Многолетние смены растительности при зарастании озер Южного Нечерноземья



жүктеу 3.83 Mb.
бет24/42
Дата07.02.2019
өлшемі3.83 Mb.
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   ...   42

Н. В. Маркелова, Е. В. Борздыко


Брянский государственный университет
имени академика И. Г. Петровского

Влияние тяжелых металлов на биофизические показатели
и жизнеспособность семян яровой пшеницы


Последние годы характеризуются повышенным интересом к изучению влияния тяжелых металлов на живые системы. Это обстоятельство связано с тем, что с одной стороны, концентрация металла может быть избыточной и даже токсичной, тогда этот металл называют «тяжелым», с другой стороны, при нормальной концентрации или дефиците его относят
к микроэлементам.

В течение длительного времени в биогеохимических исследованиях микроэлементов превалировал интерес к геохимическим аномалиям, возникающим из-за них эндемиям природного происхождения. Далее в связи с бурным развитием промышленности и глобальным техногенным загрязнением окружающей среды стали привлекать аномалии элементов,


в большей степени тяжелых металлов, имеющих индустриальное происхождение. По некоторым исследованиям, влияние тяжелых металлов на живые организмы весьма разнообразно и обусловлено их химическими особенностями, отношением к ним организма и условиями окружающей среды [1; 2; 3; 4].

Это активирует процесс изучения растений как биоиндикаторов загрязнения тяжелыми металлами окружающей среды. Вместе с тем, в настоящее время признается, что такого рода загрязнение может приводить к непрогнозируемым экологическим последствиям и требует своевременных исследований и оценки.

В 2010 г. нами исследовалось влияние некоторых тяжелых металлов на биофизические показатели (сопротивление, кОМ; биоэлектрический потенциал или БЭП, мВ)) и жизнеспособность семян пшеницы. Измерение биологических эффектов проводилось на проростках семян яровой пшеницы, проращенных на растворах солей тяжелых металлов (ZnSO4, CuSO4, Co(NO3)2, BaCl2, Fe2(SО4)3) разной концентрации (0,25…0,0001 мг/мл). Сравнение велось с контролем (дистиллированная вода). Семена в количестве 100 штук проращивали в растворах солей тяжелых металлов (опытная группа) и дистиллированной воде (контрольная группа) в закрытых стеклянных чашках Петри в течение 5 суток. В качестве индикаторных параметров пшеницы рассматривались длина стебля, энергия
и способность семян к прорастанию, физиологическое состояние проростков оценивалось по биофизическим показателям. Электрическое сопротивление комплекса тканей проростка измерялось игольчатыми электродами, биоэлектрический потенциал на высокоомном милливольтметре постоянного тока с электрометрическим усилителем. Статистическая обработка данных проводилась в программе Microsoft Excel.

В таблице представлены зависимости биофизических параметров


и жизнеспособности семян пшеницы от различных концентраций тяжелых металлов.
Зависимости биофизичесих показателей и жизнеспособности семян пшеницы
от концентрации солей тяжелых металлов (2010 г.)



опыта

Металл и его концентрация, мг/мл

Энергия прорастания, %

Способ

ность к прорастанию, %



Длина стебля
(5-дневный проросток)

Сопротивление, кОМ

БЭП, мВ

1

Эталон

33

38

2,63 ± 0,86

32,62 ± 1,19

31,80 ± 1,38

2

Fe 0,25

53

76

3,95 ± 0,60

30,34 ± 0,88

32,80 ± 0,58




0,025

44

50

3,10 ± 0,79

50,01 ± 1,78

30,60 ± 0,49




0,001

38

57

2,25 ± 0,62

54,04 ± 1,89

20,60 ± 0,42




0,0001

11

35

1,85 ± 0,51

41,06 ± 1,16

13,60 ± 0,62

3

Zn 0,25

43

62

4,00 ± 0,75

34,49 ± 0,64

32,40 ± 1,26




0,025

30

46

3,95 ± 0,55

30,61 ± 0,50

23,40 ± 0,48




0,001

29

44

3,77 ± 0,64

28,77 ± 0,69

27,40 ± 1,55




0,0001

25

38

2,65 ± 0,44

22,57 ± 1,06

25,20 ± 0,74

4

Co 0,25

29

39

3,95 ± 0,86

33,63 ± 0,78

33,40 ± 0,84




0,025

12

19

1,85 ± 0,89

36,61 ± 0,41

23,80 ± 0,44




0,001

24

36

4,25 ± 1,05

27,49 ± 0,37

25,80 ± 0,92




0,0001

34

42

4,25 ± 0,72

25,72 ± 0,31

27,60 ± 0,69

5

Cu 0,25

25

26

2,91 ± 0,94

33,54 ± 0,38

23,00 ± 1,20




0,025

37

43

3,77 ± 0,42

26,99 ± 0,71

29,60 ± 1,25




0,001

47

50

6,14 ± 0,58

31,38 ± 0,51

24,40 ± 0,41




0,0001

27

27

2,06 ± 0,71

34,48 ± 1,99

15,00 ± 0,40

6

Ba 0,25

15

15

1,18 ± 0,63

44,50 ± 1,34

22,60 ± 0,87




0,025

30

30

2,61 ± 1,22

41,16 ± 0,79

29,60 ± 1,63




0,001

22

22

3,07 ± 1,44

40,04 ± 1,87

23,2 ± 1,43




0,0001

44

44

5,78 ± 0,63

21,62 ± 0,41

52,00 ± 1,30

Раствор с концентрацией Fe 0,25 мг/мл способствовал высокой энергии и способности к прорастанию семян пшеницы, длина проростков составила 3,95 ± 0,60 мм, а наименьшее значение сопротивления тканей (30,34 ± 0,88 кОМ) и наибольшее значение БЭП (32,80 ± 0,58 мВ) свидетельствуют о хорошей жизнеспособности развивающихся проростков. Таким образом, эта концентрация является оптимальной для прорастания семян пшеницы и стимулирует развитие проростков. Угнетение развития проростков пшеницы и снижение их жизнеспособности наблюдается при концентрации этого металла 0,0001 мг/мл, о чем свидетельствуют высокое сопротивление тканей (41,06 ± 1,16 кОМ) и низкий БЭП (13,60 ± 0,62 мВ). Аналогичная закономерность отмечена при проращивании семян в растворе цинка.

При исследовании влияния металлов Со и Ва наилучшее развитие проростков наблюдалось в растворах с концентрацией этих металлов 0,0001 мг/мл. При концентрации Со 0,025 мг/мл семена не только плохо прорастали, но и угнеталось развитие проростка, увеличено значение сопротивления тканей (36,61 ± 0,41) и снижен БЭП (23,80 ± 0,44), что показывает снижение уровня жизнедеятельности и ослабленное состояние проростков. Развитие признаков угнетенного состояния проростков наблюдалось в растворе с концентрацией Ва 0,001 мг/мл. Неблагоприятной концентрацией для семян отмечена концентрация Ва 0,25 мг/мл: сопротивление высокое (44,50 ± 1,34 кОМ) и низкий БЭП (22,60 ± 0,87 мВ).

Оптимальные условия для развития проростков в растворе меди наблюдались при концентрации этого металла 0,001 мг/мл, наилучшую жизнеспособность показали проростки в растворе с концентрацией этого металла 0,025 мг/мл (низкое сопротивление 26,99 ± 0,71 кОМ и высокий БЭП 29,60 ± 1,25 мВ). Слабое развитие проростков и угнетение их физиологического состояния отмечено при концентрациях металла в растворах 0,0001 мг/мл и 0,25 мг/мл.

На основании результатов исследования можно сделать предварительные выводы:

1. В исследованных образцах зафиксирована прямая зависимость развития проростков пшеницы от концентрации исследуемых металлов


в растворах.

2. Угнетение проростков, проращенных в растворах солей тяжелых металлов, отмечается при высоком сопротивлении тканей (34,48…54,01 кОМ) и низком биоэлектрическом потенциале (13,60…23,40 мВ).

3. Специфика действия металлов Fe и Zn указывает на то, что в рассматриваемых концентрациях они являются биологически активными микроэлементами, необходимыми для нормального развития проростков пшеницы.

4. Влияние Сu показало, что концентрация этого металла 0,0001 мг/мл является недостаточной для нормального развития проростков, а концентрация 0,25 мг/мл вызывает токсичный эффект, оказывая отрицательное воздействие на развитие и состояние проростков пшеницы, о чем свидетельствуют высокое сопротивление и низкий биологический потенциал.

5. Концентрация металлов Со и Ва 0,0001 мг/мл является необходимой для развития проростков, являясь биологически активным микроэлементом. При концентрациях Со 0,025 мг/мл и Ва 0,001 мг/мл развивается токсическое действие данных металлов и полное угнетение проростков при концентрации Ва 0,25 мг/мл.

6. Семена яровой пшеницы проявили высокую чувствительность по отношению к исследованным тяжелым металлам. В связи с этим рекомендуется использовать ее биофизические показатели и жизнеспособность в биотестировании для ранней диагностики загрязнения окружающей среды.



Литература

1. Ильин В. Б. Оценка существующих экологических нормативов содержания тяжелых металлов в почве // Агрохимия. 2000. № 9. С. 74—79.

2. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 141 с.

3. Цветнова О. Б., Щеглов А. И. Аккумуляция 137Сs высшими грибами и их роль в биохимической миграции нуклида в лесных экосистемах // Вестник МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 1996. № 4. С. 59—69.

4. Радомская В. И., Радомский С. М. Техногенное загрязнение тяжелыми металлами территории г. Благовещенска // Мониторинг природных экосистем: сб. ст. Всерос. науч.-практич. конф. 2008. С. 156—159.



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   ...   42


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет