Влияние генетически модифицированных культур на почвенные экосистемы (ч. 3)

Перейти к началу брошюры

»Экологические эффекты генетически модифицированных культур»

7.4. Влияние генетически модифицированных культур на протекающие в почве процессы

Почвенные микробные сообщества обеспечивают протекание процессов, имеющих большое значение для экологии и сельского хозяйства. Одной из основных функций, необходимых для поддержания нормального состояния почвы, является круговорот питательных веществ, в том числе минерализация азота и обмен углерода. На настоящий момент влияние Bt-культур и непосредственно Bt-токсинов на эти процессы изучено очень мало (O’Callaghan et al. 2005). Существует мнение, что Bt-кукуруза может изменять нормальный круговорот питательных веществ посредством увеличения количества попадающих в почву растительных остатков и нарушения процессов их разложения (Motavalli et al. 2004).

Скорость разложения растительных остатков наиболее часто используется в качестве показателя функций почвенных экосистем. Кроме характеристик почвы и населяющего ее микробного сообщества, процесс разложения растительных остатков зависит также от химического состава растения, варьирующего от сорта сорту (Mungai et al. 2005). При сравнении состава остатков Bt- и обычной кукурузы получены различные результаты. В одной из работ два проанализированных сорта Bt-кукурузы отличались от нетрансгенных аналогов более высоким содержанием крахмала и лигнина и сниженным содержанием белка и растворимого азота (Masoero et al. 1999). Аналогично при сравнении 10 сортов Bt-кукурузы с их нетрансгенными изолиниями продемонстрировано на 33-97% повышенное содержание лигнина (Saxena & Stotzky 2001b). Согласно результатам, полученным другими авторами, состав листьев изучаемого ими Bt-сорта кукурузы отличался от состава листьев нетрансгенного аналога сниженным соотношением углерод/азот и более высоким содержанием растворимых углеводородов (Escher et al. 2000). В то же время двухлетние полевые испытания не выявили различий в составе растительных остатков пяти сортов Bt-кукурузы и их нетрансгенных изолиний (Mungai et al. 2005).

В то время как Hopkins и Gregorich (2003) при сравнении продукции углекислого газа не обнаружили различий в скорости разложения остатков Bt- и не-Bt-кукурузы, результаты нескольких работ указывают на более медленное разложение Bt-кукурузы (Dinel et al. 2003, Stotzky 2004, Flores et al. 2005). Эти результаты можно объяснить снижением объема повреждений, наносимых растениям кукурузным мотыльком, или различиями в составе биомассы Bt-кукурузы, способствующими увеличению количества неповрежденных, содержащих малое количество азота остатков, сохраняющихся на почве или в ее толще после сбора урожая, что, возможно, снижает скорость разложения и минерализации питательных веществ (Motavalli et al. 2004).

Противоречивость результатов, полученных на сегодняшний день разными авторами, отчасти обусловлена различиями растений по признакам, не связанным с встроенным трансгеном (O’Callaghan et al. 2005), и значимость выявленного влияния на почвенные процессы не ясна. Пока не существует данных, которые однозначно свидетельствовали бы о значительном влиянии коммерчески культивируемых культур на процессы трансформации содержащихся в почве питательных веществ в полевых условиях (Motavalli et al. 2004).

7.5. Заключение по экологической значимости влияния генетически модифицированных культур на почвенные экосистемы

Целью большинства работ, упомянутых в этом разделе, было выявление различий между Bt- и не-Bt-культурами. В результате обнаружены некоторые отличия видовой и количественной структуры микробных сообществ почвы. Однако ограниченная информация о чрезвычайном многообразии почвенных микроорганизмов не позволяет оценить важность и функциональные последствия выявленных вариаций в почвенных микробных популяциях и делает невозможной оценку экологической значимости этих различий.

На настоящий момент не опубликовано данных об экологической важности различий в популяциях, сообществах и процессах в почвенных экосистемах, вызываемых выращиванием ГМ культур. За исключением Griffiths et al. (2005), авторы практически не проводили сравнения наблюдаемых эффектов с природными вариациями, различиями между традиционными сортами и методами культивирования, а также влиянием пестицидной обработки. Кроме того, пробелы в знаниях касательно естественных вариаций, характерных для сельскохозяйственных систем, затрудняют полноценную интерпретацию результатов и получение адекватной формулировки экологически значимого влияния на почвенные экосистемы.

Окончательный вывод на сегодняшнем этапе сделать невозможно, однако существующие научные данные показывают, что влияние Bt-культур укладывается в пределы нормальной вариабельности, наблюдаемой в сельскохозяйственных системах, а выявляемые в почве различия при возделывании генетически модифицированных и обычных сортов выражены меньше, чем при культивировании различных сортов обычной кукурузы или различных культур и сопоставимы с естественными различиями, регистрируемыми при заборе образцов в разное время и на разных делянках (Griffiths et al. 2005).

Резюме: Влияние генетически модифицированных культур на почвенные экосистемы

– основными путями попадания экспрессируемых Bt-культурами Bt-токсинов в почву является корневая экссудация и сохранение на полях после сбора урожая растительных остатков. Скорость и полнота деградации и инактивации Bt-токсинов зависит от ряда параметров, в том числе температуры и типа почвы. Первичная деградация происходит быстро, и к следующему вегетативному сезону в почве остается незначительное количество токсинов. Bt-токсины могут связываться с частицами глины и гуминовой кислотой, однако результаты нескольких работ указывают на отсутствие накопления Bt-токсинов в почве даже после нескольких лет культивации;

– для размеров популяций и структуры сообществ почвенных организмов характерны как естественные вариации, так и вариации, вызываемые параметрами сельскохозяйственной системы (тип почвы, возраст растений, выращиваемая культура и сорт, севооборот и методы обработки почвы). Ни лабораторные, ни полевые испытания не выявили летального или сублетального воздействия Bt-токсинов на нецелевые почвенные организмы, в том числе на земляных червей, ногохвосток, почвенных клещей, мокриц и нематод;

– при сравнении культивирования Bt- и не-Bt-культур обнаружены некоторые различия в общем количестве и структурах сообществ почвенных микроорганизмов. Однако многие из этих наблюдений статистически недостоверны, преходящи, не связаны с встраиваемым в геном растений трансгенами или обусловлены измененными характеристиками растений (например, повышенное содержание лигнина);

– экологическая значимость отличий Bt- и не-Bt-культур неясна. Из-за того, что при проведении большинства работ не учитывалась естественная вариабельность, характерная для сельскохозяйственных систем, в целом трудно оценить, входят ли наблюдаемые различия в пределы этой вариабельности. Результаты единственного исследования, авторы которого учли фактор естественной вариабельности, свидетельствуют о том, что наблюдаемые эффекты укладываются в пределы этой вариации и различия, наблюдаемые при культивировании традиционных сортов, превышают эффекты, ассоциированные с выращиванием Bt-культур.

Перевод: Евгения Рябцева,
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/

Продолжение: Перенос генов от генетически модифицированных культур к дикорастущим близкородственным видам