1.5.19. Почвоведение

Рассмотрена изменчивость количественных и качественных показателей развития фитопланктонных сообществ на различных участках р. Северский Донец. Показано, что характерной чертой развития фитопланктона в период 2002—2011 гг. является высокая изменчивость количественных показателей, что говорит о неустойчивом состоянии сообщества. В составе фитопланктона фиксировалось от 10 до 39 видов, доминирующий комплекс составляли диатомовые и зеленые водоросли. Водные экосистемы по уровню развития фитопланктона находятся в состоянии антропогенного экологического напряжения.

В марте этого года исполнилось 150 лет со дня рождения выдающегося мыслителя, ученого-естествоиспытателя, академика Императорской Санкт-Петербургской академии наук, Владимира Ивановича Вернадского. Решением ЮНЕСКО 2013 год объявлен Годом Вернадского. Редакция журнала «Живые и биокосные системы», отдавая дань уважения великому мыслителю XX века, решила посвятить мартовский выпуск целиком работам, так или иначе продолжающим исследования В. И. Вернадского.

Статья посвящена анализу работы В. И. Вернадского «Об участии живого вещества в создании почв». Подчеркивается, что она имеет выдающееся значение для теоретического почвоведения, и не потеряла своей актуальности в наше время, несмотря на долгий срок ее неизвестности в истории почвоведения.

В статье показано, что по всем параметрам ранние этапы эволюции биосферы были наиболее благоприятными для жизнедеятельности автотрофных организмов. В дальнейшем содержание СО2 — основного субстрата фотосинтеза — неуклонно снижалось, ухудшались климатические условия (термический режим и влажность), сокращались ресурсы минерального питания. Все это в совокупности явилось, очевидно, причиной уменьшения масштабов суммарного фотосинтеза, продуктивности биосферы и общей массы живых организмов. Фактическим подтверждением данной гипотезы явились результаты оценки темпов накопления органического вещества на разных этапах геологической истории.

Статья обобщает результаты междисциплинарного исследования в области социальной экологии. Автор описывает жизнь как явление, которое объединяет биосферу и ноосферу через жизнечувствие. Жизнечувствие показывает, как человечество может осуществлять переход от гетеротрофности к автотрофности.

Дана историческая справка о терминологии. Показано развитие человеческих отношений с окружающей средой. Выделена проблема экологии. Проводится обсуждение этой проблемы.

В работе приводятся сведения о нахождении инвазионных организмов из отряда перепончатокрылых насекомых на территории Ростовской области. Отмечена их вредоносность и распространение по Ростовской области. Сделаны прогнозы изменения экосистем региона, зависящие от перепончатокрылых и предложения по дальнейшему изучению инвазионных видов.

В работе приведены результаты ординационного анализа псаммофитной растительности песчаных массивов бассейна Дона, являющихся уникальными для России ландшафтами и резерватами биологического разнообразия.

Впервые детально изучено содержание ртути в колонках донных осадков как биокосных системах Белого моря. Выявлены общие закономерности вертикального распределения и фоновые концентрации валовой ртути, характерные для донных отложений Белого моря и водных объектов его бассейна.

Доказано наличие общего принципа взаимосвязи и взаимозависимости между содержанием гумуса в физической глине, содержанием гумуса в почве и константами динамического равновесия полидисперсной системы почв, который описывается математической моделью. Разработка моделей основывается на концепции обобщения В. И. Вернадского «Достоверно зафиксированная связь между какими-либо явлениями может быть установлена и соответствующим образом формализована без изучения механизмов ее возникновения».

Излагаются некоторые узловые моменты научного творчества ученого-энциклопедиста В. И. Вернадского. Рассматриваются позиции ученого о биосфере как особой оболочке Земли и ноосфере как естественного этапа эволюции биосферы.

В статье рассматриваются подходы к созданию информатизационной инфраструктуры образования в почвоведении и особенности организации учебного процесса на современном этапе. Способы применения электронных учебников, сетевых средств, в том числе Интернета, тестового контроля качества знаний. Рассматриваются положительные и отрицательные черты учебного процесса в Болонском процессе. Описываются примеры техники и способов преподавания почвенного покрова мира и структуры почвенного покрова в связи с новыми требованиями.

Было исследовано влияние загрязнения свинцом, переменным магнитным полем, а также их сочетания на такие группы почвенных микроорганизмов, как аммонифицирующие, амилолитический, азотфиксирующие бактерии, а также микромицеты. Загрязнение оказывало существенное и разнонаправленное действие на численность почвенных микроорганизмов. Характер и степень этого влияния изменялись в зависимости от уровня воздействия каждого из факторов, при этом они не носили линейный характер.

На базе анализа глобальных закономерностей динамики биосферы обоснованы долговременные принципы охраны географического пространства и управления экосистемами. Показано, что гносеологические основы природообустройства заключаются в создании стартовых условий долговременного функционирования биогеосистемы на период обоснованного биологией системы долгосрочного экономического прогноза более 30 лет. Увеличение биологической продукции Земли возможно путем создания долговременных условий приоритетного развития корневой системы растений, долгосрочной стабильности и продуктивности биогеосистем. Предложена принципиально новая внутрипочвенная импульсная континуально-дискретная парадигма ирригации, перспектива которой в ликвидации деградации орошаемых почв, снижении расхода оросительной воды в 3–5 раз, обеспечение готовности человечества к изменению климата Земли. Предложена концепция биогеосистемотехники, что даст возможность синтезировать в России многоотраслевой инновационный прецедент очередного высокого технологического уклада рекреационного развития текущей цивилизации Земли. Разработаны теоретические основы технических средств устойчивого непротиворечивого управления биогеосистемой, создания в почвах дисперсных систем, позволяющих придать почве новое качество, изменять соотношение процессов седиментогенеза, педогенеза, литогенеза в пользу высокой продуктивности биологически активной фазы почвы в биосфере.

В работе проанализированы значения груза аутосомно-доминантной и аутосомно-рецессивной патологии в сельском населении 75 районов из 10 регионов/популяций России. Разброс значений образов районов в осях главных компонент обнаруживает положительную и значимую корреляцию со средневзвешенным значением индекса эндогамии (r=0,6), объясняя причины межрайонной вариабельности значений груза по регионам, и может рассматриваться в качестве популяционно-генетической характеристики.

С целью выявления эффекта компенсации плотностью (ЭКП) в растительных сообществах субальпийского пояса Западного Кавказа было проанализировано соотношение между числом и средней встречаемостью видов растений в пределах площадок 15—16 м2 с использованием метода численных экспериментов. Результаты показали, что: 1) сообщества с низким видовым богатством могут характеризоваться как низкой, так и высокой средней встречаемостью видов; 2) относительно высокие значения средней встречаемости видов наблюдаются преимущественно в изолированных ценозах; 3) преобразование природных местообитаний в антропогенные на высокогорных пастбищах не вызвало широкого распространения ЭКП.

Слабое загрязнение почв мышьяком оценивается регламентирующими документами в интервале от 2 фоновых значений до ПДК. Показано, что такая оценка для мышьяка некорректна, так как ПДК рассчитывается как превышение фона на 2 мг/кг.Предложено использовать с этой целью интервал содержания мышьяка от одного фона до ПДК. Другой информативной оценкой накопления мышьяка в почве является соотношение его концентраций к региональному фоновому значению, а при отсутствии таковой — к кларку в почве(Кк). Однако для этого показателя отсутствует оценочная шкала, что снижает его ценность как инструмента оценки степени загрязнения. В статье предложены оценочные градации.

Проведен физиолого-генетический анализ пестролистных химер variegated из коллекции хлорофильных мутантов подсолнечника Южного федерального университета. Все анализируемые мутанты, растения которых в течение нескольких десятилетий, наследуют с различной степенью выраженности, хлорофильные дефекты были получены на генетической основе одной инбредной линии с помощью индуцированного нитрозометилмочевиной мутагенеза. На основании полученных результатов: постоянное соматическое расщепление, однородительское материнское наследование мутантного признака, сниженное содержание в мутантной ткани хлорофиллов и каротиноидов, изменения внутренней структуры пластид, наличие на границе между нормальными и мутантными тканями гетеропластидных клеток сделан вывод о пластидной природе хлорофильных мутаций у пестролистных форм подсолнечника.

Существует множество примеров,  демонстрирующих, что различия ответа (в том числе низкая эффективность либо частое развитие побочных эффектов) на лекарственную терапию могут быть обусловлены SNP-полиморфизмом генов, кодирующих ферменты биотрансформации лекарств (Сычев Д.А.,  2010). Гены системы биотрансформации кодируют большую группу ферментов, участвующих в детоксикации ксенобиотиков. Процесс детоксикации условно разделяют на фазу активации ксенобиотиков с образованием промежуточных метаболитов; фазу детоксикации, когда происходит превращение промежуточных метаболитов в растворимые в воде нетоксичные продукты, и фазу выведения. Установлено, что в метаболизме   большинства лекарственных средств,  ключевую роль играют цитохромы первых трех семейств (Петров В.И. и  соавт., 2010). Важным свойством цитохромов является их высокая стереоселективность по отношению к субстратам. При этом известно, что в биотрансформации лекарственных препаратов может принимать участие как один, так и несколько цитохромов (Kazuma K. et al., 2012). Целью нашей работы было изучение распространенности полиморфизмов CYP1A1(Ile462Val), CYP2C9*2, , СYP2B6*2, СYP2B6*6, CYP3A4*1В среди жителей г.Ростова-на-Дону.

Приведены результаты исследований содержания и распределения марганца  в черноземе южном агроценозов центральной орошаемой зоны Ростовской области.  Образцы почвы отбирали по генетическим горизонтам  из 5 полнопрофильных разрезов: 2 – под озимой пшеницей; 2 – под виноградными растениями; 1 – под чистым паром. Для определения подвижных соединений Mn в почве использовали ацетатно-аммонийный буферный раствор, с последующим применением атомно-абсорбционной спектрометрии. Общее содержание элемента определяли с помощью рентгено-флуоресцентного анализа на приборе «Спектроскан МАКС-GV». Установлено, что содержание марганца, как валового, так и подвижного, в черноземе южном соответствует фоновому уровню и не превышает допустимых концентраций. Низкая подвижность биомикроэлемента  (1,6–5,0 % от валового) является региональной особенностью почвы. Биологические особенности возделываемых культур обусловливают содержание подвижных соединений марганца. Выявлена общая закономерность в распределении валовых и подвижных соединений Mn в чернозёме южном, обусловленная  биогенной аккумуляцией в верхней части гумусового горизонта. Установлены особенности внутрипрофильной дифференциации  валового и подвижного марганца по генетическим горизонтам чернозема южного: для валового марганца характерно плавное уменьшение вниз по профилю, для  его подвижных соединений – накопление в верхних гумусовых горизонтах, затем резкое снижение с увеличением щелочности почвенного раствора