Техногенное поступление и накопление тяжелых металлов в почве идет высокими темпами и оказывает влияние на ее физико-химические свойства и биологическую активность. Одним из показателей биологической активности может служить степень развития низших растений.
Для эксперимента взята смесь (1:1) выщелоченного чернозема с разнотравно-злакового луга и серой лесной почвы с многолетней залежи, что позволило увеличить видовое разнообразие изучаемых водорослей. Перед постановкой опытов эту смесь высушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали, просеивали через сито с диаметром отверстий 3 мм и тщательно перемешивали. Подготовленную вышеописанным способом почву помещали по 40 г в чашки Петри. Контроль увлажняли дистиллированной водой. В опытные чашки вносили различные количества растворов сульфата меди. CuSO4•5H2O 0,01; 0,025; 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 10,0; 15,0; (г на кг воздушно-сухой почвы) действующего вещества. Видовой состав выявляли с помощью чашечных культур со стеклами “обрастания” (Голлербах, Штина, 1969).
Внесение в почву малых доз сульфата меди 0,01 г/кг ингибировало развитие водорослей. Число видов снизилось на 69 %, а общий показатель обилия на 66 %. При добавлении меди в количестве 0,025 г происходила значительная (на 40 %), относительно предыдущего варианта, стимуляция развития водорослей. Резкое снижение всех изучаемых параметров развития водорослевого сообщества отмечалось при концентрации меди 0,05 г/кг, что особенно заметно после эффекта стимуляции в условиях внесения меди 0,025 г/кг. Зарегистрировано всего 5 видов зеленых и единичные представители цианобактерий и диатомовых водорослей. Незначительные отличия от общих значений видовой представленности и обилия водорослей предыдущего варианта наблюдались при внесении меди в количестве 0,1–0,25 г/кг. Доминировали виды зеленых водорослей. Дальнейшее увеличение концентрации меди (0,5 г/кг) привело к еще более сильному до 85 % подавлению развития почвенных водорослей. Последняя концентрация меди, при которой почвенные водоросли еще встречались, это 1 г/кг. В данном варианте обнаружено всего 4 вида являющихся представителями зеленых водорослей. По отношению к действию меди обнаруженные водоросли были сгруппированы в 3 класса: I – чувствительные. Виды, максимум развития которых отмечался в контроле или при внесении малых доз меди, а диапазон толерантности ограничен 0,05 г/кг. II- устойчивые. Водоросли, для которых витальные концентрации располагались в интервале 0–0,25 г/кг. III – высокоустойчивые. Сюда отнесены виды с широким диапазоном толерантности, включающем концентрации выше 0,25 г/кг.
Кроме того, в лабораторных экспериментах изучено поведение нитчатой зеленой водоросли Klebsormidium flaccidum в среде при различных концентрациях сульфата меди (СuSO4) и эустигматофитовой водоросли Eustigmatos magnus в среде с нитратом меди. Были исследованы водные растворы СuSO4 следующих концентраций: 0,025; 0,050; 0,075; 0,100; 0,200; 0,400 моль/л. Контроль – дистиллированная вода. В каждом варианте через 1, 2, 4, 6, 9, 12 суток отмечали количество живых недеформированных, живых деформированных и мертвых клеток. В течение всего срока исследований, в контрольном варианте наблюдались только живые недеформированные клетки. Степень неблагоприятного воздействия меди возрастала по мере увеличения его концентрации в среде и времени воздействия. Наиболее ярко токсический эффект СuSO4 проявлялся на 4, 9, 12 сутки. В этих вариантах при всех исследованных концентрациях живые клетки встречались единично. Основную массу составляли живые деформированные клетки и мертвые клетки.
В вариантах с нитратом меди гибель клеток E. magnus наблюдалась при концентрациях 1/10–3 моль/л и выше. Данные концентрации вызывали деформацию клеток, плазмолиз и полное обесцвечивание протопласта. В концентрациях 1/10–4 и 1/10–5 моль/л капли масла сгруппировывались и образовывали темные пятна внутри вегетативных клеток, так же единично обнаруживались водоросли атипической формы. При 1/10–6, 1/10–7 моль/л количество клеток с вышеперечисленными нарушениями постепенно уменьшалось. В концентрациях 1/10–8 -1/10–10 моль/л наблюдалось автоспорообразование. Результаты экспериментов показали высокую альгицидную активность соединений меди.