Kozak V. Trophic activity of forest species of diplopods Rossiulus kessleri and Megaphyllum kievense under the influence of heavy metals and pesticides in a laboratory experiment

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0823U100859

Applicant for

Specialization

  • 101 - Екологія

07-09-2022

Specialized Academic Board

ДФ 08.051.028 ID 275 Козак В.М.

Oles Honchar Dnipro National University

Essay

The dissertation is devoted to research of influence of chemicals of agrogenic and technogenic origin on organisms of millipedes in laboratory conditions: various concentrations of heavy metals and pesticides on the change in body weight of Rossiulus kessleri (Lochmander, 1927) and Megaphyllum kievense (Lohmander, 1928), on the intensity of feed consumption, the rate of excretion and the fractional composition of their trophic substrate. Concentrations of pollutants that cause diplopod death have been identified. Concentrations of investigated substances less toxic to millipedes have been established. For the first time in the laboratory conditions of Oles Honchar Dnipro National University, we characterized the influence of different concentrations of iron and copper sulfates on the trophic activity of M. kievense. The regularity of toxic effects of lead and cadmium on the body of M. kievense was established and the stimulating effect of concentrations of herbicides Roundup and Urahan Fort on the rate of feed consumption by individuals of R. kessleri was revealed. We determined the dependence of the change in body weight of R. kessleri millipedes on the concentrations of Horus fungicide and established such concentrations of Omite, Penncozeb, Ridomil Gold, Falcon that stop feeding and reduce the intensity of the formation of R. kessleri excrements. We determined the concentrations of insecticides Nurelle D and Actellic, which cause complete death of R. kessleri millipedes. Concentrations of insecticides Nurelle D and Actellic, which cause complete death of R. kessleri millipedes, were also reported for the first time. Different concentrations of the studied pollutants cause changes in the organisms of diplopods. In the gradient of the studied concentrations of FeSO4·7H2O (10–1, 10–2, 10–3, 10–4, 10–5, 10–6, 10–7 and 10–8 mg/g of dry litter) the absence of significant changes in body weight of M. kievense were found. In the process of feeding diplopods accelerated the decomposition of litter with increasing concentrations of iron in the feed. Litter weight decreases by 47.0 ± 0.72 % and by 46.1 ± 1.76 % under the action of 10–1 and 10–2 mg/g of iron. Copper concentration of 10–1 mg/g of litter inhibits the growth of M. kievense body weight. At concentrations of 10–7–10–2 mg copper/g of litter, body weight growth does not differ from control animals that did not consume copper solution. Feed consumption by diplopods does not change depending on the studied concentrations. During the consumption of feed substrate containing different concentrations of copper and iron, individuals of M. kievense changed the fractional composition of the litter. The weight of the fraction > 2.05 mm decreased and the fraction 0.70–1.05 mm increased due to the accumulation of Julidae excrement and crushed plant residues. Harmful metals for diplopods are cadmium and lead. High concentrations of cadmium cause 100 % mortality of M. kievense. The body weight of millipedes at 3 mg/kg cadmium grows more slowly than in the control group. Diplopods significantly reduce weight gain (0.10 mcg/day) compared to the control (0.74 mg/day) under the action of lead concentration of 30 mg/kg of litter. The litter decomposes more slowly by microorganisms under the action of the maximum concentration of cadmium and lead. Feed substrate treated with various pesticides (Actellic, Bi-58, Biotlin, Nurelle D, Omite, Penncozeb, Roundup, Ridomil Gold, Tilt, Thiovit Jet, Urahan Forte, Falcon and Horus) used in agriculture is toxic to Julidae. The herbicides Urahan Forte (2.8•10–10–2.8•10–1 mg/g of litter) and Roundup (3•10–3–3•10–1 mg/g of litter) do not significantly change the body weight of R. kessleri. These two preparations increase the consumption of feed substrate and the rate of excretion of diplopods. Insecticides Actellic, Omite and Biotlin introduced into the litter do not significantly change the body weight of Julidae during 30-day laboratory experiment. Most individuals of R. kessleri cease to consume feed substrate. The rate of excretion is significantly reduced by the action of four insecticides (Nurrel D, Omite, Biotlin and Bi-58). High concentrations of Actellic and Nurelle D cause 100 % death of R. kessleri. Fungicides Penncozeb, Ridomil Gold cause the cessation of feed substrate consumption at the action of concentrations (4.8•10–2 and 4•10–2 mg/g of litter), and Falcon causes consumption only at maximum concentration (1.1•10–1 mg/g of litter). The body weight of millipedes relative to control does not change significantly when feeding food-containing preparations Penncozeb, Falcon and Ridomil Gold. The introduction of these three fungicides in the container significantly reduces the rate of excretion by individuals of R. kessleri. Diplopods stop feeding on food with a low concentration of 1.5•10–3 mg/g of litter of the fungicide Tilt. Preparations Thiovit Jet and Horus do not affect the rate of diplopod feed.

