Біологічна активність дерново-підзолистих ґрунтів за різних рівнів радіоактивного забруднення

Автор(и)

  • Іван Віталійович Волкогон Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0003-2987-2235

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.1.2024.299942

Ключові слова:

Чорнобильська АЕС, потужність дози поглиненої радіації, зона безумовного (обов’язкового) відселення, зона відчуження, ферментативна активність

Анотація

Досліджено біологічну (ферментативну) активність дерново-підзолистих ґрунтів у зоні безумовного (обов’язкового) відселення та в зоні відчуження Чорнобильської АЕС (ЧАЕС) за дії іонізуючої радіації. Використовували газохроматографічний ацетиленовий метод (для визначення потенційної азотфіксувальної (нітрогеназної) активності); біохімічні — для дослідження активності гідролітичних ферментів (целюлази і протеази), відповідальних за розкладання у ґрунті рослинних решток, а також ензимів, що беруть участь в окисно-відновних реакціях трансформації органічної речовини (каталази і поліфенолоксидази); статистичні. Результати проведених досліджень свідчать, що відносно невисоке зростання сумарної потужності дози у місці радіоактивного забруднення (від 0,2 до 1,6 мкГр/год) на полігоні № 1 (зона безумовного (обов’язкового) відселення — біля с. Христинівка Народицького р-ну Житомирської обл.) забезпечувало стимулювання потенційної нітрогеназної активності ґрунтових діазотрофів та активності як гідролітичних ферментів, так і оксидоредуктаз. Високі потужності доз радіоактивного забруднення (до 22,2, 61,6 і, особливо, до 84,0 мГр/год) на полігоні № 2, розташованому в зоні відчуження ЧАЕС безпосередньо в районі колишнього Рудого лісу, призводили до зниження ферментативної активності ґрунту. Отже, отримані результати однозначно свідчать про різний характер впливу рівнів іонізуючої радіації на біологічну активність дерново-підзолистих ґрунтів. Через більш ніж три десятиліття після аварії на ЧАЕС відносно невисокий рівень радіоактивного забруднення ґрунту у зоні безумовного (обов’язкового) відселення стимулює ферментативну активність ґрунтової мікробіоти. У зоні відчуження ЧАЕС за високого радіоактивного забруднення зберігається негативний вплив іонізуючої радіації на прояв активності ґрунтових мікроорганізмів. Одержані результати значною мірою корелюють із показниками чисельності у досліджуваних ґрунтах азотфіксаторів, а також мікроорганізмів-представників сахаролітичного (мікроміцети і целюлозоруйнівні бактерії) і пептолітичного (амоніфікатори) шляхів деструкції рослинних решток, що показано нами раніше.

Посилання

Newton, R.J., Jones, S.E., Eiler, A., Mcmahon, K.D. & Bertilsson, S. (2011). A guide to the natural history of freshwater lake bacteria. Microbiol. Molecular Biol. Rev., 75, 14–49. DOI: https://doi.org/10.1128/MMBR.00028-10 [in English].

McKenney, E.A., Koelle, K., Dunn, R.R. & Yoder, A.D. (2018). The ecosystem services of animal microbiomes. Molecular Ecology, 27, 2164–2172. DOI: https://doi.org/10.1111/mec.14532 [in English].

Singh, R., Rani, A., Kumar, P., Shukla, G. & Kumar, A. (2017). Cellulolytic activity in microorganisms. Bull. Pure and Appl. Sc., 36 (1), 28–37. DOI: https://doi.org/10.5958/2320-3196.2017.00004.0 [in English].

Stockdale, E.A. & Murphy, D.V. (2017). Managing soil microbial biomass for sustainable agro-ecosystems. Microbial Biomass: A Paradigm Shift in Terrestrial Biogeochemistry. (рр. 67–101). World Scientific, London [in English].

Ager, D., Evans, S., Li, H., Lilley, A.K. & Van Der Gast, C.J. (2010). Anthropogenic disturbance affects the structure of bacterial communities. Environ. Microbiol., 12, 670–678. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2009.02107.x [in English].

Al-Najjar, M.A.A. & Albokari, M.M. (2019). Shifts in microbial community composition in tannerycontaminated soil in response to increased gamma radiation. Annals of Microbiology, 69, 1567–1577. DOI: https://doi.org/10.1007/s13213-019-01541-z [in English].

Ryabova, A., Kozlova, O., Kadirov, A. et al. (2020). DetR DB: A database of ionizing radiation resistance determinants. Genes, 11, 1477. DOI: https://doi.org/10.3390/genes11121477 [in English].

Zhdanova, N.M., Zakharchenko, V.O., Vasylevs’ka, A.T. et al. (1994). Osoblyvosti skladu mikrobioty v gruntakh zony vplyvu Chornobyl’skoyi AES [Peculiarities of the composition of microbiota in the soils of the zone affected by the Chernobyl NPP]. Ukr. botan. zhurnal — Ukraine nerd journal, 51 (2/3), 134–144 [in Ukrainian].

Tugai, T.I., Zhdanova, N.N., Zheltonozhsky, V.A. et al. (2005). Otvetnyye reaktsii gribov, vydelennykh iz razlichnykh po urovnyu radioaktivnogo zagryazneniya pomeshcheniy ob"yekta «Ukrytiye», na deystviye ioniziruyushchego izlucheniya [Responses of fungi isolated from rooms of the Shelter object with different levels of radioactive contamination to the action of ionizing radiation]. Zb. nauk. prats’ Ínstitutu yadernikh doslídzhen’ — Coll. of science works of the Institute of Nuclear Research, 128–136 [in Russian].

