Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы

Муниципальное Общеобразовательное учреждение

Восточно  – Европейский лицей

 

 

 

 

 

 

 

Кресс-салат  как тест-объект для оценки

загрязнения почвы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферативное  сообщение

ученицы 11 «Ф» класса

Тахтамыш  Ольги

Руководитель:

Павлова Лариса Сергеевна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов

2009

Оглавление

Введение…………………………………………………….………….3                                                                                               

Глава 1. Биологические  особенности кресс-салата........................7                        

Глава 2. Закладка опыта……………………...………….………….9

Глава 3. Эксперимент и выводы…………………………………..10

Тезисы……………………………………………………………..….12

Словарь………………………………………………………………14

Список используемой литературы………………………………..15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В современных условиях природная среда подвержена комбинированному техногенному загрязнению.¹ В связи с жизнедеятельностью человеческой цивилизации синтезируются и попадают в окружающую среду новые химические соединения с невыясненными токсикологическими характеристиками. Разнообразные соединения естественного и антропогенного происхождения, накапливаясь в почве, обусловливают её загрязнённость и токсичность. Определить степень токсичности почвы можно с помощью биотестирования.

Я выбрала эту тему, так как меня заинтересовал уровень загрязненности почвы на территории Волжского района г.Саратова.  

Методы биотестирования  всё чаще используются для определения  токсических свойств окружающих нас сред: воздуха, воды, почв, промышленных отходов, материалов и.т.д. Это объясняется рядом обстоятельств. Во- первых, указанные объекты обычно содержат большое количество ингредиентов, токсикологические  свойства которых не всегда характеризуются суммой свойств каждого из них с учётом количественного состава, определяемого аналитическими методами. Во- вторых, количество присутствующих в окружающей среде загрязнителей значительно превышает число удовлетворительных физико-химических методов анализа, позволяющих контролировать их содержание на уровне ПДК. Биотестирование даёт возможность получить интегральную токсикологическую характеристику природных сред независимо от качественного и количественного состава загрязняющих веществ.

     Биоиндикация – это оценка состояния среды с помощью живых объектов. Живые объекты (или системы) – это клетки, организмы, популяции, сообщества. С их помощью может проводиться оценка как абиотических факторов (температура, влажность, кислотность, соленость, содержание поллютантов и т.д.), так и биотических (благополучие организмов, их популяций и сообществ). Термин «биоиндикация» чаще используется в европейской научной литературе, а в американской его обычно заменяют аналогичным по смыслу названием «экотоксикология».

Часто задают вопрос: «Почему  для оценки качества среды приходится использовать живые объекты, когда это проще делать физико-химическими методами?» По мнению Ван Штраалена (1998), существуют по крайней мере три случая, когда биоиндикация становится незаменимой.

1. Фактор не может быть измерен. Это особенно характерно для попыток реконструкции климата прошлых эпох. Так, анализ пыльцы растений в Северной Америке за длительный период показал смену теплого влажного климата сухим прохладным и далее замену лесных сообществ на травяные. В другом случае остатки диатомовых водорослей (соотношение ацидофильных и базофильных видов) позволили утверждать, что в прошлом вода в озерах Швеции имела кислую реакцию по вполне естественным причинам.

2. Фактор трудно измерить. Некоторые пестициды так быстро разлагаются, что не позволяют выявить их исходную концентрацию в почве. Например, инсектицид дельтаметрин активен лишь несколько часов после его распыления, в то время как его действие на фауну (жуков и пауков) прослеживается в течение нескольких недель.

3. Фактор легко измерить, но трудно интерпретировать. Данные о концентрации в окружающей среде различных поллютантов (если их концентрация не запредельно высока) не содержат ответа на вопрос, насколько ситуация опасна для живой природы. Показатели предельно допустимой концентрации (ПДК) различных веществ разработаны лишь для человека. Однако, очевидно, эти показатели не могут быть распространены на другие живые существа. Есть более чувствительные виды, и они могут оказаться ключевыми для поддержания экосистем. С точки зрения охраны природы, важнее получить ответ на вопрос, к каким последствиям приведет та или иная концентрация загрязнителя в среде. Эту задачу и решает биоиндикация, позволяя оценить биологические последствия антропогенного изменения среды. Физические и химические методы дают качественные и количественные характеристики фактора, но лишь косвенно судят о его биологическом действии. Биоиндикация, наоборот, позволяет получить информацию о биологических последствиях изменения среды и сделать лишь

 косвенные выводы  об особенностях самого фактора.  Таким образом, при оценке состояния среды желательно сочетать физико-химические методы с биологическими.

Актуальность  биоиндикации обусловлена также  простотой, скоростью и 

дешевизной  определения качества среды. Например, при засолении почвы в городе листья липы по краям желтеют еще до наступления осени. Выявить такие участки можно, просто осматривая деревья. В таких случаях биоиндикация позволяет быстро обнаружить наиболее загрязненные местообитания.

Биоиндикаторы – это биологические объекты (от клеток и биологических макромолекул до экосистем и биосферы), используемые для оценки состояния среды. Когда хотят подчеркнуть то, что биоиндикаторы могут принадлежать к разным уровням организации живого, употребляют термин «биоиндикаторные системы».

Критерии  выбора биоиндикатора [4]:

• быстрый ответ;
• надежность (ошибка <20%);
• простота;
• мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в природе объект).

Типы  биоиндикаторов:

1. Чувствительный. Быстро реагирует значительным отклонением показателей от нормы. Например, отклонения в поведении животных, в физиологических реакциях клеток могут быть обнаружены практически сразу после начала действия нарушающего фактора.

2. Аккумулятивный. Накапливает воздействия без проявляющихся нарушений. Например, лес на начальных этапах его загрязнения или вытаптывания будет прежним по своим основным характеристикам (видовому составу, разнообразию, обилию и пр.). Лишь по прошествии какого-то времени начнут исчезать редкие виды, произойдет смена преобладающих форм, изменится общая численность организмов и т.д. Таким образом, лесное сообщество как биоиндикатор не сразу обнаружит нарушение  
среды.

Биоиндикаторы принято  описывать с помощью двух характеристик: специфичность и чувствительность.

При низкой специфичности  биоиндикатор реагирует на разные факторы, при высокой – только на один (см. примеры по специфической и неспецифической биоиндикации).

При низкой чувствительности биоиндикатор отвечает только на сильные  отклонения фактора от нормы, при  высокой – на незначительные.

Тест-организмы – это биоиндикаторы (растения и животные), которых используют для оценки качества воздуха, воды или почвы в лабораторных опытах.

Примеры тест-организмов:

• одноклеточные зеленые водоросли (хлорелла, требоуксия из лишайников и пр.);
• простейшие: инфузория-туфелька;
• членистоногие: рачки дафния и артемия;
• мхи: мниум;
• цветковые: злак плевел, кресс-салат.

Одно из основных требований к тест-организмам – это возможность  получения культур из генетически  однородных организмов. В таком случае отличия между опытом и контролем  с большей вероятностью могут быть отнесены на счет нарушающего фактора, а не индивидуальных различий между особями.

Биоиндикация может  осуществляться на всех уровнях организации  живого: биологических макромолекул, клеток, тканей и органов, организмов, популяций (пространственная группировка особей одного вида), сообществ, экосистем и биосферы в целом. Признание этого факта – достижение современной теории биоиндикации.

На низших уровнях  биоиндикации возможны прямые и специфические  формы биоиндикации, на высших – лишь косвенные и неспецифические. Однако именно последние дают комплексную оценку влияния антропогенных воздействий на природу в целом.

Особенности современного состояния биоиндикации

В настоящее время  состояние биоиндикации характеризуется  следующими важнейшими особенностями:

• признание важности использования биоиндикаторов на всех уровнях организации живого;
• предпочтение интегрированных показателей состояния биологических систем;
• рост шкал исследования из-за понимания, что локальная угроза может стать региональной и биосферной;
• переход от точки зрения, что оптимальным является состояние природы до вмешательства человека, к распознаванию многих «приемлемых» состояний под влиянием человека;
• понимание необходимости распознавать ранние симптомы нарушения, пока расходы на восстановление не стали слишком велики.

 

                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1

                             Биологические особенности кресс-салата 
      Кресс-салат - однолетнее растение семейства капустных, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Стебель разветвленный, достигает высоты 1 м. Прикорневые листья черешковые, последующие - перисторассеченные. Цветки многочисленные, мелкие, белые. Цветет в мае - июне. Плод - стручок с овально-яйцевидными крылышками. Семена очень мелкие, продолговатые. Растение перекрестноопыляющееся. Это холодостойкая культура, оптимальная температура для ее роста около 15...18°C. К влажности кресс-салат предъявляет умеренные требования, но хороший урожай получают только на увлажненной почве. Hедостаток влаги в почве и сухость воздуха способствуют быстрому образованию побега, минуя фазу розетки. В летние жаркие месяцы растения быстро переходят к стеблеванию. 
Растение любит свет, особенно на ранних этапах развития, хотя хорошо растет при частичном затенении. При коротком дне кресс-салат дает продукцию лучшего качества и дольше не образует цветоносных стеблей, а при длинном дне и высокой температуре растения быстро стрелкуются.  
Вегетационный период его до технической спелости 15-25 дней, до созревания семян - 165 дней. Для кресс-салата наиболее пригодны легкие плодородные почвы (рН 6,5-6,8).

Растения

Морфологические изменения растений, используемые в биоиндикации:

1. Изменения окраски листьев (неспецифическая, реже специфическая, реакция на различные поллютанты):

• Хлороз – бледная окраска листьев между жилками. Отмечали при избытке в почве тяжелых металлов и при газодымовом загрязнении воздуха.
• Пожелтение участков листьев. Характерно для лиственных деревьев при засолении почвы хлоридами.
• Покраснение, связанное с накоплением антоциана. Возникает под действием сернистого газа.
• Побурение или побронзовение. Часто означает начальную стадию некротических повреждений.
• Листья как бы пропитаны водой (как при морозных повреждениях). Возникает под действием ряда окислителей, например, пероксиацетилнитрата.
• Серебристая окраска листьев. Возникает под действием озона на листьях

табака.

2. Некрозы – отмирание участков ткани листа, их форма иногда специфична.

• Точечные и пятнистые. Серебристые пятна на листьях табака сорта Bel W3 возникают под действием озона.
• Межжилковые – некроз тканей между боковыми жилками 1 порядка. Часто отмечаются при воздействии сернистого газа.
• Краевые. На листьях липы под влиянием соли (хлорида натрия), которой зимой посыпают городские улицы для таяния льда.
• «Рыбий скелет»– сочетание межжилковых и краевых некрозов.
• Верхушечные некрозы. У однодольных покрытосеменных и хвойных растений. Например, хвоинки пихты и сосны после действия сернистого газа становятся на вершине бурыми, верхушки листьев гладиолусов после окуривания фтористым водородом становятся белыми.

3. Преждевременное увядание. Под действием этилена в теплицах не раскрываются цветки у гвоздики, увядают лепестки орхидей. Сернистый газ вызывает обратимое увядание листьев малины.

4. Дефолиация – опадание листвы. Обычно наблюдается после некрозов и хлорозов. Например, осыпание хвои у ели и сосны при газодымовом загрязнении воздуха, листьев лип и конских каштанов – от соли для таяния льда, крыжовника и смородины – под действием сернистого газа.

5. Изменения размеров органов обычно неспецифичны. Например, хвоя сосны вблизи заводов удобрений удлиняется от нитратов и укорачивается от сернистого газа. У ягодных кустарников дым вызывает уменьшение размеров листьев.