Влияние солей тяжелых металлов на рост культурных растенийАвтор: Сидорова Н., ученица 10 класса, МОУ «Лицей№7».
Руководитель: Маскайкина И.В., учитель биологии и экологии МОУ «Лицей№7».
Год выполнения: 2007 год
Природная среда активно загрязняется как биогенными, так и чужеродными металлами. Наибольшую опасность среди них представляют тяжелые металлы: ртуть, свинец, цинк, медь, барий и т.д. Возрастающее поступление тяжелых металлов в окружающую среду приводит к загрязнению почв и повреждениям растительных организмов.
Однако, целый ряд металлов включен в различные процессы метаболизма, то есть являются жизненно важными для живых организмов.
Активность металлов зависит от формы, в которой он попадает в живой организм, от физических и химических свойств металлического соединения, от химических реакций, в которые он вступает сначала в почве, а потом в организме.
Целью настоящего исследования стало изучение влияния солей тяжелых металлов на морфологические и физиологические показатели растений.
Для проработки основной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние тяжелых металлов на рост растений, то есть на высоту побега, длину корня, сырую и сухую массу растений ,площадь листовой поверхность;
2. Изучить влияние тяжелых металлов на проницаемость мембран исследуемых объектов;
3. Определить токсичные концентрации солей тяжелых металлов для исследуемых видов растений;
Объектом исследования служили семена и растения редиса гибрида F и семена и растения кукурузы гибрида РОСС. Обратите внимание, для своего исследования мы отобрали виды двух классов: двудольные и однодольные.
В качестве материала исследования использовались растворимые соли тяжелых металлов: сантимолярный и миллимолярный растворы ацетата бария и нитрата меди. Этот диапазон соответствует реально существующим в природных условиях концентрациям тяжелых металлов.
При проведении исследований использовались следующие методики:
1. Выращивание растений методом почвенных культур это и стало новизной данного исследования, так как мы учли взаимодействие тяжелых металлов с почвенной средой;
2. Весовой метод определения площади листовой поверхности и других ростовых параметров;
3. Кондуктометрический метод определения проницаемости мембраны по выходу электролитов;
В ходе эксперимента мы получили неоднозначные результаты: барий в концентрации одна сотая моль на литр уменьшал высоту побега у растений кукурузы. Другие растворы тяжелых металлов оказывали, наоборот, стимулирующее действие на этот показатель. Медь в концентрации одна сотая моль на литр уменьшала диаметр стебля кукурузы, остальные варианты увеличивали значения этого параметра. При этом только соли бария приводили к увеличению площади листовой поверхности. И соли бария и соли меди в обеих концентрациях уменьшали показатели и сырой и сухой массы.
У редиса соли изучаемых тяжелых металлов не оказали стимулирующего влияния на высоту и диаметр стебля. Однако соли бария в обеих концентрациях и соль меди в концентрации одна тысячная моль на литр увеличивали длину корня на 12% и 16% соответственно. Это отразилось и на приросте площади листовой поверхности. Самым эффективным в этом случае оказался барий в концентрации одна сотая моль на литр. Прирост площади листовой поверхности составил 5%. По-видимому, это связано не только с увеличением площади поглотительной способности корней, но и с увеличением синтеза фитогормонов - цитокининов. Эти гормоны образуются в корневой системе и контролируют образование фотосинтетического аппарата. Анализ сырой и сухой массы проростков редиса показал, что достоверных различий между вариантами не было.
Следующим этапом работы стало изучение проницаемости мембраны - это является важным показателем целостности клетки и организма.
При определении выхода электролитов у кукурузы мы обнаружили, что только медь в более высокой концентрации усиливала проницаемость мембраны по сравнению с контролем. В остальных вариантах мы отметили уменьшение проницаемости мембраны. Это доказывает, что повреждающим эффектом для кукурузы в нашем опыте обладает сантимолярный раствор соли меди.
У редиса проницаемость мембраны возрастала при действии всех растворов тяжелых металлов, кроме раствора меди в более низкой концентрации. Однако на фоне увеличения длины корня и особенно площади листа говорить о повреждающем действии растворов металлов изучаемых концентраций невозможно.
Таким образом, обобщая выше сказанное, можно сделать выводы, что действие ионов меди более токсично по сравнению с барием и концентрация ацетата бария и нитрата меди одна тысячная моль на литр оказывают даже положительное физиологическое влияние на рост проростков, о чем свидетельствует уменьшение проницаемости мембран.
|
