Актуальность темы
За последние десятилетия произошло серьёзное обострение экологического кризиса. Стремительное развитие научно-технического прогресса и созданных им мощных средств’воздействия человека на среду своего обитания, интенсивная эксплуатация природных ресурсов и хищническое отношение к-ним, растущее загрязнение почвы, воды и воздуха обусловили взрыв экологической ситуации. В то же время потребности развития цивилизации стимулируют всё большее и большее увеличение масштабов общественного производства. Всё это тяжёлым бременем ложится на природу. Происходит массовая гибель лесов, отравление рек и водоёмов, расширение зоны пустынь, исчезают многие виды животных и растений.
В результате значительно ухудшившейся экологической обстановки вредные химические вещества (экотоксиканты) вместе с пищей, водой и воздухом проникают в организм человека и животных и в сочетании с вредными физическими воздействиями приводят к резким изменениям в иммунной системе, а затем к её неожиданным реакциям. В результате поражаются собственные органы и ткани организмов.
В настоящее время в России и странах СНГ сложилось бедственное экологическое положение: насчитывается 290 районов с неблагоприятной окружающей средой.
На территории Российской Федерации 99 городов, в том числе Москва Санкт-Петербург, находятся в зоне повышенной загрязнённости. В их атмосфере практически постоянно превышаются ПДК как минимум двухтрёх вредных веществ. Только 15% российских горожан проживает на территории с допустимым уровнем загрязнения воздушного бассейна.
В результате неэффективного ведения сельского хозяйства огромные территории Российской Федерации оказались в экологически опасном состоянии* Остаточное количество пестицидов обнаружено в 20% проб, взятых в почве 198 тысяч га сельскохозяйственных угодий.
Только в 1991 году в Российской Федерациишроизошло 116 природных катастроф и 264 аварии, в том числе и экологического характера [1].
Несомненно, обострение экологического кризиса вызывает необходимость, международногосотрудничества для сохранения окружающей природной среды.
Сельскохозяйственныеживотные, в том числе и лошади, являются-одним из основных компонентов природной среды и важной составной' частью природных богатств:. Сохранение всего видового многообразия животных, охрана среды их обитания, условий размножения и путей, миграции^ рациональное использование и воспроизводство животного мираглавное требование природоохранного законодательства [2].
Между тем, в литературе практически, отсутствуют сведения об? экологических проблемах в коневодстве и коннозаводстве и способах их решения. У исследователей в связи! с этим может сложиться ложное впечатление об отсутствии таких проблем и экологическом благополучии в данной отрасли сельского хозяйстваОднако, согласно статистическим данным, падёж лошадей в странах мира вследствие поражения только ядовитыми веществами-колеблется в пределах 0,4 — 4,4% [3].
По этой причине проведение экологических исследований в коневодстве и коннозаводстве является важной и актуальной задачей.
Таким образом, целью настоящей работы явилось решение комплекса ключевых проблем в области экологии сельскохозяйственных животных (лошадей).
Поставленная цель включала решение следующих основных задач:
1. Всесторонне проанализировать существующие экологические проблемы отрасли;
2. Разработать концепцию развития экологических исследований в коневодстве и коннозаводстве и определить направления перспективных экологических исследований;
3. Изучить влияние лошадей на окружающую среду, а также разработать схему и алгоритм мониторинга наземных экосистем для оценки и прогнозирования риска развития заболеваний сельскохозяйственных животных исследуемых регионов;
4. Изучить влияние лошадей на человека и объекты его хозяйственной деятельности, улучшить качество существующих органических удобрений, разработать способы защиты от биоповреждений древесины, а также разработать промышленную экологически безопасную технологию утилизации конской подстилки с помощью микромицетов-целлюлозодеструкторов (биотрансформация конской подстилки);
5. Изучить влияние окружающей природной среды на лошадей.
6. Детально изучить антропогенное влияние на лошадей, в рамках экологического мониторинга провести комплексное исследование экологической чистоты кормов, воды и кобыльего молока в различных конехозяйствах, а также изыскать эффективные детоксиканты при отравлениях токсическими агентами лошадей и предложить доступные детоксиканты экологически опасных олигомеров оксида гексафторпропена.
7. Разработать, исследовать и внедрить в конехозяйствах новые биостойкие, негорючие, формостабильные и химически стойкие композиционные материалы на основе древесины.
8. Определить возможные чрезвычайные ситуации экологического характера на территориях действующих конных заводов и зоны экологического нарушения экосистем.
9. В системе среднего профессионального образования при отработке педагогической модели профессора Тарасова Л. В. «Экология и диалектика» внедрить в учебный процесс специальный раздел «Экологические проблемы в коневодстве и коннозаводстве» в предмет «Экология» (основы).
Ю.Использовать результаты проведённых научных исследований в системе высшего профессионального образования при чтении курса лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Коневодство и верховая езда», «Животноводство» и «Основы ветеринарии».
Основные положения, выносимые на защиту:
• Теоретическое обоснование и концепция развития экологических исследований в коневодстве и коннозаводстве и направления экологических исследований в отрасли.
• Схема искусственной экологической системы конехозяйства.
• Новый научный термин «иппогенный экологический фактор».
• Результаты исследования влияния лошадей на окружающую природную среду, человека и объекты его хозяйственной деятельности.
• Алгоритм и схема экологического мониторинга наземных экосистем для оценки и прогнозирования риска развития заболеваний лошадей исследуемых регионов.
• Новое эффективное органическое удобрение на основе фосфогипса и конского навоза.
• Новая экологически безопасная технология утилизации лигноцеллюлозных субстратов с помощью микромицетовцеллюлозодеструкторов (способ биотрансформации конской подстилки).
• Метод оценки количественных и качественных изменений конской подстилки в процессе её биотрансформации.
• Результаты исследования влияния окружающей среды на лошадей.
• Результаты исследования антропогенного влияния на лошадей (воздействие пестицидов, тяжёлых металлов, соединений фтора и др.).
• Примене1ше Ы-тиоформил-1Ч'-фенилгидразина в качестве аналитического реагента на висмут в биологических материалах лошадей.
• Особенности токсического действия олигомеров оксида гексафторпропена на животных в опытах in vivo.
• Метод определения содержания угарного газа в воздухе помещений конехозяйств.
• Результаты комплексного исследования экологической чистоты кормов, воды и кобыльего молока в различных конехозяйствах.
• Эффективные детоксиканты при отравлениях токсическими агентами лошадей: D-глюкуроновая кислота, активированный уголь (различные марки), пектины, полученные из различных видов растительного сырья.
• Предложенные детоксиканты экологически опасных олигомеров оксида гексафторпропена: кумыс и кобылье молоко.
• Новые негорючие, формостабильные, биологически и химически стойкие композиционные материалы из древесины, пропитанной нетоксичными функциональными производными перфторированных карбоновых кислот для получения долговечных полов в конюшнях.
• Научные принципы содержания и эколого-гигиенические аспекты использования рабочих лошадей в конехозяйствах, на малых фермах и личных подворьях.
• Возможные чрезвычайные ситуации экологического характера на территориях конных заводов.
• Результаты практического использования проведённых экологических научных исследований в системе высшего и среднего профессионального образования.
Научная новизна диссертации. В результате проведённых исследований впервые:
Разработана концепция развития экологических исследований-в коневодстве и коннозаводстве и* определены направления экологических исследований в отрасли (новое научное направление) и предложен новый научный термин «иппогенный экологический фактор». Разработано и исследовано новое эффективное органическое удобрение за счёт внесения многотоннажного промышленного отхода — фосфогипса в конский навоз. Разработана экологически безопасная технология утилизации конской подстилки с помощью микромицетов-целлюлозодеструкторов Aspergillus niger 412. Предложены новые эффективные детоксиканты при отравлениях лошадей токсическими агентами. Разработаны, исследованы и внедрены в конехозяйствах новые негорючие, формостабильные, биологически и химически стойкие композиционные материалы из древесины, пропитанные нетоксичными функциональными производными перфторированных карбоновых кислот и изучена их зоогигиеническая значимость.
