APIS MELLIFERA L. ЯК БІОІНДИКАТОР ЗАБРУДНЕННЯ ВАЖКИМИ МЕТАЛАМИ ТЕРИТОРІЙ, ПРИЛЕГЛИХ ДО ЗОНИ БОЙОВИХ ДІЙ
1
Інститут агроекології і природокористування
Національної академії аграрних наук України
Аспірантка Інституту агроекології і природокористування
Атарщикова Анна Миколаївна
e-mail: anniatara@gmail.com
Кількість досліджень із використанням особливостей життєдіяльності бджіл для біоіндикації стану довкілля (Feldhaar, H., & Otti, O. (2020) )
2
Схема перенесення та накопичення забруднювачів у вулику
Актуальність дослідження
3
Важкі метали, що потрапляють у природні об’єкти в результаті воєнно-техногенного навантаження (в системі повітря-ґрунт-вода) за типами та видами використовуваних систем зброї (Sploditel et al, 2023)
Типи та види використовуваних систем зброї | Потрапляння важких металів | ||
Повітря | Вода | Грунт | |
Стрілецька зброя (пістолети снайперські гвинтівки автомати кулемети ручні кулемети ротні) | Cu, Mn, Al, Mg, Fe С, Pb | Cu, Fe, Al, Mn, Zn, Pb, Sn, Mg | Cu, Fe, Al, Fe, Mn, Zn, Pb, Sn, Mg, Al |
Гранатомети стрілецька зброя ручні гранати автоматичні (підствольні) ручні станкові протитанкові | Cu, Mn, Al, Mg, Fe, Pb | Cu, Fe, Al, Pb, Zn, Hg, Cd, Cr | Cu, Fe, Al, Fe, Mn, Zn, Pb; Sn, Mg, Al, Hg, Cd, Cr |
Озброєння БМП (БТР): стрілецька зброя ручні гранати 14,5 мм КВТ 73 мм П 30 мм П 14,5 мм ВС | Cu, Mn, Al, Mg, Fe, Pb | Cu, Fe, Al, Pb, Zn, Hg, Cd, Cr | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Pb, Zn, Hg, Cd, Cr |
Озброєння бойових машин піхоти (БМП, БТР), ручні гранати | Cu, Mn, Al, Mg, Fe С, Pb | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Pb, Zn, Hg, Cd, Cr | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Pb, Zn, Hg, Cd, Cr |
Озброєння бойових машин піхоти (БТР) ПТКР (на електронних тренажерах) ручні гранати | Cu, Mn, Al, Mg, Fe С, Pb | - | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Pb, Hg, Zn, Cd, Cr |
Озброєння танків, озброєння САУ стрілецька зброя ручні гранати 23 мм ВЯ 115 мм ТП 125 мм ТП | Cu, Mn, Al, Mg, Fe, Pb | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Zn, Hg, Pb, Cd, Cr | Cu, Fe, Mn, Sn, Mg, Pb, Zn, Hg, Cd, Cr |
Озброєння танків зенітний кулемет танка ручні гранати | Cu, Mn, Al, Mg, Fе, Pb | - | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Hg, Pb, Zn, Cd, Cr |
Ствольна артилерія, міномети 76 мм П ЗІС-3; 85 мм П Д-44; 100 мм ПТП МТ-12; 122 мм ГД-30,; 152 мм ПГ Д-20; 152 мм СГ 2С5; 152 мм СГ 2С19; 203,2 мм П 2С7 82 мм БМ-38, 2Б9; 120 мм ПМ; 120 мм М 2С9, 2С12; 240 мм М2С4 | Cu, Mn, Al, Mg, Fe, Pb | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Zn, Hg, Pb, Cd, Cr | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Pb, Zn, Hg, Cd, Cr
|
Ствольна артилерія ПТКР, протитанкова артилерія, бойова стрільба наземної артилерії -//-, 9К111 9К113 9К149 | Cu, Mn, Al, Mg, Fe, Pb | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Pb, Hg, Zn, Cd, Cr | Cu, Fe, Al, Mn, Sn, Mg, Pb, Hg, Zn, Cd, Cr |
Стрільби на гвинтівковому артилерійському комплекті | Cu, Mn, Al, Mg, Fe, Pb |
| Cu, Fe, Al, Cd, Pb, Zn, Cr, Mn, Mg, Hg |
Рух самохідно-артилерійських і зенітних установок, бойових машин піхоти, колісних, гусеничних бронетранспортерів | - | Pb | Pb |
Рух інженерних машин і автомобілів | Pb | - | Pb |
Рух автомобілів, гусеничних тягачів і транспортерів | Pb | Pb | Pb |
�Втрати медоносних бджіл у світі
Загальний викид важких металів бронетанковою технікою (Sploditel et al, 2023)
4
Тип військової техніки | Витрата пального на 100 км, л | Тип двигуна | Викид важких металів (на 1 км пробігу) в гр |
БМП-1, БМП-2 | 100, 92 | Д, УТД-20тД, УТД 20С1 | 51 |
БТР-60, БТР-70 | 92, 116 | ГАЗ-49, ГАЗ34905 | до 45 |
БТР-80 | 60-130 | Д740 | 51 |
Т64 | 300-450 | Д, 5ТДФ | 175 |
Т72 | 260-450 | Д, В-46-6 | 128-170 |
Країна | 2016-2017 | 2017-2018 | 2018-2019 | 2019-2020 | 2020-2021 |
Україна | 17,9 % | 15,1 % | 16,2 % | 18,4 % | 19,7 % |
Європа | 20,9 % | 16,6 % | 16,4 % | 17,6 % | 18,9 % |
США | 21,1 % | 30,7 % | 37,7 % | 38,6 % | 31,1 % |
Канада | 25,7 % | 25,1 % | 25,4 % | 26,8 % | 24,6 % |
5
�Фото потрапляння снарядів та утворення вирв на території деокупованого села (1 км від досліджуваної пасіки) (1,2) та наслідків руйнування пасіки (3,4)
1
3
2
4
6
Карта розміщення районів відбору зразків у Вінницькій (1), Харківській (2), Миколаївській (3), Сумській (4), Чернігівській (5) областях.
7
Середній вміст Cu, мг/кг
Середній вміст Pb, мг/кг
де: 1 – Вінницька (контроль), 2 – Харківська, 3 – Миколаївська, 4 – Сумська, 5 – Чернігівська області
8
Середній вміст Cd, мг/кг
Середній вміст Zn, мг/кг
де: 1 – Вінницька (контроль), 2 – Харківська, 3 – Миколаївська, 4 – Сумська, 5 – Чернігівська області
9
Середній вміст Ni, мг/кг
Середній вміст Fe, мг/кг
де: 1 – Вінницька (контроль), 2 – Харківська, 3 – Миколаївська, 4 – Сумська, 5 – Чернігівська області
Кореляційні зв’язки та рівняння регресії між вмістом важких металів у рослинах-медоносах і меді
10
Zn
Pb
11
Різниця між фактичним та розрахунковим вмістом Pb в рослинах-медоносах
Різниця між фактичним та розрахунковим вмістом Zn в рослинах-медоносах
(де, 1– територія с. Новоселиця, 2–с. Червоне, 3– с. Стебне)
12
Запропонована модель моніторингу важких металів у системі ґрунти– рослини-медоноси – мед
13
Етапи розрахунку коефіцієнтів переходу (Кп) важких металів у системі ґрунт – рослина-медонос – бджола – продукти бджільництва (мед, обніжжя бджолине):
1-ий етап система «ґрунт – рослина-медонос»
2-ий етап система «рослина-медонос – бджоли»
3-ий етап система «бджоли – обніжжя»
4-ий етап система «бджоли – мед»
5-ий етап система «ґрунт – обніжжя»
1) Коефіцієнти переходу важких металів із ґрунту до рослини (Кп грунт-рослина)
14
Території | Кп грунт-рослина | |||||
Fe | Cd | Cu | Ni | Pb | Zn | |
1 контроль | 0,48 | 0,42 | 0,67 | 0,34 | 0,39 | 0,43 |
2 Харківська | 0,38 | 0,64 | 0,58 | 0,26 | 0,4 | 0,6 |
3 Миколаївська | 0,40 | 0,59 | 0,53 | 0,5 | 0,29 | 0,24 |
4 Сумська | 0,36 | 0,32 | 0,46 | 0,27 | 0,19 | 0,69 |
5 Чернігівська | 0,51 | 0,42 | 0,72 | 0,35 | 0,35 | 0,38 |
Території | Кп рослини-бджоли | |||||
Fe | Cd | Cu | Ni | Pb | Zn | |
1 контроль | 1,40 | 1,72 | 0,93 | 0,13 | 0,92 | 0,90 |
2 Харківська | 1,26 | 2, 91 | 2,44 | 0,61 | 1,20 | 7,42 |
3 Миколаївська | 1,81 | 3,38 | 1,61 | 0,12 | 1,13 | 4,85 |
4 Сумська | 1,26 | 6,54 | 1,62 | 1,07 | 2,05 | 3,97 |
5 Чернігівська | 1,33 | 1,94 | 1,22 | 0,10 | 1,55 | 4,59 |
2) Коефіцієнти переходу важких металів із рослин до бджіл (Кп рослина-бджоли)
3) Коефіцієнти переходу важких металів (Кп бджоли-обніжжя) з бджіл в обніжжя
Території | Кп бджоли-обніжжя | |||||
Fe | Cd | Cu | Ni | Pb | Zn | |
1 контроль | 0,07 | 0,14 | 0,33 | 0,61 | 0,28 | 0,59 |
2 Харківська | 0,09 | 0,23 | 0,66 | 0,13 | 0,14 | 0,12 |
3 Миколаївська | 0,07 | 0,23 | 1,04 | 0,89 | 0,19 | 0,19 |
4 Сумська | 0,08 | 0,21 | 0,93 | 0,08 | 0,10 | 0,17 |
5 Чернігівська | 0,06 | 0,41 | 1,12 | 0,73 | 0,15 | 0,09 |
де: 1. контроль – Вінницька обл.
15
4) Коефіцієнти переходу важких металів (Кп бджоли-мед) з бджіл в мед
Території | Кп бджоли-мед | |||||
Fe | Cd | Cu | Ni | Pb | Zn | |
1 контроль | 0,008 | 0,002 | 0,046 | 0,95 | 0,024 | 0,261 |
2 Харківська | 0,011 | 0,006 | 0,099 | 0,49 | 0,104 | 0,038 |
3 Миколаївська | 0,004 | 0,006 | 0,143 | 2,07 | 0,071 | 0,098 |
4 Сумська | 0,013 | 0,005 | 0,194 | 0,18 | 0,053 | 0,107 |
5 Чернігівська | 0,008 | 0,021 | 0,137 | 0,35 | 0,021 | 0,104 |
Території | Кп грунт-обніжжя | |||||
Fe | Cd | Cu | Ni | Pb | Zn | |
1 контроль | 0,05 | 0,10 | 0,21 | 0,03 | 0,10 | 0,23 |
2 Харківська | 0,04 | 0,43 | 0,94 | 0,02 | 0,07 | 0,55 |
3 Миколаївська | 0,06 | 0,46 | 0,89 | 0,05 | 0,06 | 0,21 |
4 Сумська | 0,04 | 0,44 | 0,69 | 0,02 | 0,04 | 0,48 |
5 Чернігівська | 0,04 | 0,33 | 0,98 | 0,03 | 0,08 | 0,17 |
5) Коефіцієнти переходу важких металів із ґрунту в обніжжя (Кп грунт-обніжжя)
де: 1. контроль – Вінницька обл.
де: 1. контроль – Вінницька обл.
Схема дослідження імунних механізмів медоносних бджіл�
16
17
Показники активності гігієнічної поведінки бджіл
Територія (групи) | Сила сім’ї, кількість вуличок | Показазник активності гігієнічної поведінки, в годинах | ||
Початок видалення | 50% личинок видалено | 100% личинок видалено | ||
1. контроль | 9 | 4 | 9 | 18 |
2. Харківська обл. | 7 | 6 | 10 | 23 |
3. Миколаївська обл. | 8 | 6 | 10 | 24 |
4. Сумська обл. | 8 | 5 | 9 | 20 |
5. Чернігівська обл. | 9 | 4 | 10 | 20 |
де: 1. контроль – Вінницька обл.
де: *р<0,05 – по відношенню до контролю
Результати дослідження гігієнічної активності бджіл
1.контроль – Вінницька обл.
№ групи (територія) | Час видалення 100% личинок, год. | |
2022 р. | 2023 р. | |
1. контроль | 20,27±0,90 | 19,07±0,98 |
2. Харківська обл. | 22,83±0,49 | 22,13±0,50 |
3. Миколаївська обл. | 23,83±0,26 | 23,14±0,48 |
4. Сумська обл. | 20,97±0,69 | 20,07±0,52 |
5. Чернігівська обл. | 18,67±0,46* | 17,33±0,47* |
ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА НА ІМУНІТЕТ APIS MELLIFERA L.
18
Схема будови жирового тіла бджоли
Вигляд жирового тіла бджоли під мікроскопом
19
Загальна концентрація білку в 2, 7, 14, 21-денного віку робочих бджіл в частинах жирового тіла (T3- тергіт 3, T5 – тергіт 5, S - стерніт)
Відбір жирового тіла в пробірку Еппендорфа (темний колір свідчить про активну роботу протеолітичних систем)
20
Загальна концентрація білку в жировому тілі 7-, 21-денного-віку робочих бджіл (T3- тергіт 3, T5 – тергіт 5, S - стерніт) з різних досліджуваних територій (BH – екологічно чиста територія, C – Харків, S - Суми – забруднені території).
21
Активність кислих протеаз
Активність лужних протеаз
Активність нейтральних протеаз
Активність протеаз в жировому тілі 7-, 21-денного-віку робочих бджіл (T3- тергіт 3, T5 – тергіт 5, S - стерніт) з різних досліджуваних територій (BH – екологічно чиста територія, C – Харків, S - Суми – забруднені території).
22
Активність інгібіторів кислих протеаз
Активність інгібіторів нейтральних протеаз
Активність інгібіторів лужних протеаз
Активність інгібіторів протеаз в жировому тілі 7-, 21-денного-віку робочих бджіл (T3- тергіт 3, T5 – тергіт 5, S - стерніт) з різних досліджуваних територій (BH – екологічно чиста територія, C – Харків, S - Суми – забруднені території)
Висновки
1. Обґрунтовано використання апімоніторингу для визначення основних антропогенних чинників забруднення природних екосистеми.
2. Оцінено стан навколишнього природного середовища (вміст та міграцію важких металів у системі ґрунти–рослини–бджоли–продукти бджільництва) методами біоіндикації з використанням медоносних бджіл. Підвищені концентрації важких металів були виявлені у пробах, отриманих в Сумській, Харківській, Миколаївській областях. Це пов'язано з високим техногенним впливом на екосистеми на даних територіях, зумовленим великим антропогенним навантаженням на ці області.
3. Визначено корелятивні зв'язки між кількістю важких металів у медах та рослинах медоносах, визначити коефіцієнти переходу важких металів у ланках системи ґрунти–рослини–бджоли–продукти бджільництва. Нами вперше запропонована модель моніторингу важких металів у системі ґрунти–рослини-медоноси–бджоли–продукти бджільництва (мед). Зважаючи на відмінність еколого-кліматичних умов і можливий вплив багатьох факторів на вміст та міграцію важких металів у системі ґрунти – рослини-медоноси – бджоли – продукти бджільництва, включаючи ризики останніх років в Україні, для кожної досліджуваної території, доцільніше мати фактичні параметри вмісту важких металів у зразках та робити з цього управлінські висновки.
4. Досліджено колективні поведінкові захисні механізми бджіл, як складову біоіндикації. Доведено, що у регіонах, з підвищеним рівнем забруднення спостерігається погіршення активності гігієнічної поведінки бджіл. Показники часу повного видалення загиблого розплоду мали нерівномірний характер, низькі показники гігієнічної активності за дворічний період були відзначені в групах бджіл з Харківської та Сумської областей 22,7 та 23,5 годин, відповідно.
5. Досліджено вплив навколишнього природного середовища на активність протеолітичної системи жирового тіла бджіл. Забруднення навколишнього природного середовища значно впливає на зміни та інтенсивність активності протеолітичної системи в нашому дослідженні. Інтенсивність впливу також відображається на тривалості життя бджіл. Бджоли з груп Харкова та Сум показали найвищі параметри активності. Більш висока концентрація загального білка в групі, умовно чистої території, вказує на більш високе вироблення імунних захисних білків в організмі бджіл. Нижча концентрація білків у групах Харкова та Сум із отриманих результатів може бути викликана уповільненою дією через зовнішні виклики та вплив на імунну систему бджіл.
6. Розроблено науково-методичні засади використання апімоніторингу якості навколишнього природного середовища.
23
Слава Україні!
24