Romanovskaya, V.A., Sokolov, I.G., Rokitko, P.V. & Chornaya, N.A. (1998). Ekologicheskiye posledstviya radioaktivnogo zagryazneniya dlya pochvennykh bakteriy v 10 km zone ChAES [Ecological consequences of radioactive contamination for soil bacteria in the 10 km zone of the Chernobyl nuclear power plant]. Mikrobiologiya — Microbiology, 67 (2), 274–280 [in Russian].

Yerusalimskaya, L.F. & Korchak, G.I. (1999). Osobennosti mikrobnykh tsenozov pochvy v usloviyakh dlitel’nogo khronicheskogo zagryazneniya radionuklidami [Features of soil microbial cenoses under conditions of long-term chronic contamination with radionuclides]. Gigiyena naselennykh mest — Hygiene of populated areas., 2 (1), 125–136 [in Russian].

Gu, M., Zhang, Z., Wang, W. et al. (2014). The Effects of Radiation Pollution on the Population Diversities and Metabolic Characteristics of Soil Microorganisms. Water Air Soil Pollut., 225, 2133. DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-014-2133-4 [in English].

Ihara, H., Kumagai, A., Hori, T. et al. (2021). Direct comparison of bacterial communities in soils contaminated with different levels of radioactive cesium from the first Fukushima nuclear power plant accident. Sci Total Environ., 756, 143844. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143844 [in English].

Theodorakopoulos, N., Fevrier, L., Barakat, M. et al. (2017). Soil prokaryotic communities in Chernobyl waste disposal trench T22 are modulated by organic matter and radionuclide contamination. FEMS Microbiology Ecology, 93, fix079. DOI: https://doi.org/10.1093/femsec/fix079 [in English].

Hoyos-Hernandez, C., Courbert, C., Simonucci, C. et al. (2019). Community structure and functional genes in radionuclide contaminated soils in Chernobyl and Fukushima. FEMS Microbiol. Letters, 366 (21). fnz180. DOI: https://doi.org/10.1093/femsle/fnz180 [in English].

Gudkov, I.M., Volkohon, I.V., Illienko, V.V. et al. (2022). Impact of radioactive contamination of soils on the diversity of micropopulation and the transformation of organic substances. Agricultural Science and Practice, 9 (3), 3–15. DOI: https://doi.org/10.15407/agrisp9.03.003 [in English].

Smith, J. (2019). Field evidence of significant effects of radiation on wildlife at chronic low dose rates is weak and often misleading. A comment on «Is nonhuman species radiosensitivity in the lab a good indicator of that in the field? Making the comparison more robust» by Beaugelin-Seiller et al. J. Environ. Radioact., 105895. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.01.007 [in English].

Beresford, N.A., Horemans, N., Raines, K.E. et al. (2019). Towards solving a scientific controversy — The effects of ionising radiation on the environment. J. Environ. Radioactivity, 106033. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.106033 [in English].

Gudkov, I.M. & Lazarev, M.M. (2018). Problemy reabilitatsiyi ta povertannya do vykorystannya zabrudnenykh radionuklidamy gruntiv [Problems of rehabilitation and return to use of soil contaminated with radionuclides]. Ahrokhimiya i gruntoznavstvo. Spetsvypusk — Agrochemistry and soil science. Special issue, 83–91 [in Ukrainian].

Volkogon, V.V., Nadkernychna, O.V., Tokmakova, L.M. et al. (2010). Eksperymental’na gruntova mikrobiolohiya [Experimental soil microbiology]. Kyiv: Ahrarna nauka [in Ukrainian].

Hardy, R.W.F., Holsten, R.D., Jackson, E.K. & Burns, R.C. (1968). Application of the acetyleneethylene assay for N2-fixation: laboratory and field evolution. Plant Physiol., 43 (8), 1185–1207 [in English].

Bilen, S., Turan, V., Amaresan, N., Patel, P. & Amin, D. (Eds.). (2022). Enzymatic Analyses in Soils. Practical Handbook on Agricultural Microbiology. Springer Protocols Handbooks. Humana, New York, NY. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1724-3_50 [in English].

Lavrentyeva, G.V., Zaharova, V.R., Mirzeabasov, O.A. & Synzynys, B.I. (2017). Influence of Radioactive Contamination of the Sr-90 Terrestrial Ecosystems on the Enzymatic Activity of the Soil. Future of atomic energy — AtomFuture 2017: XIII International Youth Scientific and Practical Conference. (рр. 137–142). DOI: https://doi.org/10.18502/keg.v3i3.1613 [in English].

Miller, D.R., Glasbrook, A.D., Mullen, B.M. et al. (1980). Predskazaniye vyzhivayemosti bakteriy pri UF-obluchenii [Prediction of bacterial survival under UV irradiation]. Zhiznesposobnost’ kletok, obluchennykh v malykh dozakh: teoreticheskiye i klinicheskiye aspekty [Viability of cells irradiated in low doses: theoretical and clinical aspects]. (pp. 157–165). Moskva: Meditsina [in Russian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-02-29

Номер

№ 1 (2024)

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською та російською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською та російською мовами), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.