Research papers

Brygadyrenko, V., &Ivanyshyn, V. (2015). Changes in the body mass of Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae) and the granulometric composition of leaf litter subject to different concentrations of copper. Journal of Forest Science, 61(9), 369–376. doi:10.17221/36/2015-JFS

Kozak, V. M., & Brygadyrenko, V. V. (2018). Impact of cadmium and lead on Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae) in a laboratory experiment. Biosystems Diversity, 26(2), 128–131. doi:10.15421/011820

Kozak, V. M., Romanenko, E. R., & Brygadyrenko V. V. (2020). Influence of herbicides, insecticides and fungicides on food consumption and body weight of Rossiulus kessleri (Diplopoda, Julidae). Biosystems Diversity, 28(3), 272–280. doi:10.15421/012036

Козак, В. М. (2021). Вплив антропогенних чинників на фауну диплопод степової зони України. Екологія та ноосферологія, 32(1), 51–60. doi:10.15421/032109

Бригадиренко, В. В., Иванышин, В. М. (2014). Влияние соли железа на массу тела Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae) и гранулометрический состав подстилки в лабораторном эксперименте. Вісник Дніпропетровського університету, біологія, екологія,22(1), 83–87. doi:10.15421/011412

Козак, В. М. (2021). Вплив на організм диплопод інсектицидів Нуррел Д і Актеллік. Актуальні питання природничих наук: теоретичні та прикладні дослідження: МатеріалиI Міжнародної науково-практичної інтернет-конференції. (С. 30–32). Київ: Оупенсцилаб

Козак, В. М. (2020). Оцінка впливу гербіцидів на активність Rossiulus kessleri (Diplopoda, Julidae) в умовах лабораторного. експерименту. Концептуальні шляхи розвитку науки та освіти: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції. (С. 6–7). Львів: Львівський науковий форум

Козак, В. М. (2020). Токсичний вплив кадмію на Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae) північної частини степової зони Придніпров’я. Екологія, природокористування та охорона навколишнього середовища: прикладні аспекти: Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих учених. (С. 54–55). Маріуполь: МДУ

Козак, В. М. (2020). Токсичний вплив свинцю на Megaphyllum kievense. Екологія. Людина. Суспільство. Матеріали ХХІ Міжнародної науково-практичної конференції. (С. 55–56). Київ: НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського»

Козак, В. М. (2019). Вплив різних концентрацій інсектицидів на Rossiulus kessleri (Diplopoda, Julidae) в умовах лабораторного експерименту. Сьогодення біологічної науки: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції (С. 152–154). Суми: ФОП Цьома С. П.

Yermolenko, S., Huslystyi, A., Gasso, V., Kolombar, T., Hahut, A., &Kozak, V.(2018). Ecological role of forest shelter belts in agrolandscapes. Smart Bio: Тези доповідей Міжнародної конференції 2D. (С. 317). м. Каунас, Литва.

Козак, В. М. (2017). Вплив фунгіцидів на активність Rossiulus kessleri (Diplopoda, Julidae) в умовах лабораторного експерименту. Zoocenosis – 2017.Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали ІX Міжнародної наукової конференції. (С. 56–57). Дніпро: ДНУ.

Іванишин, В. М. (2015). Трофічна активність Megaphyllum kievense. ІІІМіжнародний форум студентів, аспірантів і молодих учених: Тези доповідей ІІІ Міжнародного форуму студентів, аспірантів і молодих учених (389–391). Дніпропетровськ: ДНУ.

Бригадиренко, В. В., Иванышин, В. М. (2014). Влияние меди на рост массы тела у Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae). Проблемы почвенной зоологии: Материалы ХVII Всероссийского Совещания по почвенной зоологии, посвященного 75-летию со дня рождения чл.-корр. РАН Д. А. Криволуцкого под ред. Б. Р. Стригановой. (С. 105–106). Москва: Т-во научных изданий КМК

Иванышин, В. М. (2014). Оценка токсического воздействия тяжелых метыллов на массу тела Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae). Современние тенденции в образовании и науке: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции Часть 14. (С. 62–64). Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком».

Бригадиренко, В. В., Иванышин, В. М. (2014). Изменения массы тела Megaphyllum kievense (Diplopoda, Julidae) в условиях загрязнения экосистем солями железа. Proceedings of the 1 st European Conference on Biology andMedical Sciences (May 22, 2014). «East West» Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH. (P. 14–19). Vienna.

Иванишин, В. М., Коломбарь Т. М. (2013). Пространственная структура пороев слепыша (Spalax microphthalmus) в условиях водораздельно-балочного ландшфта. Zoocenosis – 2013. Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІІ Міжнародної наукової конференції. (С. 218–219). Дніпропетровськ: Адверта.

Files

Similar theses