДК 616.12–008.314–089:616.89
КОГНИТИВНЫЕ НАРУШЕНИЯ И ЭМОЦИОНАЛЬНОЕ
СОСТОЯНИЕ ПРИ ХИРУРГИЧЕСКОМ ЛЕЧЕНИИ
ХРОНИЧЕСКИХ БРАДИАРИТМИЙ
А.Ю. Казаков, В.И. Нефедов
Тверская ГМА Минздрава России, Тверь
У больных с хроническими брадиаритмиями, требующих имплантации
ЭКС, изучена выраженность когнитивных и эмоциональных нарушений.
У больных с хроническими брадиаритмиями, в отличие от пациентов без
нарушения ритма сердца, диагностировано снижение когнитивных
функций от легкой до умеренной степени выраженности, не приводящее
к развитию деменции. Исходя из клинико­электрофизиологических
характеристик патогенеза хронических брадиаритмий, отмечены
наиболее выраженные когнитивные нарушения у пациентов с АВ
блокадой.
Ключевые слова: когнитивные дисфункции, эмоциональное состояние,
имплантация электрокардиостимулятора.
Введение. Важную роль в увеличении смертности от сердечнососудистых заболеваний отводят нарушениям сердечного ритма, среди
которых 25% составляют брадиаритмии, вызывающие развитие
жизнеугрожающих
состояний,
требующих
проведения
электрокардиостимуляции (Дорофеев, 2001; Hayes, 2004; British heart
Foundation, 2008). Вследствие малого выброса и других факторов
брадиаритмии приводят к развитию хронической церебральной
недостаточности, при которой наиболее страдают функции памяти и
внимания, возникают различные эмоциональные реакции, влияя на
качество жизни и последующую реабилитацию (Rozanski et al., 2005;
Caplan, 2006; Фонякин и др., 2012). Начиная с 2003 г. опубликованы
Европейские рекомендации, в которых впервые обозначена важная роль
психологических факторов в развитии клинических проявлений
сердечно-сосудистых заболеваний, которые впоследствии стали
рассматривать как потенциальные факторы риска (Graham et al., 2007).
Особое внимание при этом уделяется наличию депрессии, тревоги и
особенностей характера личности, замедляющих адаптацию к
кардиостимулятору (Moser, 2007; Lichtman et al., 2008; Thombs et al.,
2008; Казаков и др., 2014). Тем не менее, вопрос развития когнитивных
дисфункций
у пациентов с брадиаритмиями, требующими
хирургического лечения, недостаточно освещен в литературе. В связи с
этим мы задались целью оценить выраженность когнитивных
-7-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
нарушений
у
пациентов
с
брадиаритмиями,
требующими
хирургического лечения, их взаимосвязь с эмоциональными
нарушениями и особенности проявления в зависимости от вида
брадикардии.
Методика. Обследовано 93 больных с хроническими
брадиаритмиями, подвергнутых электрокардиостимуляции в отделении
кардиохирургии ГБУЗ ОКБ г. Твери с 2011 по 2014 гг. (АВ блокада у
57, СССУ – у 36, средний возраст 58,8±5,4 лет). Контрольную группу
составили 25 пациентов (14 мужчин и 11 женщин в возрасте от 45 до 65
лет) без нарушения сердечного ритма, сопоставимых по полу и
возрасту. В исследование не были включены больные с острым
коронарным синдромом, сахарным диабетом, выраженной сердечной
недостаточностью, острыми нарушениями мозгового кровообращения и
перенесшие инсульт в анамнезе (по данным КТ), деменцией, стенозами
брахиоцефальных артерий 70% и более. Указанные нозологические
формы заболеваний исключались из исследования с целью ограничения
их влияния на результаты когнитивных тестов и эмоционального
состояния больных.
Больным
выполнялись:
имплантация
однокамерного
кардиостимулятора в 29 случаях, двухкамерного – в 64.
Всем пациентам проводилось общеклиническое обследование,
электрокардиография, эхокардиография, дуплексное исследование
интра- и экстракраниальных артерий, компьютерная томография
головного мозга по показаниям. Оценку когнитивных функций
проводили по данным Монреальской шкалы когнитивных функций
(MoCa-test) (MoCa-тест, 2005; Nasreddine et al., 2005). Исследование
эмоциональной сферы проводилось по данным шкалы тревоги J.Taylor,
сокращенного варианта MMPI, теста отношения к болезни (ЛОБИ), а
также шкалы стрессовых ситуаций Холмса-Рахе (Pendlebury et al., 2012).
Обследовано 25 здоровых добровольцев (14 мужчин и 11 женщин в
возрасте от 45 до 65 лет) без наличия ИБС и нарушения сердечного
ритма (контрольная группа).
В работе использовали MoCa-test как средство наиболее быстрой
оценки состояния когнитивных функций и включающий в себя
различные сферы: внимание и концентрация, исполнительные функции,
память, язык, зрительно-конструктивные навыки, абстрактное
мышление, счет и ориентацию. MoCa-test с успехом применялся при
транзиторных ишемических атаках и мультифокальном атеросклерозе
(Kaur, 2013).
Статистический анализ результатов исследований проводился с
применением вариационной статистики и корреляционного анализа в
MS Excel. Рассчитывались средние величины и их стандартные ошибки.
Достоверность
различий
средних
величин
рценивалась
по
-8-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
непараметрическому критерию U-Манн-Уитни, а взаимосвязь между
признаками – по коэффициенту корреляции.
Результаты и обсуждение. У больных с хроническими
брадиаритмиями до имплантации электрокардиостимулятора выявлено
существенное снижение когнитивных показателей. Ряд авторов
указывает на наличие нарушений познавательных способностей
(ориентации, памяти, внимания, исполнительских функций) до и после
пересадки сердца, при фибрилляции предсердий и хронической
сердечной недостаточности (Bauer, 2011; Деревнина и др., 2013). Чаще
пациенты неадекватно оценивают свое состояние и возможности памяти
и внимания, не всегда с должным пониманием относятся к
предписаниям врача.
По данным MoCa теста нарушения познавательной функции
отсутствовали только у 9,6%, легкие когнитивные расстройства
регистрировались у 48,5%, умеренные – у 40,8%, деменция легкой
степени – у 5,2%. При детальном анализе оказалось, что изменения
высших корковых функций чаще проявлялись в виде нарушения
краткосрочной памяти (89,2%), внимания и концентрации (74,2%),
исполнительных функций (39,7%); реже – речи (28,8%), снижения
ориентации в пространстве и времени (11,8%). Средний балл составил
21±1,8 балла (контрольная группа – 28,5±1,6 балла (26 – 30 баллов)
(рис.).
В характере больных с брадиаритмиями, наряду с проявлениями
экстраверсии (34±3,6%) и нейротизма (52±3,9%), проявились черты
интроверсии (28±3,2%). У большинства (95%) больных с хроническими
брадиаритмиями отмечались астенические симптомы с преобладанием
сниженного фона настроения. Уровень тревоги по J. Taylor был
достаточно высоким – 19,7±1,1 балла. Стрессовая отягощенность
составила 360,7±13,9 балла; p<0,001. При этом нормальный (в пределах
60 баллов T) уровень профиля по сокращенному MMPI (СМОЛ) был у
39% без декомпенсации кровообращения и без развития приступов
Морганьи-Адамса-Стокса (МАС). Анормальный (выше 60 Т на
отдельных
шкалах)
МАС
сопровождался
декомпенсацией
кровообращения и приступами. Оба профиля отражали разную
дезадаптацию в виде эмоционального возбуждения (высокая 9 шкала),
обусловленную соматическим состоянием (высокая 1 шкала) и
вынужденной конвенциальностью (низкая 4 шкала). Соответственно
этому, уровень личностной тревожности по шкале J. Taylor составлял
9,6±0,8 балла при нормальном и 27,7±1,2 балла (p<0,001) – при
анормальном уровне СМОЛ, свидетельствуя о наличии средней и
высокой степени тревожности. У больных с компенсированной
гемодинамикой регистрировалась психическая адаптация и низкий
уровень тревоги; при развитии декомпенсации отмечались
субклинические
тревожно-ипохондрические
расстройства,
-9-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
эмоциональная лабильность и склонность к страхам. Хорошо известна
подверженность больных с фибрилляцией предсердий тревожным и
депрессивным расстройствам (Горенков и др., 2010; Volosin et al., 2013).
У наших пациентов при развитии декомпенсации сердечной
недостаточности- IIБ стадии диагностированы тревожно-фобические и
депрессивно-ипохондрические расстройства, ригидные установки
ограничительного поведения; личностная тревога по шкале J. Taylor
оказалась наиболее высокой (29,5±1,3 балла; p<0,001).
30
25
28,5
26,4
25,1
21
20
22,3
23,7
15
Ряд1
10
5
0
норма
до операции
после
после
после
после
операции 1 нед операции 1 мес операции 3 мес операции 6 мес
Р и с у н о к . Динамика когнитивных функций по данным MoCa теста
у оперированных больных
Вместе с тем, до операции нарушения когнитивных функций и
эмоционального состояния существенно различались в зависимости от
формы брадикардии. Так при АВ- блокаде отмечено более
существенное нарушение когнитивных функций в отличие от СССУ.
Умеренно выраженные когнитивные нарушения отмечались у 66,7%,
проявления деменции легкой степени – у 12,2% обследованных.
Регистрировалось значительное снижение показателей когнитивной
сферы: краткосрочной памяти у 93%, внимания и концентрации у 85%,
исполнительских функций и абстрактного мышления у 47%. При этом
средний балл был значительно низким – 17±2 балла. Усредненный
профиль СМОЛ незначительно повышался на 2, 7 и 9 шкалах, что
отражало ощущение угрозы и тревоги с элементами вынужденной
конвенциальности, чему соответствовал и средний уровень тревожности
(12,9±1,1) по шкале J. Taylor. Отношение к болезни носило адаптивный
(гармонично-эргопатический) характер.
У больных с СССУ когнитивные функции были более
сохранные. По данным MoCa теста отмечалось увеличение легких
- 10 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
когнитивных расстройств (61%) (p<0,001), умеренно выраженные
изменения регистрировались у 39% (p<0,001) и отсутствовали
проявления деменции. У обследованных статистически достоверно
менее выраженным было снижение краткосрочной памяти (у 69,5%),
внимания и концентрации (у 58,3%; p<0,001), исполнительских
функций (у 38,8%), абстрактного мышления (у 27,7%). При этом
средний балл составлял 22,4±1,6 балла. Усредненный профиль СМОЛ
характеризовался преобладанием на шкалах «невротической триады»,
7 и 9, указывая на дезадаптивную ипохондризацию личности с
тревожно-фобическими реакциями, что сочеталось с высоким уровнем
тревоги по шкале J. Taylor (23,5±1,2 балла; p<0,001). Отмечено
снижение частоты гармоничного и анозогнозического вариантов, что
сочеталось с тревожно-ипохондрическими реакциями.
Данные различия в развитии тяжелых нейродинамических
когнитивных нарушений у больных с атриовентрикулярной блокадой
мы связываем с выраженными гемодинамическими нарушениями в виде
брадикардии, которая приводит к гипоперфузии головного мозга. Этот
фактор обуславливает разобщение связей лобных долей с другими
отделами головного мозга в результате диффузных изменений белого
вещества – лейкоареоза (Яхно и др., 2010).
Выявлено, что после проведения электрокардиостимуляции у
больных с АВ блокадой и СССУ когнитивные нарушения в сочетании с
эмоциональным фоном замедляют адаптацию к кардиостимулятору и
требуют проведения их коррекции. Так, в характере больных
уменьшились проявления нейротизма (p<0,05) и интроверсии (p<0,001),
при слабом изменении экстраверсии (p>0,05). В психоэмоциональном
статусе достоверно уменьшилась частота неврастенических расстройств
(74±3,4%; 95±1,7%; p<0,001), но сохранялся высокий уровень тревоги
(21,2±1,6; 16,5±2,3 балла; p<0,05). Нормальный (до 60 Т) уровень
профиля СМОЛ отмечался реже (26,5±3,4%; p<0,05), а патологический
– чаще (73,5±3,4%; p<0,05), что свидетельствовало о хронизации
кардиальной патологии и представлениями о надежности работы
кардиостимулятора. Указанные сдвиги определялись эффективностью
проводимой электрокардиостимуляции и состоянием миокардиальногемодинамического гомеостаза: При удовлетворительных и хороших
показателях последнего, особенно в группе больных с двухкамерной
стимуляцией, профиль СМОЛ был нормальным; он повышался на 2
(52,5±3,8 Т) и 9 (57,3±2,9 Т) шкалах, что отражало адаптированную
тревогу и оптимистические установки на проводимое лечение. При
менее эффективной электрокардиостимуляции СМОЛ становился
анормальным с повышением на шкалах невротической триады (1, 2, 3),
что свидетельствовало о психической дезаадаптации тревожнофобического типа и сочеталось с высоким уровнем тревоги по шкале J.
Taylor (27,2±1,1 балла; p <0,01). При этом у большинства пациентов
- 11 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
отмечено достоверное увеличение (59,2±4,6%; p<0,001) частоты
адаптивного (I блок) отношения к болезни: гармоничного (23,5±5,8%;
p<0,001), эргопатического (21,8±3,8%; p<0,001), при недостоверном
увеличении (13,9±3,2%) анозогнозического варианта. Достоверно
уменьшались (40,8±4,6%; p<0,001) дезадаптивные реакции II и III
блоков ипохондрического, диффузного с тенденцией к снижению
уровня сенситивного и смешанного типов реагирования на болезнь и
проводимое хирургическое лечение. Через 1 неделю после операции
отмечается только некоторое улучшение показателей MoCa теста на 6%.
Наиболее существенное улучшение когнитивных функций и
стабилизация эмоционального фона выявлена к 1 и особенно 3 месяцу
наблюдения после имплантации искусственного водителя ритма на
12,8% и 19,5%, соответственно. К 6 месяцу наблюдения
регистрировалось восстановление когнитивных функций.
Заключение. У больных с хроническими брадиаритмиями
отмечено снижение основных когнитивных функций: памяти, внимания
и концентрации, исполнительских функций. MoCa тест позволяет за
относительно короткое время достаточно объективно и с высокой
степенью специфичности и чувствительности выявлять изменения
высших корковых функций. Выявлено, что когнитивные функции в
наибольшей степени страдают при АВ блокаде. Напротив,
эмоциональные сдвиги значительно преобладают при СССУ. Через
1 мес. после имплантации электрокардиостимулятора начинается
улучшение когнитивных функций, а к 6 мес. регистрировалось
восстановление нейро-психологических процессов.
Список литературы
Горенков Р.В., Дворина О.Г., Поздняков Ю.М., Зинченко Ю.П. 2010. Оценка
эффективности применения антидепрессанта флувоксамина и его влияние
на течение различных форм фибрилляции предсердий. Кардиоваскулярная
терапия и профилактика. №9. С. 49 – 55.
Деревнина Е.С., Акимова Н.С., Мартынович Т.В., Шварц Ю.Г. 2013.
Когнитивные нарушения при фибрилляции предсердий на фоне сердечнососудистых заболеваний // Анналы аритмологии. Т. 2. № 10. С. 87-94.
Дорофеев В.И. 2001. Клинико-функциональные показатели ограничения
жизнедеятельности
больных
с
имплантированными
электрокардиостимуляторами в процессе восстановительного лечения и их
использование в практике медико-социальной эспертизы : дис. …. д-ра
мед. наук. СПб. 323 с.
Казаков А.Ю., Нефедов В.И., Шпак Л.В., Соколова Н.Ю., Яковлев А.О. 2014.
Когнитивные нарушения и психоэмоциональное состояние у больных с
хроническими брадиаритмиями // Бюл. НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН.
Т. 15. № 3. С. 55.
- 12 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Фонякин А.В., Машин В.В., Гераскина Л.А., Машин В.Вл. 2012. Кардиогенная
энцефалопатия. Факторы рискаи подходы к терапии // Consilium Medicum.
Т. 14. № 2. С. 6-9.
Яхно Н.Н., Захаров В.В., Локшина А.Б. и др. 2010. Деменции: руководство для
врачей. 2-е изд. М.: Медпресс-информ. 140 с.
Bauer L.S., Johnson J.K., Pozehl B.J. 2011. Cognition in heart failure: an overview
of the concepts and their measures // J. Am. Acad. Nurs. Pract. V. 23. № 11.
P. 577-585.
British heart Foundation. European cardiovascular Disease Statistics. 2008. London:
British Heart Foundation. 112 р.
Caplan L.R. 2006. Cardiac encephalopathy and congestive heart failure: a
hypothesis about relationship // Neurology. V. 66. № 2. P. 99-101.
Graham I., Atar D., Borch–Johnsen K., Boysen G, Burell G, Cifkova R.,
Dallongeville J., De Backer G., Ebrahim S., Gjelsvik B., Herrmann-Lingen C.,
Hoes A., Humphries S. 2007. European guidelines on cardiovascular disease
prevention in clinical practice: executive summary. Fourth joint task force of the
European Society of Cardiology and other societies on cardiovascular disease
prevention in clinical practice (constituted by representatives of nine societies
and by invited experts) // Eur. J. Cardiovasc. Prev. Rehabil. V. 14 (suppl. 2). P.
1-40.
Hayes D.L., Furman S. 2004. Cardiac pacing: how it started, where we are, where
we are going // PACE. V. 27. P. 693-704.
Kaur D., Kumar J., Singh A.K. 2013. Quick screening of cognitive function in
Indian multiple sclerosis patients using Montreal cognitive Assessment test –
short version // Ann. Indian Acad. Neurol. V. 16. № 4. P. 585-589.
Lichtman J.H., Bigger J.T., Jr., Blumenthal J.A., Frasure-Smith N., Kaufmann P. G.,
Lesperance E. 2008. Depression and coronary heart disease. Recommendations
for screening, referral, and treatment. A science advisory from the American
Heart Association prevention committee of the council on cardiovascular
nursing, council on clinical cardiology, council on epidemiology and prevention,
and interdisciplinary council on quality of care and outcomes research //
Circulation. 2008. V. 118. P. 1768-1775.
MoCa-тест (краткий скрининговый инструмент для оценки когнитивных
расстройств). 2005 // J. Am. Soc. Geriatr. V. 53. P. 695-699.
Moser D.K. 2007. «The rust of life»: impact of anxiety on cardiac patients // Am. J.
Crit. Care. V. 16. P. 361-369.
Nasreddine Z.S., Philips M.A., Bedirian V., Charbonneau S., Whitehead V.,
Collin I., Cummings J.L., Chertkow H. 2005. The Montreal Cognitive
Assessment, MoCa: a brief screening toll for mild cognitive impairment //
J. Am. Geriatr. Soc. V. 53. № 4. P. 695-699.
Pendlebury S.T., Mariz J., Bull L. 2012. MoCa, ASE-R, and MMSE versus the
National Institute of Neurological Disorders and stroke-canadian stroke network
vascular cognitive impairment harmonization standards. Neuropsychological
battery after TIA and stroke // Stroke. V. 43. № 2. P. 464-469.
Rozanski A., Blumental J.A., Davidson K.W., Saab P., Kubzansky, L.D. 2005. The
epidemiology, pathophysiology, and management of psychosocial risk factors in
cardiac practice: the emerging field of behavioral cardiology // J. Am. Coll.
Cardiol. V. 45. P. 637-651.
- 13 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Thombs B.D., De Jonge P., Coyne J.C., Jonge P. 2008. Depression screening and
patient outcome in cardiovascular care // JAMA. V. 300. P. 2161-2171.
Volosin M., Janacsek K., Nemeth D. 2013. Hangarian version of the Montreal
Cognitive Assessment (MoCa) for screening mild cognitive impairment //
Psychiatr Hung. V. 28. № 4. P. 370- 392.
COGNITIVE DISORDERS AND EMOTIONAL CONDITION
DURING SURGICAL TREATMENT
OF CHRONIC BRADYARRHYTHMIAS
A.Iu. Kazakov, V.I. Nefedov
Tver State Medical Academy, Tver
The severity of cognitive and emotional disorders has been studied in patients
with chronic bradyarrhythmias requiring cardiac pacing. In contrast to
patients without cardiac rhythm disorders, those with chronic
bradyarrhythmias displayed the decline of cognitive functions from light to
moderate degree, which, however, did not lead to the dementia. The highest
cognitive disorders have been recorded in patients with AV blockade.
Keywords: cognitive disorders, emotional condition, cardiac pacing.
Об авторах:
КАЗАКОВ Андрей Юрьевич – доктор медицинских наук, доцент
кафедры сердечно-сосудистой хирургии, ГБОУ ВПО «Тверская ГМА
Минздрава России», 170100, Тверь, ул. Советская, д. 4, e-mail:
andre_kazakov@mail.ru.
НЕФЕДОВ Василий Илларионович – ассистент кафедры
сердечно-сосудистой хирургии, ГБОУ ВПО «Тверская ГМА Минздрава
России»,
170100,
Тверь,
ул.
Советская,
д.
4,
e-mail:
v.nefedov2011@yandex.ru.
Казаков А.Ю. Когнитивные нарушения и эмоциональное состояние при
хирургическом лечении хронических брадиаритмий / А.Ю. Казаков, В.И. Нефедов //
Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2014. № 3. С. 7-14.
- 14 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ.
ТвГУ. Серия
Серия "Биология
"Биология и
и экология".
экология". 2014.
2014. №
№3
3. С. 15-26.
Вестник
УДК 159.9.072:613.6.02
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОЦЕНКИ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОРГАНИЗМА ПРИ
УМСТВЕННОМ ТРУДЕ
О.И. Юшкова, В.В. Матюхин, И.В. Бухтияров, А.В. Капустина,
А.С. Порошенко, С.А. Калинина, Х.Т. Ониани
НИИ Медицины труда РАМН, Москва
Представлены
материалы
комплексных
физиологических
и
психологических исследований работников в зависимости от класса
напряженности труда. Разработана методика количественной оценки
функционального напряжения организма человека при умственной
трудовой деятельности. Методика позволяет с высокой степенью
точности определять различные стадии рабочего напряжения организма.
Она может быть использована для обоснования мер профилактики
перенапряжения организма и предупреждения производственнообусловленных заболеваний.
Ключевые слова: умственный труд, функциональное напряжение,
физиологические нормы, профилактика перенапряжения.
Введение. Проблема функционального напряжения организма
человека при умственном труде и возможности перехода этого
состояния в умственно-эмоциональное (нервное) перенапряжение
является весьма актуальной и в настоящее время. Известными
физиологами труда, такими как Ю.В. Мойкин, А.И. Киколов, В.И.
Тхоревский и В.В. Матюхин еще в прошлом столетии был предложен
способ определения рабочего напряжения организма человека при
воздействии факторов трудового процесса, основанный на результатах
физиологических
исследований
(Матюхин,
1982;
Принципы
комплексной…, 1986; Психофизиологические основы…, 1987). Этот
способ позволяет определить условия перехода напряжения в
перенапряжение, роль некоторых факторов напряженности трудового
процесса в развитии перенапряжения при трудовой деятельности,
значение
перенапряжения
в
возникновении
ряда
форм
производственно-обусловленных заболеваний (Измеров, Каспаров,
2002; Рыжов, 2009). При этом под перенапряжением понимают
неблагоприятное пограничное состояние между нормой и патологией
отдельных физиологических систем, обусловленное чрезмерными по
величине или длительности напряжениями этих систем или органов.
Недостатками раннее предложенного способа являются: отсутствие
количественного определения стадий последовательного перехода
функционального состояния от напряжения к перенапряжению
- 15 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
различной степени выраженности, сопоставление стадий со степенью
нервно-эмоциональной напряженности трудовой деятельности и
высокая трудоемкость определения функционального напряжения
организма человека при воздействии факторов напряженности
трудового процесса в производственных условиях. Это затрудняет
обоснованную разработку профилактических мероприятий по
снижению неблагоприятного воздействия факторов напряженности
трудового процесса.
Цель настоящей работы – разработка методических подходов к
оценке функционального напряжения организма человека при
воздействии
факторов
напряженности
трудового
процесса,
обеспечивающего количественную оценку стадий последовательного
перехода
функционального
состояния
от
напряжения
к
перенапряжению различной степени выраженности, а также снижение
трудоемкости определения функционального напряжения организма
человека в любых производственных условиях с целью
дифференцированной разработки мероприятий по профилактике
перенапряжения.
Методика. Для решения поставленной задачи использовались
профессиографические исследования, направленные на оценку класса
условий труда по пяти видам нагрузок (интеллектуальной, сенсорной,
эмоциональной, монотонной и режиму работы) в соответствии с
«Руководством по гигиенической оценке факторов рабочей среды и
трудового процесса. Критерии и классификация условий труда»
Р 2.2.2006-05. Физиологические исследования включали оценку
состояния центральной нервной системы (ЦНС) по показателям
концентрации внимания с расчетом объема воспринимаемой
информации – ОВИ по тесту с кольцами Ландольта, переключения
внимания с определением показателя переключения внимания – ППВ
по методике «сложение с переключением», скорости восприятия
зрительных и слуховых сигналов по латентным периодам простой
зрительно- и слухомоторной реакции (ЛПЗМР и ЛПСМР) при
проведении хронорефлексометрии, объема оперативной памяти по тесту
«память на числа» (Горшков и др., 1974). Психологический статус
оценивали по показателям теста СМОЛ, личностной тревожности по
методике Спилбергера, невротизма по тесту Айзенка. Состояние
сердечно-сосудистой
системы
определяли
по
показателям
артериального давления систолического (АДс) и диастолического
(АДд), частоты сердечных сокращений (ЧСС) с использованием
регистрации
электрокардиограммы
на
портативные
носимые
кардиорегистраторы (лента-ТМ) с последующей расшифровкой ЭКГ,
рассчитывали
индекс
физиологических
изменений
системы
кровообращения ИФИ по Р.М. Баевскому (Загрядский, СулимоСамуйло, 1976; Баевский, 1979). Определяли уровень мотивации к
- 16 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
труду по классическому варианту теста САН (самочувствие,
активность, настроение), который содержит 30 пар признаков полярного
значения и обрабатывается соответственно общепринятой методике
(Доскин, Лаврентьева, 1985). Мотивация к трудовой деятельности
оценивалась по шкалам 6, 22, 29 и 30 теста САН.
Результаты
психофизиологических
исследований
обрабатывались методами параметрической статистики с определением
средней величины (М) и ее ошибки (±m), среднеквадратичного
отклонения (σ), с использованием оценки сдвига показателей по
сравнению
с
исходными
величинами,
корреляционного
и
регрессионного анализа с применением пакета «STATISTICA».
Исследования проводились в производственных условиях в
динамике рабочей смены на работниках умственного труда, которые
относились к 39 профессиям с различным классом условий труда по
показателям напряженности трудового процесса. Анализ структуры
обследуемых позволил заключить, что основной состав был в возрасте
от 30 до 50 лет со стажем работы 5-15 лет (всего обследовано около 950
человек).
Результаты и обсуждение. На основании изучения характера
профессиональной деятельности работников умственного труда и
ретроспективного анализа с учетом Р 2.2.2006-05 были сформированы
когорты профессиональных групп в зависимости от степени вредности
по показателям напряженности трудового процесса. Систематизация
полученных материалов позволила выделить несколько категорий
трудовой деятельности. В каждую категорию профессиональной
деятельности вошли представители 1, 2 и 3 класса вредности в
соответствии с Р 2.2.2006-05. При этом к 1-му оптимальному классу по
показателям НТ были отнесены работники справочно-информационной
службы, агенты и операторы вычислительного центра аэропорта
«Домодедово», курьеры турфирмы; ко 2-му допустимому классу –
телефонисты, помощники следователей прокуратуры, телеоператоры,
операторы
роботизированных
технологичнских
комплексов,
машинисты
папиросо-сигаретных
линий,
машинисты
полуавтоматизированных линий переработки табака; к 3-му классу 1-й
степени – диспетчеры центральных пультов энергосистем, школьные
учителя, тренеры-преподаватели; к 3-му классу 2-й степени диспетчеры аэропорта, горные инженеры, следователи прокуратуры; к
3-му классу 3-й степени – прокуроры, инженерно-технические
работники, летчики гражданской авиации, работники системы МВД
(группы немедленного реагирования) и т.д.
Методика количественной оценки функционального напряжения
организма
предусматривает
по
результатам
исследований
предварительное
определение
характера
трудовых
нагрузок,
определение класса условий труда по показателям интеллектуальной,
- 17 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
сенсорной, эмоциональной, монотонной нагрузки и режиму работы,
составляющих общую оценку напряженности трудового процесса по
методике, изложенной в Р.2.2.2006-05.
В последующем определяется величина каждого показателя
интеллектуальной, сенсорной, эмоциональной, монотонной нагрузки и
режима работы по классу условий труда в баллах, представленных в
табл. 1.
Таблица 1
Условная кодировка в % и баллах классов условий труда
Наименование
Оптимальный
Допустимый
Вредный
Вредный
Вредный
Класс условий труда
1 класс
2 класс
3 класс 1 степени
3 класс 2 степени
3 класс 3 степени
Условная доля в % и вбаллах
6,7% - 6,7 балла
13,3% - 13,3 балла
20,0% - 20,0 балла
26,7% - 26,7 балла
33,3% - 33,3 балла
100,0% - 100,0 баллов
Условная кодировка в % и баллах классов условий труда
показала, что оптимальному 1-му классу условий труда соответствует
средняя величина 6,7 балла, допустимому 2-му классу – 13,3 балла,
вредному 3-му 1-й степени – 20,0 , вредному 3-му 2-й степени – 26,7,
вредному 3-му 3-й степени – 33,3 балла.
Общая бальная величина, каждого вида нагрузок вычисляется по
формуле:
 АN ,
М 
N
где M – общая оценка нагрузки (баллы), ∑ АN – сумма баллов
отдельных показателей, составляющих данный вид нагрузки, N –
количество показателей, составляющих данный вид нагрузки.
Проведенный анализ полученных психофизиологических данных
у работников умственного труда в течение рабочей смены выявил, что
формирование устойчивых функциональных уровней определялось
степенью напряженности труда и было наиболее выражено при
напряженности труда, соответствующей 1-му и 2-му классу
напряженности
труда.
При
высокой
нервно-эмоциональной
напряженности
труда
показатели
концентрации
внимания,
определяемые по объему воспринимаемой информации, не достигают
высокого устойчивого уровня. В динамике смены отмечалось снижение
показателей, наиболее выраженных при 3 классе НТ.
Анализ результатов эффективности кратковременной памяти не
выявил достоверных различий в средних уровнях показателей в
зависимости от степени напряженности труда. В то же время,
- 18 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
изменения эффективности кратковременной памяти в динамике рабочей
смены позволили обнаружить статистически значимое снижение
показателей у работников 3-го вредного класса. Как видно из
рисунка 1, у операторов ЧПУ при 1-ом оптимальном классе
напряженности труда объем кратковременной памяти практически не
изменялся на протяжении рабочей смены и даже возрастал на 2,7% от
исходного к концу рабочего дня, у горных инженеров при 3 вредном
классе 2-й степени НТ снижался на 19,8% (p<0,05). Отрицательная
динамика эффективности функции, определяемая по проценту сдвига
показателей, взаимосвязана с категорией напряженности труда и при
высокой
нервно-эмоциональной
НТ
выходит
за
границы
физиологически допустимых значений.
Для работников умственных видов деятельности установлено
отсутствие зависимости среднего уровня скрытого периода реакции на
световой стимул (ЛПЗМР) от класса напряженности труда. В то же
время изменения латентного периода реакции на свет от исходного
значения оказались связанными со степенью напряженности труда.
Латентный период слухо-моторной реакции изменялся аналогично
зрительно-моторной реакции. Иными словами, сдвиг физиологических
характеристик к концу рабочей смены от исходного уровня является
более информативным показателем, чем среднесменные уровни.
кол-во
чисел
7
6,5
6
5,5
5
4,5
4
3,5
3
0
4
8
часы работы
Р и с . 1 . Изменение показателей эффективности кратковременной памяти
у работников умственного труда в динамике рабочей смены:
ордината – количество запоминаемых чисел, абсцисса – часы работы;
светлые столбцы – операторы ЧПУ (класс НТ 1),
темные – горные инженеры (класс НТ 3.2)
Большое значение в обеспечении высшей нервной деятельности
в процессе умственного труда играет вегетативное напряжение
организма, в частности, сердечно-сосудистой системы. Диастолическое
артериальное давление (АДд) по среднему уровню было наиболее
- 19 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
высоким у летчиков, прокуроров (класс НТ 3.3) и диспетчеров (класс
НТ 3.2) и составило соответственно: 89,51±0,97; 88,50±3,35; 89,65±1,24
мм рт.ст. Эти данные статистически значимо отличались от значений
группы операторов ЧПУ (класс НТ 1), машинистов сигаретных линий
(класс НТ 2), помощников прокурора (класс НТ 3.1). Полученные
данные указывают на роль среднесменных уровней артериального
давления в оценке функционального состояния при различных классах
напряженности труда. В динамике рабочей смены отмечались
незначительные колебания АДд, которые как правило, были
независимыми от степени напряженности труда.
Иными словами, для работников умственного труда определение
показателей артериального давления по среднесменным уровням
оказалось более информативным, чем сдвиг показателей к концу смены,
и может быть использовано для оценки функционального напряжения
организма. При напряженности труда, соответствующей 3-му вредному
классу 3-й степени значения диастолического давления превышали, как
правило, физиологически допустимые величины (71-80 мм рт.ст.). В
ряде случаев показатели АДд находились в пределах «опасной зоны»
90-94 мм рт.ст., которая характерна для пограничной артериальной
гипертензии. Анализ среднесменных показателей систолического
артериального давления (АДс) также выявил взаимосвязь с величиной
напряженности труда.
Оценка функционального состояния сердечно-сосудистой
системы у работников обследуемых профессиональных групп
проводилась также на основе интегрального показателя, индекса
физиологических изменений системы кровообращения (ИФИ), который
отражает потенциальную способность организма адаптироваться к тем
или иным величинам производственных нагрузок, т.е. к
непосредственной
производственной
деятельности.
Результаты
исследований показали, что у работников, труд которых соответствует
1-му оптимальному классу напряженности труда, отмечались низкие
среднесменные значения ИФИ, свидетельствующие о достаточных
функциональных
возможностях
физиологических
систем
и
удовлетворительной адаптации организма обследованных.
У работников при НТ 3.2-й и 3.3-й степени среднесменные
величины ИФИ указывали на снижение функциональных возможностей
и отражали неудовлетворительную адаптацию организма к трудовой
нагрузке. Как видно из рисунка 2, в динамике рабочей смены индекс
физиологических изменений находился примерно на одном и том же
уровне, как в первой, так и второй половине смены у машинистов
сигаретных линий (класс НТ 2) и диспетчеров (класс НТ 3.2-й степени).
В то же время среднесменные уровни показателей, которые составили у
машинистов 2,65±0,39 усл. ед. и диспетчеров 3,16±0,07 усл. ед.,
статистически значимо различались (p<0,05).
- 20 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Нарастание степени рабочего напряжения и формирование
перенапряжения проявляются в увеличении процента лиц с высоким
уровнем невротизма (42,9%) и личностной тревожностью (42,8%). В
группе инженерно-технических работников (класс НТ 3.3) выявляются
более высокие значения по шкалам невротической триады (1,2,3)
стандартизованного многофакторного опросника личности – СМОЛ.
Проведенные исследования по изучению некоторых свойств личности,
по-видимому, указывают на вероятность формирования невротических
расстройств у лиц, труд которых характеризуется высокими нервноэмоциональными нагрузками.
баллы
3
2,5
2
1,5
0
4
8
12 часы работы
Р и с . 2 . Изменение индекса функциональных показателей
системы кровообращения (ИФИ) у работников умственного труда
в динамике рабочей смены:
ордината – ИФИ в баллах, абсцисса – часы работы;
светлые столбцы – машинисты папиросо-сигаретных линий (класс НТ 2),
темный – диспетчеры (класс НТ 3.2)
Полученные результаты исследований позволили обосновать
количественную оценку функционального напряжения организма
человека при умственном труде, которая включала расчет величины
снижения показателей ЦНС (процент сдвига от исходного) и изменений
среднесменных уровней показателей сердечно-сосудистой системы от
нормативных и должных величин (в %).
С помощью регрессионного анализа для умственной трудовой
деятельности по показателям центральной нервной и сердечнососудистой системы выведена формула определения уровня
функционального напряжения организма человека:
Y=A+ Хпс ·ПС + Хин ·ИН + Хсн ·СН + Хэн ·ЭН + Хмн·МН + Хрр ·РР + Хлт·ЛТ + Хмт ·МТ,
где Y – уровень напряжения организма человека при умственном труде,
% от значения в начале смены, А – свободный член уравнения, ПС –
продолжительность смены, часы, ИН – интеллектуальная нагрузка,
баллы, СН – сенсорная нагрузка, баллы, ЭН – эмоциональная нагрузка,
- 21 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
баллы, МН – монотонная нагрузка, баллы, РР – режим работы, баллы,
ЛТ – личностная тревожность, баллы, МТ – мотивация к труду, усл. ед.,
при этом А = -3,63, Хпс = 0,144, Хин = -0,03, Хсн = 0,057, Хэн = 0,61,
Хмн = 0,134, Хрр = -0,10, Хлт = 0,236, Хмт = -0,16.
По уровню функционального напряжения организма человека
при воздействии факторов напряженности трудового процесса при
умственном труде определяют стадию функционального напряжения по
табл. 2, причем при У≤6,6% квалифицируют его как оптимальное
напряжение, при 6,7<У≤11,4% - как допустимое напряжение, при
11,5<У≤17,1% - как перенапряжение I степени, при 17,2<У≤21,6% - как
перенапряжение II степени, при У≥21,7 % - как перенапряжение III
степени.
Таблица 2
Стадии функционального напряжения организма человека при воздействии
факторов напряженности трудового процесса у работников умственного труда
Стадии
функционального напряжения
Оптимальное напряжение
Допустимое напряжение
Перенапряжение I степени
Перенапряжение II степени
Перенапряжение III степени
Уровень функционального напряжения (%)
Умственный труд
У ≤ 6,6
6,7 < У ≤ 11,4
11,5 < У ≤ 17,1
17,2 < У ≤ 21,6
21,7 ≤ У
По результатам определения степени функционального
напряжения организма человека для предупреждения неблагоприятных
сдвигов состояния организма, развивающихся при воздействии
факторов напряженности трудового процесса, эффективными являются
различные блоки профилактических мероприятий, подобранные с
учетом класса условий труда: рациональная организация режима труда
и отдыха, коррекция функционального состояния организма с
использованием аутотренинга, электроанальгезии, релаксации в
шунгитовой комнате с целью профилактики развития производственнообусловленных заболеваний (Рыжов, 2009; Ониани, 2012; Юшкова и
др., 2012).
Мероприятия по рационализации режима труда и отдыха
предусматривают включение регламентированных перерывов, во время
которых показана коррекция функционального состояния. Для
профессиональных групп оптимального класса в режим труда и отдыха
следует
включать
один
регламентированный
перерыв
продолжительностью 5-8 минут во второй половине смены,
допустимого
класса
–
два
регламентированных
перерыва
продолжительностью 5-8 минут в первой и второй половине рабочего
дня.
- 22 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Для напряженного труда 3-го класса 1-й степени рекомендуется в
первую половину рабочей смены устраивать перерыв различной
продолжительности от 12 до 17 мин. через два-три часа от начала
работы, обеденный перерыв длительностью 30 мин. в середине рабочей
смены, а во вторую половину смены вводить перерыв
продолжительностью 12-18 мин. с учетом продолжительности рабочего
дня. Внутри часов работы рекомендуется введение микропауз по мере
необходимости от 15 сек. до 30 сек., время использования которых
определяет сам работающий. Общее время отдыха кроме обеденного
перерыва составляет 5% от рабочего времени.
Рациональный режим труда и отдыха, например, для операторов
с более высокой степенью напряженности труда (3-й класс 2-й степени)
предусматривает увеличение продолжительности регламентированных
перерывов и микропауз, а также их количество. При 12 часах работы
продолжительность каждого перерыва составляет от 10 до 20 мин.,
микропаузы увеличиваются до 1 мин., а общее время отдыха составляет
6% рабочего времени.
Для операторов с очень напряженным трудом (3-й класс 3-я
степень) рациональный режим труда и отдыха включает длительный
обеденный перерыв (60 мин.), продолжительные регламентированные
перерывы (до 22 мин). При этом общее количество перерывов при
большой продолжительности рабочего дня (12 часов) возрастает до 3,
микропаузы составляют 40-60 сек., а общее время перерывов для
отдыха имеет продолжительность от общего рабочего времени 7%.
Разработанные подходы к четкому определению стадий
функционального состояния организма при умственном труде
позволяют
рационально
использовать
апробированные,
дифференцированные
с
позиций
эффективности,
блоки
профилактических
мероприятий,
которые
направлены
на
предупреждение производственно-обусловленных заболеваний.
Выводы. 1. На основе изучения особенностей профессиональной
деятельности работников умственного труда с учетом ретроспективного
анализа сформированы профессиональные группы в зависимости от
степени вредности (классы от 2 до 3.3) показателей напряженности.
Исследовано воздействие факторов трудового процесса с учетом их
интенсивности и длительности на психофизиологическое состояние
работников в зависимости от класса условий труда для количественной
оценки функционального напряжения организма.
2. В результате анализа данных изменения функционального
состояния большого количества работающих людей к концу рабочей
смены по показателям центральной нервной системы и сердечнососудистой системы получено уравнение регрессии для количественной
оценки уровня функционального напряжения организма человека при
умственном труде.
- 23 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
3. Обоснованы стадии функционального напряжения организма
человека при воздействии факторов напряженности трудового процесса,
включающие оптимальное, допустимое напряжение и перенапряжение
I, II, III степени.
4. По результатам определения степени функционального
напряжения для предупреждения неблагоприятных сдвигов состояния
организма разработаны дифференцированные и эффективные блоки
профилактических мероприятий с учетом класса напряженности труда.
Список литературы
Баевский Р.М. 1979. Прогнозирование состояний на границе нормы и
патологии. М.: Медицина. 294 с.
Горшков С.И., Золина З.М., Мойкин Ю.В. 1974. Методики исследований в
физиологии труда. М.: Медицина. 311 с.
Доскин В.А., Лаврентьева Н.А. 1985. Актуальные проблемы профилактической
хрономедицины. М.: ВНИМИ. Вып. 2. 80 с.
Загрядский В.П., Сулимо-Самуйлло З.К. 1976. Методы исследования в
физиологии труда. Л.: Наука. 88 с.
Измеров Н.Ф., Каспаров А.А. 2002. Медицина труда. Введение в
специальность: пособие для последипломной подготовки врачей. М.:
Медицина. 392 с.
Матюхин В.В. 1982. Комплексная оценка напряженности труда и
функционального состояния организма работающих (классификация,
профилактика перенапряжения): дис. … д-ра мед. наук. М. 378 с.
Ониани Х.Т. 2012. Обоснование мероприятий по коррекции функционального
состояния операторов с различным уровнем личностной тревожности //
Медицина труда и промышленная экология. №4. С. 20-27.
Принципы комплексной оценки «напряженности труда» и «рабочего
напряжения» при умственных видах деятельности: Методические
рекомендации. 1986. М.: НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМН
СССР. 25 с.
Психофизиологические основы профилактики перенапряжения. 1987 / Ю.В.
Мойкин, А.И. Киколов, В.И. Тхоревский и др. АМН СССР. М.: Медицина.
254 с.
Руководство Р 2.2.2006-05 по гигиенической оценке факторов рабочей среды и
трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. 2005 //
Бюл. нормативных и методических документов Госсанэпиднадзора. Вып. 3
(21). 70 с.
Рыжов А.Я. 2009. Физиологическая характеристика преподавательского труда
и его оптимизация в условиях вуза. 2-е изд., перераб. и доп. Тверь: ТвГУ.
216 с.
Юшкова О.И., Порошенко А.С., Капустина С.А., Калинина С.А., Ониани Х.Т.
2012. Профилактика неблагоприятного влияния трудовой деятельности на
функциональное состояние работников умственного труда // Медицина
труда и промышленная экология. № 4. С.13-19.
- 24 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
THE METHODICAL BASIS OF FUNCTIONAL STRAIN
ASSESSMENT IN MENTAL WORK
O.I. Yushkova, V.V. Matyukhin, I.V. Bukhtiyarov, A.V. Kapustina,
A.S. Poroshenko, S.A. Kalinina, X.T. Oniany
RAMS’ Institute of Occupational Health, Moscow
Materials of complex physiological and sychological studies of employees
with different tension classes of labor are presented. The method of
quantitative assesment of functional stain of the human body under the mental
work is developed. The method allows determining various stages of working
tension of an organism with a high degree of precision. It can be used to prove
the profilaxis measures against overstrain of an organism, as well as for
prevention deseases, related to work.
Keywords: mental work, functional strain, physiological norms, prevention
overstrain.
Об авторах:
ЮШКОВА Ольга Игоревна – доктор медицинских наук,
профессор, главный научный сотрудник лаборатории физиологии труда
и профилактической эргономики, ФГБУ НИИ Медицины труда РАМН,
105275, Москва, пр-т Буденного, д. 31, e-mail: doktorolga@inbox.ru.
МАТЮХИН Владимир Васильевич – доктор медицинских наук,
профессор, главный научный сотрудник лаборатории физиологии труда
и профилактической эргономики, ФГБУ НИИ Медицины труда РАМН,
105275, Москва, пр-т Буденного, д. 31, e-mail: 1954883@mail.ru.
БУХТИЯРОВ Игорь Валентинович – доктор медицинских наук,
профессор, заведующий лабораторией физиологией труда и
профилактической эргономики, директор, ФГБУ НИИ Медицины труда
РАМН, 105275, Москва, пр-т Буденного, д. 31, e-mail:
ivbukhtiyarov@mail.ru
КАПУСТИНА Ангелина Владимировна – кандидат медицинских
наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологии труда и
профилактической эргономики, ФГБУ НИИ Медицины труда РАМН,
105275, Москва, пр-т Буденного, д. 31, e-mail: ft-matuhin@mail.ru.
ПОРОШЕНКО Алла Семеновна – кандидат биологических наук,
старший научный сотрудник лаборатории физиологии труда и
профилактической эргономики, ФГБУ НИИ Медицины труда РАМН,
105275, Москва, пр-т Буденного, д. 31, e-mail: ft-matuhin@mail.ru.
- 25 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
КАЛИНИНА – кандидат биологических наук, старший научный
сотрудник лаборатории физиологии труда и профилактической
эргономики, ФГБУ НИИ Медицины труда РАМН, 105275, Москва, пр-т
Буденного, д. 31, e-mail: fanfan82@mail.ru.
ОНИАНИ Христина Тамазиевна – кандидат медицинских наук,
научный сотрудник лаборатории физиологии труда и профилактической
эргономики, ФГБУ НИИ Медицины труда РАМН, 105275, Москва, пр-т
Буденного, д. 31, e-mail: ft-matuhin@mail.ru.
Юшкова О.И. Методическое обоснование оценки функционального напряжения
организма при умственном трде / О.И. Юшкова, В.В. Матюхин, И.В. Бухтияров, А.В.
Капустина, А.С. Порошенко, С.А. Калинина, Х.Т. Онианаи // Вестн. ТвГУ. Сер.
Биология и экология. 2014. № 3. С. 15-26.
- 26 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 27-30.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
БИОХИМИЯ
УДК 541.647.577.1
ИММОБИЛИЗАЦИЯ О-ДИФЕНОЛОКСИДАЗЫ ЛЬНА
П.С. Лихуша, Г.П. Лапина
Тверской государственный университет, Тверь
В данной работе рассматриваются иммобилизация о-ДФО на твёрдом
носителе в оптимальных условиях, разработанных на предыдущих
этапах (Лихуша, Лапина, 2009; Лапина, Лихуша, 2010) исследования, а
также ферментативные параметры иммобилизованной о-ДФО льна. В
качестве носителя для иммобилизации энзима использованы
фильтровальная бумага и пластинки «Sorbfil».
Ключевые слова: о-дифенолоксидаза (о-ДФО) биотканей льна,
бензидин, константа Михаэлиса (KM), константа каталитическая (kkat),
максимальная скорость (Vmax), иммобилизация.
Введение. Иммобилизация – это процесс прикрепления
ферментов к поверхности природных или синтетических материалов,
включение их в полимерные материалы, полые волокна и мембранные
капсулы, поперечная химическая сшивка. При иммобилизации
ферментов происходит стабилизация каталитической активности, т.к.
этот процесс препятствует денатурации белков (Кестнер, 1974; Тривен,
1983; Волова, 1999). Сравнительное исследование фермента о-ДФО
биотканей льна в растворе и иммобилизованном состоянии важно,
поскольку позволит не только получить новые сведения о его
биокаталитических свойствах, но и расширить теоретические
представления о взаимосвязи структуры и функций ферментов,
осуществляющих биокатализ в объме водной фазы и на поверхности
раздела
(в
иммобилизованном
состоянии).
Помимо
этого,
иммобилизованную форму фермента можно использовать для создания
тест-систем для определения перекисных соединений в продуктах
питания, в частности, в льняном масле.
Методика. На две полоски фильтровальной бумаги наносили 10
капель САЧ (сывороточный альбумин человека – коммерческий
препарат: концентрация 2,2·10-5 М, сухое вещество содержит не более
6% воды по массе), 20 капель экстракта о-ДФО (5,13·10-5 М) и
дополнительно 10 капель раствора бензидина (1,08·10-3 М). Капли
наносили поочередно с последующим высушиванием. Диаметр пятен от
капель составил 4-6 мм во всех вариантах нанесения компонентов.
Аналогичная методика была применена и для пластин «Sorbfil».
Растворы пероксида водорода готовили разбавлением исходного
(2,283·10-2 М). Концентрация разбавленного раствора составляла
- 27 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
1,083·10-2 М, т.е. на три порядка больше концентрации фермента.
Вслед за этим проводили погружение иммобилизованных форм
о-ДФО в растворы H2O2. При окислении бензидина образовывалось
восстановленное соединение синего цвета, количество которого
определяли фотометрически при λ=540 нм. Затем проводили
просушивание и сканирование, с последующим сравнением
интенсивности окрашенных зон. Чем больше концентрация пероксида
водорода (в интервале (1,083 – 2,283)·10-2 М), тем интенсивнее была
окраска пятен. Интенсивность окраски демонстрировала успешность
иммобилизации; реакция с участием фермента о-ДФО шла как в объёме
водного раствора, так и на твердом носителе, на котором был
иммобилизован фермент. При большей концентрации перекиси
водорода ферментативная реакция протекала интенсивнее с
увеличенным выходом продуктов. Наиболее оптимальным твёрдым
носителем были выбраны пластинки «Sorbfil».
а
б
Р и с . 1 . Внешний вид тестовых систем иммобилизованной
о-дифенолоксидазы льна на пластинках «Sorbfil» (а)
и фильтровальной бумаге (б)
По разработанной схеме в условиях стационарной кинетики и
насыщения фермента субстратом были получены кинетические кривые
D-τ при ионных силах 0,1÷0,4 М и проведены расчёты ферментативных
параметров kkat и KM. Затем были построены зависимости kkat и KM от
ионной силы раствора (I) для сравнения ферментативного поведения
иммобилизованного биокатализатора и свободной формы фермента.
- 28 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Р и с . 2 . Зависимость KМ и kкаt от ионной силы (I) раствора
Результаты и обсуждение. Из рис. 2 видно, что при повышении
ионной силы до 0,2 М, одновременно возрастают и KМ, и kкат (для
иммобилизованной формы). При дальнейшем повышении ионной (М)
силы от 0,2 до 0,3 наблюдается снижение указанных значений. Из
графика видно, что (1) для иммобилизованной о-ДФО льна оптимальное
для проявления каталитических свойств значение ионной силы
составляет 0,2 М; (2) графики изменений значений и KМ, и kкаt для
иммобилизованной формы о-ДФО льна расположены выше графиков
изменений значений KМ и kкаt для водорастворимой формы
биокатализатора. Это свидетельствует о худшем взамимодействии
фермента с субстратом для иммобилизованной формы в сравнении с
водорастворимой формой. В то же время биокатализ (kкаt) идёт
значительно (~ в 3 раза) интенсивнее в случае иммобилизованной оДФО льна.
Заключение.
Иммобилизация
трёхкратно
усиливает
каталитическую активность о-ДФО льна в сравнении с растворимой
формой.
Список литературы
Волова Т.Г. 1999. Биотехнология. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения
РАН. 252 с.
Кёстнер А.И. 1974. Иммобилизованные ферменты // Успехи химии. Т. 43.
Вып. 8. С. 1480-1499.
Лапина Г.П., Лихуша П.С. 2010. Закономерности хода ферментативной
реакции, катализируемой о-дифенолоксидазой льна при варьировании
- 29 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
ионной силы раствора // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. Вып. 20.
№ 32. С. 23-26.
Лихуша П.С., Лапина Г.П. 2009. Зависимость ферментативных параметров
о-дифенолоксидазы льна-долгунца от ионной силы раствора // Вестн.
ТвГУ. Сер. Биология и экология. Вып. 15. № 34. С. 29-41.
Тривен М. 1983. Иммобилизованные ферменты. М.: Мир. 213 с.
IMMOBILIZATION OF O-DIPHENOLOXYDASE OF FLAX
P.S. Likhusha, G.P. Lapinа
Tver State University, Tver
Immobilization of o-DPO on the solid medium under earlier developed
optimal conditions (Likhusha, Lapina, 2009; Lapina, Likhusha, 2010) is
studied. The enzymatic parameters of immobilized o-DPO of flax are
described. The filtering paper and “Sorbfil” plates are used as mediums for
the enzyme immobilization.
Keywords: o-diphenoloxydase (o-DPO) of biofabrics of flax, benzidine, the
Michaelis constant (KM), the catalytic constant (kkat), maximum speed (Vmax),
immobilization
Об авторах:
ЛИХУША Павел Сергеевич – ассистент кафедры физикохимической экспертизы биоорганических соединений, ФГБОУ ВПО
«Тверской государственный университет», 170100, Тверь, ул. Желябова,
д. 33, e-mail: slar1985@mail.ru.
ЛАПИНА Галина Петровна – доктор химических наук,
профессор, заведующая кафедрой физико-химической экспертизы
биоорганических
соединений,
ФГБОУ
ВПО
«Тверской
государственный университет», 170100, Тверь, ул. Желябова, д. 33,
e-mail: Galina.Lapina@tversu.ru.
Лихуша П.С. Иммобилизация о-дифенооксидазы льна / П.С. Лихуша, Г.П. Лапина //
Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2014. № 3. С. 27-30.
- 30 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 31-35.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
УДК 616.716.1/.4-074:616.314-089.28.844
ИЗМЕНЕНИЯ МАРКЕРОВ МЕТАБОЛИЗМА КОСТНОЙ ТКАНИ
У БОЛЬНЫХ ОСТЕОПОРОЗОМ ПОСЛЕ ЛЕЧЕНИЯ
АНТИРЕЗОРБТИВНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ И ПРОВЕДЕНИЯ
РЕКОНСТРУКТИВНЫХ ОПЕРАЦИЙ НА ЧЕЛЮСТИ
Н.Н. Слюсарь, И.В. Киселёва, В.Н. Стрельников, О.В. Кочкуров
Тверская ГМА Минздрава России, Тверь
Маркеры метаболизма костной ткани – остеокальцин, костный
изофермент щелочной фосфатазы и катепсин К в сыворотке крови –
отражают степень формирования и резорбции кости при остеопорозе в
различные сроки после лечения этого заболевания. Изменения
количества маркеров позволяет выработать четкие критерии
мониторинга заболевания, даже при реконструктивных операциях на
челюсти.
Ключевые слова: сыворотка крови, остеопороз, остеокальцин, костный
изофермент щелочной фосфатазы и катепсин К.
Введение. Остеопороз, который в специальной литературе
называют «скрытой эпидемией» или даже «чумой ХХI века», является
главной причиной роста травматизма у всех лиц, независимо от пола,
старше 52 лет (Bettica, Moro, 1995; Prica, Thompson, 1995; Ермакова,
Пронченко, 1998; Delmas, Garnero, 1998; Eidner et al., 2000; Минченко,
Марченкова, 2003; Брылякова, 2005). Формирование кости при этом,
даже при активной антирезорбтивной терапии, может быть сильно
снижено, нормально, или даже повышено, но степень усиления
формирования всегда меньше, чем степень резорбции. Отсутствие
четких биохимических показателей для характеристики процессов
формирования и резорбции кости часто препятствует проведению
необходимых операций на кости, в том числе и в челюстно-лицевой
области. Вместе с тем, одновременное исследование маркеров
метаболизма костной ткани, отвечающих за ее образование, таких как
остеокальцин, костный изофермент щелочной фосфатазы и катепсин К,
отвечающих за ее резорбцию, позволяет более детально спланировать
хирургическое вмешательство на челюсти. Ранее нами были проведены
исследования содержания остеокальцина, костного изофермента
щелочной фосфатазы и катепсина К у больных остеопорозом через 3-6
месяцев после лечения и проведенных реконструктивных операций на
челюсти (Киселева, 2014; Киселева и др., 2014). Однако,
недостаточность исследований в поздние сроки после лечения не
позволяет выработать критерии мониторинга заболевания. В связи с
этим мы задались целью исследовать содержание остеокальцина,
- 31 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
костного изофермента щелочной фосфатазы и катепсина К в сыворотке
крови обследуемых через 6, 9 и 12 месяцев после антирезорбтивной
терапии и проведения реконструктивных операций на челюсти.
Материал и методика. I группу составили 20 человек –
здоровые лица, в возрасте 37-45 лет. II группа – 30 пациентов с
диагнозом системный остеопороз, которым после проведения
антирезорбтивной терапии препаратом Акласта были сделаны
реконструктивные операции на челюсти. Возраст обследуемых составил
от 52 до 65 лет. Диагноз системный остеопороз подтвержден данными
денситометрии и ультразвуковой сонографии.
Для оценки метаболизма костной ткани было проведено
исследование биохимических маркеров: остеокальцина N-MID
(Великобритания), костного изофермента щелочной фосфатазы Quidel
(Metra BAP) (США) и катепсина К «Biomedica» (США). Исследование
указанных маркеров проводили с помощью метода иммуноферментного
анализа на аппарате АИФР–01 «Униплан» (Россия). Биохимическое
исследование проводилось через 6, 9 и 12 месяцев после
антирезорбтивной терапии и проведения реконструктивных операций
на челюсти.
Результаты и обсуждение. Содержание маркеров метаболизма
костной такни в сыворотке крови обследуемых I-II групп через 6, 9 и 12
месяцев после антирезорбтивной терапии и реконструктивных операций
на челюсти приведено в таблице.
Таблица
Биохимический
показатель
Остеокальцин
Костный
изофермент
щелочной
фосфатазы
Катепсин К
Здоровые лица
(I группа)
Больные остеопорозом
(II группа)
6 месяцев
9 месяцев
12 месяцев
8,3±0,3
13,7±0,5*
11,5±1,6*
14,8±1,2*
36,6±1,7
27,9±1,0*
41,7±2,1*
39,7±1,4
4,9±0,2
10,3±0,8*
7,7±0,4*
8,9±0,2*
*Достоверность различия содержания остеокальцина, костного изофермента щелочной
фосфатазы и катепсина К у обследуемых I и II групп (p<0,05).
Исследование
биохимических
показателей
позволило
установить, что содержание остеокальцина у обследуемых II группы
через 6 месяцев после антирезорбтивной терапии было в среднем в
1,6 раза выше его значений у обследуемых I группы (таблица). Вместе с
тем, количество остеокальцина у пациентов II группы через 12 месяцев
после лечения незначительно превышало его значения через 6 и 9
месяцев после лечения. Обращает на себя внимание тот факт, что
- 32 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
уровень содержания остеокальцина у больных остеопорозом (II группа)
через 6, 9 и 12 месяцев после лечения был значительно выше его
количества у здоровых лиц (I группа) и у больных остеопорозом через
3-6 месяцев (Киселева, 2014; Киселева и др., 2014).
При исследовании другого маркера формирования костной ткани
– костного изофермента щелочной фосфатазы, было в установлено, что
(1) содержание костного изофермента щелочной фосфатазы в сыворотке
крови обследуемых II группы через 6 месяцев значительно ниже его
уровня у здоровых лиц (I группа), тогда как через 9 и 12 месяцев его
значения выше; (2) достоверные различия содержания исследуемого
маркера метаболизма костной ткани через 9 и 12 месяцев после
антирезорбтивной терапии отсутстуют, но наблюдаетя тенденция к
увеличению его значений по сравнению с показателями у здоровых лиц
(I группа) и больных остеопорозом через 6 месяцев после проведенного
лечения.
Обнаружено, что содержание катепсина К – маркера резорбции
костной ткани и остеоартрита – у больных остеопорозом в различные
сроки после лечения достоверно отличается от значений у здоровых
лиц. Вместе с тем, количество катепсина К через 6 месяцев после
лечения в среднем в 2,1 раза выше значений у обследуемых I группы.
Серез 9 и 12 месяцев после лечения уровень содержания катепсина К
имеет четкую тенденцию к снижению по сравнению с показателями
через 6 месяцев после лечения.
Полученные
данные
свидетельствуют
о
различной
направленности изменений метаболизма костной ткани у больных
остеопорозом, которым были проведены реконструктивные операции на
челюсти.
Заключение.
Поскольку
для
остеопороза
характерно
ремоделирование с усилением процесса резорбции, то для контроля
лечения в основном используют маркеры резорбции кости (Risteli L.,
Risteli J., 1993; Насонов, 1998; Никитинская, 2002; Минченко,
Марченкова, 2003). Вместе с тем, метаболизм кости характеризуется как
процессами образования новой костной ткани, так и деградации старой,
и, следовательно, ранее используемый подход обследования не может
достоверно отражать метаболические процессы в костной ткани.
Разработанные в настоящей работе диагностические критерии
позволяют проводить исследования метаболизма костной ткани в
различные сроки после лечения антирезорбтивными препаратами
пациентов с остеопорозом, в том числе и после реконструктивных
операций на челюсти. Это дает возможность оценить не только
метаболический эффект, но и прогнозировать восстановление
плотности костной ткани в различные сроки после хирургических
вмешательств.
- 33 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Список литературы
Брылякова С.Н. 2005. Показатели метаболизма костной ткани и системы
гемостаза у пациентов пожилого возраста, страдающих инволютивным
остеопорозом в сочетании с ишемической болезнью сердца: дис. … канд.
мед. наук. Самара.
Ермакова И.П., Пронченко И.А. 1998. Сывороточные биохимические маркеры
в диагностике остеопороза // Остеопороз и остеопатии. № 1. С. 24-26.
Киселева И.В. 2014. Изменение маркеров метаболизма костной ткани в
сыворотке крови у больных остеопорозом // Современные проблемы науки
и образования.– № 3.
Киселева И.В., Стрельников В.Н., Слюсарь Н.Н.,. Кочкуров О.В., Стрельников
Е.В. 2014. Изменение показателей остеокальцина, костного изо-фермента
щелочной фосфатазы и катепсина К в сыворотке крови у стоматологических
пациентов
с
сопутствующей
патологией
//
Пародонтология. №1(70). С. 20-23.
Минченко Б.И., Марченкова Л.A. 2003. Биохимические маркеры метаболизма
костной ткани // Лабораторная медицина. № 3. С. 45-59.
Насонов Е.Л. 1998. Проблемы остеопороза: изучение биохимических маркеров
костного метаболизма // Клиническая медицина. № 5. C. 20-25.
Никитинская О.А. 2002. Изучение минеральной плотности костной ткани и
биохимических маркеров костного обмена у больных сенильным и
постменопаузальным остеопорозом и влияние на них терапии
альфакальцидолом: дис. … канд. мед. наук.
Bettica P., Moro L. 1995. Biochemical markers of bone metabolism in the
assessment of osteoporosis // JIFCC. V. 7. №.1. P. 16-22.
Delmas P.D., Garnero P. 1998. Biological markers of bone turnover in osteoporosis
// Osteoporosis / eds. J Stevenson, R Lindsay. London: Chapman and Hall
Medical. P. 117-136.
Eidner T., Lehmann G., Oelzner P. 2000. Relationship between biochemical and
histomorphometric parameters of bone turnover. // Osteoporos. Int. V. 11
(Suppl. 2). P. 62.
Price С. P., Thompson P.W. 1995. The role of biochemical tests in the screening and
monitoring ofosteoporosis // Ann. Clin. Biochem. V. 32. P. 244-260.
Risteli L., Risteli J. 1993. Biochemical markers of bone metabolism // Ann. Med.
V. 25. P. 385-393.
- 34 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
СHANGES OF METABOLISM MARKER OF BONE TISSUE
AT PATIENTS WITH OSTEOPOROSIS AFTER ANTIRESORBTIV
THERAPY AND RECONSTRUCTIVE OPERATIONS ON JAW
N.N. Slusar, I.V. Kiseleva, V.N. Strelnikov, O.V. Kochkurov
Tver State Medical Academy, Tver
Metabolism markers of bone tissue, osteocalcin, bone isoferment of alcaline
phosphatase, cathepsin K in blood serum, display the degree of bone
formation and resorption under the osteoporosis at various stages after the
desease. Changes in a number of markers allow to develop reliable criteria for
desease monitoring, even under reconstructive surgery on the jaw.
Keywords: blood serum, osteoporosis, osteokalcin, bone isoferment of
alkaline phosphatase, cathepsin K.
Об авторах:
СЛЮСАРЬ Николай Николаевич – доктор медицинских наук,
профессор кафедры биохимии с курсом клинической лабораторной
диагностики ФПДО, ГБОУ ВПО «Тверская ГМА Минздрава России»,
170100, Тверь, ул. Советская, д. 4, e-mail: slusar2011@rambler.ru.
КИСЕЛЕВА Ирина Владимировна – аспирант кафедры
ортопедической стоматологии, ГБОУ ВПО «Тверская ГМА Минздрава
России», 170100, Тверь, ул. Советская, д. 4, e-mail: k.i.v_1986@mail.ru.
СТРЕЛЬНИКОВ Валерий Николаевич – доктор медицинских
наук, профессор кафедры ортопедической стоматологии, ГБОУ ВПО
«Тверская ГМА Минздрава России», 170100, Тверь, ул. Советская, д. 4,
e-mail: tmk1tmk@yandex.ru.
КОЧКУРОВ Олег Валерьевич – ассистент кафедры биохимии с
курсом клинической лабораторной диагностики ФПДО, ГБОУ ВПО
«Тверская ГМА Минздрава России», 170100, Тверь, ул. Советская, д. 4,
e-mail: oleg.ko4kurov@yandex.ru.
Слюсарь Н.Н. Изменение маркеров метаболизма костной ткани у больных
остеопорозом после лечения антирезорбтивными препаратами и проведения
реконструктивных операций на челюсти / Н.Н. Слюсарь, И.В. Киселева, В.Н.
Стрельников, О.В. Кочкуров // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2014. № 3.
С. 31-35.
- 35 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 36-41.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
УДК 340.67
БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУПНОЙ КРОВИ И
КРОВИ ЖИВЫХ ЛИЦ С ПАТОЛОГИЕЙ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯМИ
ТРАВМАТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА
И.Е. Туманова1, А.Н. Панкрушина1, В.К. Дадабаев2
1
Тверской государственный университет, Тверь
2
Тверская ГМА Минздрава России, Тверь
Комплекс биохимических показателей крови может быть использован в
качестве биохимических маркёров сердечно-сосудистой патологии и
колото-резаных ранений, как в крови живых лиц, так и в крови трупов.
Характер умирания – скоропостижная смерть или смерть, имеющая
некую
продолжительность
агонального
периода,
оказывает
существенное влияние на содержание биохимических компонентов в
трупной крови, что имеет значение для практики судебной медицины.
Ключевые слова: биохимические показатели крови, судебная медицина.
Введение. Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются
одной из основных причин смертности взрослого трудоспособного
населения (Витер, Пермяков, 2000). Самыми распространенными
причинами
наступления
скоропостижной
смерти
выступают
ишемическая болезнь сердца (ИБС) и инфаркт миокарда (ИМ). В
терминальном
периоде
происходит
около
70%
изменений
биохимических показателей крови, связанных с нарушениями тканевого
метаболизма, гемодинамики, функции выделительных органов, и только
30% можно отнести к трупным изменениям (Крюков, 1998; Дежинова и
др., 2001).
В имеющихся на сегодняшний день литературных источниках
недостаточно полно изложены отличия биохимических показателей
крови живых лиц и трупов с патологией сердечно-сосудистой системы и
повреждениями травматического характера. Следует отметить, что
данные исследования представляют значительный интерес, как для
практиков судебной медицины, так и для лечащих врачей, поскольку
позволяют выявить разницу в биохимических показателях крови при
скоропостижной смерти и смерти, имеющей некую продолжительность
агонального периода (Туманова, Панкрушина, 2012).
Цель исследования – изучение биохимических показателей крови
живых лиц и трупной крови для выявление различий между ними при
сердечно-сосудистых заболеваниях и повреждениях травматического
характера.
- 36 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Методика. Исследования проводили в ГКУ Тверской области
«Бюро судебно-медицинской экспертизы» и в клинико-биохимической
лаборатории ГБУЗ городской клинической больницы скорой
медицинской помощи. Образцы исследовали на количественное
содержание щелочной фосфатазы (ЩФ), глюкозы, креатинина,
мочевины, аспарагиновой и аланиновой трансаминаз (АСТ и АЛТ),
общего билирубина, общего белка, холестерина, триглицеридов (ТГ), βлипопротеидов (β-ЛП). Биохимические параметры сыворотки крови
определяли на полуавтоматическом биохимическом анализаторе Clima
МС-15 (Испания) с помощью диагностических наборов «Диакон
Диасис» производства Россия (Московская обл.) (Туманова,
Панкрушина, 2012).
Исследована кровь 37 трупов и 37 живых лиц, из них погибших и
страдавших сердечно-сосудистыми патологиями – по 32 случая,
погибших от травматических повреждений и пострадавших в результате
травмы – по 5 образцов. Результаты обрабатывали статистически с
помощью программы Microsoft Excel 2003.
Результаты и обсуждение. Биохимические показатели крови
живых лиц, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями или
получивших колото-резанные ранения (КРР), приведены в таблице 1.
Таблица 1
Б/х показатель
Мочевина
ЩФ
Белок
АСТ
АЛТ
Креатинин
Билирубин
Глюкоза
Холестерин
ТГ
β-ЛП
Референтные
интервалы
2,5-8,3ммоль/л
64-306Ед/л
65-88г/л
1-40Ед/л
1-40Ед/л
44-124мкмоль/л
0-20,5мкмоль/л
3,5-6,0ммоль/л
0-3,4ммоль/л
1,0-2,3ммоль/л
3-5,5г/л
ИБС (28)
8,51±0,49
128,60±26,84
78,60±1,41
192,53±12,25
169,43±10,89
86,97±8,30
14,29±1,76
4,95±0,14
6,06±0,07
1,57±0,12
4,34±0,19
Заболевание
ИМ (4)
9,40±1,10
200,81±25,19
91,02±5,86
198,74±20,46
201,37±28,05
71,6±15,24
9,24±1,81
4,18±0,73
5,11±0,36
1,89±0,14
4,41±0,48
КРР (5)
5,32±1,01
95,45±20,21
48,03±2,44
77,86±16,78
53,21±14,32
56,72±1,89
6,59±2,92
3,12±0,21
1,89±0,54
1,34±0,45
3,21±0,57
Выявлено, что при ССЗ концентрация мочевины превышает
верхнюю границу референтного интервала, однако при КРР ее
концентрация укладывается в пределы нормальных величин.
Содержание щелочной фосфатазы в крови живых лиц с ССЗ и КРР
соответствует референтным величинам, тогда как в случаях КРР
концентрация ЩФ приближается к нижней границе референтного
интервала. Уровень белка в крови живых лиц при ИБС соответствует
нормальным величинам; в случае ИМ он выходит за верхние, а при КРР
– за нижние границы референтного интервала (как следствие обширной
- 37 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
кровопотери). Концентрация АСТ и АЛТ (биохимические маркеры
состояния миокарда) в крови больных лиц с паталогией сердца намного
превышает диапазон нормальных значений. Известно, что при
стенокардии уровень активности аминотрансфераз в крови повышается.
При инфаркте миокарда в крови наблюдается рост активности АЛТ
(застойные явления в печени, обусловленные правосторонней сердечной
недостаточностью) и рост активности в крови АСТ. К тому же
повышение АЛТ обнаруживается при заболеваниях сердца,
сопровождающихся вторичным поражением печени. Кроме того,
повышение активности аминотрансфераз может быть вызвано
употреблением лекарственных препаратов (Комаров, Коровкин, 1981;
Бышевский и др., 2002). При КРР концентрация АСТ и АЛТ выше
референтных величин, но значительно ниже (в 2 – 3 раза) по сравнению
со случаями ССЗ. Концентрации креатинина, билирубина, глюкозы в
крови живых лиц как при ССЗ, так и при КРР укладываются в
референтный интервал, однако при КРР содержание глюкозы находится
на нижней границе нормальных значений. Уровень холестерина при
ССЗ превышает границы референтного интервала; содержание
триглицеридов и β-липопротеидов укладывается в пределы нормальных
значений. В случаях КРР содержание холестерина, триглицеридов и βлипопротеидов соответствуют нормальным значениям.
Результаты исследования биохимических показателей крови лиц,
погибших от ССЗ и КРР приведены в таблице 2.
Таблица 2
Б/х показатель
Мочевина
ЩФ
Белок
АСТ
АЛТ
Креатинин
Билирубин
Глюкоза
Холестерин
ТГ
β-ЛП
Референтные
интервалы
3-8 ммоль/л
54-137Ед/л
68-78г/л
5-40Ед/л
5-40Ед/л
150-220мкмоль/л
17-19мкмоль/л
1,5-3,5ммоль/л
3-6ммоль/л
0,55-2,29ммоль/л
3-5,5г/л
ИБС (28)
9,08±1,71
450,18±38,64
41,18±4,36
272,64±42,57
136,11±27,88
158,17±18,5
8,56±1,59
2,67±0,79
1,08±0,27
0,48±0,11
1,49±0,17
Причина смерти
ИМ (4)
9,53±2,75
336,15±27,23
55,25±4,77
358,24±29,24
99,31±21,16
126,34±11,14
9,12±3,17
3,14±0,51
0,71±0,18
0,35±0,11
2,02±0,35
КРР (5)
10,93±0,95
417,23±25,19
31,93±4,78
320,51±14,21
150,56±12,25
164,15±23,61
8,05±0,84
1,20±0,65
1,51±1,04
0,56±0,08
1,44±0,11
Как следует из полученных результатов, такие биохимические
показатели крови, как мочевина, ЩФ, АСТ, АЛТ повышаются;
содержание белка, билирубина, холестерина и β-липопротеидов
понижается относительно границ референтных интервалов; уровень
креатинина остаётся в пределах нормальных значений в трупной крови
вне зависимости от причины смерти (ССЗ или КРР). Выявлено различие
в содержании глюкозы и ТГ в крови лиц, погибших от ССЗ и КРР:
- 38 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
уровень глюкозы в первом случае остаётся в пределах референтных
величин, тогда как при смерти от КРР содержание глюкозы снижено;
концентрация ТГ в крови лиц, погибших от КРР, соответствует
нормальным значениям, а у лиц, умерших от ИБС и ИМ, – снижена.
При КРР в крови живых лиц концентрация мочевины значительно ниже,
чем в крови трупов. При ИБС и ИМ концентрация мочевины в крови от
живых лиц и трупов выходит за верхние границы референтных величин.
Содержание щелочной фосфатазы в крови трупов в три раза выше, чем
в крови живых лиц при одинаковых патологиях. Концентрация белка
при ИБС и ИМ в крови трупов меньше, чем в крови живых лиц,
страдавших теми же патологиями. При КРР существенной разницы в
концентрации белка не выявлено. При ИБС и ИМ концентрация АСТ в
полтора раза меньше в крови живых лиц, чем в крови трупов с той же
патологией; при КРР практически в четыре раза концентрация АСТ
выше в крови трупов, чем в крови живых лиц. Концентрация АЛТ при
ИБС существенных различий не имеет; при ИМ концентрация АЛТ в
два раза выше в крови живых лиц; при КРР концентрация АЛТ в три
раза выше в крови трупов. Показатель креатинина практически в два
раза выше в крови трупов при ИБС и ИМ, а при КРР в три раза выше в
крови трупов, чем в крови живых лиц. Уровень билирубина сильно
отличается при ИБС: в крови трупов его почти в два раза меньше, чем в
крови живых лиц; при других патологиях большой разницы не
выявлено. При сопоставлении содержания липидов выявлено, что
содержание холестерина в пять раз ниже при ИБС и ИМ в крови трупов,
чем в крови живых лиц при тех же патологиях; при КРР большой
разницы в этом отношении не обнаружено. Концентрация
триглицеридов в крови трупов в два раза ниже, чем в крови живых лиц,
а при КРР – в три раза; β-липопротеиды при ИБС и КРР выше в три раза
в крови живых лиц, чем в крови умерших, а при КРР – в два раза.
Заключение. Анализ биохимических показателей трупной крови
и крови живых лиц с ССЗ и КРР показал, что биохимические показатели
крови, таких как: концентрация АСТ, АЛТ и холестерина, могут быть
использованы в качестве маркёров ССП как в крови живых лиц, так и в
крови трупов с учётом морфологических данных истории болезни и
паталого-анатомического исследования трупа. В случае КРР как у
живых, так и у мгновенно умерших лиц таким маркером может служить
содержание глюкозы в крови. Уровень сахара в трупной крови при
массивных кровопотерях может быть в 2-3 раза ниже прижизненных
показателей (Асташкина, Власова, 2006, 2008). Характер умирания –
скоропостижная
смерть
или
смерть,
имеющая
некую
продолжительность агонального периода, оказывает существенное
влияние на содержание биохимических компонентов в трупной крови.
- 39 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Список литературы
Асташкина О.Г., Власова Н.В. 2006. Значение и возможности судебнобиохимических исследований при дифференциальной диагностике
различных видов патологических состояний // Проблемы экспертизы в
медицине. № 4. С. 17-19.
Асташкина О.Г., Власова Н.В. 2008. Значение биохимических исследований в
практике судебно-медицинской экспертизы // Судебно-медицинская
экспертиза. № 4. С. 19-22.
Бышевский А.Ш., Галян С.Л., Терсенов О.А. 2002. Биохимические сдвиги и их
оценка в диагностике патологических состояний. М.: Академия. 318 с.
Витер В.И., Пермяков А.В. 2000. Судебно-медицинские аспекты
скоропостижной смерти. Ижевск: Экспертиза. 152 с.
Дежинова Т.А., Краевский Е.В., Попов В.Л., Заславский Г.И., Бабаханян Р.В.
2001. Биохимические методы исследования в практике судебномедицинской экспертизы // Библиотека судебно-медицинского эксперта.
Вып. 5. 59 с.
Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф., Меньшиков В.В. 1981. Биохимические
исследования в клинике. Л.: Медицина. 487 с.
Крюков В.Н. 1998. Судебная медицина. М.: Медицина. 323 с.
Туманова И.Е., Панкрушина А.Н., Дадабаев В.К. 2012. Диагностическое
значение использования биохимического метода в судебно-медицинской
практике // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. Вып. 26. № 16. С.67-76.
BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF CADAVERIC BLOOD
AND THE BLOOD OF LIVING PERSONS WITH PATHOLOGY OF
CARDIOVASCULAR SYSTEM AND INJURIES OF TRAUMATIC
NATURE
I.E. Tumanova1, A.N. Pankrushina1, V.K. Dadabaev2
1
Tver State University, Tver
Tver State Medical Academy, Tver
2
Complex biochemical parameters of blood can be used as biochemical
markers of cardiovascular disease and stab wounds in the blood of living
persons, as well as in the blood of the corpses. The way of death, sudden or
with a certain duration of agonal period, has a significant influence on the
content of biochemical components in cadaveric blood that has implications
for the practice of forensic medicine.
Keywords: biochemical parameters of blood, forensic medicine.
Об авторах:
ТУМАНОВА Ирина Евгеньевна – аспирант кафедры биологии,
ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет», 170100, Тверь,
ул. Желябова, д. 33, e-mail: tsmeirina@yandex.ru
- 40 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
ПАНКРУШИНА Алла Николаевна – доктор биологических наук,
профессор
кафедры
биологии,
ФГБОУ
ВПО
«Тверской
государственный университет», 170100, Тверь, ул. Желябова, д. 33,
e-mail: alla.pankrushina@mail.ru
ДАДАБАЕВ Владимир Кадырович – кандидат медицинских
наук, доцент кафедры судебной медицины с курсом правоведения,
ГБОУВПО «Тверская ГМА Минздрава России», 170100, Тверь, ул.
Советская, д. 4, e-mail: Vladimird123@mail.ru
Туманова И.Е. Биохимическая характеристика трупной крови и крови живых лиц с
патологией сердечно-сосудистой системы и повреждениями травматического
характера / И.Е. Туманова, А.Н. Панкрушина, В.К. Дадабаев // Вестн. ТвГУ. Сер.
Биология и экология. 2014. № 3. С. 36-41.
- 41 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 42-52.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
ЗООЛОГИЯ
УДК 591.185.6
ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ
ФОТОТРОПИЗМА У БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ LYMNAEA
LAGOTIS SCHRANK И SEGMENTINA MONTGAZONIANA
BORGUIGNAT
Н.Е. Николаева
Тверской государственный университет, Тверь
Для выяснения влияния абиотических факторов на изменение
фототропизма осуществлялось четыре типа экспериментов: изучение
фототропизма при нормальных условиях, после предварительной
световой адаптации, при увеличении интенсивности света и после
понижения температуры воды. Lymnaea lagotis во всех типах
экспериментов оказывали явное предпочтение более освещенным
участкам, максимально перемещались к свету после понижения
температуры воды. Segmentina montgazoniana активно и быстро
передвигались как в направлении источника света, так и от него, с
общим сдвигом от света. Наиболее выраженный отрицательный
фототропизм отмечался при понижении температуры воды.
Ключевые слова: фототропизм, фототаксис, реакция на свет,
моллюски.
Введение. Факторы внешней среды действуют на животных в
изменчивых и сложных сочетаниях, а разные группы неодинаково к ним
чувствительны. Внешние факторы прямо или косвенно оказывают
влияние на изменение фототропизма у гидробионтов. В результате
многолетних исследований нами было установлено, что колебание
численности гидробионтов в уловах подводных светоловушек
обусловлено изменением интенсивности положительного фототропизма
и не зависит напрямую от их численности в водоеме (Николаева, 2007).
Резкие изменения условий окружающей среды не вызывают
однозначного и линейного изменение фотореакции у подопытных
животных в естественной среде обитания, но они приводят к различным
модификациям уже существующего для данного вида и в данном
биотопе поведения. Экзогенные факторы являются пусковым
механизмом для изменения фототропизма, причем выделение какоголибо конкретного экзогенного фактора из их общей совокупности и
определение его роли в полевых условиях невозможно или крайне
затруднительно. Поэтому настоящее исследование посвящено изучению
воздействия ряда факторов внешней среды на фототропизм
гидробионтов, содержащихся в лабораторных условиях.
- 42 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Методика. Исследования проводили с мая по сентябрь 2008–
2009 гг. Для проведения экспериментов были отобраны взрослые особи
прудовика Lymnaea lagotis Schrank и катушки Segmentina montgazoniana
Borguignat. Сбор материала проводился при помощи водного сачка в
небольшом стоячем заросшем водоеме д. Пуково (Калининский р-н,
Тверская обл.). Животные содержались в отстоянной водопроводной
воде при температуре 23–250С при естественной смене дня и ночи.
Регулярно проводились кормление и частичная замена воды.
Для экспериментов использовали аквариумы 60х15х15 см,
разделенные разметкой на пять частей. Под дном каждого аквариума
располагали фон с градиентной заливкой от серо-белого до темносерого цвета. Задняя стенка была закрыта черным фоном. Никаких
внутренних преград установлено не было. Источниками света служили
фонарики со светодиодами, имеющие три режима работы – 3, 9 и 15
светодиодов. Свет был косо направлен на дно первой ячейки аквариума
таким образом, чтобы его интенсивность постепенно снижалась по
направлению от передней части аквариума к задней (рис. 1).
Р и с . 1 . Общий вид аквариума для лабораторных экспериментов
и расположение источника света
Все эксперименты проводили в одно и тоже время во вторую
половину дня и завершали к часу ночи для минимизации влияния
циркадных ритмов на результаты работы. Продолжительность опыта
составляла 20 мин. В один день проводили от 3 до 7 повторов одного
опыта. Перед каждым повтором животные проходили период
восстановления в течение 1 часа. После завершения очередного опыта
животных путем аккуратного перемешивания воды равномерно
распределяли по аквариуму. В конце дня животных возвращали в
емкости для постоянного содержания. Каждый день формировали
новые группы путем случайного выбора. Всего было проведено 526
опытов: L. lagotis – 251, S. montgazoniana – 275. Количество особей в
каждом опыте варьировало: L. lagotis – от 20 до 33 экз., S. montgazoniana
- 43 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
– от 15 до 82 экз.
Всего проводилось четыре типа экспериментов:
0-тип – определение фототропизма в «нормальных» условиях
(предварительная темновая адаптация, интенсивность освещения 3
светодиода, температура воды 23-250С).
1-тип – влияние предварительной световой адаптации.
2-тип – влияние интенсивности светового излучения.
3-тип – влияние температуры окружающей среды.
Во всех типах экспериментов, кроме 1-го, период восстановления
проходил в темном помещении; аквариумы накрывались дополнительно
картонными
коробками.
При
световой
адаптации
период
восстановления проводился в освещенном помещении. Фонарики в 0, 1
и 3 типах экспериментов включали в режиме работы трех светодиодов.
При изучении влияния интенсивности света сравнивали результаты от
освещения тремя и девятью светодиодами, при этом между
аквариумами
устанавливали
светонепроницаемую
перегородку.
Температуру в 0, 1 и 2 типах экспериментов поддерживали в пределах
23-250С, а в опытах по влиянию пониженной температуры воды на
фототропизм опытный аквариум охлаждали до 15-160С путем
частичного погружения в холодную воду.
Контрольные эксперименты. Для 0-го типа экспериментов
контролем служило распределение животных по аквариуму в темноте,
до включения света. Для 1, 2 и 3-го типа экспериментов контролем
служили также серии экспериментов 0-го типа.
Распределение животных в аквариумах до и после опыта
регистрировали при помощи цифровой фотокамеры Canon Power Shot
A630. Подсчет объектов проводили по фотоснимкам 3264x2448 dpi. При
подсчете не учитывали особей, погибших во время эксперимента, и
моллюсков, впавшие в оцепенение на стенках аквариума выше уровня
воды; в результате, количество животных до и после опыта могло быть
различным. При нахождении животного на линии границы
принадлежность к ячейке определяли по расположению головы объекта.
Для
оценки
статистической
значимости
результатов
использовали непараметрические критерии – коэффициенты МаннаУитни и Вилкоксона. Сравнение нескольких связанных групп
проводилось с применением критерия Фридмана (ANOVA),
несвязанных групп – критерия Краскела-Уоллиса (ANOVA). Во всех
случаях в качестве порогового уровня статистической значимости было
принято значение p≤0,05. Для обработки и анализа результатов были
использовали программы Microsoft Excel 2003 (Microsoft Corporation) и
Statistica 6.0 (StatSoft, Inc.). При оценке распределения животных по
аквариуму для каждого опыта рассчитывали среднее значение
распределения (md) по формуле (1):
- 44 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
5
md  
i 1
i  ni
,
n
(1)
где: i – номер ячейки, ni – количество особей в i – ячейке, n – общее
количество особей (Van Gool, Ringelberg, 2002; Губанов, 2005; Cooke et
al., 2008; Николаева, 2010). В данном случае i присваивалось значение
от 0,5 до 4,5 с тем, чтобы md=2,5 свидетельствовало о равном
количестве особей по обе стороны от центра аквариума. Также
учитывалось изменение процента животных, находящихся в первой и
последней ячейках аквариума.
Для суммарной оценки результатов опытов по каждому типу
экспериментов вычисляли медиану среднего значения распределения –
Ме(md) и медиану процента особей в ячейках – Ме(Хi), где i – номер
ячейки от 1 до 5. За минимальное экспериментально значимое
изменение принимали изменение Ме(Хi) – на 5% и изменение Ме(md) –
на 0,25. Экспериментально значимым для наших исследований
признавали результат при изменении хотя бы одного из параметров.
При выборе терминологии мы придерживались работы Г.А.
Мазохина-Поршнякова (1977), согласно которой фототропизм –
целенаправленный двигательный акт, мотивированный внутренним
состоянием организма, ориентирующим фактором для которого
является свет.
Результаты и обсуждение. При сравнении между собой
результатов контрольных опытов без света статистически достоверных
или экспериментально значимых различий между контрольными
группами обнаружено не было (табл. 1, рис. 2, 4).
Таблица 1
Результаты контрольных экспериментов
Вид
L. lagotis
S. montgazoniana
Контроль
(до включения света)
n (э)
189 (6)
208 (6)
р≤0,05
0,714*
0,164*
Контроль
(после включения света,
0-тип)
n (э)
р≤0,05
95 (3)
0,666*
85 (3)
0,063*
Примечание. n (э) – количество опытов (количество контрольных групп);
* – достоверных различий между группами не обнаружено (по критерию КраскелаУоллиса).
Средние значения распределения (md) приближались к 2,5.
Поскольку существенных различий между результатами в контролях не
обнаружено, в некоторых случаях несколько контрольных групп
объединяли в одну – подобные группы в таблицах и на графиках
снабжены специальной пометкой (сг – сборная группа). В случаях
- 45 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
отсутствия существенных различий между экспериментами 0-го типа
они также могли объединяться в сборные группы.
Таблица 2
Распределение животных в аквариумах в ходе экспериментов
опыт/контроль (после
эксперимента)
до/после эксперимента
после эксперимента
опыт/контроль (после
эксперимента)
до эксперимента
Кол-во
Разница
в первой
значений,
ячейке,
Ме (Х1), %
Ме (Х1), %
Разница
значений,
Ме (md)
до/после эксперимента
Контроль/
опыт
до эксперимента
Тип
эксперимента
после эксперимента
Распределение,
Ме(md)
Lymnaea lagotis
Предварительная
адаптация
темновая
адаптация сг
световая
адаптация
2,43
2,00 0,43*
2,37
1,91 0,46*
2,50
2,06 0,44*
0,09
Интенсивность
освещения
3 светодиода
9 светодиодов
2,43
1,83 0,60
Температура
воды
t 240С
2,36
1,91 0,45*
2,50
*
Предварительная
адаптация
Интенсивность
освещения
Температура
воды
0
t 15 С
29,6 45,0 15,4*
1,66 0,84
*
2,80
27,3 47,8 20,5*
29,6 44,4 14,8*
0,23
32,1 50,0 17,9
0,25
*
30,0 45,0 15,0*
22,7 54,5 31,8
Segmentina montgazoniana
темновая
2,44 2,61 -0,17
25,0 23,5
адаптация сг
0,18
световая
2,55 2,43 0,12
25,5 27,8
адаптация
3 светодиода
2,42
2,61 -0,19
*
*
5,60*
9,50*
-1,5
4,30
2,3
26,9 23,5
-3,4
0,05
0,60
9 светодиодов
2,47
2,56 -0,09
25,0 24,1
-0,9
t 240С
2,50
2,67 -0,18
25,2 20,8
-4,4
t 150С
2,64
2,79 -0,16 -0.12 23,6 16,2 -7,4* -4,60
t 150С
2,28
2,17
0,11
25,0 33,3
8,3*
Примечание. * – экспериментально значимые изменения; сг – сборная группа.
Lymnaea lagotis. Во всех типах экспериментов прудовики
оказывали явное предпочтение более освещенным участкам аквариума
(таб. 2, рис. 3). При включении света после темновой адаптации среднее
- 46 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
значение распределения Ме(md) изменялось на 0,43 – с 2,43 до 2,00,
(n=95, р=0,000), а процент в первой ячейке Ме(Х1) увеличивался на
15,4% – с 29,6% до 45,0%. После предварительной световой адаптации
положительная реакция на свет очень незначительно и недостоверно
увеличивалась на 0,09 – с 2,00 до 1,91 Ме(md), а Ме(Х1) на 2,80 % – с
45,0 до 47,8% (n=32, р=0,414).
Р и с . 2 . Распределение L. lagotis по аквариуму (контрольные эксперименты
до включения света): md – среднее значение распределения; тип эксперимента
(0 – нормальные условия; 1 – предварительная световая адаптация;
2 – увеличение интенсивности света; 3 – понижение температуры воды)
При увеличении интенсивности света происходило еще более
заметное приближение к освещенной зоне – по сравнению с контролем
Ме(md) изменялось на 0,23, а Ме(Х1) – на 5,6% (до 50%), но данные
изменения, также как и в предыдущем случае, статистически
недостоверны (n=31, р=0,304).
При понижении температуры у прудовиков также произошло
усиление положительной реакции на свет. Значение Ме(md) изменялось
с 2,50 (до эксперимента) до 1,66 (после эксперимента), на 0,25 больше,
чем у контрольной группы. Ме(Х1) с 22,7% (до опыта) до 54,5%(после),
на 9,50% больше, чем в контроле. Данные изменения являются как
- 47 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
экспериментально (0,25; 9,50%), так и статистически (n=31, р=0,000)
значимыми.
Р и с . 3 . Распределение L. lagotis по аквариуму (контроль до включения света
и опыт после включения света): сг – сборная группа.
Остальные обозначения те же, что и на рис. 2.
Segmentina montgazoniana. Значение Ме(md) варьировало от 2,42
до 2,64 (табл. 2, рис. 5). У данного вида моллюсков во всех случаях,
кроме
предварительной
световой
адаптации,
наблюдалось
статистически достоверное изменение характера распределения
животных по аквариуму, но экспериментально почти все эти изменения
незначительны. Во время экспериментов животные активно и быстро
передвигались как в направлении источника света, так и от него, но в
результате общий сдвиг происходил главным образом от света.
Изменения Ме(md) в разных типах экспериментов составляли от 0,09 до
0,19, а Ме(Х1) от 0,9% до 7,4%.
Единственным экспериментально значимым результатом
является усиление отрицательного фототропизма при понижении
температуры воды до 150С. Процент особей в первой ячейке Ме(Х1)
снижался с 23,6% до 16,2% (7,4%), а в последней Ме(Х5) – увеличивался
с 27,8% до 33,6% (5,8%). После предварительной световой адаптации
характер распределения животных после включения света был
аналогичен таковому до включения.
- 48 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Р и с . 4 . Распределение S. montgazoniana по аквариуму (контрольные
эксперименты до включения света). Обозначения те же, что и на рис. 2.
Прудовик Lymnaea lagotis Schrank и катушка Segmentina
montgazoniana в качестве экспериментальных объектов были выбраны
не случайно. Именно у этих моллюсков нами было отмечено
значительное расхождение показателей интенсивности положительного
фототропизма в полевых и лабораторных условиях. Полевые
эксперименты проводились с 2004 г. с использованием подводной
светоловушки оригинальной конструкции (Николаева, 2007, 2008).
Прудовики, проявляющие заметное стремление к освещенным участкам
в лабораторных экспериментах, не наблюдались в большом количестве
в уловах светоловушкой в полевых условиях. В тоже время катушкисегментины, показавшие наименьшие значения фототропизама и даже
уходившие от света в аквариуме, составляли заметную долю в уловах
светоловушкой в водоемах. Такое несоответствие результатов можно
объяснить различием размеров моллюсков, а также особенностями их
поведения, в частности, передвижения. По всей видимости, не все
привлеченные светом прудовики вследствие более крупных размеров
(до 1,5-1,7 см), могут проникнуть в ловушку через небольшое входное
отверстие (ограничение до 1,5 см); отсюда и низкий процент в полевых
- 49 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
сборах. Зато в лабораторном эксперименте, где размер не является
лимитирующим фактором, животные скапливались в освещенных
участках.
Р и с . 5 . Распределение S. montgazoniana по аквариуму (контроль до
включения света и опыт после включения света): сг – сборная группа.
Остальные обозначения те же, что и на рис. 2
Прудовики обладают не только положительным фототропизмом,
но и выраженным отрицательным геотропизмом и, зачастую,
независимо от наличия света поднимаются выше поверхности воды и
покидают сосуд, в котором содержатся. Для проникновения в
светоловушку, которая находится ниже уровня воды, необходим выбор
направления движения, при котором положительный фототропизм
вступает в противоречие с отрицательным геотропизмом. В то время
как при движении к источнику света, размещенному у верхнего уровня
одной из стенок аквариума, направления совпадают. В результате,
моллюски не только активно приближаются к освещенной стороне, но
часть из них также поднимается вверх и переваливает через край
аквариума в сторону света.
Сегментины обладают небольшими размерами раковины (около
- 50 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
0,5 см), которая не является препятствием для проникновения в
ловушку; эти моллюски очень подвижны. Они быстро приближаются к
свету, но, при отсутствии преград, также активно уходят от него. Кроме
того, в затененных участках животные чаще останавливаются.
Вероятно, в условиях светоловушки, где обратный выход затруднен,
большая часть привлеченных моллюсков остается внутри; в аквариуме
же обратное движение не ограничивалось.
При рассмотрении в целом влияния внешних факторов на
изменение фотореакции у экспериментальных животных можно
отметить,
что
после
предварительной
световой
адаптации
представители обоих видов сдвигаются в более освещенные участки.
Напротив, на понижении температуры воды виды реагируют различным
образом – у прудовиков происходит наибольший сдвиг в освещенную
часть аквариума, в то время как сегментины максимально удаляются от
света.
Заключение. В результате проведенных экспериментов нам
удалось уточнить и дополнить данные, полученные ранее при полевых
и лабораторных исследованиях. Было показано, что изученные
животные не только имеют отличающиеся показатели реакции на свет,
но и различно отвечают на изменение условий окружающей среды.
L. lagotis во всех типах экспериментов оказывали явное предпочтение
более освещенным участкам аквариума, максимально перемещались к
свету после понижения температуры воды. S. montgazoniana активно и
быстро передвигались как в направлении источника света, так и от него,
но в результате общий сдвиг происходил от света. Наиболее
выраженный отрицательный фототропизм отмечался при понижении
температуры воды.
Список литературы
Губанов М.В. 2005. Исследование химических коммуникаций у доминантных
видов биоты солоноватого озера Шира (Хакасия) в лабораторных условиях
[Электрон. ресурс] // Электронный научный журн. «Исследовано в
России». С. 2472-2479. Режим доступа: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/
2005/241.pdf (дата обращения: 21.05.2008).
Мазохин-Поршняков Г.А. 1977. Руководство по физиологии органов чувств
насекомых. М.: Изд-во МГУ. 223 с.
Николаева Н.Е. 2007. Сравнительный анализ эффективности работы трех
моделей подводных светоловушек для сбора и изучения гидробионтов //
Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. Вып. 5. С. 119-123.
Николаева Н.Е. 2008. Новая конструкция подводной светоловушки и ее
использование для сбора гидробионтов // Зоол. журн. Т. 87. № 9.
С. 1134-1136.
Николаева Н.Е. 2010. Изменение фототаксиса у моллюска Planorbis planorbis
под влиянием некоторых факторов внешней среды // Вестн. ТвГУ. Сер.
- 51 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Биология и экология. Вып. 20. № 32. С. 37-44.
Cooke S.L. et al. 2008. Effect of temperature and ultraviolet radiation on diel
vertical migration of freshwater crustacean zooplankton // Can. J. Fish. Aquat.
Sci. Vol. 65. P. 1144-1152.
Van Gool1 E., Ringelberg J. 2002. Relationship between fish kairomone
concentration in a lake and phototactic swimming by Daphnia // J. Plankton
Research. V. 24. № 7. P. 713-721.
THE INFLUENCE OF ABIOTIC FACTORS ON PHOTOTROPISM
OF GASTROPODS LYMNAEA LAGOTIS SCHRANK AND
SEGMENTINA MONTGAZONIANA BORGUIGNAT
N.E. Nikolaeva
Tver State University, Tver
Four types of experiments have been carried out to reveal the influence of
abiotic factors on phototropism of two species of gastropods: (1) under the
normal conditions, (2) under the preliminary light adaptation, (3) under the
increasing of light intensity and (4) under the decrease of water temperature.
Lymnaea lagotis preferred the more illuminated areas in all the mentioned
types of experiments. They also moved to the light source under the water
temperature decrease. Segmentina montgazoniana actively moved to and from
the light source, with negative phototaxis prevailing. The most pronounced
negative phototaxis appeared under the water temperature decreasing.
Keywords: phototropism, phototaxis, reaction to the light, mollusks.
Об авторах:
НИКОЛАЕВА Наталья Евгеньевна – кандидат биологических
наук, доцент кафедры биологии, ФГБОУ ВПО «Тверской
государственный университет», 170002, Тверь, ул. Желябова, д. 33,
e-mail: calvia@yandex.ru.
Николаева Н.Е. Влияние абиотических факторов на изменение фототропизма
брюхоногих моллюсков Lymnaea lagotis Shrank и Segmentina montgazoniana Borguignat/
Н.Е. Николаева // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2014. № 3. С. 42-52.
- 52 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 53-65.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
УДК 597.8:574.34:57.044
ЧИСЛЕННОСТЬ И СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ ОЗЕРНОЙ
ЛЯГУШКИ PELOPHYLAX RIDIBUNDUS PAL. (AMPHIBIA,
ANURA) В ВОДОЕМЕ, ЗАГРЯЗНЕННОМ
КАРБАМИНОВЫМИ ИНСЕКТИЦИДАМИ
Я.А. Якушева, Т.Ю. Пескова
Кубанский государственный университет, Краснодар
При обитании озерной лягушки в водоеме с водой, загрязненной
карбаминовыми пестицидами (2 ПДК), по сравнению с чистым
водоемом наблюдаются: снижение общей численности в 1,2  1,8 раза (в
разные месяцы); преобладание особей морфы striata (в 1,5  3,3 раза в
разные сезоны); преобладание самок по сравнению с самцами (в 1,6  2,1
раза в разные сезоны); преобладание весной неполовозрелых лягушек (в
2,0 раза больше половозрелых).
Ключевые слова: озерная лягушка, популяция, численность, структура,
карбаминовые пестициды.
Введение. Несмотря на потенциальное влияние применяемых
пестицидов и удобрений, водоемы и каналы сельскохозяйственных
угодий остаются типичными местами обитания амфибий. В настоящее
время в сельском хозяйстве широко используются пестициды различной
природы, в том числе и карбаминовые. Эти пестициды появились
достаточно давно; их влияние на сельскохозяйственных животных и
растения было изучено (Оськина, 1984; Часовников, 2003). Однако их
воздействие на представителей дикой фауны остается слабоизученным.
Карбаминовые пестициды попадают в водоемы в результате
сброса воды с рисовых полей (ялан), смыва с обрабатываемых
территорий дождевыми и паводковыми водами (эптам); они
обнаруживаются в оросительных каналах, реках и водохранилищах
(севин) (Перевозченко, 1975). Их летальные и сублетальные
концентрации изменяют численность животных в природных водоемах,
а эффективные концентрации влияют на обмен веществ, изменяя
гематологические, иммунные, эндокринныие и репродуктивные
показатели.
В настоящей работе мы задались целью определить динамику
популяционных показателей озерной лягушки под действием различных
концентраций карбаминовых пестицидов феноксикарба и карбарила.
Методика. Объектом исследования послужила озерная лягушка
(Pelophylax ridibundus Pall., 1771). Для исследования воздействия на нее
пестицидов были взяты два соединения из группы карбаминовых
препаратов  карбарил и феноксикарб. Карбаминовые пестициды
- 53 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
относятся к пестицидам третьего поколения. Период их распада длится
до 3-х месяцев. Карбаматы ингибируют фермент ацетилхолинэстеразу
(АХЭ) (путем карбамилирования), в результате чего последний теряет
способность гидролизовать ацетилхолин. ПДК для карбарила в воде
рыбохозяйственных водоемов составляет 0,0005 мг/л (Пестицид
карбарил, 2009); ПДК для феноксикарба – 0,005 мг/л (Пестицид
феноксикарб, 2009).
Полевые исследования осуществляли в двух водоемах,
отстоящих друг от друга на 3 км. Водоемы существенно различались
по уровню пестицидного загрязнения. Первый водоем  р. Кочеты в
окрестностях станицы Старомышастовской (степная зона Зап.
Предкавказья). Река образуется при слиянии рек Первые, Вторые и
Третьи Кочеты и впадает в р. Кирпили. Уровень карбаминовых
пестицидов в водах р. Кочеты находится в пределах ПДК. Второй
водоем  искусственный пруд (размеры 70х30м), расположенный в
фермерском фруктовом саду в окрестностях станицы Медведовской,
где применяются карбаминовые препараты для борьбы с вредителями
плодовых деревьев и винограда. Весной здесь отмечены величины для
обоих пестицидов в 2 ПДК.
В указанных выше водоемах нами исследовались численность и
структура популяций (половая, возрастная и фенетическая). Учет
животных проводился на маршрутных линиях: длина маршрута на р.
Кочеты составила 500 м, на искусственном пруду  по всему периметру
водоема  200 м. Для сравнения полученных данных на каждом
маршруте число учтенных животных пересчитывалось на 100 м
береговой полосы. Учет численности проводился между 10 и 11 часами
утра.
В ходе учета отмечались отдельно животные со светлой
дорсомедиальной полосой (морфа striata) и без полосы (морфа nonstriata или морфа maculata – пятнистая). Отдельно учитывались самцы и
самки (по вторично-половым признакам  брачные мозоли на передних
лапах и резонаторы у самцов). Возрастной состав популяций
определялся по пикам на вариационных кривых, построенных по длине
тела животных (Шляхтин, Голикова, 1986). Выделялись сеголетки,
неполовозрелые и половозрелые особи.
Полученные цифровые данные обрабатывались стандартными
статистическими методами (Лакин, 1980). Численность и структура
популяции установлены на основании 32 учетов; для определения
фенетической структуры учтено 515 особей, половой структуры  713
особей, возрастной структуры также 713 особей.
Результаты и обсуждение.
Численность. Плотность (численность) популяции является,
несомненно, наиболее интегрирующим показателем ее структуры,
- 54 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
отражающим как состояние, так и динамику.
Данные, характеризующие летнюю динамику численности
озерной лягушки в исследованных водоемах, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Численность озерной лягушки в двух исследованных водоемах
в 2009 году (особей/100м)
Время
исследования
июнь
июль
август
сентябрь
Река Кочеты
94,54,05
113,75,12
136,69,23
125,58,74
Пруд, загрязненный
пестицидами
83,53,50
96,03,88
78,54,96
69,54,07
Критерий
Стьюдента
2,05
2,76*
4,59*
5,81*
Примечание. *  различия статистически достоверны.
В р. Кочеты численность лягушки возрастала в июле по
сравнению с июнем (t=2,94 при tст=2,57). В августе численность
продолжала увеличиваться, хотя очень незначительно, в пределах
статистической ошибки (t=2,48 при tст=2,57). В сентябре численность
оставалась на уровне августа, превышая июньскую численность в 1,3
раза. В целом, динамика численности в чистом водоеме, каким является
р. Кочеты, выражалась в возрастании числа особей сразу после
завершения метаморфоза и выхода сеголеток. Подобные сезонные
изменения численности отмечались и ранее (Жукова, Пескова, 1998а).
В загрязненном карбаминовыми пестицидами (2 ПДК) пруду
увеличения численности озерной лягушки в июле по сравнению с
июнем не наблюдается (t=2,39 при tст=2,57), а в августе происходило
уменьшение численности по сравнению с июлем (t=2,78 при tст=2,57);
спад численности продолжался и в сентябре. Сентябрьская численность
оказалась статистически достоверно (t=2,60 при tст =2,57) в 1,2 раза
ниже июньской. По-видимому, такое снижение численности
объясняется миграцией лягушек из загрязненных водоемов.
Данные табл. 1 свидетельствуют, что с июля по сентябрь
численность озерной лягушки в чистом водоеме (р. Кочеты)
статистически достоверно (в 1,2  1,8 раз) превышала численность этого
вида в пруду, загрязненном карбаминовыми пестицидами. В июне
различия численности земноводных в двух водоемах находились в
пределах статистической ошибки. И все же тенденция к снижению
численности озерной лягушки в пруду прослеживалась. Наши данные
согласуются с таковыми многолетнего изучения реакций озерной
лягушки на загрязнение среды ее обитания различными химикатами на
Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье. Там деятельность человека,
приводящая к загрязнению водоемов химическими соединениями,
является весьма важным регулятором численности лягушек.
- 55 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Повсеместно там, где загрязнение водоемов пестицидами достигало
высоких показателей, относительная численность лягушек была гораздо
ниже, чем в менее загрязненных водоемах, и нередко имела тенденцию
к дальнейшему снижению (Кубанцев, Жукова, 1994). Так, в Западном
Предкавказье (Адыгея) в пруду рыбхоза «Тахтамукайский», в воде
которого отсутствуют пестициды, численность озерной лягушки в 1,4
раза превышала численность этого же вида в сбросном Чибийском
канале рисовых систем поселка Прикубанский, где вода содержала
такие пестициды, как фацет, лондакс, базагран, сириус (в июне
107,97,20 и 76,75,92 особей соответственно) (Пескова, 2002).
Сходные данные были получены также для трех водоемов
Краснодарского края, исследованных с мая по октябрь 1999 года.
Максимальная численность озерной лягушки на протяжении всего
периода отмечена для Любительского пруда (наиболее чистый водоем),
минимальная  для пруда-испарителя (наивысшая степень загрязнения),
а численность в Запретном пруду (средний по загрязненности) была
промежуточной. Численность озерной лягушки в Любительском пруду
обычно в 1,31,8 раза превышала ее численность в Запретном пруду, а в
конце сентября это превышение оказалось еще значительнее  в 2,7
раза. Численность озерной лягушки в пруду-испарителе обычно было в
8,611,7 раза меньше, чем в Любительском пруду; в мае лягушек в этом
пруду было в 17,725,0 раз меньше. Подобная ситуация объясняется,
вероятнее всего, отсутсвием в загнрязненном водоеме зимующих
лягушек. Лишь немногие половозрелые особи попадают сюда весной в
поисках мест для размножения (Жукова, Воробьевская, 2001).
В чистом водоеме поселка Белозерного численность составляет
от 114,7 особей на 100 м маршрута в мае до 189,0 особей в июле, что
достоверно больше, чем в загрязненном пестицидами сбросном канале
рисовой системы по соседству  75 и 125 особей на 100 м маршрута
(Пескова, 2001).
Другие типы загрязнений определяют сходную динамику
численности озерной лягушки. Так, комплексное воздействие
загрязнителей (на полях фильтрации сахарных заводов Краснодарского
края) достоверно снижает численность вида. На полях фильтрации
сахарных заводов обоих типов за все годы исследований численность
лягушки достоверно не различалась (tф = 0,5 при tс = 2,02) и составила
31,9±6,21 и 37,5±7,93 особей на 500 м, соответственно. Численность
озерной лягушки в притоке р. Лаба в окрестностях полей фильтрации
сахарного завода первого типа была достоверно выше (tф = 5,22 при tст =
2,57), чем в водоеме-отстойнике и составляла 104,7±12,47 особей на 500
м. Численность озерной лягушки на участке р. Вторые Кочеты,
расположенном в 0,5 км от полей фильтрации сахарного завода второго
типа, также была достоверно выше (tф = 8,9; tст = 2,57), чем на полях
- 56 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
фильтрации. Она составила 155,0±10,55 особей на 500 м. Таким образом,
в прилегающих к полям фильтрации менее загрязненных территориях
численность озерной лягушки была в 34 раза выше (Шиян, 2011). В
чистом водоеме  р. Уса  на 100 м маршрута численность озерной
лягушки была в 23 раза больше, чем в р. Свияга, загрязненной солями
тяжелых металлов (Спирина, 2007).
Анализ относительной численности земноводных на реках
Воронеж и Дон в проточных и стоячих водоемах показал зависимость
этого показателя от степени антропогенной нагрузки на биотоп. По
мере
увеличения
антропогенного воздействия относительная
численность земноводных уменьшается. В тоже время, наблюдаемые на
отдельных участках с умеренной антропогенной нагрузкой колебания
относительной численности земноводных, видимо, обусловлены целым
рядом особенностей рассматриваемых мест обитания (Никашин, 2007).
Окраска. В условиях Западного Предкавказья в популяциях
озерной лягушки отмечено два фенотипа по окраске спины  со светлой
дорсомедиальной полосой на спине (striata) и без полосы на спине (nonstriata, или maculata). Соотношение особей озерной лягушки фенотипов
striata и maculata в исследуемых водоемах показано в табл. 2. Из нее
следует, что в загрязненном пестицидами пруду в оба года
исследования среди земноводных преобладала морфа striata. Так, в
первый год исследования соотношение полосатых и бесполосых особей
составляло 1:0,68. Во второй год исследования в конце весны полосатые
формы преобладали в еще большей степени 1:0,29; в конце лета картина
практически не изменилась: преобладание полосатых особей составляло
1:0,30.
Таблица 2
Соотношение полосатых и бесполосых особей озерной лягушки
в исследуемых водоемах (числитель  абсолютная величина,
знаменатель  в % от общего числа особей)
Водоем
Пруд,
загрязненный
пестицидами
Река Кочеты
Время исследования
сентябрь 2009г.
май 2010г.
август 2010 г.
сентябрь 2009г.
май 2010г.
август 2010 г.
Морфа striata
35* / 59,3
38*/ 77,6
59* / 76,6
46* / 40,4
52 / 49,1
59 / 53,6
Морфа maculata
24 / 40,7
11 / 22,4
18 / 23,4
68 / 59,6
54 / 50,9
51 / 46,4
Примечание. *  различия численности особей двух морф в водоеме статистически
достоверны.
В р. Кочеты в первый год исследования достоверно преобладали
бесполосые особи (59,6%), в то вермя как на следующее процентное
соотношение обеих морф выравнялось. По-видимому, в относительно
- 57 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
чистом водоеме бесполосые особи или преобладают над полосатыми,
или особи обеих морф представлены поровну; в загрязненном же
водоеме полосатых особей больше, чем бесполосых.
Аналогичные данные были получены для различных водоемов
Западного Предкавказья. Так, в чистом водоеме станицы Успенской на
протяжении всего периода исследований преобладала морфа maculata:
максимальное преобладание этой формы было отмечено в августе,
когда бесполосых особей было в 4,9 раза больше, чем полосатых. В
загрязненном водоеме картина оказалась прямо противоположной:
здесь устойчиво преобладали полосатые особи (до 5,5 раз в августе).
Различия фенетической структуры популяций озерной лягушки в
водоемах, отличающихся степенью загрязнения, статистически
достоверны (Жукова, Пескова, 1998б).
В одной из степных рек Западного Предкавказья  Ея  в
популяции озерной лягушки бесполосых особей оказалось больше
только среди самых молодых лягушек (возраст 1+); в более старших
возрастных группах соотношение бесполосых и полосатых особей было
равным (Жукова, 2005).
В окрестностях пос. Белозерного вблизи г. Краснодара в чистом
водоеме соотношение морф striata и maculata среди самцов составляло
1:4,5, а среди самок  1:4; бесполосые особи явно преобладали: их было
81,8% среди самцов и 80% среди самок. В обводном канале
соотношение striata и maculata среди самцов оказалось 1:0,7, а среди
самок – 1:0,2. В загрязненном водоеме очевидно преобладали полосатые
особи; их было 58% среди самцов и 83% среди самок (Пескова, 2002).
Известно, что морфа striata у разных видов рода Rana
преобладает при обитании в различных экстремальных условиях  в
горах, на урбанизированных территориях и в условиях загрязнения.
Среди сеголеток озерной лягушки, обитающих в зоне сброса шахтных
вод, чаще всего встречаются полосатые особи. В загрязненном районе
Казахстана доля морфы striata составила от 71,4 до 100%, что авторы
объясняют более высокой двигательной активностью полосатых
сеголеток (Атаханова и др., 1993). В Нижнем Поволжье и на Дону
возрастает процент морфы striata у озерных лягушек при увеличении
загрязненности водоемов. В загрязненной р. Свияга (Ульяновская обл.)
встречаемость морфы striata была достоверно в 1,32,0 раза выше, чем в
экологически чистом водотоке (Спирина, 2007). Возрастание доли
особей с фенотипом striata отмечалось в замкнутых водоемах Липецкой
обл. по сравнению с проточными и в водоемах с высокой
антропогенной нагрузкой по сравнению с водоемами с низкой
антропогенной нагрузкой (Никашин, 2007).
Соотношение морф striata и maculata в популяциях озерной
лягушки, очевидно, может служить хорошим признаком для
- 58 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
биоиндикации загрязненных водоемов. При этом характер
загрязняющих веществ, по-видимому, не имеет принципиального
значения, так как сходные сдвиги фенетической структуры имеют
место в водоемах, загрязненных разными поллютантами, в том числе
карбаминовыми пестицидами.
Возрастная структ ура. Известно, что возрастная структура
популяции определяет дальнейшую судьбу популяции в конкретных
условиях обитания (Замалетдинов, 2003). Возрастная структура
популяций озерной лягушки в районе исследования приведена в табл. 3.
Следует заметить, что соотношение возрастных групп, определенное
нами, является примерным (по пикам на вариационной кривой по длине
тела лягушек), так как проводилось в полевых условиях. Нам известны
данные о том, что самые старые особи из группы зеленых лягушек
Pelophylax lessonae (в состав которой входит и озерная лягушка
Pelophylax ridibundus) не являются самыми крупными, а самые крупные
не являются самыми старыми, то есть лягушек можно разделить на
быстрорастущих и долгоживущих (Усова, 2010). Тем не менее, так как
мы не указываем точный возраст животных (в годах), а только выделяем
группы неполовозрелых и половозрелых земноводных, мы считаем
возможной такую характеристику возрастной структуры озерной
лягушки.
Таблица 3
Соотношение возрастных групп (сеголетки, неполовозрелые, половозрелые)
озерной лягушки в исследуемых водоемах
(числитель  абсолютное количество, знаменатель  в %)
Время
исследования
Возрастная группа
сеголетки неполовозрелые половозрелые
Пруд, загрязненный пестицидами
сентябрь 2009г.
35 / 44,9
28 / 35,9
15 / 19,2
май 2010г.
0/0
49 / 66,2
25 / 33,8
август 2010 г.
26 / 44,1
13 / 22,0
20 / 33,9
Река Кочеты
сентябрь 2009г.
60 / 38,4
75 / 48,1
21 / 13,5
май 2010г.
0/0
50 / 47,6
55 / 52,4
август 2010 г.
48 / 46,2
24 / 23,1
32 / 30,7
Из табл. 3 видно, что в сентябре 2009 года (первый год
исследования) как в пруду, так и в р. Кочеты преобладали сеголетки и
неполовозрелые особи (примерно в равных долях в обоих водоемах); на
долю половозрелых пришлось лишь 13,5 и 19,5% от общего числа
особей. Критерий Пирсона при сравнении двух водоемов составил 3,40
при . χ2ст = 5,99.
- 59 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Весной следующего года (в мае) сеголеток в водоеме ожидаемо
не обнаружилось. Соотношение неполовозрелых и половозрелых
особей статистически достоверно различалось (χ2 = 6,07 при χ2ст=3,84): в
реке особей этих групп оказалось поровну, а в пруду, загрязненном
карбаминовыми пестицидами, было вдвое больше неполовозрелых
лягушек.
В августе 2010 г. большинство амфибий в популяции составляли
сеголетки (их было в два раза больше, чем неполовозрелых), а
половозрелых оказалось несколько больше, чем в предыдущий год
(30,7% против 33,9%). Такая картина наблюдалась в обоих
исследованных водоемах (χ2 = 0,17 при χ2ст=5,99). При этом количество
неполовозрелых особей в загрязненном водоеме в 2010 г. было в 2,1
раза меньше, чем в предыдущем году, а в р. Кочеты – в 3,1 раза.
Численность неполовозрелых лягушек варьировала по годам сильнее,
чем численность других возрастных групп, что может быть связано с их
меньшей устойчивостью к факторам среды. В целом, различия
возрастной структуры озерной лягушки в двух исследуемых водоема,
которые наблюдались весной, осенью они сглаживались за счет
появления большого числа сеголеток.
Согласно
литературным
данным,
весной
существуют
достоверные различия возрастной структуры озерной лягушки в
популяциях из чистого и загрязненного пестицидами водоемов, а
именно: в популяции озерной лягушки из чистых водоемов
относительно больше доля половозрелых амфибий (Пескова, 2002). Так,
в окрестностях ст-цы Федоровской весной в популяции озерной
лягушки из чистого водоема половозрелые преобладают: 64,3% среди
самцов и 55,5% среди самок. Годовалых самцов и самок регистрируется
равный процент: 1719%. Доля двухлеток относительно больше у
самок, чем у самцов. Видимо, это резерв животных, которые смогут
участвовать в размножении. В загрязненном водоеме (рисовом чеке)
весной примерно половина всех лягушек (и самцов, и самок) 
двухлетние
особи;
доля
трехлетних,
наиболее
интенсивно
размножающихся амфибий, снижена по сравнению с чистым водоемом
до 30% у самок и 18% у самцов (четырехлетних животных в этой
популяции не обнаружено). Осенью, при возрастании обилия сеголеток,
пропорционально уменьшается доля животных более старших
возрастов, причем самые старые (трех- и четырехлетние) лягушки
отмечены единично, особенно в загрязненном водоеме (Жукова,
Пескова, 1998а).
Снижение численности озерных лягушек старших возрастов в
условиях интенсивного антропогенного воздействия отмечали также в
Нижнем Поволжье и на Северном Кавказе. В зоне промышленного
загрязнения на Украине и в деструктивных биогеоценозах
- 60 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Приднепровья происходил сдвиг возрастного ряда этого вида влево
(Бобылев, 1985; Мисюра, 1989).
Соотношение полов. Соотношение полов в популяциях
животных и изменение этого соотношения, если оно имеет место,
существенно влияет на интенсивность размножения в популяции,
играет роль в процессах популяционной регуляции и, в значительной
степени, определяет роль популяции в экосистеме, а такаже реакцию на
изменяющиеся условия существования (Большаков, Кубанцев, 1984).
Половая структура популяций озерной лягушки в р. Кочеты и в
изолированном водоеме, загрязненном карбаминовыми пестицидами,
приведена в табл. 4.
Таблица 4
Соотношение полов в популяциях озерной лягушки из исследованных
водоемов (числитель  абсолютное число особей,
знаменатель  в % к общему числу особей)
Время исследования
сентябрь 2009г.
май 2010г.
август 2010 г.
Пруд, загрязненный
пестицидами
самцы
самки
59 / 38,1
96*/ 61,9
26 / 35,1
48*/ 64,9
37 / 31,6
80*/ 68,4
Река Кочеты
самцы
106 / 67,9
54 / 63,5
67 / 64,4
самки
50*/ 32,1
51*/ 36,5
37*/ 35,6
Примечание. *  различия статистически достоверны.
Данные табл. 4 свидетельствуют, что в р. Кочеты и в пруду,
загрязненном карбаминовыми пестицидами, обнаружены статистически
достоверные различия в соотношении полов. А именно: в р. Кочеты на
протяжении двух лет исследования было достоверно больше отмечено
самцов (вдвое), а в пруду  наоборот больше самок (также вдвое).
Критерий Пирсона при сравнении соотношения самцов и самок в реке и
пруду составил 5,42 и 5,52 при χ2ст = 3,84.
Различия в соотношении полов у молоди озерной лягушки в
прудах рыбоводного завода и в водоемах Волго-Ахтубинской поймы не
достигает статистически значимых величин, но среди взрослых лягушек
в озерах и ериках поймы число самок в посленерестовый период
незначительно превышает число самцов, в то время как в чистом
водоеме самки существенно преобладают – 4:1 (Кубанцев, Жукова,
1994). По данным Т.Ю. Песковой (2000), для двух видов амфибий
(озерная лягушка и краснобрюхая жерлянка) в условиях Западного
Предкавказья наблюдается сходная тенденция изменения половой
структуры при обитании в загрязненных водоемах, а именно  если в
чистом водоеме преобладают самцы, то в загрязненном, как правило,
больше самок.
- 61 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Сравнительный анализ соотношения самок и самцов озерных
лягушек, обитающих на полях фильтрации сахарных заводов двух
типов без учета сезона, показал некоторое преобладание в популяциях
самок, на полях фильтрации завода первого типа – 5366%, второго
типа – 5158 % от общего числа особей. При этом весной в водоемах
преобладали самцы, а осенью  самки. В популяциях лягушек из чистых
водоемов в окрестностях сахарных заводов было отмечено либо равное
соотношение самцов и самок (река Вторые Кочеты), либо
незначительное преобладание самок 1:1,2 (река Лаба) (Шиян, 2011).
У амфибий загрязненного водотока (р. Свияга) наблюдалась
тенденция изменения половой структуры. В экологически чистом
водотоке среди половозрелых животных соотношение полов было 1:1, а
в загрязненном водотоке это соотношение сдвигалось в сторону самок
(1:1,54,4). Это свидетельствует о явном дефиците самцов в
популяциях, обитающих в загрязненных водотоках (Спирина, 2007).
Преобладание
самок
является
следствием
их
большей
жизнеспособности (устойчивости) по сравнению с самцами и дает
преимущество популяции в экстремальных условиях, так как служит
повышению её репродуктивного потенциала (Фоминых, 2006).
Уменьшение числа самок может приносить популяции только вред, так
как ведет за собой снижение репродуктивного потенциала популяции и
обеднение ее генетической структуры. Потеря же самцов под влиянием
неблагоприятных факторов в определенной степени полезна, так как
при этом репродуктивные возможности популяции не страдают или
страдают в гораздо меньшей мере, чем при потере самок. В то же время
происходит отбор генотипов, стойких к данному неблагоприятному
фактору.
Этим обеспечивается микроэволюционный процесс
(Большаков, Кубанцев, 1984). Т.Ю. Пескова (2002) считает, что
сказанное в полной мере можно отнести и к изменению половой
структуры земноводных при обитании в загрязненных пестицидами
водоемах.
Заключение. При обитании в водоеме с водой, загрязненной
карбаминовыми пестицидами (2 ПДК), по сравнению с чистым
водоемом, у озерных лягушек наблюдаются: снижение численности в
1,21,8 раза (в разные месяцы); преобладание особей морфы striata (в
1,53,3 раза в разные сезоны); преобладание самок по сравнению с
самцами (в 1,62,1 раза в разные сезоны и преобладание
неполовозрелых лягушек (их вдвое больше) по сравнению с
половозрелыми.
- 62 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Список литературы
Атаханова К.Я., Айтбаева Б.Т., Байназарова З.А. 1993. Биомониторинг реки
Нура (Центральный Казахстан) // Вестн. Днепропетровского ун-та.
Биология и экология. Вып. 1. С. 111-112.
Бобылев Ю.П. 1985. Охрана местообитаний и адаптивные особенности
бесхвостых амфибий антропогенных ландшафтов Приднепровья // Вопр.
степного лесоведения и науч. основы лесной рекультивации земель.
Днепропетровск. С. 124-130.
Большаков В.Н., Кубанцев Б.С. 1984. Половая структура популяций
млекопитающих и ее динамика. М.: Наука. 133 с.
Жукова Т.И. 2005. Структура популяции озерной лягушки в степных водоемах
Западного Предкавказья // Актуальные проблемы герпетологии и
токсинологии. Вып. 8. С. 31-37.
Жукова Т.И., Воробьевская Е.Н. 2001. Зависимость численности озерной
лягушки от степени загрязнения водоема // Биосфера и человек. Майкоп.
С.153-155.
Жукова Т.И., Пескова Т.Ю. 1998а. Сезонные изменения возрастного состава
популяций озерной лягушки из чистого и загрязненного пестицидами
водоемов // Проблемы развития биологии на Северном Кавказе.
Ставрополь. Вып. 3. С. 52-58.
Жукова Т.И., Пескова Т.Ю. 1998б. Фенетическая структура популяций озерной
лягушки на Северном Кавказе // Проблемы развития биологии на
Северном Кавказе. Ставрополь. Вып. 3. С. 58-65.
Замалетдинов Р.И. 2003. Экология земноводных в условиях большого города
(на примере г. Казани): автореф. дис. ... канд. биол. наук. Казань. 25 с.
Кубанцев Б.С., Жукова Т.И. 1982. Некоторые экологические результаты
антропогенных воздействий на популяции и среду обитания озерной
лягушки // Экология. № 6. С. 46-51.
Кубанцев Б.С., Жукова Т.И. 1994. Антропогенные воздействия на среду
обитания земноводных и половая структура их популяций //
Экологическая и морфологическая изменчивость животных под влиянием
антропических факторов. Волгоград. С. 64-74.
Лакин Г.Ф. 1980. Биометрия. М.: Наука. 293 с.
Мисюра А.Н. 1989. Экология фонового вида амфибий центрального степного
Приднепровья в условиях промышленного загрязнения водоемов: автореф.
дис. ... канд. биол. наук. М. 22 с.
Никашин И.А. 2007. Эколого-морфологические признаки популяций озерной
лягушки (Rana ridibunda Pall.) как средство оценки антропогенного
воздействия на водные экосистемы (на примере Липецкой области):
автореф. дис. ... канд. биол. наук. Липецк. 17 с.
Оськина В.Н. 1984. Обоснование эффективных регламентов применения
фурадана для борьбы с вредителями на посевах сахарной свеклы : автореф.
дис. … канд. с.-х.. наук. Киев. 19 с.
Перевозченко И.И. 1975. Влияние производных карбаминовой и
тиокарбаминовой кислот на рыб и амфибий // Гидробиологический
журнал. Вып. 11. № 1. С. 95-98.
Пескова Т.Ю. 2000. Половая структура популяций земноводных при обитании
- 63 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
в чистых и загрязненных пестицидами водоемах // Современная
герпетология. Вып.1. С. 20-35.
Пескова Т.Ю. 2001. Влияние антропогенных загрязнений среды на
земноводных. Волгоград: ВолГПУ. 156 с.
Пескова Т.Ю. 2002. Структура популяций земноводных как биоиндикатор
антропогенного загрязнения среды. М.: Наука. 132 с.
Пестицид карбарил // Список пестицидов: [Электрон. ресурс]. Режим доступа:
http://rupest.ru/ppdb/carbaryl.html (Дата обращения 21.10.09).
Пестицид феноксикарб // Пестициды и регуляторы роста растений: [Электрон.
ресурс].
Режим
доступа:
http://www.cnshb.ru/AKDiL/
0034/base/RF/000635.shtm (Дата обращения 14.09.09).
Спирина Е.В. 2007. Амфибии как биоиндикационная тест-система для
экологической оценки водной среды обитания: автореф. дис. ... канд. биол.
наук. Ульяновск. 23 с.
Усова Н.Е. 2010. Возрастная структура представителей гибридогенного
комплекса зеленых лягушек в Харьковской области // Видовые популяции
и сообщества в антропогенно трансформированных ландшафтах:
состояние и методы диагностики. Белгород. С. 131.
Фоминых А.С. 2006. Особенности экологии озерной лягушки из отстойника
Нижнетагильского металлургического комбината // Водное хозяйство
России. № 6. С. 50-57.
Часовников М.В. 2003. Клиническая фармакотоксикология пестицида фурадан:
автореф. дис. … канд. вет. наук. Воронеж. 20 с.
Шиян А.А. 2011. Экологическая характеристика озерной лягушки (Rana
ridibunda pall.) при обитании на полях фильтрации сахарных заводов:
автореф. дисс. … канд. биол. наук. Саратов. 21 с.
Шляхтин Г.В., Голикова В.Д. 1976. Методика полевых исследований экологии
амфибий и рептилий. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. 76 с.
SIZE AND STRUCTURE OF POPULATIONS
OF THE MARCH FROG PELOPHYLAX RIDIBUNDUS PAL.
(AMPHIBIA, ANURA) IN WATERS, CONTAMINATED BY
KARBAMIDE INSECTICIDES
Ya.A. Yakusheva, T.Yu. Peskova
Kuban State University, Krasnodar
In populations of Marsh Frog in waters polluted by carbamide insecticides
(2MPC) in comparison with those from clear waters are recorded: lower
number of individuals (from 1.2 to 1.8 times in different seasons); higher
number of striata morph (from 1.5 to 3.3 time in different seasons); higher
number of females (from 1.6 to 2.1 in different seasons) and a spring
dominance of immature individuals (two times of mature individuals).
Keywords:
Marsh
Frog,
population,
population
size,
sex,
age, phenotype, karbamide insecticides.
- 64 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Об авторах:
ЯКУШЕВА Янина Анатольевна – аспирант кафедры зоологии,
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», 350040,
Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149, e-mail: y2al@yandex.ru
ПЕСКОВА Татьяна Юрьевна – доктор биологических наук,
доцент, заведующая кафедрой зоологии, ФГБОУ ВПО «Кубанский
государственный университет», 350040, Краснодар, ул. Ставропольская,
д. 149, e-mail: peskova@kubannet.ru
Якушева Я.А. Численность и структура популяций озерной лягушки Pelophylax
ridibundus Pal. (Amphibia, Anura) в водоеме, загрезненном карбаминовыми
инсектицидами / Я.А. Якушева, Т.В. Пескова // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и
экология. 2014. № 3. С. 53-65.
- 65 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 66-76.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
БОТАНИКА
УДК 581.41.543
ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ И РАЗВИТИЕ
VIOLA XANTHOPETALA NAKAI В ОНТОГЕНЕЗЕ
Т.А. Безделева
Ботанический сад-институт ДВО РАН, Владивосток
Viola xanthopetala Nakai – короткокорневищно-кистекорневой
травянистый поликарпик с розеточным побегом. Для вида характерна
розеточная моноподиальная модель побегообразования. Выявлено две
жизненные формы, отличающиеся по ритму сезонного развития. К
первой жизненной форме относятся весеннезеленые растения,
заканчивающие вегетацию в конце мая – начале июня и являющиеся
эфемероидами. Ко второй жизненной форме относятся весеннелетнезеленые особи, которые вегетируют в течение всего сезона. В
онтогенезе Viola xanthopetala выделено 4 периода и 8 возрастных
состояний.
Ключевые слова: жизненные формы, онтогенез, ритм сезонного
развития, побег, корневище.
Введение. Фиалка желтолепестковая, Viola xanthopetala,
относится к подроду Chamaemelanium (Ging.) Juz. рода Viola (сем.
Violaceae). На Российском Дальнем Востоке (РДВ) данный вид
распространен только на самом юге Приморского края (Хасанский,
Надеждинский и Уссурийский р-ны). За пределами РДВ встречается в
Китае, на Корейском полуострове и в Японии. Обитает на сухих и
скалистых склонах в хвойно-широколиственных и широколиственных
лесах (Безделева, 1987, 2006). Севернее от обсуждаемого вида
распространен близкий к нему вид Viola orientalis, отличающийся
опушенными плодами, числом и размерами листьев (Безделева и др.
2006). Виды декоративны: зацветая рано весной (в конце марта –
апреле), образуют красивые ярко желтые, солнечные аспекты и могут
быть рекомендованы для озеленения придомовых территорий, парков и
скверов (рис.1).
V. xanthopetala и V. orientalis – многолетние травянистые
растения с укороченным эпигеогенным корневищем и моноподиально
нарастающим розеточным побегом. Верхушечная почка никогда не дает
начало
генеративным
органам.
Удлиненные,
прямостоячие,
моноциклические генеративные побеги выходят из пазухи
чешуевидных и ассимилирующих листьев розеточного побега.
Онтогенез и биологические особенности ряда сибирских и
дальневосточных фиалок рассмотрены в статьях М.В. Раковой (1980,
1985), М.В. Раковой и Р.И. Коркишко (1991), Т.В. Богомоловой (1984),
- 66 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Т.А. Безделевой и А.Б. Безделевым (2002), Т.В. Елисафенко и Г.П.
Семеновой (2004). Однако жизненные формы (ЖФ), онтогенез, ритм
сезонного развития и биологические особенности V. xanthopetala и V.
orientalis остаются неизученными. Так как цикл развития особей у этих
видов одинаков, мы рассмотрим их онтогенез и ритм сезонного
развития на примере V. xanthopetala.
А
Б
Р и с . 1 . Цветущие особи Viola xanthopetala: А ― аспект V. xanthopetala
в широколиственном лесу; Б ― цветущие особи V. xanthopetala
Методика. В основу работы легли материалы наблюдений,
проводившихся в течение полевых сезонов 2000-2005 и 2014 гг. в
- 67 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
хвойно-широколиственных и широколиственных лесах окрестностей г.
Владивостока. В маршрутах собирался гербарный и живой материал
разновозрастных особей фиалки желтолепестковой, проводились
наблюдения по ритму ее сезонного развития. Кроме того, при
исследовании использовался гербарий Биолого-почвенного института
Дальневосточного отделения РАН (VLA). Структурные особенности
растений изучались с помощью бинокулярной лупы.
Исследования жизненной формы V. xanthopetala и ее становление
в онтогенезе проводились по общепринятым методикам Т.А. Работнова
(1950) и И.Г. Серебрякова (1962, 1964); ритм сезонного развития
изучался по методике И.Г. Серебрякова (1947). Основное внимание
уделялось изучению структуры надземных и подземных органов фиалки
в разновозрастных состояниях и ритма ее сезонного развития.
Результаты и обсуждение. В онтогенезе V. xanthopetala
выделено 4 периода: латентный, предгенеративный, генеративный и
постгенеративный. Онтогенгез полночленный и включает все
возрастные
состояния:
проросток,
ювенильное,
имматурное,
виргинильное, молодое генеративное, средневозрастное генеративное,
старое генеративное и сенильное.
Латентный период. Плоды фиалки – желтолепестковой
коробочки. Размер плодов – 8-14 мм. Длина коробочек первой
генерации – 12-14 мм, плодов второй генерации – 8-9 мм. В крупных
коробочках V. xantopetala развивается (12) 21-29 (30), а в мелких – 12-16
семян. Обычно плоды фиалок трехстворчатые, однако нами
неоднократно отмечались 4-створчатые коробочки.
Семена V. xanthopetala созревают в конце мая – начале июня.
Коробочки фиалок по созревании семян растрескиваются на 3(4)
створки. Стенки створок, подсыхая, начинают сближаться и
выталкивают семена, которые под давлением разлетаются на расстояние
до 3-4 метров. Семена светлые, яйцевидные, тупые на верхушке, с
небольшим придатком, 2,5 мм длины и 1,2-1,8 мм ширины (рис. 2). Вес
1000 сырых свежесобранных семян – 4,5 г, сухих – 2,6 г.
Р и с . 2 . Семена V. xanthopetala.
- 68 -
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
- 69 -
Рис. 3. Возрастной ряд Viola xanthopetala
p –проросток, j – ювенильное, имматурное, виргинильное, молодое генеративное, средневозрастное
генеративное, старое генеративное, сенильное возрастные состояния
Условные обозначения:
- чешуевидные листья
- ассимилирующие листья
- отдельный цветок
- почка
- отмершие органы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Предгенеративный период. Проросток. Семена прорастают в конце
апреля – начале мая. Прорастание надземное, гипокотилярное – на
дневную поверхность выносится 2 длинночерешковые семядоли:
черешок семядоли 1,6-2,5 см длины, листовая пластинка 4-0,7 см длины
и 0,3-0,45(0,5) см ширины, обратнояйцевидной или почти округлой
формы, в основании клиновидно суженная в черешок, на верхушке
округлая. Гипокотиль – 1-2(2,5) мм дл. Главный корень стержневой, 1,33,5 см длины, с одним-двумя зачатками боковых корней (рис. 3).
Гипокотиль слабо отличим от главного корня; иногда от него отходит
придаточный корень 1,5-2 мм длины. Основания черешков семядолей
слегка расширены и между ними находится верхушечная почка
проростка.
В состоянии проростка растение остается до конца вегетации,
которая у данного вида заканчивается в конце мая – начале июня. Затем
семядоли отмирают и растение переходит в состояние покоя.
Ювенильные растения. На следующий год растение переходит в
ювенильное возрастное состояние, которое может длиться от одного до
нескольких лет. Рано весной (в апреле месяце) верхушечная почка
проростка или годичного побега последующих лет развития трогается в
рост и дает начало побегу данного года вегетации. Годичный побег
розеточный, на нем развивается 2-(3) чешуевидных листа и 1
ассимилирующий. Ассимилирующий лист длинночерешковый, 3,4-4,5
см длины. Листовая пластинка округлая, до 0,9 см длины и 0,8 см
ширины. Ювенильные растения стержнекорневые. Главный корень
достигает 4,8-5,6 см длины и 0,1 см в диаметре с несколькими
ветвящимися боковыми корнями. От годичных приростов побега
отходят придаточные корни, часто не отличающиеся по размеру от
главного. К концу вегетации (в конце мая – начале июня) в
верхушечной почке розеточного годичного побега закладываются
зачатки побега будущего года. Особям в ювенильном возрастном
состоянии характерно моноподиальное нарастание побега.
Имматурные растения. В имматурном возрастном состоянии у
V. xanthopetala наблюдается отмирание главного корня. Растение
продолжает нарастать моноподиально, формируя ежегодно розеточные
побеги. Годичные приросты розеточных побегов образуют укороченное
эпигеогенное корневище, которое нарастая на верхушке, одновременно
отмирает в основании. От корневища отходит несколько придаточных
корней 4,4-4,8 см длины и 0,06-0,11 см толщины. Главный корень
иногда частично сохраняется до конца имматурного возрастного
состояния. Если главный корень отмер полностью, то абсолютный
возраст установить практически невозможно. У таких особей
определялся собственный возраст, т.е. возраст сохранившейся части
корневища (Бородина, 1968; Петрова, 1978). Собственный возраст
имматурных особей составляет 4-5(6) лет.
- 70 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
У имматурных растений увеличиваются размеры, и изменяется
форма листьев. Лист длинночерешковый. Длина листового черешка до
4,9 см. Листовая пластинка яйцевидная, на верхушке приостренная, 1,01,4 см длины и 0,8-0,9 см ширины.
Таким образом, в этом возрастном состоянии отмирает главный
корень и формируется короткокорневищно-кистекорневая подземная
структура, а также наблюдается увеличение размеров надземных и
подземных органов.
Виргинильные растения. В виргинильном возрастном состоянии
наблюдается дальнейшее увеличение размеров и числа надземных и
подземных органов. Моноподиально нарастающий розеточный побег
несет 2-3(4) чешуевидных и 1, изредка 2, ассимилирующих листа. В
пазухах чешуевидных листьев иногда закладываются почки,
остающиеся некоторое время спящими. Ассимилирующий лист в этом
возрастном состоянии значительно отличается по размеру: длина
черешка до 6,5 см, листовая пластинка яйцевидная, либо широкояйцевидная, с плоским усеченным основанием, приостренной
верхушкой и пильчатым краем, до 7 см длины и до 4,1 см ширины, т.е.
значительно крупнее листьев особей предшествующего возрастного
состояния. С нижней стороны хорошо заметны 3 жилки, отходящие от
черешка. Корневище укороченное, ортотропное, возраст – 7-8 лет.
Хорошо видны годичные приросты, между которыми образуются
перетяжки: годичный прирост в основании тоньше, чем на верхушке.
Длина корневища – 2-2,3 см, толщина в основании – 0,1 см, на верхушке
– 0,5 см. От корневища отходит до 10 и более придаточных корней.
Корни светлые, слегка утолщенные, диаметром до 1,5 мм. На последнем
годичном приросте придаточные корни часто отсутствуют.
В предгенеративном периоде формируется одноосное растение;
особи во всех возрастных состояниях моноцентрические, т.к. не
ветвятся и остаются вегетативно неподвижными.
Генеративный период. Молодые генеративные растения. После
накопления достаточного количества питательных веществ особи V.
xanthopetala зацветают и переходят в молодое генеративное состояние.
В генеративном состоянии мы также можем определить только
относительный (собственный) возраст особи. Главный побег остается
розеточным, нарастает моноподиально, формируя первичный
одноосный побег. В основании годичного побега располагается 2-3
чешуевидных листа, а выше – зеленые ассимилирующие: 2 хорошо
развитых и один зачаточный. Побег заканчивается верхушечной почкой,
которая никогда не формирует генеративных органов. Генеративный
побег боковой и выходит из пазухи нижнего ассимилирующего листа
розеточного
побега.
Генеративный
побег
удлиненный
моноциклический, прямостоячий, несет 3 ассимилирующих листа в
своей верхней части и 1 верхушечный цветок. В конце вегетации
- 71 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
генеративный побег полностью отмирает. В пазухе чешуевидных
листьев главного побега закладываются почки, которые некоторое
время остаются спящими.
Изучение
структуры
генеративных
особей
фиалки
желтолепестковой показало, что у данного вида пристутсвут
моноподиальная
розеточная
модель
побегообразования,
т.е.
верхушечная
почка
главного
побега
постоянно
нарастает
моноподиально, формируя годичные розеточные побеги. Генеративные
же побеги формируются в пазухах чешуевидных и ассимилирующих
листьев главного побега. Особи в данном возрастном состоянии
остаются моноцентрическими, вегетативно неподвижными.
Моноподиальная
розеточная
модель
побегообразования
характерна для большинства дальневосточных
фиалок. Отличие
заключается в том, что у одних видов (V. collina Bess., V. selkirkii Pursh
ex Goldie, V. alisoviana Kiss, V. variegata Fisch. ex Link и др.) из пазухи
розеточных листьев выходят одиночные цветки, а у других видов (V.
xanthopetala, V. orientalis, V sacchalinensis Boissieu, V. verecunda A. Gray,
V. brachysepala Maxim. и пр.) – удлиненные побеги. Модели
побегообразования для фиалок описаны Т.И. Серебряковой и Т.В.
Богомоловой (1984). Трудно не согласиться c М.В. Марковым (1990),
который считает, что розеточность играет важную роль в жизни
растений, будучи способом быстрого наращивания ассимиляционной
поверхности за счет экономии на росте междоузлий.
Средневозрастные генеративные растения. В средневозрастном
генеративном
состоянии
особи
V.
xanthopetala
достигают
максимального развития. Относительный возраст корневища 8-10 лет,
длина до 4,9 см, толщина до 0,8 см. Прирост последнего года вегетации
до 0,9 см. С возрастом наблюдается увеличение годичного прироста
осевой части побега. Корневище может быть вертикальным, а в
результате контрактильной деятельности корней – также восходящим
или даже частично горизонтальным. От корневища отходит большое
число слегка утолщенных придаточных корней до 10 см длины. Таким
образом, по структуре подземных органов V. xanthopetala можно
охарактеризовать как короткокорневищно-кистекорневое растение.
Годичный побег средневозрастных генеративных особей
остается розеточным; на нем развивается 2-3 чешуевидных и 2-3
ассимилирующих листа. В пазухе чешуевидных листьев закладываются
почки, часть из которых дает начало генеративным побегам, часть же
слаборазвитых почек остается спящими. Во взрослом генеративном
состоянии спящие почки, расположенные на корневище, трогаются в
рост, дают начало новым побегам, приводящим к ветвлению особи.
Новые боковые побеги в течение всего цикла развития также нарастают
моноподиально. В результате ветвления образуется несколько центров
- 72 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
побегообразования и формируется полицентрическая или неявно
полицентрическая особь.
В рассматриваемом возрастном состоянии для описываемого
вида также характерна моноподиальная розеточная модель
побегообразования. На особи развивается до 3-4 генеративных побегов,
часть из которых выходит из пазухи чешуевидных листьев, а остальные
– из пазухи ассимилирующих. Генеративный побег прямостоячий,
удлиненный, в основании несет 2-3 чешуевидных, ближе к верхушке 3
ассимилирующих листа и верхушечный цветок. Зачастую в данном
возрастном состоянии в пазухе нижнего ассимилирующего листа
генеративного побега, который в данном случае оказывается несколько
удаленным от остальных листьев, также развивается одиночный цветок.
В конце вегетации верхушечную почку главного побега окружает
2 чешуевидных листа. В пазухе нижнего чешуевидного листа уже
хорошо заметен зачаток генеративного побега будущего года вегетации,
на котором хорошо видны зачатки листьев. Верхний чешуевидный лист
окружает конус нарастания с зачатками двух листьев. Очевидно, что
уже в середине мая текущего года идет формирование побега будущего
года вегетации.
В конце мая – начале июня у V. xanthopetala созревают плоды и
семена, отмирают боковые генеративные побеги, листья розеточных
побегов и большинство особей переходит в состояние покоя. Однако
заканчивают вегетацию не все особи, часть из них продолжает
вегетацию в течение всего лета. Вид ведет себя как гемиэфемероид,
имеющий по ритму сезонного развития 2 жизненные формы:
весеннезеленого растения и весенне-летнезеленого. Основная часть
особей, отмирая в конце мая – начале июня, является истинными
эфемероидами. Подобный ритм развития характерен также для V.
orientalis и отмечается для V. unijuga – вида, близкого V. xanthopetala
(Богомолова, 1984).
Таким образом, удалось выявить у V. xanthopetala и V. orientalis
по 2 жизненные формы: (1) весенне-зеленый короткокорневищнокистекорневой моноподиально нарастающий поликарпик с розеточным
поликарпическим главным побегом и удлиненным прямостоячим,
моноциклическим боковым генеративным побегом (Безделев,
Безделева, 2006) и (2) весенне-летнезеленый короткокорневищнокистекорневой моноподиально нарастающий поликарпик с розеточным
поликарпическим главным побегом и удлиненным моноциклическим
боковым генеративным побегом. Корневище у обеих жизненных форм
укороченное эпигеогенное, а побег розеточный моноподиально
нарастающий и отличаются жизненные формы только по ритму
сезонного развития.
Старые генеративные растения. В данном возрастном
состоянии у V. xanthopetala уменьшается число генеративных побегов,
- 73 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
развивающихся на особи; верхушечная почка главного побега нередко
отмирает, а нарастание особи происходит за счет боковых побегов,
формирующихся из спящих почек, расположенных на корневище. Одни
из этих побегов достигают генеративного состояния, другие же до
конца жизни остаются вегетативными. Генеративный побег выходит из
пазухи розеточного листа главного побега или одного из побегов,
развившихся из спящих почек. Отмирание верхушечной почки главного
побега ускоряет старение особи (Работнов, 1950). Кроме того у
стареющих особей резко ослабевает корневая система: уменьшается
число и размеры придаточных корней, отходящих от корневища.
Постгенеративный период. Сенильные растения слабо развиты:
особи прекращают формирование генеративных побегов, корневища у
них короткие и тонкие, с несколькими слабо развитыми придаточными
корнями. Одновременно уменьшаются размеры листьев, которые
напоминают листья разновозрастных особей предгенеративного
периода.
Заключение. Исследование онтогенеза и ритма сезонного
развития V. xanthopetala показало, что вид имеет 2 жизненные формы,
отличающиеся по ритму сезонного развития.
Первая жизненная форма – весеннезеленый короткоконевищнокистекорневой травянистый поликарпик с моноподиально нарастающим
поликарпическим розеточным главным побегом и пазушными
удлиненными моноциклическими генеративными побегами.
Вторая
жизненная
форма
–
весенне-летнезеленый
короткокорневищно-кистекорневой
травянистый
поликарпик
с
моноподиально нарастающим поликарпическим розеточным главным
побегом
и
пазушными
удлиненными
моноциклическими
генеративными побегами. Многолетние наблюдения показали, что
большинство особей V. xanthopetala – эфемероиды, т.е. преобладает
первая жизненная форма.
Данному виду характерна моноподиальная розеточная модель
побегообразования. Годичные приросты моноподиально нарастающего
розеточного побега формируют укороченное эпигеогенное корневище,
от которого отходит несколько утолщенных придаточных корней.
На протяжении большей части онтогенеза особи изучаемого вида
остаются моноцентрическими и только во взрослом генеративном
состоянии бывают полицентрическими или неявно полицентрическими.
- 74 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Список литературы
Безделева Т.А. 1987. Сем. Фиалковые – Violaceae Batsch //Сосудистые растения
советского Дальнего Востока. Л.: Наука. Т. 2. С. 93-131.
Безделева Т.А., Безделев А.Б. 2002.Онтоморфогенез жизненнеой формы Viola
selkirkii (Violaceae) //Интродукционные центры Дальнего Востока России:
итоги исследований: материалы первой отчет. сессии регион. Совета
ботан. садов Дальнего Востока (10-11 окт. 2001 г., Владивосток).
Владивосток: Дальнаука. С. 9-16.
Безделева Т.А., Пробатова Н.С., Баркалов В.Ю., Кожевникова З.В. 2006.
Семейство Фиалковые – Violaceae. Владивосток: Дальнаука. C. 96-107.
Безделев А.Б., Безделева Т.А. 2006. Жизненные формы семенных растений
российского Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука. 295 с.
Богомолова Т.В. 1984. К биологии фиалки одноцветковой (Viola uniflora L.) //
Бюл. Моск. о-ва испытателей природы. Отд. Биол. Т. 89. Вып. 6. С. 99-195.
Бородина А.П. 1968. Большой жизненный цикл плосколистного крестовника в
субальпийском поясе Западного Закавказья // Биол. науки. Вып. 3. С. 6576.
Елисафенко Т.В., Семенова Г.П. 2004. Стратегия жизни редких сибирских
видов рода Viola L. (Violaceae) в культуре // Бот. журн. Т. 89. № 6.
С. 986-998.
Марков М.В. 1990. Популяционная биология розеточных и полурозеточных
малолетних растений. Изд-во Казанского университета. 186 с.
Петрова Е.Ф. 1978. Особенности развития скополии карнеолистной (Scopolia
carniolica Jacq.) и влияние промышленных заготовок на возрастной состав
популяций // Биол. науки. Вып. 3. С. 90-97.
Работнов Т.А. 1950. Жизненный цикл многолемних травянистых растений в
стационарных геоботанических исследованиях // Тр. Ботан. ин-та им.
В.Л. Комарова АН СССР. Сер.3. Геоботаника. Вып. 6. С. 112-120.
Ракова М.В. 1980. О редком дальневосточном виде фиалки Viola rossii Hemsl.
(Violaceae) // Бот. журн. Т. 65. № 7. С. 994-1000.
Ракова М.В. 1985. Редкий вид фиалки Viola hirtipes S. Moore (Violaceae)
Южного Приморья // Охрана редких видов сосудистых растений
советского Дальнего Востока. Владивосток. С. 171-180.
Ракова М.В., Коркишко Р.И. 1991. Фиалка хасанская – Viola chassanica
Korkischko //Биологические особенности сосудистых растений советского
Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука. С. 135-145.
Серебряков И.Г. 1947. О ритме сезонного развития растений подмосковных
лесов // Вестн. Моск.ун-та. № 6. С. 75-108.
Серебряков И.Г. 1962. Экологическая морфология растений. М.: Высшая
школа. 277 с.
Серебряков И.Г. 1964. Жизненные формы высших растений и их изучение //
Полевая геоботаника. М.-Л.: Наука. Т. 3. С. 146-205.
Серебрякова Т.И., Богомолова Т.В. 1984. Модели побегообразования и
жизненные формы в роде Viola (Violaceae) // Бот. журн. Т. 69. № 6.
С. 729-742.
- 75 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
LIFE FORMS AND DEVELOPMENT OF
VIOLA XANTHOPETALA NAKAI IN ONTOGENY
T.A. Bezdeleva
Botanical Garden Institute of Far East Branch of RAS, Vladivostok
Viola xanthopetala is a short rhizomatous-fimbriouse root system herbaceous
polycarpic species with the rossette shoot. The spieces is characterized by
rosette monopodial way of shooting. Two life forms of V. xanthopetala,
varying in the rythms of seasonal development, are revealed: (1) spring-green
ephemeroid, finishing its vegetation at the end of May – early June and (2)
summer-green plant, vegetating throughout the entire season. Ontogeny of
Viola xanthopetala can be split into four periods and eight age stages.
Keywords: life forms, ontogeny, rhythm of seasonal development, shoot,
rhizome.
Об авторах:
БЕЗДЕЛЕВА Тамара Аркадьевна – кандидат биологических
наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории криптогамной
биоты, ФГБОУ ВПО Ботанический сад-институт ДВО РАН, 690024,
Владивосток, ул. Маяковского, д. 142, e-mail: niimt@niimt.ru.
Безделева Т.А. Жизненные формы и развитие Viola xantopetala Nakai в онтогенезе /
Т.А. Безделева // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2014. № 3. С. 66-76.
- 76 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 77-89.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
БИОРАЗНООБРАЗИЕ И ОХРАНА ПРИРОДЫ
УДК 502.5/8 + 911.53 (470.3)
О ПРОБЛЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБУСТРОЙСТВА
УСАДЕБНЫХ КОМПЛЕКСОВ С ЭЛЕМЕНТАМИ ПРИРОДНЫХ
ЛАНДШАФТОВ (НА ПРИМЕРЕ ПАРКА ЛУБЕНЬКИНО)
А.А. Нотов1, С.М. Дементьева1, А.Ф. Мейсурова1, В.А. Нотов2,1
1
Тверской государственный университет, Тверь
2
МБОУ СОШ №3 пос. Редкино
Рассмотрена специфика экологического обустройства усадебных
комплексов с элементами природных ландшафтов. Как правило, такие
объекты имеют не только культурно-историческую, но и
природоохранную ценность. На примере усадебного комплекса
Лубенькино
(Тверская
обл.,
Удомельский
р-н)
показана
целесообразность специального изучения разных компонентов
биоразнообразия, выявления местонахождений охраняемых видов.
Необходим также геоботанический и ландшафтный анализ объекта и
прилегающих территорий. Подобный подход позволяет дать научно
обоснованные рекомендации по его охране и экологическому
обустройству, предложить оптимальный режим функционирования.
Ключевые слова: экологическое обустройство, объекты культурного
наследия, биоразнообразие, охраняемые виды, Тверская область.
Введение. Объекты культурного наследия нередко содержат
элементы
естественных
ландшафтов,
которые
обладают
природоохранной ценностью. Это дает основания рассматривать
культурный ландшафт как компонент культурного и природного
наследия, включать его в состав региональных эколого-культурных
каркасов (Чалая, Веденин, 1997; Калуцков, 2000; Веденин, Кулешова,
2001; Полякова, 2005; Мазуров, 2006; Саранча, 2011; Титова, 2013,
2014). Актуальна разработка методических основ комплексного
экологического обследования объектов культурного наследия,
подходов, позволяющих оценивать их значимость с позиций сохранения
регионального разнообразия (Соболев, 1997; Титова, 2013, 2014).
Ведущую роль среди них играют усадебные парки (Волкова, 2007;
Волкова, Нотов, 2007а). В Тверском крае дворянские усадьбы и парки
особенно часто создавали на территории уникальных природных
комплексов, что определило их особый статус в системе культурноландшафтного районирования (Чалая, Веденин, 1997; Дементьева,
Поташкин, 2005; Волкова, Нотов, 2007б; Нотов, Волкова, 2007, 2008). К
комплексам, гармонично включающим элементы уникального
природного ландшафта, можно отнести усадьбу Лубенькино,
- 77 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
расположенную на территории Удомельском р-на Тверской обл.
(Памятники…, 1988; Паспорт …, 1990, 1993; Дементьева, Поташкин,
2005; Оптимизация …, 2007; Иванова, Дементьева, 2009). Проведенная
нами в 2014 г. комплексная экологическая экспертиза парка и
прилегающей к нему территории позволила разработать рекомендации
по экологическому обустройству усадьбы. Полученный опыт может
быть полезен при работе с другими объектами культурного наследия.
Он интересен также в связи с обсуждением «Стратегии развития сети
ООПТ в Тверской области» на период до 2020 г. и возможными
перспективами использования института государственно-частного
партнерства в деле сохранения ООПТ (Канышев, 2014; На площадке
КАЭС…, 2014).
Методика. Объектом исследования стал усадебный комплекс
Лубенькино, расположенный на берегу оз. Удомля. Он имеет статусы
памятника архитектуры и садово-паркового строительства, а также
государственного памятника природы. Указанные статусы были
закреплены решениями исполкома Калининского облсовета народных
депутатов трудящихся в 1973 и 1986 гг. (Паспорт…, 1990, 1993;
Оптимизация…, 2007). Калининская АЭС – одно из первых
предприятий Тверской обл., которое выступило с инициативой взять
шефство над этим уникальным объектом. Начата реализация идеи
реконструкции усадебного комплекса Лубенькино (Канышев, 2014).
Совместными усилиями представителей государственной власти,
атомной станции и общественных организаций планируется возродить
архитектурный комплекс и провести экологическое обустройство
территории. Предполагается разработка программы восстановления
природного и культурно­исторического ландшафта, которая будет
включена в число основных социальных проектов района.
Первые флористические исследования территории бывшего
усадебного комплекса Лубенькино выполнены в июне 2006 г. (Иванова
и др., 2006; Оптимизация…, 2007; Нотов, 2009). Они позволили выявить
3 вида, занесенные в Красную книгу Тверской области (2002).
Обнаружены редкие растения-интродуценты (Волкова, 2007; Нотов,
2009). Комплексная экологическая экспертиза проведена нами летом
2014 г. Она включала полевые геоботанические, флористические,
лесотаксационные, фитопатологические и ландшафтные исследования.
Описаны основные типы растительных ассоциаций, которые
соотнесены с ландшафтной структурой территории. Выявлен видовой
состав сосудистых растений, мохообразных и лишайников. Изучены
аборигенные и адвентивные растения. Проведен специальный анализ
инвазионной фракции флоры и интродуцентов. Оценена степень
натурализации интродуцентов. Особое внимание уделялось анализу
местонахождений охраняемых растений, занесенных в региональную
Красную книгу (Перечень…, 2013).
- 78 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Произведено картирование территории, при котором выделено
более 100 опорных точек. Географические координаты определяли с
помощью навигатора Garmin GPSmap 60CSx. Зарегистрированы все
местонахождения охраняемых видов, растений природной флоры,
представляющих разные ресурсные группы (особенно декоративные и
лекарственные), видов, являющихся индикаторами биологически
ценных лесных сообществ (см. Выявление …., 2009; Нотов и др., 2012),
а также парковых интродуцентов. При анализе древесных растений,
составляющих основу структурных элементов парка, оценивали
жизненное состояние каждого дерева, необходимость проведения
специальных санитарных мероприятий. Создана общая база данных,
соотнесенная с материалами ГИС.
При выявлении видов, являющихся индикаторами биологически
ценных лесных сообществ, использован подход, разработанный в
рамках международного шведско-российского проекта, реализованного
в Северо-Западной России (Выявление…., 2009). Применен также опыт,
полученный в ходе исследований, проведенных на территории ЦЛГПБЗ
и других ООПТ Тверской обл. (Нотов и др., 2012).
Результаты и обсуждение. Полученные нами материалы
подтвердили природоохранную ценность территории комплекса
Лубенькино и примыкающих к нему элементов природных
фитоценозов. Объект уникален в ландшафтном, геоботаническом,
флористическом отношениях и с точки зрения основ садово-паркового
строительства. Парк гармонично сочетается с очень живописными
береговыми ландшафтами оз. Удомля, сохранившими типичную для
подобных элементов Леснинского физико-географического района (см.
Дорофеев, 1992, 2009) структуру.
Исходная планировка усадебного комплекса Лубенькино имела
крестообразную структуру (см. рисунок). Она удачно расчленяла
территорию и была гармонично сопряжена с основными типами
растительности выступающего в виде полуострова юго-западного
берега оз. Удомля. Один из портиков усадебного дома изначально был
ориентирован в сторону луговых сообществ и ассоциаций прибрежноводной растительности (Сведения…, 1919; Нащокина, 2011). С
центральной части композиции открывается вид на живописный остров
Двинов с элементами прибрежных сосновых и смешанных лесов.
Флора парка и примыкающих к нему фрагментов природных
фитоценозов характеризуется достаточно высоким уровнем видового
богатства разных компонентов. На небольшой площади (15 га) нами
выявлено 256 видов сосудистых растений, из которых 228 представляют
аборигенную, а 28 видов – адвентивную фракцию флоры.
Зарегистрировано 73 вида мохообразных, из них 7 видов печеночников
и 66 видов мхов. Обнаружено 88 видов лишайников.
- 79 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Выявлено 4 вида, входящие в Красную книгу Тверской области
(Красная книга…, 2002; Перечень…, 2013). Среди них: Dactylorhiza
maculata (L.) Soó, Hepatica nobilis Mill., Parmelina tiliacea (Hoffm.) Hale.
В числе сосудистых растений, рекомендованных для регионального
мониторинга: Dactylorhiza fuchsii (Druce) Soó, Listera ovata (L.) R. Br.,
Platanthera bifolia (L.) Rich., Nuphar lutea (L.) Smith, Convallaria majalis
L. и др. Обнаружены местонахождения некоторых сравнительно редких
в регионе видов сосудистых растений. Например, в парке растет
Avenella flexuosa (L.) Drej, а в прибрежных сообществах встречается
Scolochloa festucacea (Willd.) Link.
Р и с у н о к . Основные структурные элементы
усадебного комплекса Лубенькино:
1–11 –аллеи; 1, 2 – подъездная аллея; Д – фундамент усадебного дома;
Ц – руины церкви; ФС – фруктовый сад
- 80 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Природоохранную
значимость
территории
усиливают
отмеченные индикаторные виды биологически ценных лесных
сообществ. Они выявлены среди сосудистых растений, мохообразных и
лишайников. В парке обнаружены также различные кустистые
эпифитные лишайники, которые исчезают в антропогенно измененных
ландшафтах. Среди них – виды родов Usnea (L.) Wigg., Bryoria Brodo et
D. Hawksw., Ramalina Ach.
В парке Лубенькино и в примыкающих к нему фитоценозах
достаточно полно представлены разные эколого-фитоценотические
группы растений, распространенные в составе основных типов
региональной растительности, включая лесную и прибрежно-водную.
Среди них встречаются представители важнейших ресурсных групп
(декоративные, пищевые, лекарственные), что может иметь большое
значение для организации просветительской деятельности по
экологическому воспитанию на базе данного культурно-исторического
объекта. Значительные опасения вызывает появление в прибрежноводных сообществах инвазионного североамериканского вида Bidens
frondosa L. В последнее время он стал активно распространяться по
озерам Удомельского р-на (Петушкова и др., 2009).
Таблица
Общая характеристика аллей парка Лубенькино
№ аллеи * № опорных точек
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
Итого
555-562
551-554
594-597
537-549,547-551
560-568
526-529
573-576
563, 565, 569, 570
531-538
528-530
Общее число
деревьев
62
49
20
62
79
47
30
35
50
9
443
Липа Береза Ель Выпады
62
48
19
58
62
43
30
32
47
0
401
0
0
0
0
6
0
0
0
0
0
6
0
0
0
0
11
0
0
0
0
9
20
0
1
1
2
0
4
0
3
3
0
14
Примечание. * – нумерация аллей дана в соответствии с рисунком.
В парке Лубенькино достаточно разнообразен состав
интродуцентов. Сохранились некоторые декоративные растения
цветников и виды, которые использовали при изготовлении травосмесей
в парковых луговых сообществах. Среди них: Aquilegia vulgaris L.,
Arrhenatherum elatius (L.) J. et C. Presl, Aster lanceolatus Willd., Dianthus
- 81 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
barbatus L., Lavatera thuringiaca L. Встречаются также декоративные
кустарники – Rosa canina L., R. pimpinellifolia L., R. villosa L., Syringa
josikea Jacq. fil. Некоторые из них, например, Rosa villosa проявили
тенденцию к натурализации и отмечены в составе опушечных
сообществ в северной части территории.
Специальную ценность имеет хорошо сохранившийся фруктовый
сад. В нем представлены различные сорта Malus domestica Borkh., M.
prunifolia (Willd.) Borkh., встречается M. baccata (L.) Borkh. На опушках
лесного фрагмента Malus prunifolia обнаружена также и в качестве
одичавшего растения. Группу садовых интродуцентов дополняют
Prunus divaricata Ledeb., P. spinosa L., Sorbus sibirica Hedl. Некоторые
виды (например, Sorbus sibirica) отмечены в пределах Тверской обл.
только в усадьбе Лубенькино (Волкова, 2007; Нотов, 2009).
В качестве ценного природного объекта можно рассматривать и
липовые аллеи, являющиеся основным структурным элементом парка
(рис.). В их составе отмечено более 400 деревьев (табл.). Возраст лип
более 100 лет, диаметр стволов 50–70 см. Значительную декоративность
аллеям придают необычные формы крон, в которых в большинстве
случаев выделяется несколько массивных стволовидных ветвей.
Необычный внешний вид деревьев связан также с многочисленными
базальными капами, имеющими шаровидную или уплощенногрушевидную форму. Хорошо сохранилась структура подъездной аллеи
и серии боковых аллей, расположенных перпендикулярно по
отношению к основной оси усадебного комплекса (рис.). Большая часть
аллей двурядная. Аллеи очень эффектно выглядят в любое время года и
при разном варианте освещения.
Анализ архитетурных и дендрологических объектов усадебного
комплекса принес менее оптимистичные результаты. К сожалению,
современное состояние усадебных построек неудовлетворительное. В
1992 г. усадебный дом, построенный по проекту выдающегося
архитектора начала ХХ в. И.В. Жолтовского, сильно пострадал от
пожара (Нащокина, 2011). Фактически один из интереснейших
памятников русского неоклассицизма был утрачен. Многочисленные
хозяйственные постройки (см. Сведения …, 1919) и церковь также не
сохранились.
В целом, основные дендрологические объекты парка и связанные
с ними компоненты природных фитоценозов находятся в
удовлетворительном
состоянии.
Сохранились
все
исходные
структурные элементы парка (рис.). Однако по данным специальной
фитопатологической экспертизы около 15 % деревьев нуждаются в
лечении или восстановлении. Видовой состав растительных сообществ,
примыкающих к парку, также не утратил своих специфических
особенностей и сопряженности с парковым ансамблем, но требует
проведения
санитарных
мероприятий.
Полученные
данные
- 82 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
свидетельствуют о наличии культурно-исторической ценности
усадебного комплекса Лубенькино, включавшего кроме архитектурных
построек уникальный объект садово-паркового строительства
(Нащокина, 2011).
Проведенное комплексное обследование территории позволило
дать общую оценку современного состояния парковых и природных
экосистем, определить факторы риска и предложить программу
сохранения и оптимального функционирования объекта. Значительная
природоохранная
ценность
комплекса
Лубенькино
также
свидетельствует об особом статусе территории и целесообразности
проведения экологического обустройства и восстановительных
архитектурных работ.
Восстановление
архитектурного
комплекса
Лубенькино
предполагается в рамках долгосрочного проекта, осуществление
которого курирует Калининская АЭС. Он рассчитан на длительное
время. В 2014 г. между Министерством природных ресурсов и экологии
Тверской области и Калининской АЭС подписано соглашение о
намерениях по исполнению законодательства РФ по оказанию помощи
при сохранении памятников природы и культуры (Канышев, 2014).
Деятельность в этом направлении будет способствовать развитию
института частно-государственного партнерства в области охраны
памятников природы и архитектуры Тверского региона.
По результатам проведенной комплексной экспертизы
разработана нами стратегия экологического обустройства территории,
предложена модель ее функциональной оптимизации. Организация
восстановительных работ должна базироваться на следующих
принципах: 1) сохранение гармонии в сочетании компонентов
паркового комплекса и элементов примыкающих природных
ландшафтов и фитоценозов; 2) поддержание исходной структуры всех
дендрологических объектов парка; 3) восстановление основных
архитектурных построек в сооответствии с исторической проектной
документацией; 4) сохранение всех местонахождений видов,
включенных в Красную книгу Тверской обл., индикаторных видов
биологически ценных лесных фитоценозов, растений, представляющих
основные ресурсные группы и организация мониторинговых
наблюдений;
5)
сохранение
исходного
видового
состава
использованных
при
создании
парка
интродуцентов;
6)
реставрационнный и восстановительный характер всех проводимых
работ; 7) реализация системы комплексных мониторинговых
исследований.
Проект экологического обустройства должен учитывать
специфику
его
проведения
в
различных
структурных
и
функциональных частях территории. На основных дендрологических
объектах парка оно должно быть направлено на организацию в
- 83 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
щадящем режиме фитопатологических мероприятий и восстановление
утраченных деревьев в составе аллей и в районе фруктового сада. Для
успешного решения этой задачи проведена фитопатологическая
экспертиза и подеревная инвентаризация элементов парка. На
основании этих исследований составлена программа оздоровительных и
восстановительных мероприятий. Для прогнозирования динамики
изменения состояния парковых и примыкающих к ним экосистем
необходима оценка степени натурализации всех интродуцентов,
выявление склонности их к дичанию и при необходимости контроль
численности активно натурализующихся видов.
На участках с луговыми фитоценозами необходимо максимально
полно сохранить исходный видовой состав луговых сообществ.
Требуется аккуратное удаление подроста и поросли древесных
растений, прежде всего березы, а в прибрежной части – серой ольхи.
Важным фактором, способствующим уменьшению общего видового
богатства и трансфоромации прежних луговых ассоциаций, является
прогрессирующее увеличение активности Calamagrostis epigeios (L.)
Roth. Небходимы мероприятия по уменьшению уровня жизненности
особей в ценопопуляциях этого вида, например, неоднократное в
течение вегетационного сезона выкашивание участков, на которых он
доминирует. Важно также исключить возможность попадения на
территорию комплекса Лубенькино Heracleum sosnowskyi Manden.,
который очень быстро распространяется во многих усадебных парках
Тверской обл. (Нотов, 2009).
Привлекательность прибрежно-водных сообществ вдоль берега
оз. Удомля определяестя значительным участием декоративных гигро- и
гидрофитов. Видовой состав этих фитценозов также желательно
сохранить максимально полно. Особого внимания требует
происходящее в настоящее время внедрение инвазионного
североамериканского вида Bidens frondosa L., который очень активно
расселяется по водохранилищам и естественным водоемам в
Удомельском и других районах области (Нотов, 2009; Петушкова и др.,
2009). Целесообразно уничтожение особей этого вида на территории
комплекса.
Специального
внимания
требуют
фрагменты
лесных
фитоценозов, примыкающих к элементам парковых композиций.
Необходимо проведение санитарных и профилактических мероприятий,
направленных на ликцидацию последствий и предотвращение нового
волнообразного
увеличения
численности
короеда-типографа.
Целесообразен контроль распространения фитопатогенных и опасных
видов ксилотрофных грибов. Крайне важен щадящий режим при
организации оздоровительных мероприятий. Он позволит сохранить
имеющееся разнообразие лесных и опушечных растений, среди которых
- 84 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
отмечены охраняемые виды и индикаторы биологически ценных лесных
сообществ.
Сохранение комплекса Лубенькино как объекта культурного и
природного наследия возможно и целесообразно сочетать с
организацией посветительской деятельности, которая сделает этот
уникальный объект истино народным достоянием. Получение
эстетического наслаждения и расширение краеведческого кругозора
можно удачно сочетать с экологическим просвещением и
формированием экологического сознания. Решению последней задачи
может способствовать удачное сочетание компонентов паркового
ансамбля и элементов природных фитоценозов, представляющих
разные типы растительности, встречаемость на территории объекта
редких и исчезающих растений, индикаторных видов биологически
ценных лесных сообществ.
Усадебные комплексы, подобные Лубенькино, представлены и в
других районах Тверской обл. (Дементьева, Поташкин, 2005; Волкова,
2007; Волкова, Нотов, 2007б; Нотов, Волкова, 2007, 2008).
Формирующийся опыт частно-государственного партнерства в области
охраны памятников природы и архитектуры и примененный подход к
разработке программы экологического обустройства таких объектов
может быть полезен для разработки в пределах Тверской обл. модели
эколого-культурного каркаса, организации их эффективной охраны и
оптимального функционирования его объектов.
Заключение.
Разработка
программы
экологического
обустройства объектов культурного наследия с элементами природных
ландшафтов должна осуществляться на основе результатов
комплексного экологического обследования и интегральной оценки
культурно-исторической и природоохранной значимости объекта. Такой
подход позволяет также предложить оптимальную модель
функционирования анализируемого памятника.
Проект экологического обустройства должен учитывать
специфику его проведения на различных структурных и
функциональных частях территории. Выявление этой специфики
следует осуществлять на основе анализа структуры всех элементов
растительного покрова и прогноза возможных направлений их
динамики. Необходим щадящий режим фитопатологических и
восстановитиельных мероприятий.
Список литературы
Веденин Ю.А., Кулешова М.Е. 2001. Культурный ландшафт как объект
культурного и природного наследия // Изв. РАН. Сер. геогр. № 1. С. 7–14.
Волкова О.М. 2007. Флора усадебных парков Тверской области: дис. ... канд.
биол. наук. М. 282 с.
- 85 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Волкова О.М., Нотов А.А. 2007а. Опыт комплексной оценки усадеб Тверской
области // С.Н. Худеков в общественно-политической, культурной и
хозяйственной жизни России: Материалы Всерос. науч.-практ. конф.,
посвящ. 170-летию со дня рождения С.Н. Худекова (Рязань, Ерлино, 13 –
14 сент. 2007 г.). Рязань. С. 334–338. 128.
Волкова О.М., Нотов А.А. 2007б. Орхидные в усадебных парках Тверской
области // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. Вып. 3, № 7 (35). С.
100–103.
Выявление и обследование биологически ценных лесов на Северо-Западе
Европейской части России. 2009: учеб. пособие. СПб. Т. 1: Методика
выявления и картографирования. 238 с. Т. 2: Пособие по определению
видов, используемых при обследовании на уровне выделов. 258 с.
Дементьева С.М., Поташкин С.П. 2005. Старинные парки Тверской области:
Монография. Тверь: Твер. гос. ун-т. 276 с.
Дорофеев А.А. 1992. Физико-географические районы Тверской области и их
природоохранная
характеристика
//
Экологические
проблемы
природопользования. Тверь. С. 86–106.
Дорофеев А.А. 2009. Физико-географическое районирование и ландшафты
Тверской области // Вестн. ТвГУ. Сер. География и геоэкология. Вып. 2
(7), №36. С. 19–42.
Иванова С.А., Дементьева С.М. 2009. О проблеме формирования
экологического каркаса в окрестностях Калининской АЭС // Вестн. ТвГУ.
Сер. биология и экология. Вып. 16, № 37. С. 149–162.
Иванова С.А., Дементьева С.М., Нотов А.А., Трофимова Т.П. 2006. Редкие
виды растений на особо охраняемых природных территориях
Удомельского района // Вестн. ТвГУ. Сер. биология и экология. Вып. 2. С.
168–171.
Калуцков В.Н. 2000. Основы этнокультурного ландшафтоведения. М.: Изд-во
МГУ. 94 с.
Канышев М. 2014. «Лубенькино» – историческое наследие Удомли // Тверская
жизнь.
27
февраля.
[Электрон.
ресурс].
Режим
доступа:
http://www.tverlife.ru/news/75077.html. (дата обращения 3.10.2014).
Красная книга Тверской области. 2002. Тверь: АНТЭК. 256 с.
Мазуров Ю.Л. 2006. Природное и культурное наследие как фактор развития
природопользования: вопросы методологии и практики управления: дис....
д-ра геогр. наук: 25.00.24. М. 344 с.
На площадке КАЭС обсудили стратегию развития особо охраняемых
природных территорий Тверского края. 2014 // Экологический вестник
Тверской области. № 2(6). С. 2.
Нащокина М. 2011. Что имеем — не храним…: усадьба Лубенькино на озере
Удомля // Наше Наследие. № 100. [Электрон. ресурс]. URL: http://www.
nasledie-rus.ru/print/phprint.php. (дата обращения 3.10.2014).
Нотов А.А. 2009. Адвентивный компонент флоры Тверской области:
Динамика состава и структуры. Тверь: Изд. ТвГУ. 473 с.
Нотов А.А., Волкова О.М. О флоре некоторых усадеб Старицкого района
Тверской области // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2007. Вып. 5,
№ 21 (49). С. 141–151.
- 86 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Нотов А.А., Волкова О.М. 2008. Лишайники усадеб и старинных сел Тверской
области // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. Вып. 7. №7(67). С. 135–
152.
Нотов А.А., Потемкин А.Д., Гимельбрант Д.Е., Волков В.П., Павлов А.В.,
Нотов В.А. 2012. Индикаторные виды лишайников и мохообразных
старовозрастных коренных лесных сообществ как элемент мониторинга
экосистем заповедников и национальных парков // Многолетние процессы
в природных комплексах заповедников России: Материалы науч.-практ.
конф., посвящ. 80-летию ЦЛГПБЗ (20–24 авг. 2012 г.). Великие Луки. С.
132–139.
Оптимизация системы особо охраняемых природных территорий (ООПТ) в
зоне наблюдения Калининской АЭС. 2007: Отчет по теме / Рук. темы С.М.
Дементьева. Тверь. Технический архив ПТО Калининской АЭС. Инв. №
2747/13.
Памятники истории и культуры Калининской области. 1988. М. 103 с.
Паспорт на памятник истории и культуры Тверской области «Усадьба
Лубенкино (Лубенькино)» № 1209. 1990. Архив Государственной
Инспекции по охране и использованию памятников истории и культуры
Тверской области.
Паспорт на государственный памятник природы регионального значения
«Парк Лубенькино». 1993 / Департамент управления природными
ресурсами и охраны окружающей среды Тверской области: Проект. Тверь.
10 с. Архив Министерства природных ресурсов и экологии Тверской
области.
Перечень (список) объектов животного и растительного мира, занесенных в
Красную книгу Тверской области. 2013: приложение к Приказу
Министерства природных ресурсов и экологии Тверской области от 10
окт. 2012 г. № 135-кв (в ред. Приказа Министерства природных ресурсов и
экологии Тверской области от 17.07.2013 № 3-нп) [электрон. ресурс].
Режим доступа: http://mpr-tver.ru/index.php/red-book.
Петушкова Т.П., Дементьева С.М., Нотов А.А. 2009. Флора некоторых озер
Удомельского района Тверской области // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и
экология. Вып. 14, № 18. C. 167–173.
Полякова М.А. 2005. Охрана культурного наследия России: учебное пособие
для вузов. М.: Дрофа. 271 с.
Саранча М.А. 2011. Методологические проблемы интегральной оценки
туристско рекреационного потенциала территории // Вестн. Удмурт. гос.
ун-та. № 1. С. 118–127.
Сведения о бывших частновладельческих хозяйствах Вышневолоцкого уезда.
1919. ГАТО. Ф. Р-854. Оп.1. Д.34. 1919 г.
Соболев Н.А. 1997. Особо охраняемые природные территории как средство
поддержания биологического разнообразия в староосвоенных регионах
(на примере Московской области): автореф. дис. ... канд. биол. наук.
М. 18 с.
Титова О.В. 2013. Оценка особо охраняемых природных территорий как части
регионального эколого-культурного каркаса // Бесплатная библиотека
научно-практических конференций: [электрон. ресурс]. Режим доступа:
http:
//libed.ru/knigi-nauka/434899-5-ocenka-osobo-ohranyaemih-prirodnih-
- 87 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
territoriy-kak-chasti-regionalnogo-ekologo-kulturnogo-karkasa.php.
(дата
обращения: 3.10.2014).
Титова О.В. 2014. Оценка особо охраняемых природных территорий как части
регионального эколого-культурного каркаса: автореф. дис. ... канд. биол.
наук. СПб. 24 с.
Чалая И.П., Веденин Ю.А. 1997. Культурно-ландшафтное районирование
Тверской области. М.: Рос. НИИ культ. и природ. неаследия. 286 с.
TO THE PROBLEM OF ECOLOGICAL MANAGING OF ESTATES
WITH ELEMENTS OF NATURAL LANDSCAPES
(EXAMPLE OF LUBENKINO ESTATE)
A.A. Notov1, S.M. Dementyeva1, A.F Meysurova1, V.A. Notov2,1
1
Tver State University, Tver
Secondary School № 3, Redkino Settlement, Tver Region
2
Specifics of the ecological managing of estates with elements of natural
landscapes are analized. Frequently such estates have not only cultural and
historical value; they are important for the protection of natural environment.
Studies in Lubenkino Estate showed the importance of biodiversity studies,
including registration of rare and protected species. Geobotanic and landscape
analyses of Estate and adjacent areas are essential to complete the task of
ecological management. The mentioned approach allows to come out with
scientifically proved recommendations for protection and managing the area
in an optimal regime of functioning.
Keywords: environmental management, cultural heritage objects,
biodiversity, protected species, Tver region.
Об авторах:
НОТОВ Александр Александрович – доктор биологических наук,
профессор
кафедры
ботаники,
ФГБОУ
ВПО
«Тверской
государственный университет», 170100, Тверь, ул. Желябова, д. 33,
e-mail: anotov@mail.ru
ДЕМЕНТЬЕВА Светлана Михайловна – кандидат биологических
наук, заведующая кафедрой ботаники, ФГБОУ ВПО «Тверской
государственный университет», 170100, Тверь, ул. Желябова, д. 33,
e-mail: dementeva1948@mail.ru
МЕЙСУРОВА Александра Федоровна – кандидат биологических
наук, доцент кафедры ботаники, ФГБОУ ВПО «Тверской
государственный университет», 170100, Тверь, ул. Желябова, д. 33,
e-mail: alexandrauraz@mail.ru
- 88 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
НОТОВ Валерий Александрович – кандидат биологических наук,
учитель биологии МБОУ СОШ №3 пос. Редкино, ассистент кафедры
ботаники, ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет»,
171260, Тверская обл., Конаковский р-н, пгт. Редкино, Диева, 33 а, д. 33,
e-mail: vnotov123@mail.ru
Нотов А.А. О проблеме экологического обустройства усадебных комплексов с
элементами природных ландшафтов (на примере парка Лубенькино) / А.А. Нотов,
С.М. Дементьева, А.Ф. Мейсурова, В.А. Нотов // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и
экология. 2014. № 3. С. 77-89.
- 89 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 90-97.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 556.314 (470.331)
СОДЕРЖАНИЕ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ ОЗЕР ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ
И.П. Данилов
Тверской государственный университет, Тверь
Проведены исследования проб воды, взятых с 11 озер, расположенных в
4 районах Тверской области. Методом атомно-эмиссионной
спектрометрии с индуктивно связанной плазмой выявлены
концентрации химических веществ в пробах. Ни в одном из водоемов
превышения ПДК по исследованным элементам не обнаружено.
Некоторое повышение их концентрации в водоемах Бологовского
района связано с антропогенно-индуцированными и природными
процессами.
Ключевые слова: озера, ПДК, концентрация химических элементов,
атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой,
загрязнение, антропогенная нагрузка.
Введение. Неотъемлемой частью ландшафтов и природной среды
Тверской обл. являются озера. Они представляют собой своеобразные
природные
комплексы
со
своими
гидрологическими,
геоморфологическими,
микроклиматическими,
биотическими
особенностями. Значительных по размеру озер (пл. св. 2 кв. км) в
области свыше 60. Общее число озер достигает 1760. Их общая площадь
превышает 1000 кв. км (1,2% всей территории области). Большие озера
области возникли в результате деятельности ледников и талых вод.
Крупные озера (Селигер, Кафтино) – тектонического происхождения:
их котловины образовались в результате прогибов участков земной
коры, обработанных ледником. Отдельные карстовые озера (как
правило, небольшие) возникли на месте провалов и пустот в
известняках. Многие озера образовались в поймах рек.
В последние десятилетия антропогенное влияние на водоемы
Тверской обл. усилилось. Настоящее исследование, направленное на
определение содержания ряда химических элементов в природных
водах озер Тверской области, призвано внести вклад в оценку степени и
вектора это влияния.
Методика. Исследования проводились на 11 озерах,
расположенных в 4 районах Тверской области: оз. Бросно
(Андреапольский р-н), оз. Бологое, Великое, Долгое, Кафтино, Пирос
(Бологовский р-н), оз. Волго, Глубокое, Селигер (Осташковский р-н),
оз. Песьво, Удомля (Удомельский р-н) (рис. 1).
- 90 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Р и с . 1 . Карта отбора проб в исследуемых озерах Тверской области:
1 – оз. Волго, 2 – оз. Бросно, 3 – оз. Глубокое, 4 - оз. Селигер,
5 – оз. Долгое, 6 – оз. Великое, 7 – оз. Бологое, 8 – оз. Кафтино,
9 – оз. Пирос, 10 – оз. Песьво, 11 – оз. Удомля
Указанные озера различались по степени антропогенной
нагрузки: (1) с высокой (оз. Бологое, Глубокое, Селигер, Песьво,
Удомля), (2) средней (оз. Бросно, Кафтино, Пирос, Волго) и (3) слабой
(оз. Великое, Долгое).
Р и с . 2 . Карта отбора проб на оз. Селигер:
темными точками показаны места отбора
- 91 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Для анализа отбиралось 10 проб с каждого исследуемого озера
(рис. 2). При отборе определялись температура воды и окружающего
воздуха, а так же некоторые органолептические показатели (цветность,
запах). Пробы отбирались в течение вегетационного сезона 2012 г.
При проведении атомно-эмиссионного анализа важнейшим
этапом являлся процесс подготовки. Отбор проб озерной воды
поверхностного слоя осуществлялся в соответствии с ГОСТ Р 51592 и
ГОСТ 17.1.5.05. Пробы воды отбирались в емкости из полимерного
материала объемом 0,5 л с узким горлышком и плотно
закручивающимися крышками. Проводилась консервация исследуемых
проб раствором (1:1) азотной кислоты (HNO3) из расчета 2 мл раствора
на 100 мл пробы. Консервация необходима для предотвращения
осаждения и сорбции растворенных соединений в пробах воды и
развития микрофлоры (Batley, 1990). Во избежание сорбции основных
металлов на стенках вся используемая для отбора, хранения,
транспортировки и анализа проб посуда промывалась раствором
азотной кислоты (Методика…, 1998; APHA-AWWA-WPCF, 1998;
McCleskey, Nordstrom, Maest 2004).
Количественный анализ проводился с помощью метода атомноэмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС с
ИСП) на спектрометре iCAP 6300 Duo (Thermo Scientific, USA)
посредством программного обеспечения iTEVA 2.8.0.89. Определение
массовой концентрации (мг/л) проводили в соответствии с ПНДФ
14.1:2:4.135-98 по следующим элементам Ag, Al, As, Ca, Cr, Cu, Fe, K,
Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sb, Sn, Zn.
Коррекцию при возникновении матричных эффектов и учет
взаимного влияния элементов за счет наложения спектральных линий
проводили при помощи программного обеспечения. Исходя из средней
концентрации элементов в природной воде для макроэлементов (K, Na,
Mg, Ca) выбирали спектральные линии меньшей интенсивности, а для
остальных элементов – линии наибольшей интенсивности.
Анализируемые линии должны быть расположены в спектре друг от
друга на расстоянии более 0,01 нм. Интенсивность мешающей линии по
сравнению с анализируемой должна быть минимум на 2 порядка
меньше. Неконтролируемое изменение данных условий может
приводить к наложению спектральных линий, что выражается в
эффекте повышения или понижения концентрации анализируемого
элемента. С учетом этих соображений были выбраны следующие длины
волн (табл. 1).
Для построения градуировочных кривых использовали растворы
одноэлементных стандартных образцов (СО) анализируемых элементов
(Inorganic Ventures, USA). Калибровочные кривые строили по 3 точкам
(нулевой СР – 1:1 азотной кислоты) из расчета диапазона концентраций
предусмотренного ПНДФ 14.1:2:4.135-98.
- 92 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Таблица 1
Длины волн элементов
Элемент
Ag
Al
As
Ca
Cr
Cu
Fe
K
Mg
Mn
Na
Ni
Pb
Sb
Sn
Zn
Длина волны, нм
328,068; 338,289
167,081; 396,153; 308,215
189,042; 193,759; 197,262
317,933; 315,887; 393,366
205,552; 267,716; 284,325; 283,563
324,754; 327,396
259,940; 271,441; 238,200
766,49; 769,90
279,079; 279,533; 285,213; 383,286
257,61; 293,306
589,592; 818,3; 330,2
218,461; 221,647; 231,604
216,999; 220,353; 283,306
206,833; 217,581
189,989; 224,604; 235,484
202,548; 206,200; 213,856
Статистическая обработка данных включала расчет среднего
арифметического по каждому элементу (исходя из количества линий) с
учетом его ошибки, а также дисперсии и среднего квадратичного
отклонения. Сравнение концентраций элементов по ПДК проводилось в
соответствии с ГН 2.1.5.1315-03.
Результаты и обсуждение. В 110 пробах воды озер Тверской
обл. превышения ПДК исследуемых химических элементов в
соответствии с ГН 2.1.5.1315-03 не выявлено.
Наибольшая концентрация Ag в исследуемых пробах была
выявлена в оз. Долгое– 0,0235 мг/л. Поскольку оз. Долгое имеет слабую
антропогенную нагрузку, а полученный результат не превышает ПДК,
возможным источником присутствия Ag в субмикрограммовых
концентрациях является природный источник, например подземные
воды (табл. 1).
Наибольшая концентрация Al в исследуемых пробах была
выявлена в оз. Удомля – 0,0835 мг/л. Резкое повышение концентрации
Al в указанном озере связано, возможно, с минерализацией воды и
химическим равновесием в системе «вода – донные отложения». В
качестве причин высокой концентрации Al не исключено также
частичное растворение глин и алюмосиликатов, а также атмосферные
осадки.
Наибольшая концентрация Ca была выявлена в оз. Бологое –
94,885 мг/л. Ca входит в состав любых природных объектов;
- 93 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
возможным источником его пристутсвия в воде являются процессы
химического выветривания и растворения минералов, прежде всего
известняков, доломитов, гипса, кальция содержащих силикатов и
других осадочных и метаморфических пород.
В наибольшем количестве Cr был обнаружен в оз. Бологое –
0,0251 мг/л. Возможным источником поступления Cr со сточными
водами являются ЗАО «Бологовский фурнитурный завод» и ОАО
«Бологовский арматурный завод» (табл. 1).
Анализ проб воды на Cu выявил наибольшую концентрацию его
в оз. Бологое – 0,0200 мг/л. Возможными источниками поступления Cu
со сточными водами являются ЗАО «Бологовский фурнитурный завод»,
ООО «Строммашина», ОАО «Бологовский арматурный завод». Не
исключено также присутствие Cu в субмикрограммовых концентрациях
в результате контакта подземных вод с горными породами
содержащими Cu, таких как халькопирит.
Наибольшая концентрация Fe была выявлена в оз. Кафтино–
0,0565 мг/л. Возможными источником высокой концентрации Fe в воде
являются р. Коломенка, сообщающуяся с антропогенно нагруженным
оз. Бологое, а также участок железной дороги «Бологое-БежецкСонково». Не исключены и природные процессы химического
выветривания горных пород.
Наибольшая концентрация K была обнаружена в оз. Бологое –
12,057 мг/л. Возможными источниками присутствия K в воде являются
хозяйственно-бытовые стоки, а процессы, протекающие в коре
выветривания и почвах. Важную роль может играть возможное
нарушение химического равновесия в системе «вода-донные
отложения».
Таблица 2
Массовая концентрация (Х±m) элементов в исследуемых пробах
Песьво
Бологое Кафтино Бросно
X
0,0014
0,0016
0,0016
0,0014
± m 6,18E-05 4,27E-05 3,14E-05 4,0E-05
D
3,82E-08 1,82E-08 9,89E-09 1,6E-08
СКО 0,0002
0,0001
0,0001
0,0001
X
0,0017
0,0097
0,0197
0,0102
± m 8,03E -08 4,772E-06 3,55E-07 5,8E-08
D
2,53E-07 1,508E-05 1,12E-06 0, 000184
СКО 0,0005
0,0039
0,0011
0,0004
X
-
-
-
-
X
±m
D
СКО
29,608
0,1149
0,3632
0,6026
94,885
0,8333
2,6333
1,6228
74,833
5,9048
18,6593
4,3196
50,633
0,0624
0,1973
0,4442
X
0,0135
0,0137
0,0116
0,0089
± m 1,27E-07 1,17E-07 1,26E-06 4,1E-08
D
4,02E-07 3,715E-07 3,99E-06 1,3E-07
СКО 0,0006
0,0006
0,0020
0,0004
Волго
Пирос
Ag
0,0016 0,0016
4,9E-05 4,2E-05
2,4E-08 1,8E-08
0,0002 0,0001
Al
0,0178 0,0497
1,0E-05 3,5E-07
3,3E-05 1,1E-06
0,0058 0,0011
As
Ca
68,889 50,829
0,0520 0,1129
0,1644 0,3569
0,4054 0,5974
Cr
0,0089 0,0110
7,17E-08 1,43E-07
2,2E-07 4,51E-07
0,0005 0,0007
- 94 -
Удомля Долгое Селигер Великое Глубокое ПДК
0,0015 0,0016 0,0016
0,0017
0,0017
8,4E-05 6,2E-05 5,337E-05 7,8E-05 4,729E-05 0,05
7,5E-08 3,6E-08 2,84E-08 6,1E-08 2,233E-08
0,0003 0,0002 0,0002
0,0002
0,0001
0,0610 0,0386 0,0396
7,3E-08 1,2E-07 7,54E-08
2,3E-07 4,8E-07 2,38E-07
0,0005 0,0006 0,0005
0,0381
0,0317
3,1E-07 9,37E-07
1,0E-06 2,96E-06
0,0010
0,0017
-
-
-
-
-
51,131
0,0569
0,1798
0,4240
50,534
0,0382
0,1208
0,3476
52,518
0,1116
0,3528
0,5939
50,8
0,5166
1,6324
1,2777
44,843
0,8353
2,6397
1,6247
0,0118
1,08E-07
3,42E-07
0,0006
0,0132 0,0131
1,7E-07 1,13E-07
4,6E-07 3,56E-07
0,0007 0,0006
0,0125
0,0113
1,5E-07 5,01E-07
4,9E-07 1,58E-06
0,0007
0,0013
0,5
0,05
н/н**
0,5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Песьво
Бологое Кафтино Бросно
X
0,0020
0,0110
0,0033
0,0018
± m 5,66E-09 5,76E-09 3,25E-08 6,6E-09
D
1,78E-08 1,82E-08 1,08E-07 0,00002
СКО 0,0001
0,0001
0,0003
0,0001
X
0,0007
0,0149
0,0307
0,0003
± m 8,59E-05 0,00145 0,00018 5,1E-05
D
7,37E-08 0,0000211 3,44E-07 2,6E-08
СКО 0,0003
0,0046
0,0006
0,0002
X
±m
D
СКО
1,063
0,0051
0,0003
0,0160
12,057
0,0757
0,0573
0,2393
6,2041
0,1316
0,1729
0,4159
7,2788
0,0143
0,0020
0,0452
X
±m
D
СКО
4,8246
0,1981
0,3918
0,3962
14,947
0,0283
0,0080
0,0567
10,408
0,0431
0,0185
0,0861
5,8127
0,0133
0,0018
0,0265
X
0,00008 0,00035 0,00063
± m 2,90E-05 9,69E-05 1,52E-05
D
8,44E-09 9,38E-08 2,33E-09
СКО 9,14E-05 0,000306 4,83E-05
0,00002
1,4E-05
1,7E-09
4,1E-05
X
±m
D
СКО
2,5548
0,0378
0,0143
0,1195
103,25
0,2640
0,6961
0,8343
X
0,0002
0,0015
0,0025
± m 4,94E-05 6,187E-05 4,5E-05
D
2,44E-08 3,82E-08 2,0E-08
СКО 0,0002
0,0002
0,0001
0,0012
5,4E-05
2,9E-08
0,0002
5,1103
0,0287
0,0082
0,0908
39,264
0,1672
0,2792
0,5284
X
-*
-
-
-
X
-
-
-
-
X
-
-
-
-
X
-
-
-
-
Волго
Пирос Удомля Долгое Селигер
Cu
0,0070 0,0031 0,0033 0,0031 0,0035
8,3E-09 2,0E-08 1,4E-08 4,6E-09 1,95E-08
2,6E-08 6,5E-08 4,7E-08 1,8E-08 6,18E-08
0,0002 0,0003 0,0002 0,0001 0,0002
Fe
0,0177 0,0051 0,0018 0,0025 0,0061
0,0019 5,4E-05 0,0001 6,4E-05 0,000746
3,8E-05 3,7E-08 1,3E-07 4,7E-08 5,55E-06
0,0062 0,0002 0,0003 0,0002 0,0024
K
8,9408 7,5231 6,8579 7,2507
7,293
0,0391 0,0406 0,2801 0,0465 0,0382
0,0153 0,0165 0,7833 0,0216 0,0146
0,1236 0,1284 0,8850 0,1468 0,1208
Mg
10,478 7,2209 8,1746 8,3199 7,5625
0,0161 0,0095 0,0112 0,0200 0,0170
0,0026 0,0009 0,0013 0,0040 0,0029
0,0322 0,0190 0,0224 0,0400 0,0340
Mn
0,0004 0,00205 0,00004 0,0003 0,00047
7,2E-05 1,6E-05 1,6E-05
0
3,96E-05
5,9E-08 2,7E-09 2,7E-09
0
1,57E-08
0,00024 5,2E-05 5,16E-05
0
0,000125
Na
71,931 104,75
104,9 103,56 103,28
0,1672 0,2936 0,2954 0,3272 0,4759
0,2791 0,8606 0,8711 1,0693 2,2618
0,5283 0,9277 0,9333 1,0341 1,5039
Ni
0,0014 0,0032 0,0033 0,0029 0,0031
6,2E-05 4,4E-05 5,3E-05 3,9E-05 4,73E-05
3,9E-08 2,1E-08 3,1E-08 1,5E-08 2,23E-08
0,0002 0,0001 0,0002 0,0001 0,0001
Pb
Sb
Sn
Zn
-
Великое Глубокое ПДК
0,0039
0,0046
9,1E-09 1,07E-08
2,9E-08 3,38E-08
0,0002
0,0002
0,0030
0,0234
0,0007 0,001272
5,2E-06 1,62E-05
0,0023
0,0040
6,9803
0,0641
0,0411
0,2027
6,3752
0,0870
0,0756
0,2750
7,6763
0,0250
0,0062
0,0500
8,4152
0,0240
0,0058
0,0480
0,00003 0,00191
1,5E-05 1,8E-05
2,3E-09 3,22E-09
4,8E-05 5,68E-05
92,566
0,8859
7,8370
2,7995
82,158
1,2489
15,5742
3,9464
0,0035
0,0056
5,4E-05 2,91E-05
2,9E-08 8,44E-09
0,0002
0,0001
-
-
-
-
-
-
-
-
1,0
0,3
н/н
50,0
0,1
200
0,02
0,03
0,05
н/н
1,0
Примечание. * – концентрация химического элемента находится ниже предела определения;
** – концентрация химического элемента не нормируется в соответствии с ГН 2.1.5.1315-03.
Наибольшая концентрация Mg в исследуемых пробах была
выявлена в оз. Бологое– 14,947 мг/л. Возможными источниками
поступления Mg со сточными водами являются ЗАО «Бологовский
фурнитурный завод», ОАО «Бологовский шпалопропиточный завод»,
ООО «Строммашина», ОАО «Бологовский арматурный завод», ООО
Швейная фабрика «Андромеда»; не исключены также процессы
химического выветривания и растворения доломитов, мергелей и
других минералов.
Наибольшая концентрация Mn в исследуемых пробах была
выявлена в оз. Пирос – 0,00205 мг/л. Возможным источником
присутствия Mn в субмикрограммовых концентрациях является
выщелачивание железомарганцевых руд и других минералов
содержащих Mn, а так же процесс разложения водных животных и
растений.
- 95 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Наибольшая концентрация Na исследуемых пробах была
выявлена в оз. Удомля – 104,9 мг/л. Возможной причиной повышенной
концентрации Na в воде являются сбросы с орошаемых полей.
Источником присутствия Na в воде являются также самородные
растворимые хлористые, сернокислые и углекислые соли Na.
Наибольшая концентрация Ni в исследуемых пробах была
выявлена в озере Глубокое – 0,0056 мг/л. Возможным источником
присутствия Ni в воде являются ЗАО «Осташковский кожевенный
завод» (табл. 2).
Заключение. Наибольших концентраций исследуемые элементы
достигают в водах озер Бологовского р-на Тверской обл. Превышения
ПДК исследуемых химических элементов в 11 озерах Тверской обл. не
выявлено. Причиной повышения концентрации Ag, Ca, Cr, Cu, Fe, K,
Mg, Mn в водоемах области служат как антропогенно-индуцированные,
так и естестенные процессы.
Список литературы
APHA-AWWA-WPCE (American Public Health Association-American Water Works
Association-Water Pollution Control Federation) Washington, DC, 1998.
Режим
доступа:
http://www.mwa.co.th/download/file_upload/
SMWW_10900end.pdf (Дата обращения 21.02.14).
Batley G.E. 1990. Trace element speciation: analytical methods and problems. CRC
Press, Boca Caton. 350 р.
McCleskey R.B., Nordstrom D.K. Maest A.S. 2004. Preservation of water samples
for arcsine (III/V) determination: an evolution of the literature and new
analytical resulte // Appl. Geochem. V. 19. P. 995-1009.
ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических
веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования: [Электрон. ресурс]. Режим доступа:
http://www.etch.ru/norma.php?art=4 (Дата обращения 21.10.13).
ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб: [Электрон.
ресурс]. Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/Data1/11/11722/ (Дата
обращения 21.10.13).
ГОСТ 17.1.5.05-85. Общие требования к отбору проб поверхностных и
морских вод, льда и атмосферных осадков: [Электрон. ресурс]. Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200008297
(Дата
обращения
21.10.13).
ПНДФ 14.1:2:4.135-98. Количественный химический анализ вод. Методика
выполнения измерений массовой концентрации элементов в пробах
питьевой, природных, сточных вод и атмосферных осадков методом
атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. М.:
ГК РФ по охране окружающей среды. 27 с.
- 96 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
CONCENTRATION OF CERTAIN CHEMICAL ELEMENTS
IN NATURAL WATERS OF LAKES IN TVER REGION
I.P. Danilov
Tver State University, Tver
Water samples from 11 lakes of 4 districts in Tver region have been analized.
Concentrations of certain chemical elements in samples have been revealed
using nuclear-emission spectroscopy with inductively coupled plasma. None
of the lakes showed the excess of maximum permissible concentration by the
elements studied. The higher concentration of some elements in lakes of
Udomlya District is related to both, human-induced and natural causes.
Keywords: lakes, maximum permissiable concentration, chemical elements,
nuclear emission spectroscopy with inductively coupled plasma, pollution,
anthropogenic load.
Об авторах:
ДАНИЛОВ Иван Павлович – аспирант кафедры ботаники,
ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет», 170100, Тверь,
ул. Желябова, д. 33, e-mail: revengold@mail.ru.
Данилов И.П. Содержание некоторых химических элементов в природных водах озер
Тверской области / И.П. Данилов // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2014. № 3.
С. 90-97.
- 97 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 98-106.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
УДК 504.057:911.2
ПОДХОДЫ К РАЗРАБОТКЕ КОНЦЕПЦИИ МОНИТОРИНГА
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ГЕОСИСТЕМ РЕГИОНА
А.Г. Емельянов, О.А. Тихомиров, Л.В. Муравьева
Тверской государственный университет, Тверь
В статье рассматриваются актуальные вопросы функционирования
природно-антропогенных геосистем, которые следует учитывать при
разработке концепции их мониторинга. Приводятся примеры апробации
ряда потенциальных положений концепции на примере некоторых
природных и антропогенных объектов Тверской области.
Ключевые слова: природно-антропогенные геосистемы, мониторинг,
экологическое состояние, оценка.
Введение. Важность мониторинга экологического состояния
природно-антропогенных систем не вызывает сомнений. В данной
ралоте под мониторингом понимается система регулярных наблюдений
и
контроля
за
экологическим
состоянием
компонентов,
территориальных и аквальных комплексов окружающей среды с целью
их оценки, прогноза и управления этим состоянием. С позиций
ландшафтоведения и геоэкологии окружающую среду целесообразно
рассматривать не только как совокупность природных и измененных
геосред, но и одновременно как совокупность природных и природноантропогенных геосистем (ландшафтов, экосистем). Более того,
геосистемы являясь неотъемлемой составной частью окружающей
среды, представляют собой наиболее распространенные ареалы
жизнедеятельности населения. Поэтому они должны выступать в
качестве важнейших объектов слежения и контроля за экологическим
состоянием и антропогенной трансформацией.
Решение поставленной проблемы требует выделения и
рассмотрения важнейших базовых понятий. Среди выделяются:
природные и природно-антропогенные геосистемы, их экологическое
состояние,
показатели
(признаки)
экологического
состояния,
экологическая (геоэкологическая) ситуация, оценка экологических
состояний и ситуаций, пространственно-временные операционные
единицы мониторинга.
Хотя
понятие
«природно-антропогенные
геосистемы
(ландшафты)» уже более 20 лет используется в научной литературе,
общепринятое представление о нем пока отсутствует, т.к. не
установлены достаточно четкие критерии, разграничивающие
природные и антропогенные комплексы. Возможены следующие
- 98 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
критерии при разработки такого представления: (1) если антропогенная
(техногенная) нагрузка не нарушает структуру географических
компонентов и их изменения не выходят за пределы установленных
естественных колебаний, ландшафты можно рассматривать как
природные или условно природные; (2) в случае, если изменяется
структура одного или нескольких вторичных компонентов (биоты, почв,
местного влагооборота) естественные геосистемы трансформируются в
обратимые природно-антропогенные ландшафты; (3) наконец, если
антропогенные (техногенные) нагрузки нарушают первичные
компоненты природы (обычно геологический фундамент и мезорельеф),
часто образуются необратимые сильно измененные и полностью
нарушенные, а нередко и новые, ландшафты. Таким образом, в состав
природно-антропогенных геосистем входят или могут входить
следующие подсистемы (главные структурные составляющие): (а)
природная среда, слабо нарушенная человеком; (б) природа,
существенно измененная хозяйственной деятельностью человека
(вплоть до выпадения ее отдельных элементов и компонентов); (в)
антропогенно-техногенная составляющая; (г) население и социальная
среда.
Природно-антропогенные геосистемы выполняют определенные
социально-экономические функции, но в ряде случаев могут терять
способность к их выполнению в результате антропогенной деградации.
К группе природно-антропогенных ландшафтов следует отнести
управляемые комплексы – природно-технические геосистемы, а также
так называемые культурные ландшафты (в интерпретации А.Г.
Исаченко).
Обсуждение
проблемы.
Взаимодействие
различных
антропогенных и природных факторов привело к формированию разных
типов природно-антропогенных геосистем, что вызвало необходимость
их систематизации. Создано несколько классификаций этих геосистем;
ниже приводится оригинальная систематизация (табл.1), построенная по
сочетанию
двух
признаков:
факторов
воздействия
(видов
природопользования) и степени антропогенного изменения (косвенно –
по степени проявления природно-антропогенных и антропогенных
процессов) (Емельянов, 2006). Следует отметить, что некоторые типы
сильно измененных и почти полностью нарушенных ландшафтов могут
быть необратимыми или их «обратимость» может продолжаться
длительный период – более 100-150 лет.
Мониторинг, очевидно, должен охватывать все категории
природно-антропогенных геосистем, которые выполняют важные
социально-экономические функции. Однако, наибольший практический
интерес вызывают две группы комплексов – природные или условно
неизмененные ландшафты (они служат объектом фонового
мониторинга) и длительно обратимые или необратимые природно- 99 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
антропогенные геосистемы (в
зависимости
от
конкретных
региональных условий их социально-экономические функции могут
различаться). Особенно актуален мониторинг для тех ландшафтов,
которые испытывают высокие техногенные нагрузки, что часто
ухудшает условия жизнедеятельности населения.
Методика мониторинга природных (или условно природных)
ландшафтов относительно хорошо отработана. В 60-80 годах ХХ
столетия на стационарах ряда институтов АН СССР и некоторых
университетов страны проводились стационарные исследования
состояний природных комплексов с целью определения процессов их
естественного функционирования. Они, однако, не включали изучение
состояний природно-антропогенных геосистем. В настоящее время
осуществляется программа наблюдений за состоянием природной среды
в биосферных заповедниках России. Опыт этих работ может быть
использован при организации современного фонового мониторинга
естественных (условно природных) ландшафтов. Среди природных
комплексов, расположенных в сфере влияния хозяйственных объектов,
целесообразно выделить так называемые «критические» биогеоценозы,
т.е. геосистемы, наименее устойчивые к загрязнению окружающей
среды
(как
правило,
аккумулятивные
и
аккумулятивнотрансэлювиальные геохимические ландшафты), а также коренные и
условно коренные лесные комплексы. В их составе присутствуют
растения-индикаторы, весьма чувствительные к химическому и другим
видам загрязнения. Поэтому в процессе наблюдений этим растениям
следует уделить особое внимание. Необходимой составной частью
фонового мониторинга должна быть оценка экологического состояния
ландшафтов.
Природно-антропогенные геосистемы еще 30-40 лет назад
рассматривались как важные объекты ландшафтоведения, однако их
исследования велись с разными целями, носили непродолжительный
характер, были разорваны во времени и пространстве, проводились по
различным методикам и программам. В результате большие по объему,
ценные, но разноплановые по содержанию материалы часто
оказывались непригодными для сравнения, экологической оценки и
прогноза (даже в условиях одного региона), т.е. они не отвечали задачам
мониторинга. Лишь в конце 80-х – начале 90-х гг. был поставлен вопрос
о регулярном слежении за состоянием некоторых типов
преобразованных (прежде всего мелиорированных) геосистем. В
настоящее время в условиях нарастающего техногенного стресса на
природу объективно возникла необходимость формирования нового
направления ландшафтно-экологических исследований – мониторинга
экологического состояния разных по социально-экономическим
функциям
природно-антропогенных
ландшафтов
(геосистем),
поскольку человек одновременно и в совокупности испытывает
- 100 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
воздействие
(часто
негативное)
всех
или
почти
всех
трансформированных компонентов природы в рамках определенных
границ, а не двух-трех отдельных измененных сред.
Таблица 1
Категории природно-антропогенных геосистем
по факторам и степени изменения
(по Емельянову, 2006)
Факторы и глубина антропогенного воздействия
Интенсивная
рекреация, выпас
Охрана
скота, регулярный
Водные мелиорации,
ландшафтов, уход сенокос, вырубка
интенсивное сельское
Степень
за ландшафтом,
леса, пожары, пахота, заселение территорий,
изменения
ограниченная
земельные
смыв и дефляция
геосистем
рекреация,
мелиорации,
почв, вторичное
лимитированная
химическое
засоление и
охота и т.п.
воздействие на почвы заболачивание и т.п.
и растительность и
т.п.
Заповедные,
природоохранные
Условно
, ограниченно
неизмененны
рекреационные,
е (природные)
лесные слабо
используемые
Интенсивно
рекреационные,
Существенно
лесохозяйственные,
измененные
комплексы ЛЭП,
лугово-пастбищные,
пахотные
Гидромелиоративные,
крупные сельские
селитебные, садоводачные, вторично
Сильно
засоленные и
измененные
заболоченные, сильно
эродированные
антропогенные
пустоши
Почти
полностью
нарушенные
Затопление
территорий,
урбанизация,
строительные
работы, добыча
полезных
ископаемых,
рекультивация
территорий и т.п.
Водохранилища,
городские, горнопромышленные,
промышленные,
дорожные,
рекультивированны
е, культурные
ландшафты (по А.Г.
Исаченко)
Очевидно, что назрела необходимость разработки концепции
мониторинга природно-антропогенных ландшафтов. В связи с этим
особое значение приобретает определение (обоснование) подходов и
методов решения задачи такого характера. Учитывая особенность
объекта исследования, в качестве подходов целесообразно выделить
традиционный сравнительно-географический и относительно новый
ландшафтно-экологический, а на основе их комплекс методов,
- 101 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
включающий геохимический, гидрохимический, индикационный,
ландшафтно-экологическое
профилирование,
аэрокосмический,
геоэкологическое картографирование, математико-статистический и др.
Необходимость использования ландшафтно-экологического подхода
связана с тем, что антропогенные (техногенные) нагрузки на
ландшафты и их последствия во многих случаях существенно изменяют
условия жизнедеятельности населения. Сущность этого подхода состоит
в изучении трансформированных ландшафтов как объектов среды
жизнедеятельности людей и использовании методов, позволяющих
достаточно полно установить и оценить их экологическое состояние.
Поэтому большое значение приобретают такие базовые понятия, как
экологическое состояние природно-антропогенных геосистем, признаки
(показатели) этого состояния, экологическая ситуация в границах
геосистем, оценка экологических состояний и ситуаций, операционные
единицы мониторинга.
Использование ландшафтно-экологического подхода позволяет,
во-первых, сформулировать ряд принципов мониторинга природноантропогенных
ландшафтов
(комплексность
исследований,
необходимость
экологической
ориентации наблюдений, учет
конкретных физико-географических и социально-экономических
условий территории, целесообразность проведения одновременных
наблюдений по одной и той же программе на измененной человеком
территории и участках с ненарушенной природой и др.). Во-вторых,
можно по-новому рассмотреть понятие «экологическое состояние
природно-антропогенных геосистем». Его целесообразно определить
как совокупность важнейших ландшафтно-экологических показателей
геосистем (в том числе характеристик последствий антропогенных
изменений, важных для жизнедеятельности человека) в определенный
более или менее длительный промежуток времени (раз в год или один
раз в 2-5 лет). По нашему мнению в состав признаков экологического
состояния геосистем должны включаться физико-географические
(ландшафтные),
экологические
(геоэкологические),
санитарногигиенические, медико-демографические показатели. К первой группе
можно отнести характеристики мезорельефа, увлажнения, почв,
продуктивности фитоценоза и др. Во вторую группу целесообразно
включить критерии, характеризующие изменение условий среды, –
прежде всего показатели проявления деградационных природноантропогенных (степень дегумификации, снижение плодородия
фитоценозов, эвтрофирования водоемов и др.) и антропогенных
(степень истощения ресурсов, загрязнения среды и др.) процессов. В
третью группу включаются величины кратности предельно допустимых
концентраций веществ в воздухе, водах, почвах, продуктах питания.
Четвертую группу составляют показатели здоровья населения, детской
смертности, данные о заболеваемости людей болезнями так
- 102 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
называемого техногенного происхождения. Естественно, что для разных
по социально-экономическим функциям природно-антропогенных
ландшафтов состав и набор признаков не может быть одним и тем же,
хотя желательно, чтобы их общее количество было приблизительно
одинаковым (оптимально, из 20 показателей).
Другой сложный и пока недостаточно решенный в
ландшафтоведении и геоэкологии вопрос – поиск и использование
показателей (характеристик) экологического состояния ландшафтов. По
содержанию предлагается выделить три группы таких показателей:
покомпонентные (или поэлементные), интегральные и суммарные.
Первые из них сравнительно просты по определению, но громоздки для
сравнения (по каждому типу комплексов) и неудобны для составления
интегральных характеристик. В качестве интегральных характеристик
состояния и антропогенного изменения геосистем могут выступать
интенсивность обмена вещества и энергии (отношение массы
ежегодной биологической продукции геосистем к их общей биомассе,
отношение запасов мертвого органического вещества в экосистемах к
суммарному), способность ландшафтов к самоочищению в процессе их
загрязнения, сравнение реальной структуры использования земель с
оптимальным соотношением природных ландшафтов и угодий для
данного региона и др. При оценке экологического состояния городских
ландшафтов целесообразно привлекать также данные о состоянии
здоровья населения. К сожалению, имеющиеся методы расчета
интегральных показателей трудоемки или недостаточно отработаны,
поэтому
для
оценки
экологического
состояния
природноантропогенных ландшафтов приходится использовать наиболее
репрезентативные покомпонентные (или поэлементные) признаки или
их сочетания. При наличии количественных показателей, включающих
признаки, названных выше трех или четырех групп, возможно
определение так называемой суммарной характеристики экологического
состояния геосистем (Хs) которая может рассматриваться как разность
между суммой отношений исследуемого объекта и состоянием его
«эталона»
(подобного
неизмененного
или
слабоизмененного
комплекса), условно принимаемого за 1,0. В этом случае величина Хs
определяется по следующей формуле:
n
X
s
 (
i 1
Ci
1
)
 1,0,
Ei
n
где n – использованное число покомпонентных критериев; Сi –
величина i-го показателя в условиях природно-антропогенного
ландшафта; Еi – величина i-го показателя в условиях «эталонного»
комплекса той же размерности.
Содержание мониторинга природно-антропогенных ландшафтов
- 103 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
должно включать комплекс-цепочку исследований: наблюдения
(фиксацию данных состояния компонентов объекта в пределах
определенных границ); контроль (сравнение полученных данных с
эталонами или нормативами, исходным состоянием, региональным
фоном среды); определение экологического состояния и его оценку в
пределах выделенных границ); прогнозирование будущего состояния с
заблаговременностью в несколько месяцев или лет); оценку
прогнозируемого экологического состояния – компенсационные
мероприятия (в случае негативных последствий) и рекомендации по
управлению
преобразованными
природно-антропогенными
геосистемами.
Общий
алгоритм (технологическая схема) проведения
мониторинга природно-антропогенных ландшафтов должен включать
разработку теоретико-методических основ мониторинга природноантропогенных
ландшафтов:
(1)
классификацию
геосистем
исследуемого региона с позиций мониторинга; (2) картографирование и
выбор ключевых участков и репрезентативных геосистем (3)
определение антропогенной нагрузки; (4) выявление деградационных
природно-антропогенных и антропогенных процессов; (5) определение
экологического
состояния
геосистем
и
его
оценку;
(6)
картографирование экологического состояния геосистем и определение
его эволюции, а также (7) проведение мониторинговых наблюдений по
состоянию окружающей среды. Особое внимание следует уделить
регулярному слежению за проявлением негативных природноантропогенных и антропогенных процессов.
Организация мониторинга природно-антропогенных геосистем
должна включать крупномасштабное (1:10000 – 1:25000) ландшафтное
картографирование, инвентаризацию выбранных объектов слежения,
определение видов и периодичности наблюдений, разработку методики
их проведения применительно к конкретным техногенным источникам,
физико-географическим и социально-экономическим условиям региона,
исследование исходного экологического состояния ландшафтов,
непосредственное осуществление мониторинга (параллельно как
природных, так и нарушенных геосистем).
Апробирование. Ряд теоретико-методических положений,
сформулированных выше, был апробирован в процессе ландшафтноэкологических исследований, которые проводились в бассейне Верхней
Волги. Объектами исследований служили территориальные и аквальные
природно-антропогенные объекты, типичные для этого региона:
ландшафты в зоне влияния Калининской АЭС, комплексы
выработанных торфяников, водохранилища и водоемы-охладители
крупных предприятий, городские ландшафты г. Твери. Программа
исследований предусматривала решение следующих задач: а) выбор
конкретных объектов для мониторинговых исследований (как
- 104 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
нарушенных комплексов, так и слабо измененных ландшафтов); б)
классификацию (систематизацию) геосистем для целей мониторинга
(при наличии значительного разнообразия исследуемых объектов); в)
подбор признаков для определения экологического состояния
изучаемых геосистем; г) выявление негативных природноантропогенных и антропогенных процессов в геосистемах с изучением
методики их определения; д) совершенствование методики оценки
экологического состояния природно-антропогенных ландшафтов; е)
разработку легенд мониторинговых карт объектов исследования.
Исследования в зоне рекреационного влияния Калининской АЭС
показали, что антропогенная нагрузка возрастает и соответственно
экологическая обстановка может ухудшиться в 2-3 раза (Муравьева,
2006). В значительно большей степени негативное влияние
деятельности человека проявляется на осушенных выработанных
болотных геосистемах в результате осушения, добычи торфа, почти
полного исчезновения исходного почвенно-растительного покрова,
возникновения пожаров и других изменений практически полностью
перестал функционировать прежний природный комплекс. Величина
показателя Хs по сравнению с данными «эталона» возрастает в 7-9 раз.
При оценке экологического состояния измененных аквальных
комплексов
(пойменно-террасовые
пелагиальные
урочища
Иваньковского
вдхр.)
учитывались
такие
показатели
как
гидродинамическая активность водоема, площадь эродированного дна,
площадь зарастания акватории, содержание некоторых тяжелых
металлов (Zn, Cu и др.) в воде и донных отложениях, биомасса водной
растительности и др. Под влиянием затопления и других факторов
экологическое состояние изученных аквальных экосистем резко
изменилось (в основном ухудшилось). Величина показателя Хs по
сравнению с аналогичной величиной «эталона» (руслового комплекса
выше города Твери) увеличилась в 8-16 раз (Тихомиров и др., 2006).
Заключение. Необходимость построения шкалы оценки
экологического
состояния
природно-антропогенных
геосистем,
наиболее характерных для конкретного региона, как нельзя актуальна.
Для
ее
составления,
однако,
необходимо
проведение
экспериментальных исследований геосистем с учетом особенностей
естественной дифференциации природной среды, степени и
направления изменения человеком ландшафтов.
Список литературы
Емельянов А.Г. 2006. Природно-антропогенные ландшафты и принципы их
мониторинга // Ландшафтоведение: теория, методы, региональные
исследования, практика: материалы XI Междунар. ландшафт. конф. М.
С. 450-453.
- 105 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Муравьева Л.В. 2006. Пути эволюции болотных ландшафтов после
торфодобычи // Ландшафтоведение: теория, методы, регионадльные
исследования, практика: материалы XI Междунар. ландшафт. конф. М.
С. 418-421.
Тихомиров О.А., Тихомирова Л.К., Емельянов А.Г. 2006. Аквальные комплексы
водохранилищ как геосистемы и мониторинг их экологического состояния
// Вестн. ТвГУ. Сер. География и экология. Вып. 2. № 7 (24). С. 14-18.
APPROACHES TO THE DEVELOPMENT OF THE
ENVIRONMENTAL MONITORING CONCEPT OF REGIONAL
NATURAL AND ANTROPOGENIC GEOSYSTEMS
A.G. Emeljanov, O.A. Tikhomirov, L.V. Muraviova
Tver State University, Tver
Actual problems of natural-antropogeniс geosystems functioning, which
should be taken into account while developing of the environmental
monitoring concept, are discussed. Approbation results of some of the
potential directions of monitoring in Tver region are provided.
Keywords: natural-antropogenic geosystem, monitoring, ecological conditins,
evaluation.
Об авторах:
ЕМЕЛЬЯНОВ Александр Георгиевич – доктор географических
наук, профессор кафедры физической географии и экологии, ФГБОУ
ВПО «Тверской государственный университет», 170100, Тверь, ул.
Желябова, д. 33, e-mail: fisgeo@tversu.ru.
ТИХОМИРОВ Олег Алексеевич – кандидат географических
наук, доцент, заведующий кафедрой физической географии и экологии,
ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет», 170100, Тверь,
ул. Желябова, д. 33, e-mail: Oleg.Tihomirov@tversu.ru.
МУРАВЬЕВА Любовь Валерьевна – доцент кафедры физической
географии и экологии, ФГБОУ ВПО «Тверской государственный
университет», 170100, Тверь, ул. Желябова, д. 33, e-mail:
Lyubov.Muraveva@tversu.ru.
Емельянов А.Г. Подходы к разработке концепции мониторинга экологического
состояния природно-антропогенных систем региона / А.Г. Емельянов, О.А.
Тихомиров, Л.В. Муравьева // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2014. № 3.
С. 98-106.
- 106 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 107-114.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
УДК 582.29(77.058)
МАЛОБЮДЖЕТНЫЕ МЕТОДЫ АЭРОФОТОСЪЕМКИ В
ЛИХЕНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Т.А. Пчелкина, А.В. Пчелкин
Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, Москва
Малоразмерные беспилотные летательные аппараты бюджетной
категории позволяют с небольшими затратами проводить картирование
пробных площадей. Они перекрывают диапазон высот от нескольких
метров до нескольких сотен метров и пригодны для изучения динамики
кустистых и листоватых эпигейных лишайников. В качестве
индикаторных видов удобны Cladonia stellaris, C. arbuscula,
Flavocetraria cucullata, виды р. Stereocaulon и др.
Ключевые слова: лихенометрия, лишайники, беспилотные летательные
аппараты, аэрофотосъемка, картирование.
Введение. Фотосъемка участков Земли с различных высот
широко используется в разных областях хозяйственной деятельности.
Фотосъемка с воздуха, насчитывающая уже более ста лет, возникла до
появления самолетов и проводилась с воздушных шаров, аэростатов и
дирижаблей. Аэрофотосъемка часто используется в природоохранных
мероприятиях в северных районах, где при разработке газовых и
нефтяных месторождений нередко наносится большой вред природе; ее
удобно использовать при изучении процессов изменения различных
типов тундр, лесотундры, динамики экотонов, структуры растительного
покрова (Боч, Тольчельников, 1973, Усова, 2009; Кобелева, 2012). При
этом важное значение имеет дешифрирование полученных снимков
(Усова, 2009).
Выбор маломерных беспилотных летательных аппаратов
для лихенологических съемок. До недавнего времени аэрофотосъемка
проводилась в основном с помощью больших летательных аппаратов –
самолетов и вертолетов. В последнее время появилась возможность
осуществлять фотографирование с использованием маломерных
беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Профессиональные
беспилотные летательные аппараты широко используются в военном
деле и служат не только для разведки местности, но и для нанесения
авиаударов по противнику. Полупрофессиональные БПЛА на базе
мультикоптеров использовались во время боевых действий на юговостоке Украины для ведения разведки и корректировки огня. В
лихенологии применение профессиональных беспилотных летательных
аппаратов, при таких очевидных достоинствах, как высокое качество
получаемого изображения (или, если необходимо, видеоматериала),
- 107 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
имеет вполне определенный недостаток – довольно высокую стоимость.
Так, час работы съемочной группы с выездом на место в пределах
Московской обл. с учетом транспортных расходов стоит около 2000
долларов. Покупка полупрофессионального беспилотного летательного
аппарата, например, квадрокоптера DJI Phantom с полетным
контроллером DJI Nasa M, встроенным датчиком GPS и подвесной
камерой GoPro стоит от 1200 до 2000 долларов (FPV-комплект).
Зачастую, при лихенологических работах исследователи сталкиваются с
недостатком средств, а требования к качеству получаемого изображения
не столь критичны. Поэтому иногда вполне оправдано использование
для аэрофотосъемки аппаратов ценового диапазона от 70-80 до 400
долларов. Имеющиеся в продаже маломерные беспилотные летательные
аппараты этого ценового диапазона чаще всего используются для
тренировок и игр, но при наличии фотокамеры, их вполне можно
применять и в научных целях. При этом основными критериями таких
аппаратов, делающими их пригодными для лихенологических
исследований, становятся стабильность полета, управляемость,
дальность и высота полета, качество получаемого изображения.
Летательными аппаратами этого ценового диапазона, имеющимися в
продаже, являются вертолеты соосной и классической схемы,
мультикоптеры и самолеты. Важнейшим свойством при такой
аэрофотосъемке является способность неподвижно зависать в одной
точке над фотографируемой пробной площадкой. Поэтому беспилотные
малоразмерные самолеты из-за большой горизонтальной скорости
полета зачастую пригодны только для общих съемок в условиях
хорошей освещенности. Наибольшей стабильностью обладают
вертолеты соосной схемы, однако они весьма критичны к скорости
ветра. Еще один уязвимый элемент вертолетов классической схемы и
некоторых моделей соосной схемы – процесс маневрирования,
осуществляемый с помощью довольно сложного и часто ненадежного
аппарата перекоса, – при падении машины он часто выходит из строя.
Более простую и, следовательно, несколько более надежную
конструкцию имеют мультикоптеры, у которых вертикальный и
горизонтальный маневр осуществляется за счет изменения скорости
вращения бесколлекторных роторов, вращающихся в разные стороны.
Мультикоптеры более устойчивы к ветру, чем вертолеты соосной
схемы, часто имеют достаточно высокую горизонтальную скорость, что
позволяет использовать их при слабой и умеренной ветровой нагрузке.
