VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

На растения большое влияние оказывает антропогенное воздействие, эффект от которого может быть нейтральным, положительным или вредным. Рассмотрим эти варианты влияний на основе анализа научных статей в количестве семи экземпляров. В качестве удобных биоиндикаторов представлены водные, культурные и другие виды растений.

Изучение механизмов устойчивости растений к повреждающему воздействию абиотических факторов является актуальной проблемой экологии и имеет принципиальное значение для понимания стратегии выживания растений в условиях интенсивного загрязнения. Рассмотрим пример засоления, которому во многом способствуют неблагоприятные глобальные изменения климата. Что приводит к снижению продуктивности агро- и биоценозов, падению биоразнообразия и, как следствие, значительным экономическим потерям. На основе материалов статей вестников Томского и Иркутского государственных университетов выявим действие NaCl, его накопление на проростки рапса (Brassica narus), теллунгиеллы солонцовой (Thellungiella salsuginea) и арабидопсиса (Arabidopsis thaliana). Проведенные исследования приводят к выводу, что при длительном засолении в первую очередь повреждается корневая система, а затем – надземные органы [5]. Накопление химических элементов, приводящее к выносу K, Ca, Mg, существенным образом зависит не только от концентрации NaCl в питательной среде, но и от генетических особенностей вида. Солевой стресс в растениях приводит к нарушению баланса эссенциальных элементов, а также к постепенной адаптации, сопровождающейся формированием защитных механизмов и повышением солеустойчивости [1]. Таким образом, полученные данные демонстрируют природную способность организмов приспосабливаться к антропогенным факторам, что может быть использовано при биоиндикации и при экологических экспертизах в зонах техногенного загрязнения.

Для раскрытия влияния тяжелых металлов на растения рассмотрим представителей водных экосистем, вследствие наиболее сильного воздействия со стороны человека. Прямые стоки промышленного производства, коммунального и сельского хозяйства приводят к нарушению структуры и функционирования водных сообществ, ухудшению качества воды.

В статье журнала Сибирского Федерального университета приведен пример экспериментов оценки действия тяжелых металлов на водное растение Elodea Canadensis. Цель работы заключалась в сравнении чувствительности физиологических реакций у организма к вредным металлам и в перспективе дальнейшего использования этого вида для оценки качества воды. В результате опыта было выяснено, что по токсичности для фототаксиса хлоропластов в листьях элодеи металлы можно ранжировать следующим образом, в порядке усиления эффекта: Mn < Ni < Co < Cu < Zn [3]. А в статье Е. Г. Крылова 2010 года того же журнала была описана работа, целью которой было изучение влияния сульфата никеля на прорастание семян прибрежно-водных растений разных экологических групп. Благодаря неоднородным результатам данного эксперимента ученые пришли к выводу, что разная реакция семян на действия тяжелых металлов объясняется различиями в их строении и размерах. Например, наиболее чувствительными к повышению концентраций оказались семена сусака зонтичного (Butomus umbellatus), так как они мелкие и их поверхность тонкозернистая, а самое высокое конечное прорастание отмечено у частухи подорожниковой (Alisma plantago-aquatica), так как клетки его семенной кожуры крупные, с утолщенными наружными стенками, полости их заполнены твердым содержимым. Также выяснилось, что у гигрофитов нормальное развитие проростков продолжалось только в варианте с концентраций 1мг/л [4].

В условиях интенсивного загрязнения особое значение приобретает способность водных экосистем к поддержанию гомеостаза. Эту тему раскрывает Галицкая А. А. из Саратовского университета в своей статье об исследовании адаптации вольфии бескорневой (Wolffia Arrhiza) к различным минеральным и биогенным поллютантам [6]. Полученные после опытов результаты показали, что растения вольфии бескорневой обладают высокой резистентностью к воздействию поллютантов. Они характеризуются выраженным потенциалом адаптации к различным концентрациям токсичных веществ, что проявляется при восстановлении интенсивности процесса вегетативного размножения растений. В качестве механизма аккумулирующего адаптивный потенциал может выступать наличие в составе клеточных стенок большого количества пектиновых полисахаридов и поверхностного гидрофобного слоя. Таким образом, вышеупомянутые представители водно-прибрежных растений являются не только удобными объектами для биоиндикации и ценными материалами при оценке загрязнения окружающей среды, но и механизмами биологического самоочищения воды, исследование которого составляет одну из важных задач в современной экологии.

Но применение бактериальных биопрепаратов также может быть и одним из экологически безопасных методов биологического земледелия. Во-первых, воздействие ризосферных бактерий (Азотобактерина, Фосфобактерина, Кремнебактерина) может изменять физиологические характеристики проростков гороха (Pismus sativum) и огурца (Cucumis sativus). Проведенные эксперименты показали, что использование биопрепаратов способствует повышению ростовых процессов у растений: повышается скорость роста, стимулируется корнеобразование [2]. Во-вторых, действие селеноорганических соединений (селенохромена и перхлората селенохромилия) на мягкую яровую пшеницу (Triticum aestivum) существенно увеличивает ее продуктивность и урожайность, а также повышает антистрессовые свойства по отношению к тяжелым металлам, что открывает перспективность применения биологически активных веществ на антопогенно-депрессионных территориях [7].

Итак, мы выяснили, что, как и вышеупомянутые, так и другие виды исследований, с помощью которых отслеживаются отрицательные и положительные реакции растений на влияние на них абиотических факторов, необходимы для проведения эффективной биоиндикации. А полученную информацию рационально использовать для устранения и предотвращения экологических нарушений, а также в разработке новых сортов удобрений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Особенности изменения микроэлементного состава растений арабидопсиса (ARABIDOPSIS THALIANA (L.) HEYNH.) и теллунгиеллы (THELLUNGIELLA SALSUGINEA (PALLAS) O. E. SCHLTZ) при моделировании условий засоления / Г. А. Белоголова, В. Н. Шмаков, Г. В. Матяшенко, Ю. М. Константинов // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. 2008. № 2. С. 102-106.

2. Изменение физиологических характеристик роста растений под воздействием ризосферных бактерий / М. Г. Соколова, Г. П. Акимова, Л. В. Нечаева // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. 2008. № 1. С. 68-71.

3. Оценка токсичности металлов для водного растения Elodea Canadensis / Т. А. Зотина, Е. А. Радионова [и др.] // Журнал Сибирского Федерального университета. Серия: Биология. 2009. № 2. С. 226-236.

4. Влияние сульфата никеля на прорастание семян и развитие проростков прибрежно-водных растений / Е. Г. Крылова // Журнал Сибирского Федерального университета. Серия: Биология. 2010. № 3. С. 99-106.

5. Влияние хлоридного засоления на прорастание семян и рост проростов Brassica narus / Д. Хасан, И. С. Ковтун, М. В. Ефимова // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 4. С. 108-112.

6. Исследование адаптации WOLFFIA ARRHIZA (LINNAEUS, 1771) HORKEL EX WIMMER к различным минеральным и биогенным поллютантам на примере тяжелых металлов и антибиотиков / А. А. Галицкая, Н. Ю. Селиванов, О. Г. Селиванова, О. И. Соколов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2012. № 1. С. 36-41.

7. Новые селеноорганические соединения как биологически активные вещества для повышения сресс-устойчивости зерновых и цветочных культур к тяжелым металлам / О. В. Федотова, Е. И. Линькова, В. А. Назаров [и др.] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2012. № 1. С. 6-11.

Код для цитирования: Скопировать