Биотестирование почв на основе фрактальных характеристик растений

Автор: Кульнев Вадим Вячеславович, Насонов Андрей Николаевич, Цветков Илья Викторович, Король Татьяна Степановна, Шаховская Кира Александровна

Журнал: Принципы экологии @ecopri

Рубрика: Оригинальные исследования

Статья в выпуске: 4 (38), 2020 года.

Бесплатный доступ

Интенсивное техногенное воздействие на компоненты окружающей среды очередной раз объясняет необходимость детального анализа взаимодействия человека и природы. Оценка степени загрязнения окружающей среды может быть построена на реакции биологических тест-объектов на внешнее воздействие, в том числе и на такое, как химическое, реализуемое через поступление из почвы в вегетативные части растений широкого спектра загрязняющих веществ. Целью исследования является разработка новых моделей, повышающих информативность биотестирования почв за счет описания самоорганизации как переходного процесса. При этом одним из перспективных методов определения загрязнения почвы является метод биотестирования, при котором оценивается динамика изменения параметров структуры тест-объекта во времени (длина проростка, развитость корневой системы). В этом аспекте фракталы оказались чрезвычайно удобным математическим инструментом описания динамики развития природного объекта в изменяющихся условиях среды, в которых природный объект сохраняет свое самоподобие, т. е. ведет себя как одно целое. В отличие от детерминированного подхода, который позволяет оценить лишь вероятность наступления кризисного состояния в развитии растения, предложенное авторами моделирование показывает динамику и направление развития процесса: либо синтез, либо деструкция. Эта особенность является методической основой оценки влияния техногенного загрязнения почв на динамику метаболизма используемого тест-объекта. В данной работе исследовалась зависимость фрактальных характеристик проростков овса в зависимости от места его прорастания и почвы. В нашем случае фрактальные параметры позволяют судить о степени развитости растения и о том, насколько благоприятны внешние условия для его роста.

Еще

Биотестирование, лимитирующие факторы, показатель херста, почва, поллютанты, самоорганизация, фрактал, фрактальная размерность

Короткий адрес: https://sciup.org/147231311

IDR: 147231311

Список литературы Биотестирование почв на основе фрактальных характеристик растений

  • Баландина Л. П., Шабанова А. В. Опыт оценки качества рекультивации нефтезагрязненных почв методом биотестирования // Экология и промышленность России. Т. 11. № 11. М.: Калвис, 2007. С. 46–47.
  • Жукова Л. А. Экологические шкалы и методы анализа экологического разнообразия растений : Монография. Йошкар-Ола: Изд-во Марийского ун-та, 2010. 368 с.
  • Иудин Д. И., Копосов Е. В. Фракталы: от простого к сложному : Монография. Н. Новгород: Изд-во ННГАСУ, 2012. 200 с.
  • Кульнев В. В., Насонов А. Н., Жогин И. М., Цветков И. В., Грабарник В. Е., Карелин Н. В. Об опыте проведения управляемой альгоремедиации рекреационного водоема // Экология и промышленность России. Т. 24. № 3. М.: Калвис, 2020. С. 58–64. DOI: 10.18412/1816-0395-2020-3-58-64.
  • Манжуров И. Л. Фрактальная модель распределения плотности поверхностных загрязнений : Автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Екатеринбург, 2002. 24 с.
  • Молчатский С. Л., Казанцев И. В., Матвеева Т. Б. Применение метода фрактального анализа для биоиндикационной оценки состояния окружающей среды . // Самарский научный вестник. 2016. № 4 (17). С. 28–31.
  • Насонов А. Н., Цветков И. В. Особенности управления развитием техно-природных процессов на основе мультифрактальной динамики // Управление развитием крупномасштабных систем MLSD'2018: Труды одиннадцатой Международной конференции: В 3 т. / Под общ. ред. С. Н. Васильева, А. Д. Цвиркуна. М.: Изд-во ИПУ РАН им. В. А. Трапезникова, 2018. С. 83–88.
  • Насонов А. Н., Кульнев В. В., Графкина М. В. Моделирование динамики и прогноза экологических состояний воздушной среды селитебных территорий // Экология и развитие общества. 2019. № 2 (29). С. 56–64.
  • Насонов А. Н., Цветков И. В., Кизеев А. Н., Кульнев В. В., Мартынов Д. Ю., Сметанин В. И. Применение фрактального анализа в лихеноиндикации загрязнения атмосферного воздуха техногенно нагруженных территорий // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 3. С. 34–38. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-03-34-38.
  • Насонов А. Н., Цветков И. В., Жогин И. М., Кульнев В. В., Репина Е. М., Кирносов С. Л., Звягинцева А. В., Базарский О. В. Фракталы в науках о Земле : Учеб. пособие. Воронеж: Ковчег, 2018. 82 с.
  • Пестова О. А., Чупахина А. И. Биотестирование почв с помощью микроорганизмов // Декада экологии: Материалы XI Международного конкурса. Омск, 2017. С. 39–43.
  • Подлазов А. В. Будущее прикладной математики: Лекции для молодых исследователей . М.: Эдиториал УРСС, 2005. С. 404–426.
  • Розенберг Г. С. Фрактальные методы анализа структуры сообществ // Принципы экологии. 2018. № 4. С. 4–43. DOI: 10.15393/j1/art.2018.8406.
  • Смирнова Т. С., Челознова К. В., Галкина А. А. Применение червей энхитреид в биодиагностике состояния городских почв // Экологические системы и приборы. 2020. № 2. С. 15–22.
  • Терехов С. В. Фракталы и физика подобия . Донецк, 2011. 255 с.
  • Benoit B. Mandelbrot, Richard L. Hudson. The (mis) Behavior of Markets. A Fractal View of Risk, Ruin, and Reward. Basic Books, 2017.
  • Boularbah A., Schwartz C., Bitton G., Morel J. L. Heavy metal contamination from mining sites in South Morocco: 1. Use of a biotest to assess metal toxicity of tailings and soils // Chemosphere. 2006. Vol. 63. Issue 5. P. 802–810. DOI: 1016/j.chemosphere.2005.07.079.
  • Matthieu N. Bravin, Aurélia M. Michaud, Bourane Larabi. Philippe Hinsinger RHIZOtest: A plant-based biotest to account for rhizosphere processes when assessing copper bioavailability // Environmental Pollution. 2010. Vol. 158. Issue 10. P. 3330–3337. DOI: 1016/j.envpol.2010.07.029.
  • Nicolotti G., Egli S. Soil contamination by crude oil: impact on the mycorrhizosphere and on the revegetation potential of forest trees // Environmental Pollution. 1998. Vol. 99. Issue 1. P. 37–43. DOI: 10.1016/S0269-7491(97)00179-6.
  • Wyszkowski M., Ziólkowska A. Role of compost, bentonite and calcium oxide in restricting the effect of soil contamination with petrol and diesel oil on plants // Chemosphere. 2009. Vol. 74. Issue 6. P. 860–865. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2008.10.035.
  • Xiufeng Cao, Yufang Song, Jianrong Kai, Xiaoxia Yang, Puhui Ji. Evaluation of EROD and CYP3A4 activities in earthworm Eisenia fetida as biomarkers for soil heavy metal contamination // Journal of Hazardous Materials. 2012. Vol. 243. P. 146–151. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2012.10.012.
Еще
Статья научная