Оцінка морфометричних змін паростків гравілату міського (Geum urbanum) за умов моделювання попадання підвищених доз кадмію в ґрунт унаслідок бойових дій


  • O. O. Didur Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, Ukraine
  • A. F. Kulik Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, Ukraine
  • L. V. Dotsenko Dnipro State Agrarian and Economic University, Dnipro, Ukraine
DOI: https://doi.org/10.15421/442406
Ключові слова: військові конфлікти, забруднення ґрунту, потенційно токсичні елементи, гранично допустима концентрація, фітотоксичність, буферна здатність ґрунту

Анотація

Висвітлено, що військові дії чинять значний вплив на біосферу на різних екологічних рівнях, істотно змінюючи екосистеми та їхні компоненти, а міра їх впливу залежить від характеру порушень, стійкості біологічних систем і часових рамок конфлікту. Через військову агресію прискореними темпами відбувається деградація земель, що становить серйозну загрозу продовольчій безпеці, знищуються ландшафтні ресурси, дерева, тваринний світ, порушується структура ґрунту, погіршуються умови існування наземної та підземної біоти. Показано, що військова агресія призводить до накопичення потенційно токсичних елементів, таких як кадмій, у ґрунті, рослинах. Пошкодження рослин проявляється у вигляді змін їхнього росту та фізіологічних характеристик, особливо за підвищеної концентрації кадмію, який легко поглинається корінням рослин. Оцінено вплив хімічного забруднення ґрунтів (на прикладі потенційно токсичного кадмію) на індикаторний вид лісової рослини. В умовах вегетаційного досліду вивчено вплив кадмію на низку основних морфометричних характеристик паростків рослини гравілату міського (Geum urbanum L.), який є широко розповсюдженим по всій території України багаторічним трав’янистим лісовим видом. Досліди показали, що після 10 діб впливу кадмію в дозі (відносно гранично допустимої концентрації) 1ГДК, 2ГДК, 4ГДК (3, 6 та 12 мг/кг субстрату) у рослин спостерігається статистичне достовірне гальмування росту їх надземної і підземної частини. З’ясовано, що маса паростків, їх висота та довжина коренів зі збільшенням концентрації токсиканту зменшуються, що підтверджено дисперсійним аналізом та множинним порівнянням середніх значень показників. Моделювання дїї кадмію у дозі 5ГДК (15 мг/кг субстрату) також виявило негативний вплив на вказані морфометричні характеристики дослідної рослини. За результатами моделювання побудовано працездатні моделі лінійної регресії з високим ступенем апроксимації, які прогнозують зниження значень досліджених морфометричних характеристик паростків індикаторної рослини порівняно з дозою кадмію 4ГДК (12 мг/кг субстрату). Припускається, що буферна здатність ґрунтів по відношенню до потенційно токсичного кадмію виявляє більший рівень буферної ємності на відміну від піщаного субстрату, а отже, і більшу стійкість до деградації. Результати експериментів свідчать, що досліджений суглинковий гумусований ґрунт проявляє більш високий рівень буферної здатності до впливу кадмію порівняно з піском, на якому спостерігаються менші середні значення маси паростків модельної рослини, її висоти та довжини підземної частини.

Посилання


  1. Градович Н., Малиновська О., & Параняк Р. (2024). Вплив бойових дій на ґрунтову екосистему Миколаївщини. Науковий вісник Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького. Серія: Сільськогосподарські науки, 26(100), 150–156.

  2. Зайцев Ю. О., Грищенко О. М., Романова С. А., & Зайцева І. О. (2022). Вплив бойових дій на вміст валових форм важких металів у ґрунтах Сумського та Охтирського р-нів Сумської обл. Agroecological journal, 3, 136–149.

  3. Трускавецький Р. С. (2003). Буферна здатність ґрунтів та їх основні функції. Нове слово, Харків.

  4. Цвєткова Н. М., Пахомов О. Є., Сердюк С. М., & Якуба М. С. (2016). Біологічне різноманітття України. Дніпропетровська область. Ґрунти. Метали у ґрунтах. За заг. ред. проф. О. Є. Пахомова. Ліра, Дніпро.

  5. Alloway, B. J., & Steinnes, E. (1999). Anthropogenic Additions of Cadmium to Soils. In: McLaughlin, M. , Singh, B. R. (eds), Cadmium in Soils and Plants. Developments in Plant and Soil Sciences, vol 85. Springer, Dordrecht.

  6. Bartmiński, P., Plak, A., & Dębicki, R. (2012). Buffer capacity of soil as indicator of urban forest soil resistance to degradation. Polish journal of soil science, 45(2), 129–136.

  7. Bonchkovskyi, O. S., Ostapenko, P. O., Shvaiko, V. M., & Bonchkovskyi, A. S. (2023). Remote sensing as a key tool for assessing war-induced damage to soil cover in Ukraine (the case study of Kyinska territorial hromada). Journal of Geology, Geography andGeoecology, 32(3), 474–487 (in Ukrainian).

  8. Certini, G., Scalenghe, R., & Woods, W. I. (2013). The impact of warfare on the soil environment. Earth-Science Reviews, 127, 1–15.

  9. Cheng, S., & McBride, J. R. (2006). Restoration of the urban forests of Tokyo and Hiroshima following World War II. Urban Forestry & Urban Greening, 5(4), 155–168.

  10. Danso, O. P., Acheampong, A., Zhang, Z., Song, J., Wang, Z., Dai, J., Zhi, T., Yin, X., & Zhu, R. (2023). The management of Cd in rice with biochar and selenium: effects, efficiency, and practices. Carbon Research, 2, 41.

  11. Didur, O., Kulbachko, Y., Ovchynnykova, Y., Pokhylenko, A., & Lykholat, T. (2019). Zoogenic mechanisms of ecological rehabilitation of urban soils of the park zone of megapolis: earthworms andsoil buffer capacity. Journal of Environmental Research, Engineering and Management, 75(1), 24–33.

  12. Fedenko, V. S. (2023). Transformatsiia roslynnosti za umov vplyvu voiennykh dii na pryrodne seredovyshche v Ukraini (ohliad literatury) [Transformation of vegetation under the conditions of the impact of military actions on the natural environment in Ukraine: A review]. Ecology and Noospherology, 34(2), 101–107 (in Ukrainian).

  13. Hanson, T. (2018). Biodiversity conservation and armed conflict: a warfare ecology perspective. Annals of the New York Academy of Sciences, 1429(1), 50–65.

  14. Hupy, J. P., & Schaetzl, R. J. (2006). Introducing “bombturbation”, a singular type of soil disturbance and mixing. Soil Science, 171(11), 823–836.

  15. Kieffer, P., Schröder, P., Dommes, J., Hoffmann, L., Renaut, J., & Hausman, J.-F. (2009). Proteomic and enzymatic response of poplar to cadmium stress. Journal of Proteomics, 72(3), 379–396.

  16. Lacan, I., & McBride, J. R. (2009). War and trees: The destruction and replanting of the urban and peri-urban forest of Sarajevo, Bosnia and Herzegovina. Urban Forestry & Urban Greening, 8(3), 133–148.

  17. Lawrence, M. J., Stemberger, H., Zolderdo, A. J., Struthers, D. P., & Cooke, S. J. (2015). The effects of modern war and military activities on biodiversity and the environment. Environmental Reviews, 23(4), 443–460.

  18. Meaza, H., Ghebreyohannes, T., Nyssen, J., Tesfamariam, Z., Demissie, B., Poesen, J., Gebrehiwot, M., Weldemichel, T. G., Deckers, S., Gidey, D. G., & Vanmaercke, M. (2024). Managing the environmental impacts of war: What can be learned from conflict-vulnerable communities? The Science of the total environment, 927, 171974.

  19. Nawrot, T. S., Martens, D. S., Hara, A., Plusquin, M., Vangronsveld, J., Roels, H. A., & Staessen, J. A. (2015). Association of total cancer and lung cancer with environmental exposure to cadmium: the meta-analytical evidence. Cancer causes & control: CCC, 26(9), 1281–1288.

  20. Petrushka, K., Malovanyy, M., Skrzypczak, D., Chojnacka, K., & Warchoł, J. (2024). Risks of soil pollution with toxic elements during military actions in Lviv. Journal of Ecological Engineering, 25(1), 195–208.

  21. Poberezhna, L., & Stanetsky, A. (2017). Otsinka potentsiinykh ekolohichnykh ryzykiv vnaslidok provedennia antyterorystychnoi operatsii [Assesment of potential environmental risks from the antiterrorist operation]. Technogenic and Ecological Safety, 2, 45–52 (in Ukrainian).

  22. Rodríguez-Seijo, A., Fernández-Calviño, D., Arias-Estévez, M., & Arenas-Lago, D. (2024). Effects of military training, warfare and civilian ammunition debris on the soil organisms: an ecotoxicological review. Biology and Fertility of Soils, 60, 813–844.

  23. Shan, Q., Guan, J., Yang, Y., Chai, T., Gong, S., Wang, J., & Qiao, K. (2024). Cadmium-induced protein AS8: A protein to improve Cd accumulation and transport via Cd uptake in poplar. Plant physiology and biochemistry, 216, 109199.

  24. Shumilova, O., Tockner, K., Sukhodolov, A., Khilchevskyi, V., De Meester, L., Stepanenko, S., Trokhymenko, G., Hernández-Agüero, J. A., & Gleick, P. (2023). Impact of the Russia–Ukraine armed conflict on water resources and water infrastructure. Nature Sustainability, 6, 578–586.

  25. Smolders, E., & Mertens, J. (2013). Cadmium, in: Alloway, B. J. (Ed.), Heavy Metals in Soils. Springer Netherlands, Dordrecht, pp. 283–311.

  26. Solokha, M., Demyanyuk, O., Symochko, L., Mazur, S., Vynokurova, N., Sementsova, K., & Mariychuk, R. (2024). Soil degradation and contamination due to armed conflict in Ukraine. Land, 13, 1614.

  27. Zavialova, L. V., Protopopova, V. V., Panchenko, S. M., Smagol, V. O., Kolomiichuk, V. P., Kucher, O. O., & Shevera, M. V. (2022). Synantropizatsiia roslynnoho pokryvu Ukrainy vnaslidok voiennykh dii [The synantropization of vegetation cover of Ukraine as impact of military actions]. In: M. S. Malovanyy, О. V. Stepova (Eds.), Overcoming ecological risks and threats to the environment in emergency situations – 2022 (pp. 31–52). Serednyak T.K., Dnipro (in Ukrainian).

  28. Zhao, F. J., & Wang, P. (2020). Arsenic and cadmium accumulation in rice and mitigation strategies. Plant and Soil, 446, 1–21.

  29. Zibtsev, S. V., Soshensky, O. M., Goldammer, Y. G., Myronyuk, V. V., Borsuk, O. A., Humenyuk, V. V., Meshkova, V. L., Vasylyuk, O. V., & Buksha, I. F. (2022). Lisoupravlinnya na terytoriyakh, zabrudnenykh vybukhonebezpechnymy predmetamy [Forest management in territories contaminated by explosive objects]. Kyiv (in Ukrainian).


Переглядів анотації: 25
Завантажень PDF: 18
Опубліковано
2024-12-30
Номер
Том 53 (2024)
Розділ
Articles