Фитотоксичность с кресс салатом
Среди многих негативных последствий хозяйственной деятельности человека особое место занимает загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ), многие из которых являются чрезвычайно токсичными даже в минимальных количествах [1].
Город Сибай является промышленным и культурным центром Башкирского Зауралья (БЗ). Современная промышленная инфраструктура города включает в себя более десятка предприятий, из которых основным в течение полувека являлся Башкирский медно-серный комбинат (БМСК). В настоящее время он преобразован в Сибайский филиал ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат» (СФ УГОК), входящий в Уральскую горно-металлургическую компанию (УГМК) [2]. Источником водоснабжения данного предприятия является р. Карагайлы. В переводе с башкирского языка её название переводится как «сосновая». Она относится к Уральскому бассейновому округу и входит в водохозяйственный участок реки Урал от Магнитогорского до Ириклинского гидроузла. Речной подбассейн реки отсутствует. Карагайлы - правый приток р. Туяляс. Она берет начало в 7 км к юго-востоку от с. Мерясово Баймакского района РБ, на хребте Ирендек. Протекает с запада на восток и впадает в р. Туяляс в 27 км от ее устья. Длина - 28 км, ширина реки в черте города - 1-2 м, глубина - 0,5 м [3].
Река Карагайлы протекает в зоне промышленных и коммунально-складских предприятий. По всей длине реки расположены отвалы вскрышных (горных) пород Сибайского и Камаганского месторождений, отходы переработки руд - отвальные хвосты флотации обогатительной фабрики и Сибайский карьер, граничащий с жилыми поселками. В связи с этим возникает опасность загрязнения прилегающих территорий токсичными химическими элементами, в частности ТМ.
Цель исследования - изучение пространственной изменчивости тяжелых металлов (Сu, Zn, Fe, Mn, Ni, Cd) в поверхностных водах р. Карагайлы с последующей оценкой их фитотоксичности.
Материалы и методы исследования
Материалом для работы послужили образцы воды, отобранные в летний период 2016 г. в соответствии с ГОСТ Р 51592-2000 с приповерхностного горизонта. Наблюдательная сеть включала в себя следующие створы: ПП1 - у истока р. Карагайлы; ПП2 – пруд вблизи с. Старый Сибай Баймакского района РБ (10 км от истока); ПП3 – на территории с. Ст. Сибай (15 км от истока); ПП4 - выше хвостохранилища обогатительной фабрики за Сибайским заводом буровых реагентов; ПП5 - в районе хвостохранилища; ПП6 - ниже хвостохранилища у пос. Калинино (рис. 1).
В образцах воды, прежде всего, методом атомной абсорбции определяли содержание ТМ (Cu, Zn, Fe, Mn, Cd, Ni) [4]. Для экологической оценки качества вод использовали кратность превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) металлов для водоемов рыбохозяйственного назначения [5, с. 57].
Для определения токсичности вод р. Карагайлы была применена методика определения токсичности питьевых, грунтовых поверхностных и сточных вод, растворов химических веществ по измерению показателей всхожести семян, средней длины и среднего сухого веса проростков семян кресс-салата Lepidium sativum L. сорта «Весенний» и лука-порея Allium Porrum L. [6].
Статистическая обработка проводилась с помощью пакета компьютерных программ STATISTICA 6.0.
Рис. 1. Карта-схема расположения точек отбора в районе исследования
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ пространственной изменчивости концентраций ТМ в воде р. Карагайлы за летний период наблюдений в 2016 г. показал, что во всех исследуемых створах зафиксировано превышение допустимой нормы по содержанию меди, цинка, железа, марганца и никеля. Концентрация кадмия в воде не превышала ПДК лишь в ПП2. Для данных металлов в зоне непромышленного освоения исследуемого водотока зафиксировано превышение нормы по содержанию: Cu – в 25,0 раз, Zn – 18,0 раз, Fe – 1,7 раза, Mn – 2,0 раза, Ni – 1,2 раза, что связано со специфическими геохимическими особенностями района исследования.
Вблизи хвостохранилища СОФ (ПП5) наблюдалось максимальное превышение ПДК по меди (в 146 раз) и железу (в 36 раз), обусловленное продолжительным складированием отходов обогащения руды и ответвления жидкой фазы пульпы. В то же время в воде ПП4 зарегистрированы наибольшие концентрации Zn (1148 ПДК), Mn (154 ПДК), Cd (3,6 ПДК), что, возможно, связано с дополнительным источником поступления растворимых соединений цинка, расположенных выше по течению водотока. Для цинка выявлен уровень содержания, соответствующий критерию экстремально высокого загрязнения поверхностных вод (> 0,5 мг/дм3) (ПП4 и ПП5), тогда как для марганца - высокого загрязнения (0,1- 0,5 мг/дм3) в ПП4 [5, с. 58-68]. Концентрация никеля в воде зоны промышленного освоения реки оставалась равномерной и составила 0,02 мг/дм3.
Статистический анализ полученных данных выявил достоверную связь (при р=0,05) между содержанием в воде Mn и Zn (r = 0,89) и Mn и Cd (r = 0,94). Видимо, это связано с адсорбционными процессами, обусловленными постоянным присутствием в составе взвесей речных вод гидроксида марганца, а также высоким сорбционным сродством соединений марганца по отношению к ионам кадмия [7]. Аналогичная зависимость выявлена между содержанием Cu и Fe (r = 0,95).
В ходе биотестирования фиксировалось несколько тест-откликов на одном растительном тест-объекте: всхожесть семян, длина корней и сухая масса проростка. В качестве контрольного образца использовалась дистиллированная вода.
Всхожесть семян кресс-салата изменялась в пределах от 75 до 100%, в контроле этот показатель составлял 100% (рис. 2А). Минимальный показатель всхожести зарегистрирован при выращивании семян в исходном образце воды створа 4, расположенного выше хвостохранилища. Возможно, что это обусловлено наличием в воде данного участка каких-либо ингибиторов роста, содержание которых снижалось до допустимого уровня при разбавлении пробы в 16 раз и не препятствовало прорастанию. В то же время при разбавлении образцов воды створа 6 наблюдалось снижение всхожести семян, что, возможно, обусловлено дефицитом минеральных веществ, необходимых для их прорастания [3].
Всхожесть семян лука-порея варьировала в пределах от 10 до 83,5%, в контроле же она составила 28% (рис. 2Б). Минимальное значение этого показателя зарегистрировано в исходном образце воды створа 2 (пруд вблизи с. Старый Сибай) и 6 (ниже хвостохранилища у пос. Калинино), что, возможно, обусловлено влиянием отвалов Сибайского карьера и недостаточно очищенных сточных вод обогатительной фабрики. По сравнению с кресс-салатом всхожесть лука-порея с разбавлением в 8-16 раз поверхностных вод реки увеличивалась во всех створах.
Рис. 2. Изменчивость всхожести семян Lepidium sativum (А) и Allium porrum (Б) в пробах воды р. Карагайлы в диапазоне концентрации 1-16
Длина подземной части проростков кресс-салата изменялась в пределах от 33,8 до 131,8 см, в контроле равнялась 76,3 см (рис. 3А). Выращивание семян кресс-салата с использованием образцов воды створов 1-3 (зоны влияния отвалов) выявило их фитотоксичность, поскольку значения измеренного тест-отклика не достигали уровня контроля. Минимальный показатель длины корня кресс-салата зарегистрирован в опыте с использованием воды створа 2 (пруд вблизи с. Старый Сибай). Однако разбавление привело к увеличению его длины, что можно связать со снижением концентрации токсичных веществ.
Рис. 3. Изменчивость длины подземной части Lepidium sativum (А) и Allium porrum (Б) в пробах воды р. Карагайлы в диапазоне концентрации 1-16
В то же время длина корней проростка лука-порея варьировала в пределах от 1,9 до 17 см, а в контроле составляла 8,3 см (рис. 3Б). Как и в случае с кресс-салатом, семяна лука-порея, выращенные на воде створов 1-3 (зоны влияния отвалов), не достигали значения контроля, подвергаясь фитотоксичности. Минимальный показатель изученного тест-отклика также наблюдался в опытах с использованием воды створа 2. В отличие от кресс-салата, длина корней семян лука-порея уменьшалась с разбавлением воды, что, возможно, обусловлено нехваткой минеральных веществ для прорастания проростков.
Сухая масса проростков кресс-салата, выращенного на тестируемых образцах воды, изменялась от 0,0105 до 0,0471 г, что значительно ниже контрольного показателя (0,0419 г) (рис. 4А). В то же время сухой вес проростков лука-порея изменялся от 0,0015 до 0,0434 г, в контроле равнялся 0,0098 г (рис. 4Б). Следует отметить, что исходные образцы воды, особенно зоны промышленного освоения (створы 4-6), являлись токсичными для кресс-салата, тогда как по отношению к луку-порею исследованные пробы воды не проявляли токсичного эффекта.
Корреляционный анализ позволил выявить следующие зависимости между концентрацией ТМ в водах и всхожестью семян растительных тест-систем: кресс-салата и Zn (r = -0,97), Mn (r = - 0,95), Cd (r = - 0,84). Аналогичная связь зафиксирована между данным тест-откликом лука-порея и содержанием Zn (r = -0,89) и Ni (r = -0,81). Это позволило предположить, что высокая концентрация данных металлов в водах р. Карагайлы оказывает токсическое воздействие на измеренный показатель биотестирования кресс-салата.
Рис. 4. Изменчивость сухой массы проростков Lepidium sativum (А) и Allium porrum (Б) в пробах воды р. Карагайлы в диапазоне концентрации 1-16
Однако анализ показал, что соединения Zn и Ni, возможно, способствуют стимулированию роста подземной части соответствующих растительных тест-систем, так как коэффициенты корреляции между длиной корня проростков кресс-салата и содержанием данных составили r = 0,89 и r = 0,87; лука-порея - r = 0,87 и r = 0,96 соответственно.
Проведенное исследование позволило заключить, что в условиях Южного Урала изученные металлы образуют убывающие ряды элементов по их среднему содержанию в воде р. Карагайлы: Zn > Fe > Mn > Cu > Ni > Cd. Превышение допустимой нормы в среднем составило: по Zn - в 358 раз, Fe - 6,8 раза, Mn - 45 раз, Cu - 44 раза, Ni - 2 раза, Cd – 1,6 раза. Исследование пространственной изменчивости металлов в воде р. Карагайлы позволило заключить, что содержание Zn, Mn, Cd, Fe, Cu является показателем напряженности экологической ситуации на территории промышленного освоения реки.
По результатам биотестирования кресс-салат является более чувствительным к загрязнению поверхностной воды исследуемого водотока. Тестируемые образцы воды, отобранные в зоне техногенной нагрузки, являлись фитотоксичными по отношению к всхожести семян и сухой массы проростков кресс-салата. Фактором, отрицательно влияющим на всхожесть семян кресс-салата и лука-порея, оказалось содержание в воде Zn. Напротив, повышенное содержание ионов Zn и Ni в воде способствовало стимуляции роста и удлинению корня обеих тест-систем.
Рубрика: Химия
Дата публикации: 18.07.2016 2016-07-18
Статья просмотрена: 400 раз
Библиографическое описание:
Сергеев, М. А. Биотестирование почв на проростках семян кресс-салата / М. А. Сергеев, Л. В. Давыденко. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2016. — № 5 (8). — С. 68-71. — URL: https://moluch.ru/young/archive/8/529/ (дата обращения: 22.08.2020).
В городе выращивание цветов происходит на клумбах, куда специально завозят плодородную почву, так как она лучше подходит для выращивания различных цветочно-декоративных культур. В связи с этим возник вопрос: насколько почва городских территорий хуже почвы с клумбы и как она отличается по свойствам от специальным образом приготовленных почвогрунтов? Целью данного исследования являлось проведение биотестирования выбранных почв на проростках кресс-салата с установлением закономерностей прорастания семян. В качестве объекта настоящего исследования были выбраны почвы пришкольной территории (ГБОУ СОШ № 302 г. Санкт-Петербурга), а также почва около станции метро «Купчино» и универсальный почвогрунт «Добрый помощник». Предметисследования — кресс-салат (Lepidium sativum) сорт «Ажур».
Приготовление водных вытяжек почв.
Среднюю пробу почвы растирали в фарфоровой ступке и просеивали через сито с величиной отверстий в 1 мм. Для приготовления водной вытяжки брали навеску воздушно-сухой почвы в 20 г и помещали в коническую колбу на 250 см 3 . В колбу наливали 100 мл дистиллированной воды (соотношение почвы и воды 1:5), лишенной СО2 (30 мин. кипячением). Содержимое колбы размешивали с помощью магнитной мешалки 5 мин. Затем водную вытяжку отстаивали 5 мин и фильтровали через беззольный бумажный фильтр в небольшой химический стакан [1].
Биотестирования водных вытяжек почв на проростках тест-растений.
В чашки Петри помещали фильтровальную бумагу. На поверхность фильтров укладываются по 30 семян тест-растений кресс-салата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым. Проращивание всех семян проводили в одинаковых условиях по всем остальным факторам. Содержимое чашек Петри увлажняли водной вытяжкой исследуемой почвы. Одна чашка служила в качестве контроля по отношению к остальным, фильтровальную бумагу в ней увлажняли дистиллированной водой. В течение 4 дней наблюдали за прорастанием семян, поддерживая влажность на одном уровне. По истечении 4-х дней проростки вынимали и измеряли линейкой с точностью до 1 мм длину корешков, затем взвешивали проростки на аналитических весах, определяя биомассу [1].
Результаты биотестирования на проростках кресс-салата
Исследуемая почва
Средняя биомасса проростков, г
Ср. длина корешков, см
Всхожесть,%
Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Зейферт Д. В., Опарина Ф. Р., Тукумбетова Н. Р., Князева О. А., Уразаева А. И.
Проведено определение фитотоксичности ряда соединений переходных металлов, имеющих практическое значение. Авторами был использован предложенный в 1 новый метод оценки данного параметра химических соединений с использованием биологических методов анализа. Были протестированы следующие соединения: глюконаты Fe(II) (1), Co(II) (2), Cu(II) (3), Zn(II) (4), clorides Co(II) (5), Cu(II) (6), Zn(II) (7), а также комплексы глюконата меди (II) c 5-гидрокси-6-метилурацилом (8) и хлорида меди (II) с триэтилентетрамином (9). Проводилось тестирование 1% растворов данных соеднений в воде в диапазоне разбавлений 1-16 и описано изменение их токсичности при разбавлении. В качестве тест-объекта был использован кресс-салат . Представленные результаты показали, что изменение токсичности наилучшим образом описываются по изменению средней длины проростков. Показано, что все тестированные реагенты обладают выраженной фитооксичностью, которая убывает в ряду:) > (3) > (8) > (9)> (5)> (7)> (2) > (1) > (4)
Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Зейферт Д. В., Опарина Ф. Р., Тукумбетова Н. Р., Князева О. А., Уразаева А. И.
Estimation of phytotoxicity of some d-elements gluconates and chlorides with use of watercress ( Lepidium sativum)
Phytotoxicity of a number of compounds of transition metals having practical meaning has been investigated. The authors used the new method of evaluating this parameter of chemical compounds suggested in 1 with using biological methods of analysis. The following compounds have been tested: gluconates Fe(II) (1), Co(II) (2), Cu(II) (3), Zn(II) (4), clorides Co(II) (5), Cu(II) (6), Zn(II) (7), as well as complexes copper (II) gluconate with 5-hydroxi-6methiluracil (8) and copper (II) chloride with triethylenetetramine (9). We have here carried out testing 1% solutions of these compounds in water in dilution range of 1-16 and described changes in their toxicity when diluted. As an object of testing we used watercress Lepidium sativum ). The results obtained suggest that toxicity changes are best described when based on changes in average length of germs. It has been shown that all the tested reagents possess a pronounced phytotoxicity that decreases in line: (6) > (3) > (8) > (9)> (5)> (7)> (2) > (1) > (4).
Текст научной работы на тему «Оценка фитотоксичности глюконатов и хлоридов ряда d-элементов с использованием кресс-салата ( Lepidium sativum)»
УДК 597.0/.5 + 615.9
Д. В. Зейферт (д.б.н., доц.)1, Ф. Р. Опарина (к.х.н., доц.)1, Н. Р. Тукумбетова (студ.)1, О. А. Князева (д.б.н., проф.)2, А.И. Уразаева (асп.)2, И. Г. Конкина (к.х.н., с.н.с.)3
Оценка фитотоксичности глюконатов и хлоридов ряда d-элементов с использованием кресс-салата (Lepidium sativum)
1 Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамак, кафедра экологии и рационального природопользования 453118, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел. (3473)291130, e-mail: dseifert@mail.ru 2Башкирский государственный медицинский университет, кафедра биологической химии 50000, Уфа, ул. Ленина, 3, 3Институт органической химии Уфимского научного центра РАН, лаборатория координационных соединений, 450054, Уфа, пр.Октября, 71.
D. V. Zejfert 1, F. R. Oparina 1, N. R. Tukumbetova 1, O. A. Knyazeva 2, A. I. Urazaeva 2, I. G. Konkina 3
Estimation of phytotoxicity of some d-elements gluconates and chlorides with use of watercress (Lepidium sativum)
1 Branch of the Ufa State Petroleum Technological University in Sterlitamak 2, Oktyabrya pr., 453118, Sterlitamak, Russia; ph. (3473)291130, e-mail: dseifert@mail.ru
2 Bashkir State Medical University 3, Lenina st., 450000, Ufa, Russia 3 Institute of Organic Chemistry of the Ufa Scientific Centre of the RAS 71, Oktyabrya pr., 450054, Ufa, Russia
Проведено определение фитотоксичности ряда соединений переходных металлов, имеющих практическое значение. Авторами был использован предложенный в 1 новый метод оценки данного параметра химических соединений с использованием биологических методов анализа. Были протестированы следующие соединения: глюконаты Fe(II) (1), Co(II) (2), Cu(II) (3), Zn(II) (4), хлориды Co(II) (5), Cu(II) (6), Zn(II) (7), а также комплексы глюконата меди (II) с 5-гидрокси-6-метилурацилом (8) и хлорида меди (II) c триэтилентетрамином (9). Проводилось тестирование 1% растворов данных соединений в воде в диапазоне разбавлений 1—16 и описано изменение их токсичности при разбавлении. В качестве тест-объекта был использован кресс-салат (Lepidium sativum). Представленные результаты показали, что изменение токсичности наилучшим образом описывается по изменению средней длины проростков. Показано, что все тестированные реагенты обладают выраженной фитотоксичностью, которая убывает в ряду: (6) > (3) > (8) > (9)> (5)> (7)> (2) > >(1) > (4).
Ключевые слова: кресс-салат; токсичность; d-элементы; фитотестирование.
Дата поступления 08.10.12
Phytotoxicity of a number of compounds of transition metals having practical meaning has been investigated. The authors used the new method of evaluating this parameter of chemical compounds suggested in 1 with using biological methods of analysis. The following compounds have been tested: gluconates Fe(II) (1), Co(II) (2), Cu(II) (3), Zn(II) (4), clorides Co(II) (5), Cu(II) (6), Zn(II) (7), as well as complexes copper (II) gluconate with 5-hydroxi-6-methiluracil (8) and copper (II) chloride with triethylenetetramine (9). We have here carried out testing 1% solutions of these compounds in water in dilution range of 1-16 and described changes in their toxicity when diluted. As an object of testing we used watercress Lepidium sativum). The results obtained suggest that toxicity changes are best described when based on changes in average length of germs. It has been shown that all the tested reagents possess a pronounced phytotoxicity that decreases in line: (6) > (3) > (8) > (9)> (5)> (7)> (2) > (1) > (4).
Key words: garden cress; toxicity; phytotes-ting; d-elements.
Дисбаланс соединений d-элементов отмечается при различных патологических процессах в живых организмах, в том числе и при опухолевых. Для координационных соединений этих металлов отмечено как иммуномоду-лирующее, так и цитотоксическое действие. Применение 3^-металлов сдерживалось острой токсичностью их неорганических солей. Однако хелатирование свободных ионов металла полидентатными лигандами превращает их в устойчивые, мембранопроницаемые, более координационно насыщенные, не способные разрушить биокомплексы малотоксичные частицы, что обусловливает исследование их физико-химических характеристик, цитотоксичес-кой и иммунотропной активности, а также находит все более широкое применение 2-5.
Нами предложен новый метод оценки токсичности данной группы веществ с использованием биологических методов анализа 6. В качестве тест-объекта использован кресс-салат (Lepidium sativum), ранее примененный для оценки токсичности ряда синтезируемых соединений 7,1.
Материалы и методы
Биотестирование является недорогим, но достаточно корректным методом определения токсичности различных веществ и их смесей. Кресс-салат является одним из наиболее часто используемых тест-объектов 8.
Исследование проводили в июне 2012 г. при комнатной температуре. Проведена оценка степени фитотоксичности на следующие параметры кресс-салата: всхожесть семян (VCH, %), среднюю длину проростка (L, мм),
средний сухой вес проростка (W, мг). Исследования проводили по следующей методике: на фильтровальную бумагу, уложенную на дно чашки Петри, раскладывали по 30 семян кресс-салата. Фильтровальную бумагу увлажняли исследуемыми растворами в разных концентрациях по следующий схеме: (1% маточный раствор) и растворы в двукратном, четырехкратном, восьмикратном и шестнадцатикратном разбавлении. Все разбавления проводили в трех повторностях. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. Продолжительность опыта составляла семь дней. После завершения опыта фиксировали процент проросших семян, длину проростков и их сухой вес, а также соотношение между длиной и сухим весом проростков.
Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартных методов по программе «Statistica-5.0 for Windows». Оценку значимости различий среднеарифметических значений проводили с использованием t-критерия Стьюдента.
Список тестируемых соединений приведен в табл. 1.
Результаты и их обсуждение
Фитотестирование на семенах кресс-салата показало, что все исследуемые растворы обладают ингибирующим воздействием на показатели роста и развития растений. Острая фи-тотоксичность зарегистрирована для трех реагентов (табл. 2).
При анализе изменения всхожести, средней длины проростков и среднего сухого веса проростков были получены показатели их за-
1 Fe-2. Глюконат железа, Fe(C6HnO7)2 • Fe(C6HnO7)3
2 Co-1. Хлорид кобальта, CoCh • 6 H2O
3 Co-2. Глюконат кобальта, Co(C6HnO7)2 • 2H2O
4 Cu-1. Хлорид меди. CuCh • 2 H2O
5 Cu-2. Глюконат меди, Cu(C6HnO7)2 • 2H2O
6 Cu-3. Комплекс глюконата меди с 5-гидрокси-6-метилурацилом, Cu(C6HnO7)2 • C5H6N2O3
7 Cu-4. Комплекс хлорида меди с триэтилентетрамином, CuCh •
8 Zn-1. Хлорид цинка, ZnCh
9 Zn-2. Глюконат цинка, Zn(C6HnO7)2 • 2H2O
Проявление острой фитотоксичности у синтезированных реагентов
Название Кратность разбавления
Комплекс хлорида меди с триэтилентетрамином
Box & Whisker Plot
VS 1 VS 2 VS4 VS8 VS16 CONTR
±Std. Dev. □ ±Std. Err. □ Mean
Рис. 1. Зависимость между всхожестью (%) и степенью разбавления на примере хлорида кобальта
Кресс-салат – однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.
Кроме того, побеги и корни кресс-салата под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).
Семена кресс-салата прорастают уже на 3-4-е сутки, а полный срок эксперимента может не превышать 2 недель.
Материалы и оборудование: чашки Петри, банки или горшочки, фильтры, семена кресс-салата, пинцет.
1) Прежде чем приступить к самому эксперименту, необходимо партию семян кресс-салата проверить на всхожесть. Для этого в несколько чашек Петри насыпать промытый речной песок слоем в 1 см. Сверху песок накрыть фильтровальной бумагой. Далее песок и бумагу увлажнить до полного насыщения водой и на нее разложить определенное количество семян. Сверху семена закрыть фильтровальной бумагой и неплотно накрыть стеклом. Проращивание проводить при температуре 20-25 °С и желательно в стационарных условиях (в термостатах). Нормой считается прорастание 90-95 % семян в течение 3-4 суток. Просчитать процент проросших семян от числа посеянных. Эта величина называется всхожестью.
Определив всхожесть, приступить непосредственно к эксперименту;
2) Чашки Петри наполнить до половины исследуемым субстратом (загрязненной почвой, речным или озерным илом и т.п.). В другие чашки поместить точно такой же объем заведомо чистого субстрата, который будет служить в качестве контрольного. Для получения достоверных результатов сделать несколько повторов (несколько чашек Петри) как исследуемого субстрата, так и контрольного;
3) Экспериментальные субстраты и контрольные во всех чашках увлажнить одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения;
4) В каждую чашку на поверхность субстрата уложить равное количество (30-50) семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами должно быть примерно одинаковым. Далее семена покрыть тем же субстратом, который насыпать почти до краев чашки, и его поверхность аккуратно разровнять. Затем верхний субстрат увлажнить до состояния нижнего;
5) В течение 10-12 дней производить наблюдения за прорастанием семян, поддерживая влажность и температуру на одинаковом уровне. Результаты наблюдения занести в таблицу 14.
В зависимости от результатов эксперимента субстратам присваивается один из четырех уровней загрязнения.
1. Минимальный уровень загрязнения, или оно отсутствует. Всхожесть семян достигает 90-100 %, всходы равномерные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контрольных образцов, с которыми сравниваются опытные.
2. Слабое загрязнение. Всхожесть 60-90 %. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.
3. Среднее загрязнение. Всхожесть 20-60 %. Проростки по сравнению с контрольными короче и тоньше. Некоторые из них имеют выраженные дефекты.
4. Сильное загрязнение. Всхожесть семян очень слабая (менее 20 %). Проростки мелкие и имеют выраженные дефекты.
Таблица 14 – Скорость прорастания семян кресс-салата
Число проросших семян, %
Примечание. При проведении опытов с кресс-салатом следует учитывать, что большое влияние на всхожесть семян и качество проростков оказывают водно-воздушный режим и плодородие субстрата. В хорошо аэрированной почве, богатой гумусом (чернозем, верхний горизонт лесной подзолистой почвы), всхожесть и качество проростков всегда лучше, чем в тяжелой глинистой или бедной песчаной почве. Поэтому при осуществлении данного эксперимента следует строго стандартизировать условия проведения для всех повторов и вариантов.
Следует помнить, что кроме загрязнения почвы, на кресс-салат оказывает влияние состояние воздушной среды. Газообразные выбросы автомобилей вызывают морфологические отклонения от нормы у проростков и в частности отчетливо уменьшают их длину. В этой связи кресс-салат можно использовать в качестве индикатора загрязнения воздуха, проводя эксперименты по проращиванию семян на незастекленных балконах многоэтажных зданий, расположенных вдоль оживленных автомобильных магистралей. Газообразные выбросы автотранспорта имеют плотность более высокую, чем воздух, и скапливаются в приземном слое до высоты 2 м. Одновременное проращивание семян кресс-салата на различной высоте в период теплой и безветренной погоды, как правило, показывает заметные различия в качестве и количестве проростков.
Методика индикации загрязнения атмосферы по состоянию хвои сосны обыкновенной
В лесных биоценозах наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обусловливает и выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного воздействия на окружающую среду. Информативными показателями такого техногенного воздействия являются изменения анатомического строения, морфологии и продолжительности жизни листовых пластинок хвои.
В незагрязненных сосняках основная масса хвои не имеет повреждений, и лишь незначительная часть хвоинок несет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности.
Материалы и оборудование: миллиметровая бумага, линейка, бюксы для сбора хвоинок, пинцет, бинокуляр.
1) Диагностику необходимо провести на разных пробных площадках, различающихся антропогенной нагрузкой. Для сравнительного анализа надо тщательно подобрать контрольный участок сосновых насаждений, где степень антропогенного воздействия относительно невысокая.
Можно сравнить один загрязненный участок соснового леса с контрольным, но если есть возможность выбрать несколько биотопов, которые будут различаться по интенсивности загрязнения атмосферы или по качественно различным загрязнителям, то лучше определить степень антропогенного загрязнения на каждом из них.
2) В точке обследования (загрязненные участки) выбрать 5-6 молодых сосновых деревьев в возрасте 10-15 лет, которые произрастают на более или менее открытых местах. Это важно так как здесь повреждения листовых пластинок выражены сильнее и они более заметны, чем в густых насаждениях;
3) С нескольких боковых побегов в средней и верхней частях кроны отобрать 200-300 хвоинок второго и третьего года жизни;
4) Анализ собранного материала провести в лабораторных условиях. Всю хвою поделить на несколько групп по степени повреждений листовой пластинки. Можно предложить такую классификацию повреждений:
а – неповрежденная хвоя;
6 – хвоя с небольшим количеством мелких пятен, нет сухих участков;
в – хвоя с большим количеством мелких пятен, есть сухие участки на кончике хвоинки;
г – хвоя с признаками усыхания на более чем треть поверхности листовой пластинки;
д – хвоя с полностью усохшей листовой пластинкой;
5) Полученные данные занести в итоговую таблицу.
6) По полученным результатам желательно построить гистограммы, отражающие различную степень повреждения хвойных пластинок.
Таблица 15 – Определение состояния хвои сосны
Читайте также: