Макромицеты как биоиндикаторы загрязнения радионуклидами лесных экосистем

Введение. В результате аварии на Чернобыльской АЭС в основную зону загрязнения радионуклидами была включена и Ульяновская область. В четырех административных районах Ульяновской области, включая Инзенский и Карсунский, общей площадью 1060 км², из которых 69,3 км² занимают территории, покрытые лесом, плотность загрязнения почвы Cs-137 составила в 2005 г. 1–5 Ки/км² [1, 2]. На основании Постановления Правительства Российской Федерации от 8 октября 2015 г. № 1074 «Об утверждении перечня населенных пунктов, находящихся в границах зон радиоактивного загрязнения вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС» с учетом изменения радиационной обстановки и проведения защитных и реабилитационных мероприятий в

1986–2014 гг. в Ульяновской области были определены территории, входящие в зону проживания с льготным социально-экономическим статусом:

• – в Инзенском районе: Оськинское сельское поселение, с. Оськино, Труслейское сельское поселение, разъезд Дубенки, с. Юлово;

  – в Карсунском районе: Карсунское городское поселение, дер. Пески.

К одним из главных продуктов побочного лесопользования относятся грибы. Известно, что представители данной группы биоты являются сильными аккумуляторами различных поллютантов, в т.ч. и радионуклидов [3–10]. Так, представители царства грибов поглощают от 10 до 70 % радиоизотопов, в то время как высшие растения – всего несколько про- центов [6, 11, 12]. Это свойство грибов прежде всего связано с особенностями их строения и осмотрофным способом питания [13]. Интерес исследователей к данному компоненту лесных экосистем вызван тем, что грибы играют важную роль в трансформации радионуклидов в пищевой цепи из леса к человеку.

Одними из основных факторов, определяющих накопление радионуклидов грибами, являются их видовая принадлежность, что обусловлено глубиной залегания и приуроченностью мицелия отдельных видов к наиболее загрязненным слоям органоминеральной толщи почвы, а также способ питания: сапро-трофы, ксилотрофы, симбионты.

Цель исследования. Изучение удельной активности радионуклидов в макромицетах лесных экосистем Ульяновской области, подверженных воздействию радиации в результате Чернобыльской аварии.

Материалы и методы. Исследования проводили в вегетационный период в лесах Инзенского и Карсунского районов Ульяновской области в 2019 г. Для сравнения отбирали пробы грибов в Новоспасском районе, где превышения радиационного фона замечено не было (контрольный участок). Пробные площадки выбирали со схожими лесорастительными условиями [1, 6, 14] с учетом состава насаждений: 5С3Дн2Б, т.е. с преобладанием соответственно Pinus silvestris L. и Quer-cus robur L. Лесотаксационная характеристика насаждений: возраст 80 лет, бонитет II, полнота 0,8, живой напочвенный покров представлен лишайниками, осокой и земляникой, почвы светло-серые лесные [1, 6, 14]. Удельную активность радионуклидов определяли в плодовых телах собранных грибов согласно МУК 2.6.1.1194–03. Результаты соотносили с нормами содержания Cs-137 в грибах согласно СанПиН 2.3.2.1078–01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».

Отбор участков производили по материалам лесоустройства лесничеств, справочной литературе и картографическому материалу [1]. Пробная площадка № 1 – Инзенское лесничество, 53-й квартал, 3-й выдел. Пробная площадка № 2 – Карсунское лесничество, 23-й квартал, 7-й выдел. Пробная площадка

№ 3 (контрольная) – Новоспасское лесничество, 43-й квартал, 5-й выдел. Материалом для работы служили макромицеты, произрастающие на почве и стволах деревьев. Сбор и изучение материала проводили в конце вегетационного периода, поскольку у многих представителей микобиоты в этот период отмечается наивысший пик плодоношения [6]. Определяли удельную активность радионуклида Cs-137 и естественных радионуклидов K-40, Ra-226, Th-232 в плодовых телах макромицетов.

В качестве объектов исследования были выбраны доминантные представители макро-мицетов из различных экологических групп: четыре почвенных шляпочных гриба, из которых три – симбионты (микоризообразова-тели): Suillus luteus (L.) Roussel, Russula emeticа (Schaeff.) Pers., Leccinum scabrum (Bull.) Gray, один – почвенный (гумусовый) сапротроф Macrolepiota procera (Scop.) Singer; четыре гриба-ксилотрофа: Phellinus pini (Thore ex Fr.) Pilat. и Fomitopsis pinicola (Fr.) Karst. – на сосне, Coriolus versicolor (Fr.) Quel. – на дубе, Fomes fomentarius (Fr.) Fr. – на березе. Названия грибов приведены в соответствии с электронными информационными ресурсами MycoBank [15].

Базидиомы почвенных макромицетов аккуратно срезали ножом у основания ножки, не задевая при этом субстрата. В связи с известным неравномерным распределением микроэлементов между шляпкой и ножкой почвенных грибов [16–18] исследовали образцы целых плодовых тел. Одна объединенная сборная проба почвенных грибов представляла совокупность плодовых тел нескольких экземпляров одного вида грибов, собранных с одного маршрутного хода, весом 1,2 кг. При этом собирали зрелые грибы без признаков загнивания и не поврежденные насекомыми [8].

Одна объединенная проба ксилотрофов представляла собой совокупность плодовых тел одного вида грибов весом 1,2 кг, собранных с одной породы деревьев в пределах одного маршрутного хода [11]. Пробы грибов помещали в отдельные хлопчатобумажные пакеты. На пакетах отмечали место взятия пробы, таксационное описание участка, дату, вид гриба, породу дерева, на котором произрастал гриб (для ксилотрофов), массу пробы. Всего во время проведения 16 маршрутных ходов собрали 96 объединенных проб грибов (48 почвенных грибов и 48 грибов-ксилотрофов).

Образцы грибов очищали от мусора и почвы, измельчали, высушивали в сушильном шкафу при температуре 60–65 °С (МУК 2.6.1.1194–03). Затем каждую объединенную пробу тщательно перемешивали и делили на 4 равные части для определения удельной активности Cs-137 и естественных радионуклидов. В основу измерения удельной активности радионуклидов положен относительный метод измерения скоростей счета ионизирую- щих частиц от исследуемого препарата и от контрольного источника с известной активностью в одной и той же геометрии [16].

Результаты исследований обрабатывались статистическим методом с определением среднего арифметического X и ошибки среднего S x .

Результаты и обсуждение. Результаты определения удельной активности радионуклидов (Cs-137, K-40, Ra-226, Th-232) в плодовых телах почвенных шляпочных грибов лесных экосистем Ульяновской области представлены в табл. 1.

Таблица 1

Table 1

Удельная активность радионуклидов в плодовых телах шляпочных грибов в лесничествах Ульяновской области

Specific activity of radionuclides in the fruiting bodies of pileate fungi in the Ulyanovsk region forestries

Наименование лесничества Forestry	Удельная активность, Бк/кг Specific Activity, Bq/kg
	Cs-137	K-40	Th-232	Ra-226
Suillus luteus
Инзенское лесничество Inza forestry	124,62±1,3	450,20±1,6	96,66±1,1	373,63±1,1
Карсунское лесничество Karsun forestry	98,12±1,1	290,0±1,3	207,85±1,4	978,66±1,7
Новоспасское лесничество Novospasskое forestry	0,22±0,3	0,86±0,6	59,39±0,9	78,12±1,0
Среднее / Among-means	74,32	247,02	121,3	476,8
Russula emeticа
Инзенское лесничество Inza forestry	13,86±1,0	197,201±,6	117,46±1,1	197,39±1,5
Карсунское лесничество Karsun forestry	13,550±,9	121,94±1,2	328,43±1,6	188,32±0,9
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	2,35±0,6	0,1±40,1	0,64±0,5	0,69±0,3
Среднее / Among-means	9,92	106,43	148,84	128,8

Наименование лесничества Forestry	Удельная активность, Бк/кг Specific Activity, Bq/kg
	Cs-137	K-40	Th-232	Ra-226
Leccinum scabrum
Инзенское лесничество Inza forestry	347,35±1,4	257,92±1,4	175,73±1,2	138,27±1,2
Карсунское лесничество Karsun forestry	266,81±1,1	435,10±1,8	118,22±1,3	218,15±1,5
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	26,98±0,3	4,66±0,4	0,14±0,4	0,31±0,2
Среднее / Among-means	213,71	232,56	98,03	118,91
Macrolepiota procera
Инзенское лесничество Inza forestry	119,61±1,4	496,47±1,8	404,2±1,9	38,95±0,7
Карсунское лесничество Karsun forestry	43,84±0,8	169,46±1,1	141,58±1,6	176,36±0,9
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	6,81±0,3	0,31±0,1	0,19±0,4	24,50±0,3
Среднее / Average-means	56,75	222,08	181,99	79,94
Средняя удельная активность по лесничествам Average specific activity in forestries
Инзенское лесничество Inza forestry	151,36	350,44	198,12	187,06
Карсунское лесничество Karsun forestry	105,58	335,88	199,02	390,37
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	9,09	1,50	15,09	25,91

Как видно из табл. 1, наибольшая средняя удельная активность Cs-137 отмечена в плодовых телах Leccinum scabrum (213,71 Бк/кг), K-40 – в плодовых телах Suillus luteus (247,02 Бк/кг), Th-232 – в плодовых телах Macrolepiota procera (181,99 Бк/кг), Ra-226 – в плодовых телах Suillus luteus (476,8 Бк/кг).

Наибольшая удельная активность Cs-137 (347,35 Бк/кг) выявлена в плодовых телах Lec-cinum scabrum в Инзенском лесничестве, что, вероятно, связано с пространственной и временной миграцией радионуклидов в лесных экосистемах. Тогда как в плодовых телах Russula emeticа , собранных в трех исследуемых районах, удельная активность радиоактивного изотопа данного элемента минимальна (2,35–

13,86 Бк/кг). Также следует отметить, что большая удельная активность Cs-137 отмечена в пробах грибов на пробной площадке в Инзенском лесничестве, где ее среднее значение составило 151,36 Бк/кг.

Согласно нормам СанПиНа 2.3.2.1078–01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов», удельная активность Cs-137 в свежих грибах не должна превышать 500 Бк/кг, а в сухих – 2500 Бк/кг. Следовательно, в исследованных пробах грибов не обнаружено превышения норм по исследуемому радионуклиду.

Помимо накопления искусственного радионуклида Cs-137, в грибах также исследовалась удельная активность природных радио- нуклидов K-40, Th-232, Ra-226, образующих естественный радиационный фон. Полученные данные указывают на значительный разброс удельной активности этих радионуклидов как по видам грибов, так и по их местопроизрастанию. Это можно объяснить неравномерным распределением естественного иони-зирую-щего излучения, которое может различаться даже в пределах одного выдела [5].

Если же судить по средним показателям удельной активности указанных радионуклидов, то здесь вырисовывается следующая картина. Наибольшая средняя удельная активность Cs-137 и K-40 отмечена в Инзенском лесничестве, Th-232 и Ra-226 – в Карсунском лесничестве. В контрольном варианте (Новоспасское лесничество) наблюдался самый низкий показатель удельной активности по всем радионуклидам.

Что касается видов грибов, то в плодовых телах Leccinum scabrum выявлена наибольшая средняя удельная активность Cs-137, в плодовых телах Suillus luteus – K-40 и Ra-226, в плодовых телах Macrolepiota procera – Th-232 . Наименьшая суммарная удельная активность радионуклидов обнаружена в Russula emeticа (сыроежки).

Все исследованные шляпочные грибы по удельной активности содержащегося в них радионуклида Cs-137 можно расположить в следующий ряд (по мере снижения удельной активности): Leccinum scabrum ˃ Suillus luteus ˃ Macrolepiota procera ˃ Russula emeticа.

В табл. 2 представлены результаты полевых исследований удельной активности радионуклидов в плодовых телах дереворазрушающих грибов (ксилотрофов).

Таблица 2

Table 2

Наименование лесничества Forestry	Удельная активность, Бк/кг Specific Activity, Bq/kg
	Cs-137	K-40	Th-232	Ra-226
Phellinus pini
Инзенское лесничество Inza forestry	10,06±0,7	53,6±21,5	3,52±1,2	1,32±0,1
Карсунское лесничество Karsun forestry	12,45±0,9	30,34±1,1	2,62±0,8	8,18±0,8
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	1,37±0,3	1,93±0,7	10,8±40,8	7,09±0,6
Среднее / Among-means	7,96	28,63	15,66	5,53
Fomitopsis pinicola
Инзенское лесничество Inza forestry	33,27±1,8	62,77±1,2	8,54±0,8	3,55±1,8
Карсунское лесничество Karsun forestry	20,74±1,2	96,82±1,9	0,11±0,1	8,65±1,1
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	1,39±1,5	1,58±0,1	2,70±0,1	3,26±1,5
Среднее / Among-means	221,8	344,72	3,78	344,15

Наименование лесничества Forestry	Удельная активность, Бк/кг Specific Activity, Bq/kg
	Cs-137	K-40	Th-232	Ra-226
Coriolus versicolor
Инзенское лесничество Inza forestry	58,64±1,4	82,16±1,3	2,78±1,4	5,36±1,6
Карсунское лесничество Karsun forestry	14,30±0,8	38,25±0,8	1,35±1,3	9,81±0,9
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	0,23±0,1	99,38±1,1	0,7±0,1	9,58±1,2
Среднее / Among-means	24,39	73,26	79,61	205,25
Fomes fomentarius
Инзенское лесничество Inza forestry	21,61±1,1	12,34±0,8	8,88±0,7	5,26±0,9
Карсунское лесничество Karsun forestry	10,78±0,8	4,52±0,5	8,07±0,6	9,55±0,8
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	2,28±0,4	11,46±0,8	1,06±0,1	4,26±0,7
Среднее / Among-means	11,56	9,44	6,00	6,36
Средняя удельная активность по лесничествам Average specific activity in forestries
Инзенское лесничество Inza forestry	106,14	52,72	33,43	284,12
Карсунское лесничество Karsun forestry	59,82	260,73	41,54	29,05
Новоспасское лесничество Novospasskoe forestry	33,32	28,59	3,82	107,8

Specific activity of radionuclides in the fruiting bodies of xylotrophic fungi in the Ulyanovsk region forestries

Анализ данных табл. 2 показывает, что в плодовых телах Fomitopsis pinicola наблюдается наибольшая средняя удельная активность Cs-137 (221,8 Бк/кг), K-40 (344,72 Бк/кг) и Ra-226 (344,15 Бк/кг), а в плодовых телах Cor-iolus versicolor – наибольшая удельная радиоактивность Th-232 (79,61 Бк/кг).

Наибольшая суммарная средняя удельная активность радионуклидов выявлена в плодовых телах Fomitopsis pinicola на сосне, наименьшая – в плодовых телах Fomes fomen-tarius на березе. Однако этот факт не является доказательством того, что грибы-ксилотрофы сильнее аккумулируют радионуклиды на хвойных породах, чем на лиственных. Напри- мер, Phellinus pini на сосне имеет меньшую удельную радиоактивность, чем Coriolus versicolor на дубе.

По суммарной средней удельной активности исследованных радионуклидов дереворазрушающие грибы (ксилотрофы) располагаются в следующий ряд (по мере снижения удельной активности): Fomitopsis pinicola ˃ Coriolus versicolor ˃ Phellinus pini ˃ Fomes fo-mentarius.

В целом нужно отметить, что суммарная средняя удельная радиоактивность шляпочных грибов в исследованных зонах радиационного загрязнения территории (Инзенский и Карсунский районы) выше, чем у деревораз- рушающих грибов. По нашему мнению, это связано с тем, что мицелий почвенных грибов охватывает большой объем почвы и, соответственно, больше впитывает из нее поллютантов по сравнению с мицелием ксилотрофных грибов, осваивающих локальный участок древесины древесных пород.

Средняя удельная активность всех радионуклидов (Cs-137, K-40, Ra-226, Th-232) в исследованных грибах в зоне радиоактивного загрязнения местности (Инзенский и Карсун-ский районы) выше, чем в контрольном варианте (Новоспасский район). Исключение составляет радионуклид Ra-226 в грибах-ксило-трофах, который имеет более высокую удельную активность в контрольном варианте (107,8 Бк/кг) по сравнению с таковой в зоне радиационного загрязнения в Карсунском лесничестве (29,05 Бк/кг).

Выводы:

• 1.    У почвенных грибов наибольшая средняя удельная активность Cs-137 выявлена в плодовых телах Leccinum scabrum , K-40 – в плодовых телах Suillus luteus , Th-232 – в плодовых телах Macrolepiota procera , Ra-226 – в плодовых телах Suillus luteus .

• 2.    Среди дереворазрушающих грибов наибольшая средняя удельная радиоактивность Cs-137, K-40 и Ra-226 отмечена у Fom-itopsis pinicola, а наибольшая удельная радиоактивность Th-232 – в плодовых телах Corio-lus versicolor .

• 3.    Суммарная средняя удельная радиоактивность шляпочных грибов в исследованных зонах радиационного загрязнения (Инзенский и Карсунский районы) в целом выше, чем дереворазрушающих грибов.

• 4.    Средняя удельная активность всех радионуклидов в исследованных грибах в зоне радиоактивного загрязнения (Инзенский и Карсунский районы) в основном выше, чем в контрольном варианте (Новоспасский район).

• 5.    В исследованных пробах почвенных и дереворазрушающих грибов не обнаружено превышения предельных норм по содержанию радионуклидов.

• 6.    Представители лесной микобиоты могут быть использованы в качестве биоиндикаторов загрязнения окружающей среды радиоактивными поллютантами.