VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Огромное воздействие на состояние окружающей среды оказывают выбросы промышленных предприятий.

Основные техногенные загрязнители природной среды - это различные газообразные вещества, аэрозоли, пыль, выбрасываемые в атмосферу объектами энергетики, промышленности, насыщенные вредными химическими соединениями промышленные стоки, коммунальные и бытовые отходы, пестициды и минеральные удобрения, в огромном количестве используемые в сельском хозяйстве, нефтепродукты.

К числу самых распространенных и опасных загрязнителей воздуха относятся диоксид азота, бензол; воды - пестициды, нитраты; почвы - полихлорированные дифенилы, соляная кислота, тяжелые металлы. Количество техногенных загрязнителей на сегодняшний день велико и, к сожалению, продолжает расти. Особую опасность представляют тяжелые металлы, которые все в большем количестве накапливаются в почве, воде и продуктах питания. Для оценки степени воздействия промышленности и снижения его влияния на природную среду используют метод биоиндикации.

Биоиндикация – оценка качества природной среды по состоянию биоты. Этот метод основан на наблюдении за составом, численностью и состоянием видов-индикаторов.

Одними из самых распространенных организмов-биоиндикаторов выступают растения, в частности хвойные.

Целью данной работы было изучить метод биоиндикации на основе литературных источников, провести оценку перспективности и актуальности использования хвойных растений для целей биоиндикации.

В анализ были включены следующие статьи: Машкина О.С., Калаев В.Н., Мурая Л.С., Леликова Е.С. «Цитогенетические реакции семенного потомства сосны обыкновенной на комбинированное антропогенное загрязнение в районе новолипецкого металлургического комбината»; Князева С.Г., Муратова Е.Н. «Кариологический обзор хвойных растений на основе базы данных по хромосомным числам»; Кузнецова Н.Ф., Машкина О.С. «Реакция на стресс и ее последствие у сосны обыкновенной в онтогенезе и при смене поколений»; Белоусов М.В. «Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной».

Анализ литературных источников показал, что к основным параметрам хвойных растений, на которые оказывается наибольшее воздействие промышленности относятся: количество гаплоид, всхожесть семян, митотический индекс, патологии митоза, количество микроядер в клетках корневой системы, число клеток с максимальным количеством ядрышек. Рассмотрим примеры данных явлений в различных регионах страны.

Красноярский край. Оценивалось состояние атмосферного воздуха в связи с интенсивными выбросами окиси углерода, токсичного фтористого водорода, а также смолистых веществ, обладающих канцерогенным эффектом при слабом рассеивании примесей и их накоплении в атмосфере от Красноярского алюминиевого завода. Среднегодовые концентрации бенз(а)пирена, диоксида азота, взвешенных веществ и формальдегида превышают ПДК. В качестве образцов для анализа была выбрана хвоя молодых посадок сосны обыкновенной (Pinus sylvestris), ели сибирской (Picea obovata) и пихты сибирской (Abies sibirica). В клетках хвойных были обнаружены добавочные хромосомы. У сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) гаплоиды с числом хромосом достигали 2n=1x=12, у ели сибирской (Picea obovata) – 2n=22, 23, 25; у пихты сибирской (Abies sibirica) – 2n=22, 25, 26, 27, 30; что привело к замедленному росту и карликовости (Князева, Муратова, 2010).

Липецк. Основным источником загрязнения воздуха г. Липецка и Липецкой области является Новолипецкий металлургический комбинат. На долю выбросов комбината приходится 89 % от всех выбросов предприятий области. Основными загрязнителями являются газообразные соединения, такие как оксид углерода (280 тыс. т), диоксид серы (20,2 тыс. т), окислы азота (15,7 тыс. т). Кроме того, комбинат выбрасывает: бенз(а)пирен (0,168 т), фтористые соединения (1,848 т), ксилол (0,165 т), фенол (11,474 т), бензол (80,366 т), этилбензол (0,020 т) и др. В качестве образцов для анализа были выбраны семена сосны обыкновенной от свободного скрещивания. В результате исследований было установлено, что снизилась всхожесть семян до 32% по сравнению с 2006 годом. Митотический индекс их был значительно ниже (6,1±0,4%), чем в контрольных условиях (9,3±02%). Частота нарушений митоза увеличилась на 5%, доля мутировавших ядер в клетках семян достигала 71,4%. Все это свидетельствовало о нарушении хромосомного материала (Калаев, Леликова, Машкина, Мурая, 2009).

Воронежская область. В результате обработки данной территории химическими мутагенами состояние хвойных пород деревьев резко ухудшилось. Для проведения токсикологического анализа в качестве образцов использовали семена пихты сибирской (Abies sibirica). В результате проведенных исследований было установлено, что частота патологий митоза в проростках пихты сибирской (Abies sibirica) увеличилась в 8 раз по сравнению с контролем. В следующем поколении, после того, как генетический материал прошел через половой процесс, разница между вариантами сократилась в 4 раза и составила 2-кратное превышение (Кузнецова, Машкина, 2011).

Чита. В связи с высокой долей выбросов промышленных предприятий и выхлопных газов автомобилей в почве накопилось большое количество свинца, которое превысило предельно допустимую концентрацию (ПДК по свинцу в почве 6 мг/г). Именно нитрат свинца оказывает отрицательное действие на рост и развитие растений. В качестве образцов для анализа были выбраны семена ели сибирской (Picea obovata). В результате проведенных исследований было установлено, что с возрастанием концентрации нитрата свинца снизилась митотическая активность в клетках ели сибирской (Picea obovata) (от 8% в контроле до 6-7,9% в опытных вариантах). Число микроядер выросло по сравнению с контролем в 88 раз. Значительно увеличилось число клеток с максимальным количеством ядрышек (с 10-12 ядрышками в ядре) по сравнению с контролем (в 3-5 раз) (Белоусов, 2011).

Таким образом, можно сделать вывод о том, что хвойные растения являются хорошими организмами-биоиндикаторами и успешно применяются для оценки качества атмосферного воздуха (окись углерода, фтористый водород, диоксид серы, окислы азота) и почвы (железо, медь, цинк, свинец, алюминий). Для установления токсического действия разных веществ используют, как правило, семена либо хвою сосны обыкновенной (Pinus sylvestris), пихты сибирской (Abies sibirica) или ели сибирской (Picea obovata). Плюсами использования хвойных растений в качестве биоиндикаторов является доступность материала для анализа (семена, хвоя), а так же точность измерения концентрации. К минусам можно отнести продолжительность исследования, которая зависит от скорости прорастания семян.

Список литературы

1. Машкина О.С., Калаев В.Н., Мурая Л.С., Леликова Е.С. Цитогенетические реакции семенного потомства сосны обыкновенной на комбинированное антропогенное загрязнение в районе новолипецкого металлургического комбината // Экологическая генетика. 2011, №5. С. 17-29.

2. Кузнецова Н.Ф., Машкина О.С. Реакция на стресс и ее последствие у сосны обыкновенной в онтогенезе и при смене поколений // Хвойные бореальной зоны. 2011, № 1-2. С. 83-90.

3. Князева С.Г., Муратова Е.Н. Кариологический обзор хвойных растений на основе базы данных по хромосомным числам // Хвойные бореальной зоны. 2010, № 1-2. С. 127-135

4. Белоусов М.В. Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной // Хвойные бореальной зоны. 2011, № 5-6. С. 61-66.

Код для цитирования: Скопировать