Практическая ценность работы иреализация результатов исследований. Практическое значение диссертации состоит в получении новых знаний в области экологии, иппологии и частной зоотехнии. Разработаны схема и алгоритм мониторинга наземных экосистем для оценки и прогнозирования риска развития заболеваний лошадей исследуемых регионов. Разработано и исследовано новое эффективное органическое и удобрение на основе фосфогипса. Разработана впервые промышленная экологически безопасная технология утилизации конской подстилки с помощью микроорганизмов. Предложены и внедрены эффективные детоксиканты при отравлениях лошадей токсическими агентами и доступные детоксиканты экологически опасных олигомеров оксида гексафторпропена. Разработаны, исследованы и внедрены в конехозяйствах новые, формостабильные, негорючие, химически и биологически стойкие композиционные материалы на основе предобработанной древесины. Теоретические обобщениями практические предложения используются в учебном процессе в учебных заведениях сельскохозяйственного, экологического и биотехнологического профиля всех уровней и на курсах повышения квалификации специалистов АПК и сервиса.
Исследования соискателя отмечены Дипломом Губернатора Ленинградской области за победу в конкурсе учёных, представителей научно-исследовательских организаций Ленинградской области (категория «ведущие учёные») с присуждением именной научной стипендии Губернатора Ленинградской области на 2003 — 2004 годы (г. Санкт-Петербург, 2003 г.).
Личный вкладавтора в работы, выполненные совместно с другими исследователями и включённые в диссертацию, заключается в самостоятельном выборе научного направления и постановке исследований, теоретической и практической разработке методов, непосредственном выполнении эксперимента, анализе, теоретической интерпретации и обсуждении полученных экспериментальных результатов.
Апробация работы. Результаты"проведённых исследований и материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на Международных, Всесоюзных, Всероссийских научных конференциях и симпозиумах и региональных научно-практических конференциях: Свердловск, 1980; Дивово, 1989; Томск, 1989; Ленинград, 1991; СПб-Сочи, 1991; Новосибирск, 1991; СПб, 1994; Гатчина, 1994; Пенза, 1994; ЕБроо,.
Finland, 1994; Москва — Видное, 1995; СПб — Челябинск, 1995; Пенза, 1995; Wageningen, the Netherlands, 1995; Helsinki, Finland, 1995; СПб, 1996; Белгород, 1996; Ставрополь, 1996; St. Petersburg, 1996; St. Petersburg, 1997; Ljubljana, Slovenia, 1997; Vilnius, Lietuva, 1997; Белгород, 1998; Дивово, 1999; Дивово, 2000; Hobart, Tasmania, Australia, 2000; Луга, 2001; Дивово, 2001; Luga, 2001; Москва, 2002; СПб, 2002; Калининград, 2002; Дивово, 2002; Запорожье, Украина, 2002; СПб, 2003; СПб, 2004; Калининград, 2004; Дивово, 2004; Луга, 2004; Днепропетровск, Украина, 2005; Самарканд, Узбекистан, 2005; Карши, Узбекистан- 2006; СПб, 2007; СПб — Пушкин, 2007; Луга, 2007; Дивово, 2007; Луга, 2008; Луга, 2009; Калининград, 2009; Луга, 2010, Калининград, 2010 и Санкт-Петербург, 2010. Основные результаты работы были также доложены-на заседании кафедры биотехнологии Крестьянского государственного университета имени Кирилла и Мефодия (Луга, 2003 г.) и кафедры «Экономика природопользования и сервис экосистем» Санкт-Петербургского государственного университета сервиса и экономики (Санкт-Петербург, 2008 г.). Кроме того, результаты работы были доложены,(все докладыпленарные) на Городском семинаре «Аналитическая химия объектов окружающей среды» (Санкт-Петербург, Институт озероведения РАН, 12−13 апреля 1994 г.), региональной научно-практической конференции «Осуществление системы непрерывного экологического образования в учреждениях дополнительного образования: концепции, практический опыт, итоги работы и перспективы развития» (Санкт-Петербург, МП ДЭЦ, 19−20 апреля 1994 г.), Городском семинаре «Перспективы применения в Ленинградском регионе технологи й пол ной утилизации отходов животноводства» (Санкт-Петербург, медико-биологическая секция Дома учёных имени М. Горького РАН, 29 сентября 1996 г.), Научной сессии Россельхозакадемии «Стратегия развития животноводства России — XXI век» (Москва, РАСХН, секция коневодства, 23 — 25 июля 2001 г.).
Публикации результатов исследований. Основные теоретические положения и практические результаты исследований изложены в -130 научных работах, в том числе:
4 монографии, 1 обзор, 1 Патент РФ на изобретение, 27 статей в ведущих рецензируемых и реферируемых научных журналах («Коневодство-и конный спорт», «Башкирский химический журнал», «Экология и промышленность. России»), 1 статья в ведущем украинском научном журнале («Вестник Днепропетровского университета»), 28 статей в других научных журналах и сборниках научных трудов, 4 депонированные научные работы (Черкассы-, Украина), 4 учебных пособия и 60 работ, опубликованных в материалах Международных, Всесоюзных, Всероссийских и региональных научных конференций и-научных симпозиумов.
Объём и структура, работы. Диссертация изложена на 256 страницах текста компьютерного набора, включает 4 рисунка, 15 таблиц и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения собственных результатов проведённых исследований, заключения, экспериментальной части, выводов, предложений производству, трёх приложений и списка-использованной литературы, включающего 333 наименования, из которых 60 на иностранных языках.
ВЫВОДЫ.
1. Впервые разработана концепция развития экологических исследований в коневодстве и коннозаводстве и определены направления экологических исследований в отрасли на среднесрочную перспективу. Впервые предложен научный термин «иппогенный экологический фактор».
2. Повышение интенсификации и концентрации сельскохозяйственного производства, а также узкая специализация без необходимого комплекса природоохранных мер в отрасли — кратчайший путь к экологическому неблагополучию.
3. Установлено, что в результате интенсивного неконтролируемого выпаса лошадей наступают следующие негативные экологические последствия: вытаптывание растительности, уплотнение почвы, ухудшение подроста деревьев, селективное поедание растительности, эрозия почвы, обеднение окружающей среды водой и питательными элементами.
4. Разработаны схема и алгоритм мониторинга наземных экосистем для оценки и прогнозирования риска развития заболеваний лошадей исследуемых регионов.
5. Разработано и исследовано новое эффективное органическое удобрение за счёт внесения многотоннажного промышленного отходафосфогипса в конский навоз. Установлено, что навозные компосты, приготовленные с добавлением фосфогипса в норме 30 т/га, при внесении под картофель и томаты повышают на 15 — 20% урожайность этих паслёновых культур. Также навозные компосты с фосфогипсом можно применять под пропашные культуры и многолетние травы.
6. Впервые разработана промышленная экологически безопасная технология утилизации конской подстилки с помощью микромицетовцеллюлозодеструкторов Aspergillus niger 412. В продукте биотрансформации определён аминокислотный состав белковой части, а также жирнокислотный состав липидов.
7. Методом ИК-спектроскопии проведена оценка количественных и качественных изменений чистой и грязной конской подстилки в процессе её биотрансформации. Степень утилизации лигноцеллюлозных субстратов в результате биотрансформации составила более 85%.
8. Изучено воздействие абиотических и биотических экологических факторов на лошадей. Отмечен относительный характер приспособленности (адаптации) лошадей к воздействиям окружающей природной среды.
9. Детально изучено антропогенное влияние на лошадей.
В рамках экологического мониторинга проведено комплексное исследование экологической чистоты кормов, воды и кобыльего молока в различных конехозяйствах. Предложены эффективные детоксиканты при отравлениях токсическими агентами лошадей: активированный уголь марки «АГ-3», «Агросорб», D-глюкуроновая кислота и пектины, полученные из различных видов растительного сырья.
Ю.Исследованы токсикологические свойства димера и тримера оксида гексафторпропена в опытах in vivo. Установлены классы токсичности и опасности вредных веществ согласно ГОСТ 12.1.005−83 — 3-ий класс для димера оксида гексафторпропена и 2-ой — для тримера оксида гексафторпропена. В качестве эффективных детоксикантов экологически опасных олигомеров оксида гексафторпропена предложены кобылье молоко и продукт его переработки — кумыс, имеющие уникальный биохимический состав. При этом олигомеры оксида гексафторпропена будут выделяться из организма человека в виде соответствующих перфторкарбоновых кислот и нетоксичных сложных эфиров циклических форм лактозы, О-глюкозы и Б-галактозы.
11.Разработаны, исследованы и внедрены в конехозяйствах новые формостабильные, негорючие, биологически и химически стойкие композиционные материалы из древесины, пропитанные нетоксичными функциональными производными перфторированных карбоновых кислот.
12.Возможные чрезвычайные ситуации экологического характера на территориях Калининградского и Лужского конных заводов носят схожий характер. В соответствии с существующей классификацией уровней экологического нарушения экосистем, территории действующих Калининградского и Лужского конных заводов следует отнести к зоне экологического риска.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.
1. Повысить устойчивость сельскохозяйственного производства на основе роста его продуктивности и получения продукции животноводства (коневодства) и растениеводства, отвечающей нормативным требованиям к качеству.
1 2. Принимая во внимание негативные факторы влияния окружающей среды и человека (техногенное воздействие) на лошадей, необходимо внедрять эффективную систему природоохранных практических мероприятий на конных заводах, в конноспортивных школах и секциях, школах верховой езды, лечебных учреждениях, применяющие I иппотерапию и других хозяйствах, в которых содержат лошадей. Цель данных мероприятий — обеспечить здоровье лошадей и условия их нормального воспроизводства. Для этого необходимо регулярно проводить исследования на содержание токсичных веществ в кормах, заготовленных, например, с городских газонов, и биологических материалах лошадей (крови, моче, слюне, поту).
3. Использовать в конехозяйствах разработанное нами новое эффективное органическое удобрение на основе конского навоза с внесённым фосфогипсом.
4. Использовать разработанную нами промышленную экологически безопасную технологию утилизации конской подстилки с помощью микромицетов-целлюлозодеструкторов.
5. Применять эффективные детоксиканты при отравлениях токсическими агентами лошадей: Э-глюкуроновую кислоту, активированный уголь.
1 марки «АГ-3», «Агросорб» и пектины, полученные из различных видов растительного сырья.
6. Применять доступные детоксиканты экологически опасных олигомеров оксида гексафторпропена: кумыс и кобылье молоко.
7. В конехозяйствах применять новые биостойкие, негорючие, формостабильные и химически стойкие композиционные материалы из древесины, пропитанные функциональными производными перфторированных карбоновых кислот.
8. В конехозяйствах и других животноводческих хозяйствах оборудовать в соответствии с ветеринарно-санитарными требованиями специальные площадки для сбора, карантирования, биотермического ¦ обеззараживания есгественных отходов и последующего их вывоза на поля в качестве органического удобрения:
9. Переоборудовать в соответствии с ветеринарно-санитарными требованиями навозосборники и навозохранилища во всех конехозяйствах с учётом поголовья животных и оборота ёмкостей.
10.Провести паспортизацию всех конехозяйств.
11 .В целях улучшения условий труда, режима отдыха работников конехозяйств привести в соответствие с ветеринарно-санитарными и санитарно-противоэпидемическими требованиями санитарно-техническое благоустройство и оснащение животноводческих помещений, предусмотрев в первую. очередь:
• устройство ветеринарно-санитарного пропускника;
• устройство уборных, канализации и водонепроницаемого выгреба, недоступного для животных;
• устройство умывальников и заземлённых электрополотенцев;
• наличие во всех производственных помещениях бачков с дезрастворами;
• устройство помещения для приёма пищи;
• обеспечение работников конехозяйств спецодеждой в соответствии с отраслевыми нормами;
• оборудование помещения для чистки, сушки и глажения спецодежды, а также дезкамеры для спецодежды;
• устройства помещения для гигиенических процедур и комнаты отдыха для работников конехозяйств.
12. В городской черте заготовку сена и зелёной массы следует проводить в относительно экологически безопасных районах (скверы, сады, парки).
13. В летнее время систематически практиковать пастьбу лошадей в руках, при этом осуществляется контролируемый выпас животных и значительно экономятся дорогостоящие корма.
14. Использовать результаты проведённых научных исследований и материалы диссертации в системе высшего и среднего профессионального образования, включив специальный раздел «Экологические проблемы в коневодстве и коннозаводстве» при чтении курса лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Экология», «Природопользование», «Коневодство и верховая езда», «Животноводство» и «Основы ветеринарии».