Некоторые модели маломерных беспилотных летательных аппаратов
имеют приемо-передающую камеру, что позволяет визуально
контролировать процесс полета на мониторе пульта управления. При
отсутствии приемо-передающей системы приходится делать серию
снимков и уже из них выбирать наилучший по ракурсу. Мультикоптеры
бывают микро-, средне- и большими аппаратами. Большие
- 108 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
мультикоптеры более устойчивы к ветру, обладают большей
грузоподъемностью (что позволяет устанавливать на них фотокамеры,
дающие хорошее качество изображения), из-за больших размеров они
хорошо видны на расстоянии, что позволяет визуально управлять ими
без потери видимости. Указанные аппараты, правда, не всегда добны
при транспортировке; при падении вероятность их поломки выше.
Среднеразмерные модели гораздо удобнее в транспортировке,
удароустойчивы, но менее грузоподъемны и на расстоянии 100 м уже
малозаметны, что существенно затрудняет управление ими.
Одним из важнейших компонентов БПЛА является фото-видео
камера. При этом вибрация аппарата в минимальной степени влияет на
изображения, полученные с помощью короткофокусных объективов и в
наибольшей – полученных с помощью длиннофокусных. Поэтому для
более качественной картинки фотосъемку желательно проводить при
хороших условиях освещения, при короткой выдержке затвора.
Недостатком дешевых моделей является отсутствие системы
автоматической стабилизации в воздухе и функции возврата. В более
дорогих моделях такая система имеется, например, в популярном
квадрокоптере AR.Drone 2.0 есть множество аппаратных возможностей
для стабилизации БПЛА в воздухе, контроля высоты полета и т.д. В
моделях со встроенной системой GPS-навигации имеются такие
функции, как возврат на исходную точку, полет по заданному
маршруту, стабилизация при потере сигнала, защита от падения при
разрядке аккумулятора. Весьма желательна возможность поворота
фотокамеры в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Использование БПЛА в лихенологических исследованиях. В
лихенологической практике аэрофотосъемка может применяться для
картирования пробных площадей, для наблюдения за динамикой
изменения проективного покрытия эпигейной лихенобиоты при
мониторинговых исследованиях и др. Особенно это удобно при
обследовании площадей, занятых ягельниками, например при изучении
кормовой базы оленей-карибу (Lance, Eastland, 2000) или в
лишайниковых сосняках. Дешифрирование ягельников, как правило,
сложностей не вызывает. Цветная инфракрасная аэросъемка древесной
растительности уже используется при изучении редких видов
эпифитных лишайников (Ask, Nilsson, 2004).
В наибольшей степени требованиям лихенометрической съемки
отвечают мультикоптеры, обладающие, с одной стороны, способностью
неподвижно зависать в воздухе для оптимальной фотосъемки, а с
другой, сравнительно большой горизонтальной скоростью полета, что
позволяет бороться с ветром.
При лихенологических исследованиях основной вид фотосъемки
– плановый, когда направление фотосъемки отклоняется от вертикали
на угол не более 3°-5°. При этом отсутствие краевой дисторсии является
- 109 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
важным критерием таких съемок; в противном случае, приходится
использовать в основном центральную часто изображения. При
плановых съемках эпигейные лишайники выглядят как белые, серые
или коричневые пятна, что позволяет осуществлять их картирование, а
также проводить изучение их динамики методом сравнения
фотографий, сделанных через определенные промежутки времени. Для
выявления изменений в проективном покрытии эпигейной лихенобиоты
удобно использовать в качестве опорных постоянные реперные точки,
хорошо заметные при аэрофотосъемке. Такими точками могут быть как
естественные объекты (например, камни), так и искусственные
(например, вбитые колышки). Число реперных опорных точек не
должно быть меньше трех – это позволяет более точно позиционировать
фотоснимки. Опорные точки должны удовлетворять следующим
критериям: быть долговечными, их положение должно быть
константным, они должны обладать хорошей контрастностью по
отношению к изучаемой площадке, желательно, чтобы их цвет не
сливался с эпигейной лихенобиотой. Поскольку получаемые снимки
обычно цветные, то такие цвета, как белый, ярко-красный, яркооранжевый и др. будут хорошо видны на снимках. Опорные точки
также могут иметь геометрическую форму, которая хорошо
просматривается на аэрофотоснимках (например, опорные точки в виде
крестов). Геометрические размеры опорных точек зависят от высоты
аэрофотосъемки и могут быть различными; основными критериями при
этом выступают хорошая видимость их на снимках и легкость
идентифицирования при дешифровке. При плановой аэрофотосъемке
пробных площадок желательно, чтобы вертикальная проекция от БПЛА
была максимально близка к центру исследуемой площади. Это позволит
минимизировать перспективные искажения, появление которых
неизбежно при съемке под углом. При аэрофотосъемке не все
эпигейные виды лишайников хорошо видны на получаемых
фотоснимках. Поэтому при мониторинговых исследованиях следует в
качестве индикаторных видов выбирать такие, которые являются
доминантами, чувствительны к отслеживаемому антропогенному
тренду, контрастны по отношению к субстрату и хорошо видны на
снимках. Дешифровка аэрофотоснимков в таких случаях, как правило,
проблем не вызывает.
Необходимая высота аэрофотосъемки выбирается в зависимости
от поставленных задач. При малых размерах талломов и небольшой по
размерам пробной площадке высота съемки также может быть
небольшой – до нескольких метров. При аэрофотосъемке ягельников на
больших пробных площадях высота может достигать нескольких
десятков или даже сотен метров. Минимальная высота аэрофотосъемки
тесно коррелирует с углом съемки используемой фотокамеры. Так, при
использовании широкоугольной фотокамеры с углом зрения 90°
- 110 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
ширина фотографируемой площади равна удвоенной высоте
фотосъемки. При использовании объективов с другим углом съемки
ширина фотографируемого участка вычисляется в соответствии с
простыми правилами геометрии. При фотосъемке с использованием
широкоугольных объективов нужно учитывать явление краевой
дисторсии и фотосъемку проводить с несколько большей высоты, а для
картирования пробных площадок использовать центральную часть
кадра.
Наибольшая
высота
аэрофотосъемки
определяется
возможностями летательного аппарата, которая максимальна у БПЛА
управляемых по радиочастотному каналу (чаще всего 2,4 ГГЦ или 5,725,85 ГГЦ). Сравнительную аэрофотосъемку для мониторинговых
исследований нужно проводить при постоянной высоте зависания
БПЛА. У простых моделей высота аэрофотосъемки определяется
различными методами: с помощью лесотаксационного высотомера
(например,
механического
высотомера
Макарова,
оптикомеханического высотомера Блюма-Лейса и др.), визуальносравнительного метода, метода подобных треугольников и т.д. Более
сложные модели БПЛА позволяют задавать высоту зависания с пульта
управления или программным способом. Небольшие колебания по
вертикали и горизонтали в режиме зависания мало влияют на результат
аэрофотосъемки. Так, популярные модели квадрокоптеров с GPS
модулями – DJI. Phantom и Walkera – в режиме зависания допускают
колебания 0,8 м по вертикали и 2,5 м по горизонтали. При съемке в
лишайниковых сосняках необходимо следить, чтобы область съемки не
перекрывалась кронами деревьев, а сам аппарат во время полета не
задевал кроны. Основной критерий при таких видах съемок –
контрастность талломов лишайников на фоне субстрата. При
необходимости картирования лишайникового покрова для измерения
проективного покрытия реперные точки должны располагаться по
углам правильного квадрата, длина сторон которого определяется в
зависимости от размеров изучаемой пробной площадки. Разлиновка
сетки этого квадрата и вычисление проективного покрытия в %
производится уже в лабораторных условиях. Для этого полученные
аэрофотоснимки пробной площадки с реперными точками
разлиновываются на сетку в любом графическом редакторе. Разлиновка,
как правило, составляет сетку квадратов 10х10; при этом один квадрат
соответствует проективному покрытию в 1%. Затем производится
вычисление проективного покрытия лишайников, аналогично
вычислениям, применяемым для эпифитных видов: вычисляется общее
проективное покрытие лишайников, составляющее сумму проективных
покрытий отдельных видов на исследуемой пробной площадке.
Точность вычисления проективного покрытия лишайников можно
увеличить до 0,01%, проведя дополнительную разлиновку тех
квадратов, в которых зафиксированы талломы лишайников. Проводя
- 111 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
разлиновку пробной площади нужно учитывать перспективные краевые
искажения, возникающие при съемке широкоугольными объективами.
Однако, если высота аэрофотосъемки фиксирована при сравнительных
мониторинговых исследованиях, то краевые искажения мало влияют на
конечный результат, т.к. возникающая ошибка также фиксирована.
Детализация по отдельным видам при этом не производится, поскольку
на аэрофотоснимках не всегда имеется возможность идентифицировать
отдельные виды лишайников. Полупрофессиональные комплекты,
состоящие из мультикоптера и камеры высокого разрешения (DJI
Phantom с камерой Go Pro, Phantom 2 Vision с собственной камерой,
Walkera QR X350 с камерой Go Pro и др.) иногда позволяют проводить
идентификацию наиболее характерных видов лишайников, но эти
комплекты и стоят гораздо дороже. Тем не менее, для регулярных
лихенометрических аэрофотосъемок и получения снимков высокого
качества приобретение таких комплектов вполне оправдано. При этом
нужно иметь в виду, что если пульт управления БПЛА и пульт
управления камерой работают на одной и той же радиочастоте, то
возможны взаимные помехи, приводящие в отдельных случаях к потере
управления квадрокоптером.
Иногда для иллюстрации характеристик пробных площадок
бывает необходимо показать окружающий пейзаж. Тогда требуется
проводить перспективную аэрофотосъемку, при которой направление
фотосъемки отклоняется от вертикали на угол гораздо больший 3°-5°.
В некоторых моделях квадрокоптеров фотокамера установлена
фиксировано – без возможности изменения угла наклона. Например, в
квадрокоптере AR.Drone 2.0 основная, широкоугольная камера с углом
зрения 92°, дающая относительно качественное изображение,
установлена горизонтально к поверхности земли, вертикальная же
камера служит только для корректировки полета и дает весьма
посредственное изображение. В этом случае получают горизонтальные
снимки, которые также можно использовать для иллюстрации
окружающего ландшафта. Некоторые бюджетные модели, имеющие
сменную фотокамеру, позволяют установить ее под нужным углом
(модели v959, v222, v262 Cyclon и др.). Это особенно полезно, когда в
процессе исследования нужно менять угол съемки или когда
фотографируемый участок с лишайниками имеет заметный уклон, а
целью фотосъемки является получение плановых снимков. В этом
случае угол отклонения камеры от вертикали должен совпадать с
крутизной склона. С помощью БПЛА удобно изучать общие планы
лишайникового покрова, например, его деградацию.
Заключение. По сравнению с изучением лихенобиоты с
применением классических методов (Бязров, 1990; Котлов, 1993;
Пчелкин, Слепов, 2004; Lesica et al., 1991), использование маломерных
БПЛА бюджетного ценового диапазона имеет свои достоинства и
- 112 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
недостатки. Основными достоинствами являются: дешевизна
получаемых аэрофотоснимков, возможность охватить большую
площадь за минимальное время, отсутствие влияния вытаптывания,
наглядность полученных изображений при изучении динамики
эпигейной лихенобиоты. Аэрофотографии можно использовать и для
исследования визуальных характеристик биотопов района закладки
пробных площадок. Недостатками являются: ограниченный набор
видов, используемых в качестве индикаторных, чувствительность к
погодным условиям (ветер, дождь), уязвимость БПЛА при аварийных
посадках (в т.ч. посадка на кроны деревьев), появление эффекта
флаттера при резком снижении, сложности зарядки аккумуляторных
батарей в полевых условиях. Для аэрофотосъемки в наибольшей
степени удобны светлые и ярко окрашенные эпигейные лишайники:
Cladonia stellaris, C. arbuscula, Flavocetraria cucullata, виды из рода
Stereocaulon и др. В целом, использование БПЛА бюджетного ценового
уровня, перекрывающих диапазон высот аэрофотосъемки от нескольких
метров до нескольких сотен метров, может с успехом служить
дополнением к классическим методам изучения эпигейной
лихенобиоты.
Список литературы
Боч М.С., Толчельников Ю.С. 1973. Дешифровочные признаки болот тундровой
зоны на аэрофотоснимках (на примере Ямала) // Применение
аэрофотоснимков при изучении лесного и болотного мелиоративного
фонда. Л.: ГО СССР. С. 72-80.
Бязров Л.Г. 1990. Лишайниковые синузии и структура биогеоценозов // Журн.
общ. биол. Т. 51. С. 632-641.
Кобелева
Н.В.
2012.
Крупномасштабное
эколого-фитоценотическое
картографирование на основе аэроснимков и гис-технологий (на примере
центральной части Тазовского полуострова) // Известия Самарского
научного центра РАН. Т. 14. №1(6). С. 1607-1617.
Котлов Ю.В. 1993. Флористическая и ландшафтно-экологическая структура
лишайникового покрова стационара Контакт /Комплексные экологические
исследования на стационаре «Контакт». Владивосток: Дальнаука. С. 63-95.
Пчелкин А.В., Слепов В.Б. 2004. Использование водорослей и лишайников в
биоиндикационных исследованиях и экологическом мониторинге. М.:
МГСЮН. 20 с.
Усова Л.И. 2009. Практическое пособие по ландшафтному дешифрированию
аэрофотоснимков различных типов болот Западной Сибири. СПб.: НесторИстория. 80 с.
Ask Peter, Nilsson Sven G. 2004. Stand characteristics in colour-infrared aerial
photographs as indicators of epiphytic lichens. Biodiversity & Conservation.
V. 13. №. 3. P. 529-542.
Lance A. N., Eastland W.G. 2000. A guide to evaluating forest stands as terrestrial
- 113 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
lichen forage habitat for caribou. Industrial Forestry Service. 13 p.: [Электрон.
ресурс]. Режим доступа: http://www.env.gov.bc.ca (Дата обращения:
12.03.2014).
Lesica P., McCune B., Cooper S.V., Hong W.S. 1991. Differences in lichen and
bryophyte communities between old-growth and managed second-growth
forests in the Swan Valley, Montana // Canad. J. Bot. V. 69. №.8. P. 1745-1755.
LOW-BUDGET METHODS OF AERIAL PHOTOGRAPHY
IN LICHENOLOGICAL STUDIES
T.A. Pchelkina, A.V. Pchelkin
Institute of Global Climate and Ecology, Moscow
Budgetary small-sized unmanned flying devices allow charting trial areas
with small expenses. They overlap range of heights from few meters to
several hundred meters. Such devices are useful to a considerable degree for
recording the dynamics of fruticose and foliose epigeic lichens. Cladonia
stellaris, C. arbuscula, Flavocetraria cucullata, Peltigera spp., Stereocaulon
spp. are the most suitable as indicator species for such studies.
Keywords: lichenometry, lichens, unmanned flying devices, aerophotography,
charting, drones.
Об авторах:
ПЧЕЛКИНА Татьяна Алексеевна – аспирант ФГБУ «Институт
глобального климата и экологии Росгидромета и РАН», 107258, Москва,
ул. Глебовская, 20-Б, e-mail: vipera91@yandex.ru.
ПЧЕЛКИН Алексей Васильевич – ведущий научный сотрудник,
ФГБУ «Институт глобального климата и экологии Росгидромета и
РАН», 107258, Москва, ул. Глебовская, 20-Б, e-mail: avp1956@yandex.ru.
Пчелкина Т.А. Малобюджетные методы аэрофотосъемки в лихенологических
исследованиях / Т.А. Пчелкина, А.В. Пчелкин // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и
экология. 2014. № 3. С. 107-114.
- 114 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3. С. 115-122.
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
УДК 581.526.32
АЛЬГОИНДИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ВОДОТОКОВ Г. ТВЕРИ
А.С. Филиппов
Тверской государственный университет, Тверь
Альгоиндикация,
которую
часто
применяют
в
системе
геоэкологического мониторинга водных экосистем, позволяет, в
частности, выявлять степень эвтрофицирующего антропогенного
воздействия на эти объекты. В работе представлены некоторые
результаты применения альгоиндикации для оценки экологического
состояния водотоков г. Твери, позволившие отнести воды изучаемых
объектов по степени органического загрязнения к β-мезосапробной зоне,
к классу вод удовлетворительной чистоты и к разряду достаточно
чистых вод.
Ключевые слова: фитопланктон, альгоиндикация, цианопрокариотноводорослевые ценозы, сапробность.
Введение. Быстрая и хорошо регистрируемая реакция
водорослей и цианопрокариот на воздействие различных загрязнителей
– это важнейшее условие успешного их применения в качестве
индикаторных организмов при оценке экологического состояния
водных экосистем. Одним из элементов биомониторинга является
диагностирование состояния и степени жизнеспособности клеток в
природной среде.
Водоросли и цианопрокариоты планктона и перифитона
формируют
цианопрокариотно-водорослевые
ценозы
(ЦВЦ),
представлящие собой один из основных автотрофных компонентов
водных экосистем, играя при этом большую роль в процессах
самоочищения и улучшения санитарно-биологического состояния
водоемов и водотоков. К настоящему времени сообщества
автотрофного планктона и перифитона водотоков г. Твери в аспекте
альгоиндикации изучены недостаточно, хотя здесь, в лидирующем по
численности населения городе Тверской обл. с предприятиями
машиностроения, химической и легкой промышленности, загрязнение
проточных водоемов неминуемо.
В связи с этим мы задались целью изучить количественные и
качественные особенности альгофлоры фитопланктона и перифитона
ряда водотоков на территории г. Твери для оценки их экологического
состояния.
Методика.
Материалом
для
работы
послужили
80
индивидуальных качественных проб автотрофного планктона и
перифитона, отобранных в период с 2010-2012 гг. из трех
- 115 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
пересекающих город водотоков (рр. Волга, Тьмака, руч. Соминка).
Отбор осуществляли в летние месяцы по методике Н.П. Масюк и М.И.
Радченко (Водоросли…, 1989) и согласно требованиям ГОСТ Р 515922000. Численность фитопланктона определяли путем подсчета клеток в
камере Горяева. Оценка биомассы фитопланктона проводили счетнообъемным методом.
Для выделения экологических групп использовали методику,
предложенную в монографии С.С. Бариновой (2000). В случаях
невозможности идентификации организма до вида при вычислении
индекса сапробности использовали индекс S, рассчитанный в среднем
для рода. В таких случаях учитывали амплитуду варьирования и
положение среднего в ряду варьирования индекса. При анализе
сходства систематической структуры альгофлоры ЦВЦ в пробах разных
станций применяли коэффициент общности видового состава Жаккара.
В качестве показателей систематического разнообразия были взяты
пропорции флоры: среднее число таксонов рангом ниже рода в
семействе (в/с), среднее число родов в семействе (р/с), среднее число
таксонов рангом ниже рода в роде (тнр/р). Материалы настоящего
исследования частично опубликованы в наших предшествующих
работах (Филиппов, 2010, 2012).
Результаты и обсуждение. В табл. 1 и 2 представлена
систематическая структура автотрофного планктона и перифитона
водных объектов на территории г. Твери. Распределение видов по
отделам приедено на рис. 1.
Ведущую роль в формировании автотрофного планктона
исследованных водотоков играют, как и ожидалось, диатомовые
водоросли, представленные 3 классами, 12 порядками, 19 семействами и
28 родами. Вклад классов, входящих в отдел, неравнозначен. Класс
Coscinodiscophyceae был представлен 2 порядками и 3 родами,
представители которых отмечены единично. Наибольшим разнообразием отличался класс Bacillariophyceae (105), а среди порядков по
уровню видового разнообразия лидировал порядок Naviculales (38).
Наибольшим разнообразием были представлены роды Navicula,
Cymbella, Nitzschia. Из видов наиболее часто встречались Navicula
exigua, N. simplex, Nitzschia radiosa и Cymbella ventricosa. Из класса
Fragilariophyceae выявлено 15 видов и внутривидовых таксонов порядка
Fragilariales. Среди них преобладали Diatoma vulgare, Meridion circulare,
Synedra ulna, S. acus.
Одним из ведущих порядков отдела Chlorophyta по числу
представителей был порядок Chlorococcales (37). Цианопрокариоты
были представлены одним классом (Cyanophyceae), 3 порядками, 14
родами и 29 видами и внутривидовыми таксонами. Довольно часто
встречались представители рода Oscillatoria, которые, как известно,
предпочитают воды, загрязненные органическими веществами.
- 116 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Р и с . 1. Распределение выявленных видов по отделам
Таблица 1
Систематическая структура автотрофного планктона водных объектов
на территории г. Твери
Систематическая структура
Водный объект
р. Волга
р. Тьмака
руч. Соминка
Всего
отделов классов порядков семейств родов
6
6
4
6
9
9
7
9
26
23
22
26
34
39
32
42
65
49
54
71
всего,
рангом
ниже рода
74
130
85
195
В результате сравнения значений родового коэффициента по
семействам оказалось, что наибольшим родовым коэффициентом
характеризуется отдел Cyanoprokaryota (2,3). Менее разнообразны в
видовом отношении отделы Chlorophyta (2,1), Bacillariophyta (1,5).
Отделы Dinophyta, Xanthophyta, Euglenophyta показали одинаковое
значение коэффициента – 1,0. Анализ родовой насыщенности
внутривидовыми таксонами показывает, что на первом месте находится
отдел Bacillariophyta c наиболее высоким значением родового
коэффициента (3,71). На втором месте – отдел Chlorophyta – 2,35, далее
следуют Cyanoprokaryota (2,07), а у остальных отделов родовой
коэффициент – 1,0.
- 117 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Таблица 2
Таксономический состав альгофлоры планктона водотоков Твери
Число таксонов
Таксономическая
группа
Cyanoprocaryota
Bacillariophyta
Xanthophyta
Dinophyta
Euglenophyta
Chlorophyta
Итого
классов
порядков
семейств
родов
1
3
1
1
1
2
9
3
12
3
2
1
5
26
6
19
3
2
1
11
42
14
28
3
2
1
23
71
всего,
рангом
ниже
рода
29
104
3
2
1
54
195
Десять ведущих семейств включали 55,4% видового состава
автотрофного планктона. Диатомовые водоросли занимали максимальное
число ранговых мест – пять. Два ранговых места в списке ведущих
семейств принадлежали зеленым водорослям. Спектр 10 ведущих родов
включал 102 вида и внутривидовых таксона или 38,2 % автотрофного
планктона.
Определение сходства между описаниями ЦВЦ по коэффициенту
Жаккара позволило выявить следующую картину. Максимальное
сходство выявлены для пары р. Волга – р. Тьмака (Кj=0,27), а
наибольшие отличия выявлены в двух остальных парах р. Волга – руч.
Соминка (Кj=0,17) и р. Тьмака – руч. Соминка (Кj=0,14) (рис. 2).
Результаты выделения ЦВЦ показаны в табл. 4 и 5. На изучаемых
участках по доминирующим родам нами были выделены 12
альгоценозов.
В табл. 3 представлены средние арифметические значения
численности и биомассы изучаемых объектов. Практически на всех
станциях в июле наблюдался подъем численности клеток. Исключение
составляла р. Тьмака – здесь в 2011 г. подъемы численности и биомассы
пришлись на август. Основными доминантами по численности
выступали: Anabaena flos-aqua, Aulacoseira ambigua, A. granulata и
Merismopedia sp. Доминирующими по биомассе были Aulacoseira
ambigua, A. granulata и Stephanodiscus neoastreae.
Большинство видов по характеру местообитания относились к
бентосным (56 видов); планктонных и планктонно-бентосных форм
было значительно меньше – 12 и 11 видов, соответственно. Остальные
виды (51 вид) устойчивой приуроченности к какому-либо
местообитанию не проявили.
- 118 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
0,27
0,17
0,14
Р и с . 2 . Значения коэффициента Жаккара, отражающие степень
видового сходства альгофлоры ЦВЦ изучаемых участков:
В – р. Волга; Т – р. Тьмака; С – руч. Соминка
Для альгофлоры изучаемых участков характерно преобладание
космополитных форм (60 таксонов), при значительной доле бореальных
видов (24 таксона) и малом участии (2 таксона) аркто-альпийских
видов. Для остальных видов географическая приуроченность в
литературе не указана.
Спектр предпочитаемых местообитаний и типов географической
приуроченности был сходным на всех станциях.
Таблица 3
Средние значения численности и биомассы фитопланктона
изучаемых водотоков
Объект
р. Волга
р. Тьмака
руч. Соминка
Численность (тыс. кл/л)
2343
2569
2154
Биомасса (мг/л)
0,442
0,219
0,203
Отношение к солености воды удалось оценить для 81 (62 %) вида
водорослей. Среди видов-индикаторов галобности преобладали
индифференты (56 видов). Велика доля галофилов (15 видов) при
заметно меньшем участии мезогалобов и галофобов, 3 и 7 видов
соответственно.
При оценке отношения собранных водорослей к кислотности
водной среды выявлено преобладание алкалифилов (29 вид) и
индифферентов (27 видов). Алкалибионтов и ацидофилов было гораздо
меньше – 9 и 7 видов, соответственно. Заметим, что доминанты
изучаемых сообществ (Cocconeis pediculus, C. placentula, Fragilaria
crotonensis, Melosira varians) – сочетают свойства гало- и алкалифилов.
Это может указывать на повышенное содержание растворенных солей и
на слабощелочную реакцию воды изучаемых водотоков.
В составе альгофлоры исследуемых участков были выявлены
виды, известные своим предпочтением определенных температурных
условий. Всего зарегистрировано 17 таких видов, из которых 6
- 119 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
термофилов, 8 индифферентов, 2 эвритермных вида, 1 холодолюбивый
вид. При этом такие обитатели теплой воды, как Amphora ovalis,
Anomoeoneis sphaerophora, Cocconeis placentula, Melosira varians, почти
во всех пробах показали высокую частоту встречаемости.
Таблица 4
Типы альгоценозов р. Тьмаки
Типы сообществ
Cocconeis – Navicula
Cocconeis – Melosira – Navicula
Cocconeis
Cocconeis – Melosira – Synedra
Navicula – Synedra – Fragilaria
Cocconeis - Synedra
Melosira – Navicula – Stauroneis
Melosira – Navicula – Fragilaria
Navicula – Melosira – Microcystis
Cocconeis – Melosira – Fragilaria
№ точки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
S
1,68
1,91
1,48
1,72
1,76
1,66
2,03
1,52
1,50
1,67
Таблица 5
Типы альгоценозов р. Волги
Типы сообществ
Cocconeis
Cocconeis – Melosira
Cocconeis – Melosira
Cocconeis – Melosira – Fragilaria
Cocconeis – Melosira – Fragilaria
Cocconeis – Aulacoseira
Melosira – Aulacoseira
Melosira – Aulacoseira
Melosira – Aulacosera – Fragilaria
№ точки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
S
1,55
1,90
1,89
1,95
1,97
1,96
1,98
1,97
2,0
Отношение к течению воды оценили для 14 таксонов рангом
ниже рода. Среди них было 4 индифферента, 8 реофобов и 2 реофила.
Качество или степень органического загрязнения воды
оценивали по 75 (58% от общего списка) видам – индикаторам
сапробности, большинство которых представлены олиго- и
β-мезосапробными формами. α-мезосапробы и полисапробы в пробах
были немногочисленны (рис. 3). Это представители цианопрокариот
(виды родов Anabaena, Oscillatoria) и зеленых (Chlorella vulgaris), а
также некоторые диатомеи. Значительным оказалось число видов,
способных быть индикаторами чистых вод (ксеносапробов).
- 120 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
На участке р. Тьмаки индекс сапробности воды варьировал по
станциям от 1,48 до 2,03, при среднем значении 1,69. В отдельные
месяцы наблюдалось некоторое повышение индекса сапробности в
районе д. Никулино (до 2,0) и в месте сброса подогретых вод с ТЭЦ №1
(до 2,03). На участке р. Волги индекс S варьировал от 1,55 (выше пос.
Мигалово) до 2,0 (р-н Химинститута). Максимальные значения индекса
наблюдались в июне-июле, а минимальные – в августе. На станциях
ручья Соминка индекс изменялся при движении от истока к устью от
1,8 до 1,89, при среднем значении 1,84. Полученные результаты
позволяют отнести воды изучаемых объектов по степени органического
загрязнения к β-мезосапробной зоне, к классу вод удовлетворительной
чистоты, к разряду достаточно чистой воды (Баринова, 2000).
Заключение. В составе автотрофного планктона, выявленного на
территории г. Твери в р. Волга, р. Тьмака и ручье Соминка (195 видов и
внутривидовых таксонов из 71 рода, 42 семейств, 27 порядков, 9
классов и 6 отделов) ведущими по числу видов и внутривидовых
таксонов оказались отделы Bacillariophyta (104), Chlorophyta (54) и
Cyanoprokaryota (29). За весь период наблюдений (2010-2012 г.г.)
наибольшим родовым коэффициентом характеризовался отдел
Cyanoprokaryota (2,3). Менее разнообразны в видовом отношении были
отделы Chlorophyta (2,1) и Bacillariophyta (1,5), а отделы Dinophyta,
Xanthophyta и Euglenophyta продемонстрировали одинаковое значение
коэффициента – 1,0. Анализ родовой насыщенности внутривидовыми
таксонами показал, что на первое место выходят диатомеи
Bacillariophyta c наиболее высоким значением родового коэффициента
(3,71). На втором месте находятся зеленые водоросли Chlorophyta –
2,35, за которыми следуют цианопрокариоты Cyanoprokaryota (2,07).
Анализ спектра ведущих таксонов различного ранга показал, что на
уровне порядков первое место занимает порядок Naviculales – 14,2%, на
втором месте – порядок Chlorococcales – 13,8%, за которым следует
порядок Chroococcales – 12%.
Средние арифметические показатели численности изучаемых
объектов варьировали от 2154 до 2569 тыс. кл/л, а показатели биомассы
– от 0,203 до 0,442 мг/л. Во всех водотоках доминировали
космополитные бентосные виды, индифферентные к солевому составу и
предпочитающие слабощелочную реакцию среды. По доминирующим
видам выделяются следующие типы альгоценозов: Cocconeis – Navicula;
Cocconeis – Melosira – Navicula; Cocconeis; Cocconeis – Melosira –
Synedra; Navicula – Synedra – Fragilaria; Cocconeis – Synedra; Melosira –
Navicula – Stauroneis; Melosira – Navicula – Fragilaria; Navicula –
Melosira – Microcystis; Cocconeis – Melosira – Fragilaria; Melosira –
Aulacoseira; Melosira – Aulacosera – Fragilaria.
По степени загрязнения органикой участки рек относятся к
β-мезосапробной зоне, к классу вод удовлетворительной чистоты, к
- 121 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
разряду достаточно чистой воды.
В случаях невозможности идентификации организма до вида –
при вычислении индекса сапробности можно использовать индекс S,
рассчитанный в среднем для рода. Однако в таких случаях важно
учитывать амплитуду варьирования и положение среднего в ряду
варьирования индекса у разных видов рода.
Список литературы
Баринова С.С. 2000. Водоросли-индикаторы в оценке качества окружающей
среды. М.: ВНИИ природы. 150 с.
Водоросли. Справочник. 1989 / ред. С.П. Вассер, Н.В. Кондратьева, Н.П.
Масюк. Киев: Наук. думка. 608 с.
ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб. Режим доступа:
http://dokipedia.ru/document/5153316 (дата обращения: 12.09.2013).
Филиппов А.С. 2010. Индикационный аспект изучения альгофлоры некоторых
водотоков города Твери // Вестн. ТвГУ. Сер. География и геоэкология.
№ 33. С. 46-56.
Филиппов А.С. 2012. Состав фитопланктона как биоиндикатор состояния
водотоков г. Твери // Вестн. ТвГУ. Сер. География и геоэкология. Вып.
Вып. 1(10). № 30. С. 90-98.
ECOLOGICAL STATE OF WATER STREAMS IN TVER
DETERMINED BY ALGOINDICATION
A.S. Filippov
Tver State University, Tver
Often used in geoecological monitoring of water ecosystems, algoindication is
an effective tool to determine a degree of eutrophication due to the urban
influence. Altoindications of certain rivers and rivulets in the city of Tver
revealed their attribution to β-mesosaprobe level.
Keywords: phytoplankton, periphyton, algae, eutrophication, saprobe
bioindicators.
Об авторах:
ФИЛИППОВ Андрей Сергеевич – аспирант кафедры физической
географии и экологии, ФГБОУ ВПО «Тверской государственный
университет», 170100, Тверь, ул. Желябова, д. 33, e-mail:
asphilippov@yandex.ru.
Филиппов А.С. Альгоиндикация экологического состояния водотоков города Твери /
А.С. Филиппов // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2014. № 3. С. 115-122.
- 122 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". 2014. № 3
Вестник Тверского государственного университета, Выпуск 25, 2014
Серия «Биология и экология». № 3, 2014
Подписка по России ООО «МАП» – 80208
Главный редактор А.В. Зиновьев
Технический редактор А.В. Жильцов
Подписано в печать 10.06.2014. Выход в свет 24.06.2014.
Формат 70 х 108 1/16. Бумага типографская № 1.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 13,73.
Тираж 500 экз. Заказ № 247.
Тверской государственный университет.
Редакционно-издательское управление.
Адрес: Россия, 170100, г. Тверь, Студенческий пер., д.12.
Тел. РИУ: (4822) 35-60-63.
Цена свободная
- 123 -
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа