Особенности содержания и миграции селена в природном сообществе - Студенческий научный форум

XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Особенности содержания и миграции селена в природном сообществе

Митченко А.С. 1
1Курганский государственный университет (640020, г. Курган, ул.Советская, 63, стр.4)
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность - Селен (Se) известен как жизненно важный микроэлемент с уникальными биологическими функциями и широким спектром действия его соединений. Он играет важную антиоксидантную роль в биосфере. В медицинской практике его используют в качестве дополнительного средства в лечении раковых заболеваний, а то есть, продлевая жизнь онкобольным, а также профилактического средства от множества других болезней, особенно аллергического, инфекционного и эндокринного характера.

Эссенциальность селена для человека установлена еще в середине ХХ века. В дальнейшем она была доказана и для организмов животных. В настоящее время перспективным методом коррекции дефицита этого элемента является получение обогащенной продукции растениеводства.

Не изучено: отсутствие системных данных о накоплении селена в растениях различных почвенно-климатических зон, изучение экологических проблем.

Целью исследования состояло в теоретическом обосновании экосистемы суходольного луга, в описании особенностей содержания и миграции селена в природном сообществе.

В Задачи исследования входит:

1) Провести литературный обзор и определить степень изученности темы.

2) Теоретически обосновать описание состава экосистемы суходольного луга и факторов, оказывающие влияние на его природное сообщество.

3) Подобрать методики исследования селена для природного общества.

4) Изучить биогеохимические циклы круговоротов селена в природе.

5) Выявить проблемы дефицита селена у людей и разработать методические рекомендации по употреблению суточной нормы селена

Методы исследования

Применялись такие методы исследования как: эксперимент, наблюдение и спектрофотометрический метод.

Теоретическая значимость

Проведено теоретическое описание состава экосистемы суходольного луга и факторов, оказывающие влияние на его природное сообщество.

Разработаны биогеохимические круговороты селена в природе.

Практическая значимость

Полученные исследованием результаты говорят о том, что дополнительные дозы селена, угнетают прогрессирование в развитии различных болезней, чтобы не было дефицита и нехватки, нужно делать обогащать этим элементом зерновые и кормовые культуры для последующего введения его в рацион человека и животных.

Структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. В работе содержится два рисунка - «Большого геологического круговорота элемента, «Биологического круговорот элемента малый и большой»

Глава 1. Экосистема луга

1.1. Состав экосистемы суходольного луга

Суходольные луга располагаются на более, повышенных участках, где нет избыточного увлажнения. Они довольно широко распространены на территории области, как правило, возникают на месте уничтоженных лесов. Поэтому такие луга вторичного происхождения иногда называют послелесными. Растительный покров здесь сравнительно невысокий. На этих лугах в составе травостоя доминируют: полевица тонкая (Agrostis tenuis), душистый колосок (Anthoxanthum odoratum), мятлик узколистный (Poa angustifolia), овсяница красная (Festuca rubra). Очень многочисленна группа разнотравья.

Наиболее широко распространены следующие типы:тонкополевичный, душистоколосковый, узколистномятликовый, красноовсянецевый. 

Урожайность - 10–15 ц/га. Луга этого типа малоценны в хозяйственном отношении.

В юго-восточной части области по склонам балок южной экспозиции, особенно в пределах ландшафтов лёссовых возвышенных равнин, распространены сообщества северных луговых степей и остепненные луга. Сообщества северных луговых степей представляют собой экстразональную растительность.

Экстразональной называют растительность, которая встречается за пределами своей зоны в условиях близких зональным. Такие же сообщества распространены в долинах рек Десны, Судости, Сева и Усожи, где они занимают склоны южной экспозиции и крутые эродированные склоны с выходом меловых отложений. В составе лугово-степных сообществ обычны виды северных луговых степей: шалфеи луговой (Salvia pratensis) и мутовчатый (S. verticillata), скабиоза бледно-желтая (Scabiosa ochroleuca), эспарцет песчаный (Onobrychis arenaria), подмаренник русский (Galium ruthenicum), люцерна серповидная (Medicago falcata). Изредка встречаются ирис безлистный (Iris aphylla), качим высочайший (Gypsophila altissima), зопник клубненосный (Phlomis tuberosa), ковыль перистый (Stipa pennata), осока низкая (Carex humilis), овсяница валисская (Festuca valesiaca) и горицвет весенний (Adonis vernalis ). Все эти виды находятся на северной границе своих ареалов и нуждаются в охране.

Представитель семейств составляющих основу луговых фитоценозов - астрагал (Astragalus)[5]. Степной вид, произрастающий на участках со степной растительностью, большей частью на склонах балок и речных долин различных экспозиций, в их верхних и средних частях, реже на водоразделах. Растет обычно на открытых местах, иногда на лесных опушках и полянах, в негустых зарослях степных кустарников (бобовник низкий, дереза кустарниковая и др.), на курганах и старых кладбищах. В лесостепи встречается преимущественно на склонах южных и восточных экспозиций, а в более южных районах — чаще на северных и западных склонах. К почвам нетребователен: хорошо растет не только на богатых черноземах, но также на смытых скелетных почвах склонов и на песках (например, по окраинам Алешковских песков в низовье Днепра). К влаге нетребователен: встречается на сухих солнечных южных и восточных склонах и гребнях; свежих и, тем более, влажных участков избегает. Это светолюбивое растение, не выдерживающее затенения, и потому в лесах встречается только на солнечных опушках и полянах. Скашивание выносит хорошо, выдерживает слабый выпас. При интенсивном выпасе постепенно выпадает из травостоя[4].

В РСФСР растет в Липецкой, Тамбовской, Курской, Белгородской, Воронежской, Саратовской и Волгоградской областях.

1.2. Факторы, оказывающие влияние на экосистему луга

Суходольные луга в лесной зоне имеют большое значение для пчеловодства. На них обычно много белого и розового клевера, одуванчика лекарственного, герани луговой, мышиного горошка и некоторых других медоносов. Взяток с лугов обычно невысокий, но устойчивый.

При перепашке кислых почв суходольных лугов и последующем их залужении под однолетние растения или под покровную культуру (в случае ускоренного залужения) необходимо вносить 4 - 6 т на 1 га известковой муки.

В нечерноземной зоне большие площади суходольных лугов и пастбищ расположены на кислых песчаных и супесчаных почвах[11]. Известкование таких лугов и пастбищ как при поверхностном, так и при коренном улучшении оказывает положительное влияние на повышение их продуктивности - Для известкования необходимо применять материалы, содержащие магний. При поверхностном известковании следует использовать обожженные известковые материалы.

Дерново-подзолистые заболоченные почвы ( оглеенные) встречаются на суходольных лугах временного избыточного увлажнения. Они имеют плотную дернину, часто в верхней части оторфо-ванную. Мощность дернового ( перегнойного) горизонта небольшая - 5 - 15 см; подзолистый и аллювиальный горизонты с наличием сизых ( оглеенных) пятен и ходов, ортштейновых зерен и ржавых пятен. Почвы сильнокислые, рН солевой вытяжки менее 4 5, имеют высокую обменную кислотность, часто повышенное содержание подвижного марганца. Количество кислотнорастворимой Р205, по Кирсанову, иногда достигает более 10 мг на 100 г почвы. Однако и в этом случае подвижность фосфора и доступность его для растения низкая. 

Дерновая земля - это перепревшие дернины, взятые с суходольного луга на глинистой почве. Их срезают лопатой и складывают в штабеля травой вниз. 

Значительно повышаются урожаи трав при поверхностном внесении удобрений на суходольных лугах с нормальным увлажнением - клеверо-овсянично-разнотравные и др. На таких лугах фосфорные и калийные удобрения увеличивают урожай сена на 10 - 15 ц на 1 га. Если к этим удобрениям добавлять азотные в дозе 30 - 60 кг действующего начала на 1 га, то можно собирать сена 35 - 40 ц с 1 га. 

Луговые травы хорошо отзываются на калийные удобрения, особенно на суходольных лугах. Под влиянием калийных и фосфорных удобрений не только повышается урожай, но и улучшается видовой состав трав: в общем травостое азот повышает удельный вес злаковых, а фосфор и калий - бобовых растений. 

Представитель семейств составляющих основу луговых фитоценозов - астрагал (Astragalus). Это светолюбивое растение, не выдерживающее затенения, и потому в лесах встречается только на солнечных опушках и полянах. Скашивание выносит хорошо, выдерживает слабый выпас. При интенсивном выпасе постепенно выпадает из травостоя.

Под пашню при соответствующих затратах дополнительно можно использовать большие площади малопроизводительных лесов, вырубки и гари, низкоурожайные суходольные луга и пастбища и, наконец, болотные массивы с низинными торфяными почвами. 

Режим влажности экотопов травяных БГЦ во многом зависит от источников их водного питания. Так, водный режим экотопов суходольных лугов и пастбищ определяется в основном атмосферными осадками. Водный режим низинных луговых и пастбищных биогеоценозов зависит главным образом от запасов и миграции грунтовых вод. Полые воды определяют водный режим поемных травяных БГЦ. 

Для горн, лугов характерны высокотравные виды ( горцы змеиный и альпийский, кровохлебка лекарств. В травостое этих лугов обильна манжетка. Суходольные луга на равнине расположены в сев.

Распространен в Евразии, Сев. Растет с июня по сентябрь на суходольных лугах, по краям полей, обычно группами, часто образуя ведьми-ны кольца. Kuehneromyces mutabilis) шляпка коричневая, гладкая, без чешуек.

Впрочем, сукцессия описанного типа не всегда доходит до восстановления исходного биоценоза. Под действием ряда конкретных факторов она может остановиться на одной из промежуточных стадий. Например, пастьба скота на вырубках и пожарищах может повернуть сукцессию в сторону формирования суходольного луга.

Дерново-подзолистые почвы образуются под травянистыми или мохово-травянистыми лесами. Развивающаяся под их пологом травянистая растительность приводит к формированию в профиле подзолистой почвы дернового горизонта. В результате совместного проявления подзолистого и дернового процессов и формируются дерново-подзолистые почвы. Это происходит также при сведении леса, когда на его месте возникают суходольные луга; в данном случае подзолистый процесс сменяется дерновым и из подзолистой почвы постепенно образуется дерново-подзолистая.

Выводы:

Проведенный анализ суходольного луга показал, что можно выделить основу луговых фитоценозов это астрагал (Astragalus). Это светолюбивое растение, не выдерживающее затенения, и потому в лесах встречается только на солнечных опушках и полянах. Скашивание выносит хорошо, выдерживает слабый выпас. При интенсивном выпасе постепенно выпадает из травостоя.

В результате следующего анализа, выделяют факторы, оказывающие влияние на экосистему луга:

Известкование - оказывает положительное влияние на повышение продуктивности лугов и пастбищ, как при поверхностном, так и при коренном улучшении. Для известкования необходимо применять материалы, содержащие магний.

Влияние калийных и фосфорных удобрений не только повышается урожай, но и улучшается видовой состав трав: в общем травостое азот повышает удельный вес злаковых, а фосфор и калий - бобовых растений.

Сукцессия - под действием ряда конкретных факторов она может остановиться на одной из промежуточных стадий. Например, пастьба скота на вырубках и пожарищах может повернуть сукцессию в сторону формирования суходольного луга.

Глава 2. Роль элемента селен в природе и для социума

2.1. Значение элемента селен для человека

Селен в форме селеноцистеина (аминокислота) входит в состав различных белков, в т.ч. специфических P, W. Кроме того, его можно обнаружить в некоторых гормонах (тиоредоксинредуктаза, глутатионпероксидаза, фосфоселенфосфатаза, йодотиронин-дейододиназа, фосфолипид-гидропероксид-глутатионпероксидаза)[1].

Количество селена в организме взрослого среднестатистического человека, весом в 70-75 кг находится на уровне 10-14 мг. Больше всего нутриент присутствует в клетках таких органов, как – сердце, печень, почки, мужские репродуктивные органы (семенные канатики, яички).

Главная функция селена в организме – антиоксидант (окислительно-восстановительные процессы), за счет чего кислотно-щелочной баланс находится на том уровне, который минимизирует появление воспалительных процессов, оседание и активное размножение патогенной микрофлоры, старение и прочие. В мире есть некоторые ученые, которые даже утверждают, что повышение кислотности в организме приводит к появлению онкологических болезней.

Селен выполняет и множество других полезных функций, среди которых:

Участие в регулировании обменных процессов и метаболизме белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, гормонов;

Участие в образовании гормонов щитовидки – трийодтиронина, что способствует нормальному функционированию не только самой щитовидной железы, но и эндокринной системы в целом;

Повышает усвоение организмом йода (I) и витамина Е, а также усиливает их действие;

Обладает иммуномодулирующим действием – за счет регулирования и стимулирования реактивности иммунной системы способствует активной защите организма от вирусной, бактериальной и других видов патогенной инфекции;

Исследования ученных показывают, что дополнительные дозы селена, угнетают прогрессирование в развитии, активности и распространении злокачественных опухолей, тормозит развитие ВИЧ-инфекции, предотвращая ее перерождение в СПИД;

Находясь, в составе глутатионпероксидазы восстанавливает поврежденные липиды (жиры) в клеточных мембранах, что предотвращает клетки от мутирования;

За счет все того же антиоксидантного действия предотвращает агрегацию тромбоцитов, тем самым защищает кровеносные русла от тромбов, что в свою очередь минимизирует появление атеросклерозаинфарктаинсультовишемической болезни сердца и других заболеваний, обусловленных нарушением кровообращения.

Берет участие в репродуктивной функции у женщин и мужчин, причем у последних селен поддерживает потенцию и повышает подвижность сперматозоидов.

Замечено благотворное влияние и на больных бронхиальной астмой, за счет снижения выраженности симптоматики и улучшения дыхательной функции качество жизни таких людей существенно улучшается;

Поддерживает здоровье волос в виде их крепости и блеске.

Применение селена в других сферах человеческой жизни:

В медицинской практике его используют в качестве дополнительного средства в лечении раковых заболеваний, а то есть, продлевая жизнь онкобольным, а также профилактического средства от множества других болезней, особенно аллергического, инфекционного и эндокринного характера;

Является важным материалом для производства полупроводников;

Один из радиоактивных изотопов Se-75 применяют в дефектоскопе, в качестве излучателя гамма-лучей;

Входит в состав некоторых видов красок красного и розового цвета, причем, селен по некоторым источникам информации использовался для покраски стекла т.н. рубиновых звезд Кремля в Москве.

Суточная потребность в Se зависит от пола, возраста, дневного рациона и места проживания человека.

Согласно методическим рекомендациям Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека №2.3.1.1915-04 от 02.07.2004 г суточная норма селена для граждан России составляет от 70 до 150 мкг.

Препараты Se и употреблять повышенные их дозировки, не следует приобретать без консультации с врачом, а также, если Ваш пищевой рацион включает в себя продукты, восполняющие суточную необходимость в этом микронутриенте.

Суточная доза селена повышается для профилактики и лечения раковых болезней (до 200 мкг), при беременности и период кормления грудью, при жестких диетах или отсутствии в рационе продуктов, богатых на этот минерал.

Дефицит Se может вызывать следующие нарушения в работе организма[9]:

Ослабление иммунитета и повышенная восприимчивость к болезням различной этиологии, особенно инфекционного характера;

Уменьшение усвояемости йода, что в свою очередь приводит гипофункции щитовидной железы, изменению гормонального фона и развитию эндокринных болезней;

Ухудшению репродуктивной функции у мужчин и женщин;

Повышение риска развития заболеваний сердечно-сосудистой системы;

Слабость, повышенная утомляемость, болезненные ощущения в мышечных тканях;

Волосы становятся тусклыми и ломкими;

Наблюдается медленное заживление ран.

Причины нехватки Se:

Отсутствие в рационе продуктов, богатых на селен, а также диеты, голодание;

аболевания печени (гепатитыцирроз);

Заболевания желудочно-кишечного тракта;

Отравления тяжелыми металлами;

Прием некоторых лекарственных препаратов – глюкокортикоидов (гормоны – «Преднизон»), антикоагулянтов, антитромбоцитарных, «Клозапин», «Цисплатин», «Депакот».

Применение Se целесообразно в следующих случаях:

Для защиты организма от процессов окисления;

Профилактика инфекционных, эндокринных, сердечно-сосудистых, онкологических и аллергических болезней;

Укрепление здоровья печени, поджелудочной железы, щитовидной железы, предстательной железы, сердца и сосудов;

В комплексной терапии раковых болезней (особенно кишечника, легких, аденомы простаты), заболеваний эндокринной и сердечно-сосудистой системы (атеросклероз, ИБС), опорно-двигательного аппарата (артриты), дыхательной системы (астма), желудочно-кишечного тракта (энтероколит), кожи (псориаз) и органов зрения (катаракта);

Для подавления аллергических реакций (блокирует гистамин);

Для повышения артериального давления в случае шокового состояния и коллапса;

При отсутствии в рационе этого вещества.

Избыток селена - является достаточно токсичным веществом, высокие дозы которого поражают в первую очередь центральную нервную систему (ЦНС), печень и почки. Правда здесь также стоит оговориться, что наибольшую токсичность имеют – селеноводород, селениты лития и натрия, диоксид селена, диметилселен, дифенилселен, диэтилселен и метилэтилселен.

Получить токсическую дозу при употреблении продуктов, богатых на селен можно, только если сильно постараться, т.е. скорее быстрее заболит живот от переедания, нежели от превышения суточной дозы.

Передозировка Se может наступить при суточной дозировке 400 мкг и вызвать следующие осложнения:

Боль в животе, который тревожит человека 2 и более дней, сопровождающийся учащенными позывами к дефекации, диареей, тошнотой, а иногда и приступами рвоты

Причины переизбытка Se в организме - злоупотребление препаратами, в которых содержится это вещество.

2.2. Значение элемента селен для растений, животных, природного сообщества.

В мире существует ряд регионов с низким содержанием селена в почве, воде и соответственно в местных продуктах питания. В России регионы с низким содержанием селена часто являются одновременно и йоддефицитными регионами. В многочисленных эпидемиологических исследованиях показано, что в регионах с низким содержанием селена в почве, воде и продуктах питания, часто встречается рак, прежде всего молочной железы и толстой кишки. Низкое содержание селена в пище, крови, ногтях, волосах ассоциировалось с повышением риска злокачественных опухолей различных локализаций: языка, пищевода, желудка, толстой кишки, печени, поджелудочной железы, гортани, легкого, молочной железы, матки, почек, простаты, мочевого пузыря, кожи, лейкозов, лимфогранулематоза; а также предраковых полипов толстой кишки.

При недостатке селена в организме нарушаются углеводный, липидный и жировой обмен, в тканях и органах накапливаются недоокисленные продукты обмена (перекиси и др.), наступает инфильтрация и дистрофия печени, происходят деструктивные изменения в скелетных и сердечной мышцах. Поражение мышц— центральное звено в патогенезе селеновой недостаточности, особенно у молодняка, оно и предопределяет течение и исход болезни. В печени и почках развиваются жировая, углеводная и белковая дистрофия с диссеминированными некрозами. У взрослых животных недостаточность селена сопровождается дистрофическими изменениями в половых органах, печени, почках и других, снижением активности глутатионпероксидазы, амилазы, повышением активности лактатдегидрогеназы, аланинамино-трансферазы, увеличением содержания в сыворотке крови РУ-бодисперсных белков — альфа- и бета-глобулинов.

При селеновой недостаточности замедляется рост животных, снижается репродуктивная функция, выявляют задержание последа и другие послеродовые осложнения.

У взрослых животных недостаточность селена не имеет характерных признаков. На фоне дефицита селена в организме наступают жировая инфильтрация и дистрофия печени — увеличивается зона печеночного притупления, иногда выявляют болезненность печени. Снижаются продуктивность, жирность молока, увеличиваются случаи задержания последа, удлиняется сервис-период. В регионе селеновой недостаточности многие овцематки остаются холостыми. При недостатке селена у маток охота, овуляция, оплодотворение и развитие плода впервые 4 недели протекают нормально, смерть плода наступает к концу суягности[6].

Экспериментально доказано, что патологию, вызванную недостатком селена, нельзя устранить введением в организм витамина Е. При недостатке селена потребность в витамине Е увеличивается, а дефицит токоферола в организме сопровождается большей потребностью в селене. Под действием этого элемента замедляется распад витамина Е.

Вместе с витамином Е селен предупреждает окисление полиненасыщенных жирных кислот. Предполагается, что взаимодействие между селеном и витамином Е заключается в их влиянии на образование перекисей. Витамин Е как сильный антиоксидант замедляет (ингибирует) процесс образования перекисей в тканях, селен в составе глутатионпсроксидазы разрушает эти перекиси. Хотя биологическое действие селена и витамина Е направлено на предотвращение накопления перекиси в организме, однако эти два вещества невзаимозаменяемые, каждый из них обладает специфическими свойствами.

Существует содружество витаминов Е и селена. Подобно витамину Е, селен — антиокислитель. Однако витамин Е и селен не взаимодействуют. Они осуществляют свою работу в живом организме независимо друг от друга, но в великом содружестве, заменяя друг друга в биологических процессах.

Если бы селен только активизировал витамин Е, он уже тогда был бы необходим как животным, так и человеку. Но, кроме того, селен предохраняет нуклеиновые кислоты от повреждений. Нуклеиновые кислоты — составная часть всех живых систем, они играют ведущую роль в биосинтезе белка и передаче в генетическом коде наследственных признаков и свойств организма.

Содержание селена в зерновых и других сельскохозяйственных растениях зависит от его содержания в почвах, удобрениях, с учетом явлений антагонизма и синергизма ионов, то есть влияния одних элементов питания на поступление и содержание других.

Существует прямая зависимость содержания селена в сельскохозяйственных растениях от дозы и способа его применения при их выращивании. Поэтому важно учитывать концентрацию селена, как в почве, так и в растениях. При этом нельзя забывать об интервалах токсичного и необходимого содержания селена для конкретных систем почва – растение – животное – человек. Содержание селена в растениях определяется его количеством и формами в почве, реакцией почвенной среды, содержанием органического вещества, макро- и микроэлементов[8].

В настоящее время отсутствуют системные данные о накоплении этого элемента в растениях различных почвенно-климатических зон. Это препятствует коррекции дефицита селена в рационе питания человека и животных, так как основным путем поступления селена в организм является цепочка почва - растение – организм. Содержание селена в почвах обусловлено, главным образом, материнской породой и климатическими особенностями региона[10].

Таким образом, общее содержание селена в растениях определяется рядом факторов: тип почвы[14], кислотность почвы, запасы селена в почвах, количество осадков и температур окружающей среды, стадия роста самого растения. Основной фактор - кислотность почвы.

Для изучения поступления селена в растения, в зависимости от его содержания в почвах, проведены исследования на территории черноземов.

Полученный экспериментальный материал показал, что в выщелоченных черноземах содержание селена в пахотном горизонте связано прямой зависимостью с содержанием гумуса и реакцией почвы. При кислой среде доступность селена ограничена. Это, возможно, объясняется тем, что при высокой кислотности почвы повышается ее анионная адсорбция, и большая часть селена в почве становится недоступной для растений. С середины ХХ века наблюдается повсеместное ускоренное подкисление черноземов. Для поддержания селенового статуса населения необходимо обогащать этим элементом зерновые и кормовые культуры для последующего введения его в рацион человека и животных[2].

Исследования по изучению особенностей накопления селена кормовыми культурами (рапс, астрагал), показали:

существует прямая зависимость между поступлением селена в растения от дозы его применения;

при внесении селена в почву происходит его значительное накопление в надземной массе кормовых культур, что может быть опасным для животных, потребляющих эту продукцию.

Постоянный контроль содержания селена в почве и растениях, учитывается диапазоном токсичного и необходимого содержания этого микроэлемента для конкретных систем почва – растение – животное[13]. При оценке влияния любого микроэлемента, в частности селена, на химический состав растительного организма необходимо учитывать также его взаимодействие с другими ионами.

В последние годы возрастает необходимость количественного определения селена в окружающей среде и биологических объектах в связи с возможной профилактикой и коррекцией патологического состояния с участием этого элемента, связанного с его недостатком или избытком[16].

Для определения селена фотометрическим методом широко используются реакции селена (IV) с ароматическими о-диаминами, ванилин-2-аминоникотиновой кислотой (ВАНК). Все о-диамины также могут быть использованы для спектрофотометрического метода определения селена.

Наиболее часто для определения селена используют 2,3-диаминонафталин (ДАН), образующий в кислой среде комплекс с селеном. Метод характеризуется высокой селективностью и чувствительностью (0,002 мкг Se/мл). Этот комплекс используют для флуориметрического метода определения селена.

Выводы:

Главную функцию селена в организме играет антиоксидант, за счет чего кислотно-щелочной баланс находится на том уровне, который минимизирует появление воспалительных процессов.

Полученный экспериментальный материал показал, что в выщелоченных черноземах содержание селена в пахотном горизонте связано прямой зависимостью с содержанием гумуса и реакцией почвы. При кислой среде часть селена в почве становится недоступной для растений.

Для поддержания селенового статуса населения необходимо обогащать этим элементом зерновые и кормовые культуры для последующего введения его в рацион человека и животных.

Глава 3. Круговорот элемента селен

3.1. Большой геологический круговорот элемента

В природе соединения селена могут поступать в атмосферу за счет вулканической деятельности; летучие соединения продуцируются также почвенными микроорганизмами, особенно грибами в кислородной среде, а также люцерной и селено-аккумулирующими растениями[7], такими, как астрагалы. В числе летучих соединений Se известны диметилселенид и диметилдиселенид. Значительные количества селена поступают в атмосферу техногенным путем при сжигании различных видов топлива, особенно угля[17].

Рисунок 1- Большой геологический круговорот элемента1

Из атмосферы селен вновь возвращается н а земную поверхность с осадками, а также в виде твердых пылевых выпадений. О роли атмосферных выпадений свидетельствуют исследования шведских ученых. Было установлено , что гумусовые слои типа "мор" (или грубый гумус) в лесах Швеции содержат от 150 до 2000мг*кг -1 селена при среднем содержании порядка 600 мг*кг -1. При этом с севера на юг концентрация нарастает в 2,4 раза, а с востока на запад - в 2 раза. Корреляция содержания селена и выпадения серы с осадками указывает, что большая часть селена в слоях мор обусловлена атмосферными выпадениями.

Главные факторы - влияющие на концентрацию селена в этих случаях: количество осадков, близость к индустриальным источникам селена, расстояние от моря.

Содержание селена в почвах обусловлено главным образом материнской породой и климатическими особенностями региона. В гумидных и семигумидных регионах соединения селена, как и серы, обычно выщелачиваются из почвы и поэтому токсичные уровни накопления селена обнаруживаются преимущественно в аридных и семиаридных условиях. Национальный подкомитет США по селену разделили все почвы по содержанию селена на три класса:

1) Почвы с токсичными уровнями содержания селена (карбонатные, щелочные почвы, в которых селен находится в форме селенатов);
2) Почвы не токсичные по селену (кислые почвы, обогащенные железом и содержащие селен в количествах 1-1,5 мг*кг-1);
3) Почвы с низким содержанием селена (почвы развитые на изверженных породах и молодых вулканических отложениях).

3.2. Биологический круговорот элемента

Почвы содержат неорганические селениты и селенаты, которые растения накапливают и преобразуют в органические формы, в основном селеноцистеин и селенометионин и их метилированные производные.

Малый круговорот происходит на суше, а большой не только на суше, но и взаимодействует с атмосферой, гидросферой, и литосферой.

Рисунок 2- Биологический круговорот элемента2

Среднее содержание элемента в земной коре по В.И. Вернадскому (1954) составляет п-10 5 %, по В.И. Георгиевскому (1979) и С.Н. Касумову (1981) - 6-Ю"5 % селена. Количество селена в почвах варьирует в широких пределах: от 1-Ю"6 до И0"3%. В большинстве почв селен содержится в количестве п-10"5% (А.П. Виноградов, 1957). Основная масса микроэлемента в почвах находится в виде элементного селена и в форме селенидов отмечают[15], что содержание селена в почвах зависит от материнских пород, выщелачивания и гранулометрического состава почв, валовое содержание селена 0,1-0,6 мг/кг почвы считают недостаточным. В подзолистых и дерново-подзолистых почвах концентрация селена обычно невелика (61-729 мкг/кг). Пониженное содержание элемента характерно для некоторых песчаных и торфяных почв. Наиболее высокие концентрации селена обнаруживаются в торфяно-болотных, глинистых почвах (Л.А. Решетник, Е.О. Парфенова, 2001).

В большинстве природных вод концентрация селена низкая. Среднее содержание элемента в морской воде составляет: по А.П. Виноградову (1957) - 0,4 мкг/л, по В.К. Космачеву (1974) - 0,001-0,004 ч/млн. по А. Хеннигу (1976) - 0,00009 мг/кг, по В.И. Георгиевскому и др. (1979) - МО-6 вес.%, по С.Н. Касумову (1981) - 10"9%. Воды рек, родников и скважин содержат больше селена, чем морские и океанические воды.

Например: В.В. Ковальский, В.В. Ермаков (1968) приводят цифры от 0,2 до 1 мкг/л. А. Хенниг (1976) определяет содержание селена в речной воде менее 0,02 мг/кг, Л.А. Решетник, Е.О. Парфенова (2001) в озерах мира - 0,1-0,8 мкг/л, речных водах мира - 0,2 мкг/л. Среднее содержание элемента в пресных водах по С.Н. Касумову (1981) составляет 10-6%.

3.3. Экологические проблемы

Полноценное питание растений в обязательном порядке должно включать удобрение селеном. Данный элемент способен в разы повышать устойчивость растения к различному роду проявлениям окружающей среды. Селен обеспечит высокие восстанавливающие и регенерирующие способности и позволит полностью реализовать свой продуктовый потенциал. Элемент важная составляющая для получения хорошего урожая.

Основные признаки дефицита элемента:

Растения отстают в развитии, замедляется рост, возникают проблемы с цветением и формированием плодов.

Повышается восприимчивость к стрессовым проявлениям окружающей среды.

На молодых листьях появляются хлорозные пятна, со временем листья вянут, сохнут и отпадают.

Отмечается потеря тургора.

Устранить селеновое голодание, а значит получить высокую стрессоустойчивость посевов, можно прибегнув к своевременному внесению селеносодержащих микроудобрений. Растения получат необходимое питание[12]. Удобрения положительно повлияют на урожайность и, главное, качество продукции.

Избыток селена в почве — причина известного заболевания скота, так называемого алколоиза. У домашних животных, пораженных этим заболеванием, начинает выпадать шерсть, деформируются, принимая уродливые формы, рога и копыта. Однако еще в 1967 г. было доказано, что одно из соединений элемента № 34 — селенит натрия Na2SeО3 может быть очень полезным в ветеринарии и животноводстве. Микродозы этой соли избавляли цыплят от эксудативного диатеза; в опытах с крысами, которым давали специальный корм, что со временем должно было привести к развитию у них некроза печени, эта соль оказалась надежнейшим профилактическим средством против болезни.

Выводы:

Исследование привело к тому что, соединения селена, поступает в атмосферу из-за вулканической деятельности, а потом выпадает в виде осадков во всей экосистеме. Проведенный анализ показал что, содержание селена в почвах зависит от материнских пород, выщелачивания и гранулометрического состава почв, считают недостаточным. В результате анализа выявлено, чтобы сократить дефицит селена в почвах, нужно включать селеносодержащие микроудобрения, а для устранения селенового голодания животных, использовать селенит натрия Na2SeО3, он очень полезный в ветеринарии и животноводстве.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Селен (Se) известен как жизненно важный микроэлемент с уникальными биологическими функциями и широким спектром действия его соединений. Он играет важную антиоксидантную роль в биосфере.

Проведенный анализ суходольного луга показал, что можно выделить основу луговых фитоценозов это астрагал (Astragalus). Это светолюбивое растение, не выдерживающее затенения, и потому в лесах встречается только на солнечных опушках и полянах.

Полученный экспериментальный материал показал, что в выщелоченных черноземах содержание селена в пахотном горизонте связано прямой зависимостью с содержанием гумуса и реакцией почвы. При кислой среде часть селена в почве становится недоступной для растений.

Выявлены факторы оказывающие влияние на экосистему луга:

Известкование - оказывает положительное влияние на повышение продуктивности лугов и пастбищ, как при поверхностном, так и при коренном улучшении. Для известкования необходимо применять материалы, содержащие магний.

Влияние калийных и фосфорных удобрений не только повышается урожай, но и улучшается видовой состав трав: в общем травостое азот повышает удельный вес злаковых, а фосфор и калий - бобовых растений.

Сукцессия - под действием ряда конкретных факторов она может остановиться на одной из промежуточных стадий. Например, пастьба скота на вырубках и пожарищах может повернуть сукцессию в сторону формирования суходольного луга.

Для исследования применялись такие методы как: эксперимент, наблюдение и спектрофотометрический метод.

Основной путь поступления селена в организм через цепь: почва - растение – организм. Содержание селена в почвах обусловлено, главным образом, материнской породой и климатическими особенностями региона.

Согласно методическим рекомендациям Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека №2.3.1.1915-04 от 02.07.2004 г суточная норма селена для граждан России составляет от 70 до 150 мкг. Препараты Se и употреблять повышенные их дозировки, не следует приобретать без консультации с врачом, а также, если Ваш пищевой рацион включает в себя продукты, восполняющие суточную необходимость в этом микронутриенте.

Проведено теоретическое описание состава экосистемы суходольного луга и факторов, оказывает влияние на его природное сообщество. Полученные исследованием результаты говорят о том, что дополнительные дозы селена, угнетают прогрессирование в развитии различных болезней, чтобы не было дефицита и нехватки, нужно делать обогащать этим элементом зерновые и кормовые культуры для последующего введения его в рацион человека и животных[3].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.«Биохимический журнал: Потребность в селените и молибдате в образовании муравьиной дегидрогеназы членами группы бактерий coli-aerogenes». Авторы: Pinsent, Jane. 1954 г, 57 том, №1. – URL: https://medicina.dobro-est.com/selen-se-rol-v-organizme-simptomyi-nedostatka-istochniki.html (дата обращения 06.12.2020).

2. Голубкина Н.А. Исследование роли лекарственных растений в формировании селенового статуса населения России: дис. д-ра сельскохозяйственных наук.- М.- 1999. – URL: https://www.dissercat.com/content/issledovanie-roli-lekarstvennykh-rastenii-v-formirovanii-selenovogo-statusa-naseleniya-rossi (дата обращения 06.12.2020).

3. Селен в жизни человека и животных/ под ред. Никитиной Л.П., Иванова В.Н.- М.: ВИНИТИ,-1995. – URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01001702734 (дата обращения 06.12.2020).

4. Маевский П. Ф. Флора средней полосы Европейской части СССР. Изд. 9-е. Л., «Колос», 1964. – URL: http://www.flowerlib.ru/books/item/f00/s00/z0000002/st009.shtml (дата обращения 06.12.2020).

5. Жигальцова Л.А., Харин А.В. Полевая практика по ботанике с основами фитоценологии: методические рекомендации / Л.А. Жигальцова, А.В. Харин. – Брянск: РИО БГУ, 2010. – URL: https://stydopedia.ru/2x6a5e.html (дата обращения 06.12.2020).

6. Клиническая диагностика с рентгенологией/Е.С. Воронин, Г.В. Сноз –М.:»Колосс», 2006. – URL: https://ronl.org/kursovyye-raboty/himiya/861269/ (дата обращения 06.12.2020).

7. Капитальчук, М.В. Особенности аккумуляции селена растениями водных экосистем Молдавии / М.В. Капитальчук, Н.А. Голубкина, С.С. Шешницан, Капитальчук И.П. // Вестник Московского государственного областного университета. Серия «Естественные науки». – 2013. – URL: https://vestnik-mgou.ru/Articles/Doc/483 (дата обращения 06.12.2020).

8. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека .- М.: Медицина, 1991. - URL: https://www.nehudlit.ru/books/detail5913.html (дата обращения 06.12.2020).

9. Лужен Гу. Дефицит селена: причины и следствия / Институт питания Heinz // Дефицит микронутриентов у детей грудного и раннего возраста: IV международный симпозиум, сент. 1995. - URL: https://www.eurolab.ua/encyclopedia/565/46659/ (дата обращения 06.12.2020).

10. Головатый, С. Е. Содержание селена в почвах и растениях Беларуси / С.Е. Головатый [и др.] // Почвоведение и агрохимия: сб. науч. тр. / Институт почвоведения и агрохимии НАН Беларуси. – Минск, 2005. – URL: http://aw.belal.by/russian/science/soilandagro_pdf/42/42-25.pdf (дата обращения 06.12.2020).

11. Машкова, Т.Е. Селен в растениях Нечерноземной зоны РФ и возможности регулирования его содержания в сельскохозяйственной продукции: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.04./ Т.Е. Машкова; ТСХА. – М., 1998. – URL: http://earthpapers.net/selen-v-rasteniyah-nechernozemnoy-zony-rf-i-vozmozhnosti-regulirovaniya-ego-soderzhaniya-v-selskohozyaystvennoy-produktsi (дата обращения 06.12.2020).

12. Гмошинский И.В., Мазо В.К. Селен в питании: краткий обзор. // Medicina Altera, 1999, № 4. - URL: http://www.medlinks.ru/article.php?sid=21216 (дата обращения 06.12.2020).

13. Ковальский В.В., Гололобов А.Д. Методы определения микроэлементов в органах и тканях животных, растениях и почвах. – М.: «Колос», 1969. – URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01007401790 (дата обращения 06.12.2020).

14. Тома С., Капитальчук М., Капитальчук И. Содержание селена в некоторых типах почв левобережных районов Днестра. – URL: https://docplayer.ru/70584953-Soderzhanie-selena-v-nekotoryh-tipah-pochv-levoberezhnyh-rayonov-dnestra.html (дата обращения 06.12.2020).

15. С. Gupta Umesh иС. Gupta Subhas. Основная масса микроэлемента в почвах находится в виде элементного селена и в форме селенидов. 2001 – URL: https://studexpo.ru/830041/selskoe_hozyaystvo/biologicheskaya_geohimicheskaya_harakteristika_selena (дата обращения 06.12.2020).

16. Флоринский М.А., Седова Е.В. Селен и окружающая среда // Агрохимия. -1992. - №5. - URL: http://e-lib.gasu.ru/konf/biodiversity/2005/34.pdf (дата обращения 06.12.2020).

17. Ковальский В.В. Геохимическая экология. - М.: 1973. - URL: https://www.twirpx.com/file/2502628/ (дата обращения 06.12.2020).

1 Большой геологический круговорот элемента

2 Биологический круговорот элемента

Просмотров работы: 37