научная статья по теме НАКОПЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗНЫМИ ЧАСТЯМИ РАСТЕНИЯ GEUM URBANUM L Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «НАКОПЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗНЫМИ ЧАСТЯМИ РАСТЕНИЯ GEUM URBANUM L»

Физиология и биохимия растений

Бурченко Т.В.

Лазарев А. В.

(Белгородский государственный университет)

НАКОПЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗНЫМИ ЧАСТЯМИ РАСТЕНИЯ GEUM URBANUM L.

Экспериментально установлено различие в накоплении химических веществ вегетативными органами и семенами гравилата городского в неблагоприятных условиях произрастания. Только в подземной части растения имеются Fe и Ni. Корень не содержит P, S, Cl, K. В стебле и семенах больше всего представлены соединения О, Са, С.

Ключевые слова: Geum urbanum, корень, стебель, лист, химические вещества.

ACCUMULATION OF CHEMICAL ELEMENTS DIFFERENT PARTS OF PLANT GEUM URBANUM L.

Distinction in accumulation of chemical substances by vegetative bodies and seeds avens city growth in adverse conditions is experimentally established. Only in a underground part of a plant are available Fe and Ni. The root does not contain P, S, Cl, K. In a stalk and seeds connections About, Са are most of all presented, With.

Keywords: Geum urbanum, a root, a stalk, a leaf, chemical substances.

Степень загрязнения окружающей среды зависит от уровня урбанизации и промышленного развития территории, а также от климатических условий, которые определяют возможность усиления загрязнения атмосферы. Это происходит при разработке полезных ископаемых, производства цемента, сжигания топлива в производстве и автотранспортом, выброса отходов промышленного производства [1].

Специалисты отмечают высокий уровень концентрации загрязняющих веществ, поступающих в речные системы Белгородской области: SO42-, Cl-, P, N, N (NH4), NO3-, NO2-, Fe -, F, Cu, Mn и др. Несмотря на то, что экстремально высоких уровней загрязнения атмосферы в Белгородской области за последний период выявлено не было, средние годовые концентрации превышают ПДК для аммиака и бенз(а)пирена (БП), формальдегида и диоксида азота. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) изменяется от 5,86 до 6,7 усл. ед. и характеризуется как повышенный. Приземные концентрации загрязняющих веществ в воздухе г. Белгорода не превышают 0,8 ПДК по пыли, 0,12 ПДК - по диоксиду серы, 0,5 ПДК - по оксиду азота, 0,7 ПДК - по оксиду углерода, 0,9 ПДК - по диоксиду азота, 0,7 ПДК - по фенолу, 0,3 ПДК -по хлористому водороду, 0,9 ПДК - по аммиаку, 0,5 ПДК - по серной кислоте, 1,7 ПДК -формальдегида. Потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) для Белгорода составляет 2,7. Так, важнейшим источником двуокиси серы являются используемые в металлургическом производстве руды чёрных металлов, содержащих до 30-45% сульфидной (пиритной) серы [1, 2, 3, 4]. Это всё несомненно сказывается на химическом составе произрастающих в данных экологических условиях растениях.

Растения, являясь специфическими индикаторами изменений, происходящих в окружающей среде, фиксируют эти перемены изменением химического состава разных органов, биологических и анатомо-морфологических признаков. Зафиксирована зависимость накопления аскорбиновой кислоты листьями гравилата городского от климатических условий. Причём показатели содержания этого вещества в верхних, нижних и прикорневых листьях существенно различаются. Содержание витаминов в различных частей Geum urbanum зави-

сит также от фенологических фаз [3]. Накопление различных химических элементов в корнях, листьях, семенах, стеблях в зависимости от антропогенного фактора является менее изученным. В связи с этим целью настоящего исследования было выявление химического состава различных органов гравилата городского от экологических условий его произрастания.

Материал и методы

Geum urbanum L. был собран в сентябре 2009 года в районе Крейда г. Белгорода, неблагополучном в экологическом отношении. На территории посёлка Крейда расположены предприятия пищевой и химической промышленности, перерабатывающие, строительный комплекс [2]. Гравилат городской был собран на промышленной площадке Белгородского молочного комбината. Проведена полевая диагностика частей растения путём внешнего осмотра. Исследование содержания химических элементов проводилось на растровом электронном ионном микроскопе Quanta 2003-D. Осуществлялся анализ энергодисперсионного спектра вегетативных частей растения при помощи методики EDAX.

Результаты и их обсуждение

Полученные данные показали содержание в изучаемом объекте следующих химических элементов: C, O, Mg, Al, Si, Ca, Fe, Ni, P, S, Cl, K (Таб. 1, рис. 1, рис. 2, рис. 3, рис. 4). Причём эти элементы в разных частях растения присутствуют в различной концентрации. Корень содержит в своём составе 8 химических элементов C, O, Mg, Al, Si, Ca, Fe, Ni K, в наибольших количествах - C - 57, 36; O - 37, 90; Al, - 1, 47 (Рис. l).

] С 1 Al Mg Hi Si nT .11 ___i..^-! * .

030 ISO 2.70 3j60 4.50 5.40 630 720 3.10 heV

Рис. 1. Энергодисперсионный спектр корня Geum urbanum L.

Анализ содержания химических элементов стебля позволил сделать вывод: всего элементов - 9, (С, О, М§, А1, Б1, Са, Р, С1, К). Ведущее значение занимают: С - 68, 00; О - 27, 08, Са - 3, 49 (Рис. 2.).

Рис. 2. Энергодисперсионный спектр стебля Geum игЬапит Ь.

Аналогичные анализы химического состава листа показали наличие следующих химических элементов: С, О, М^, А1, Са, Р, Б, С1, К, причём в наибольших концентрациях - С - 57, 55; О - 35, 72, Са - 3, 10 (Рис. 3.).

с ] Са || « . о Л 1 ме р С1 А А

0.70 1.40 2.10 2Я0 3.50 4:20 450 5л50 630 ЬеУ

Рис. 3. Энергодисперсионный спектр листа Geum игЬапит Ь.

Содержание химических элементов в семени показывает наличие: С, О, М§, А1, Са, Р, Б, С1, К, где преобладают С - 67, 20; О - 23, 36; Са - 4, 65 (Рис. 4.).

С*

ОЙО 1:20 1Я0 2.40 ЗЛО 360 420 450 5.40 ЬеУ

Рис. 4. Энергодисперсионный спектр семени Geum игЬапит Ь.

Таблица 1

Сравнительная характеристика содержания химических элементов накопленных Оеит игЬапит Ь.

Часть растения Химический элемент Корень Стебель Лист Семя

Wt % (в весовых процентах) At % (в атомных процентах) Wt % (в весовых процентах) At % (в атомных процентах) Wt % (в весовых процентах) At % (в атомных процентах) Wt % (в весовых процентах) At % (в атомных процентах)

С 57, 36 65, 55 68, 00 75, 63 57, 55 66, 50 67, 20 74, 44

о 37, 90 32, 52 27, 08 22, 61 35, 72 30, 99 23, 36 19, 95

Мд 0, 18 0, 10 0, 21 0, 12 0, 34 0, 20 1, 16 0, 65

А1 1, 47 0, 75 0, 23 0, 11 0, 23 0, 12 0, 43 0, 22

1, 27 0, 63 0, 08 0, 04 - -

Са 0, 26 0, 09 3, 49 1, 16 3, 10 1, 07 4, 65 1, 58

Бе 0, 51 0, 12

N1 1, 04 0, 24

Р 0, 13 0, 05 0, 33 0,15 0, 12 0, 05

Б 0, 08 0, 03 0, 33 0,14

С1 0, 28 0, 11 0, 14 0, 05

К 0, 50 0, 70 2, 51 0, 89 2, 27 0, 96

В результате сравнительного анализа можно сделать вывод, что на одном растении концентрация различных химических веществ в разных частях далеко не одинакова. Так, в стебле доминируют по сравнению с другими частями растения только С - элемент содержания в весовых процентах - 68,00%, а атомных процентах - 75, 63%. Только в подземной части растения имеются Бе и N1. Наземные части свободны от содержания этих составляющих. Корень не содержит Р, Б, С1, К, в отличие от стебля, листа и семени. В корне наивысшая концентрация: Мд, А1, Семя наибольше всего по сравнению с другими органами накопило С - 67, 20% в весовых процентах и 74, 44% - в атомарных процентах, а также Са - 4, 65%, 1, 58% соответственно. Лист - по показателям Р превзошёл стебель на 0, 20% в весовых про-

центах, на 0, 10 - в атомных, а семя - на 0, 21% и 0, 10% соответственно. По показателям К лист опережает стебель остальные части растения на 2, 01%, а семя - на 0, 24%. На основе анализа можно сделать вывод, что в сравнении с другими органами растения, семя проявляет большую устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям.

При наружном осмотре в ходе полевой диагностики никаких видимых изменений в окраске, особенностях биологических и анатомо-морфологических и др. признаков нами выявлено не было [6]. Можно предположить, что содержание данных химических элементов обусловлено наличием таковых в окружающих условиях. Наше исследование подтверждает факт, что на живые организмы, находящиеся в промышленном районе, каким является посёлок Крейда, потенциально может воздействовать несколько химических веществ. Реально, как правило, в конкретном районе в относительно высоких концентрациях присутствует ограниченное число химических веществ.

Заключение

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что гравилат городской достаточно хорошо адаптировался к антропогенным условиям произрастания. Все органы гравилата городского подвержены воздействию изменения среды. Данные, полученные в результате анализа энергодисперсионного спектра растения при помощи методики ББАХ, позволяют сделать вывод, что лист, стебель, семя и корень Овит игЬапит Ь., произрастающего на территориях со сложной экологической ситуацией, отличаются по процентному содержанию всех входящих в них элементов. Химические элементы, входящие в состав гравилата городского оказались преимущественно идентичными химическим элементам, встречающимся в окружающей среде: С, О, М§, А1, Б1, Са, Бе, N1, Р, Б, С1, К. Следовательно гравилат городской можно отнести к растениям - индикаторам экологической обстановки. Особенно отличается концентрация Бе и N1, присутствующих только в корневой системе; Б - в листе и семени; Р, С1, К - в стебле, листе и семени. Причём семя проявляет большую устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям. Предположительно аналогичные расхождения в концентрации химических элементов будут присутствовать и в других органах гравилата городского. В качестве лекарственного сырья заготавливают корневище, реже - всю надземную часть [7,8]. Особенно пристальное внимание необходимо уделить дальнейшему изучению концентрации вредных веществ в корневище, используемом в качестве лекарственного сырья.

Взяв вредные химические элементы из воздуха, почвы и т. д. гравилат городской накапливает их и служит источником попадания в пищевые цепи экологических систем. Полученные сведения могут быть использованы для сбора лекарственного сырья только в экологически благоприятных местах произрастания [9, 10].

Благодарим за помощь в проведении ан

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком