Тема:

1. Тема: ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

2. Исполнитель:Богданова Таисия, ученица 11 класса МБОУ СОШ № 112, МБОУ ДОД ДЭБЦ «Белая река» Руководители: Калашник Н.А., канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник БСИ УНЦ РАН, педагог ДО высшей категории МБОУ ДЭБЦ «Белая река»; Тарановская И.В., учитель химии МБОУ СОШ № 112, педагог ДО высшей категории МБОУ ДЭБЦ «Белая река»

3. Актуальность темы: • Загрязнение атмосферного воздуха, почв и растений тяжелыми металлами в крупных промышленных городах и их окрестностях стало одной из наиболее актуальных экологических проблем современности. В настоящее время с увеличением техногенного производства эти вещества стали основными причинами увеличивающейся экологической опасности для здоровья людей, так как происходит масштабное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. • Поступление тяжелых металлов в растения обусловлено множеством факторов, важнейшими из которых являются свойства почв и динамика почвенных процессов, педохимия металлов, состояние и трансформация их соединений, физиологические особенности растений.

4. Токсическое действие металлов на растения проявляется в угнетении роста, снижении биологической продуктивности, хлорозах, некрозах и др. Большие концентрации металлов в почвах угнетают рост корней, препятствуют прорастанию семян и выживанию сеянцев и саженцев растений. • Растения не только поглощают металлы техногенного происхождения, но также способны депонировать значительные количества металлов в фитомассе и, тем самым, временно выводить металлы из круговорота веществ в окружающей среде.

5. Цель работы: Изучить влияния солей тяжелых металлов на рост и развитие растений

6. Задачи исследования 1. Оценка всхожести семян и развития проростков пшеницы на водных растворах солей тяжелых металлов различных концентраций. 2. Оценка прорастания и развития лука репчатого на водных растворах солей тяжелых металлов различных концентраций. 3. Проведение фотодокументирования проводимых исследований. 4. Формулирование выводов и разработка рекомендаций на основе пученных результатов.

7. Материалы и методы исследований: • В качестве среды для проращивания семян пшеницы и луковиц лука репчатого использовали водные растворы солей тяжелых металлов: нитрата свинца, нитрата железа, нитрата кобальта, нитрата никеля в концентрациях 0,05 мкМ, 0,5 мкМ, 5 мкМ, 50 мкМ, 500 мкМ, 1000 мкМ, 2000 мкМ. Концентрации солей тяжелых металлов указаны в молях, в пересчете на катионы. В качестве контрольной среды использовали водопроводную воду. • В процессе исследования на проростках пшеницы учитывали: число проростков (в штуках), высоту побегов (в сантиметрах) по дням наблюдений на всех использованных концентрациях водных растворов тяжелых металлов. • У проращиваемых луковиц определяли: число проросших луковиц, в шт.; число корешков, в шт.; длину корешков, в см; число луковиц с побегами, в шт.; число побегов, в шт.; высоту побегов, в см, на всех использованных концентрациях водных растворов тяжелых металлов по дням наблюдений.

8. 2 1 3 4 Фотографии растворов солей тяжелых металлов: 1– нитрат свинца, 2 – нитрат железа, 3 – нитрат кобальта, 4 – нитрат никеля.

9. 1 2 4 3 Фотографии, отражающие состояние растительного материала в процессе проращивания на различных водных растворах тяжелых металлов в сравнении с контролем: 1– нитрат свинца, 2 – нитрат железа, 3 – нитрат кобальта, 4 – нитрат никеля.

10. 1 2 3 4 Фотографии зеленых побегов пшеницы, срезанных на пробах различных водных растворов тяжелых металлов: 1– нитрат свинца, 2 – нитрат железа, 3 – нитрат кобальта, 4 – нитрат никеля.

11. Результаты исследования: • В результате проведенных исследований установлено, что зерна пшеницы дали проростки на всех концентрациях исследованных тяжелых металлов. • Число проростков и их высота на растворах тяжелых металлов, как правило, существенно меньше, чем на контрольной среде.

12. Таблица 1. Результаты проращивания пшеницы на водных растворах солей тяжелых металлов. Примечание: число проростков: 1 балл – 1-29 шт.; 2 балла – 30-69 шт.; 3 балла – 70-100 шт. высота побегов: 1 балл – 1-5 см.; 2 балла – 6-10 см.; 3 балла – 11-20 см.

13. В результате проведенных исследований установлено, что корнеобразование у луковиц лука репчатого наблюдалось не на всех концентрациях исследованных тяжелых металлов. • Образование побегов у луковиц лука репчатого наблюдалось также не на всех концентрациях исследованных тяжелых металлов. • На контрольной среде наблюдалось активное развитие, как корневой системы, так и побегов.

14. Таблица 2. Результаты корнеобразования у лука репчатого на водных растворах солей тяжелых металлов. Примечание: число проросших луковиц:1 балл –1 шт.; 2 балла – 2 шт.; 3 балла – 3 шт.; число корешков:1 балл – 1-19шт.; 2 балла – 20-39 шт.; 3 балла – 40-60 шт.; длина корешков:1 балл – 0,5-9 см.; 2 балла –10- 9 см.; 3 балла – 20-30 см.

15. Таблица 3. Результаты образования побегов у лука репчатого на водных растворах солей тяжелых металлов. Примечание: число луковиц с побегами:1 балл –1 шт.; 2 балла – 2 шт.; 3 балла – 3 шт.; число побегов: 1 балл –1-5 шт.; 2 балла – 6-10 шт.; 3 балла – 11-20 шт. высота побегов: 1 балл – 1-9 см.; 2 балла – 10-20 см.; 3 балла – 21-30 см.

16. Сравнительный анализ суммарных баллов, полученных для каждой исследуемой соли показывает, что более высокие баллы характерны для нитрата железа и нитрата свинца, а более низкие для нитрата кобальта и нитрата никеля. Распределение исследуемых солей по степени их негативного воздействия на рост и развитие растений, соответственно, в обратной последовательности: нитрат никеля, нитрат кобальта, нитрат свинца и нитрат железа. • Определение «индекса чувствительности» для каждого объекта, который устанавливался как разность между общим баллом по контролю и средним баллом на пробу, показало, что наиболее чувствительными среди исследованных объектов являются корешки лука, так как, именно, у них наблюдается большая разность этих показателей.

17. Таблица 4. Общая характеристика показателей роста и развития растений на водных растворах солей тяжелых металлов (в баллах). Примечание: суммарный балл по соли: интенсивность цвета отражает степень негативного воздействия на растения; индекс чувствительности объекта: цветом выделены наиболее чувствительные объекты по каждой соли. Красной линией: отмечены концентрации, между которыми находятся показатели ПДК тяжелых металлов в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, составляющие для ионов свинца – 0,03 мг/л, ионов железа – 0,3 мг/л, ионов кобальта – 0,1 мг/л, ионов никеля – 0,1 мг/л.

18. Диаграмма, отражающая рост и развитие растений на исследованных пробах показывает, что, в целом, наблюдается тенденция уменьшения баллов от контроля к более высоким концентрациям солей тяжелых металлов. • Наиболее наглядно эта динамика прослеживается на побегах пшеницы, а на корнях и побегах лука количество оценочных баллов на различных концентрациях солей тяжелых металлов часто изменяется хаотично.

19. Диаграмма, отражающая рост и развитие растений на пробах с различной концентрацией солей тяжелых металлов.

20. В результате определения веса сухой биомассы у зеленых проростков пшеницы установлено, что на пробах, выращенных на различных растворах солей тяжелых металлов, средний вес биомассы существенно ниже, чем на контроле. • По общему и среднему весу биомассы растворы солей тяжелых металлов распределились в следующей последовательности: нитрат свинца, нитрат железа, нитрат кобальта и нитрат никеля.

21. Таблица 5. Результаты определения веса сухой зеленой биомассы пшеницы. Примечание: общий и средний вес биомассы: интенсивность цвета отражает значения веса, полученные для каждой соли

22. Выводы: • 1. Использованные растворы солей тяжелых металлов оказывают негативное влияние на всхожесть семян, рост и развитие проростков пшеницы, а также на прорастание луковиц, развитие их корневой системы и побегообразование. Из использованных в опыте солей тяжелых металлов наиболее сильное негативное воздействие на рост и развитие растений оказали нитрат никеля и нитрат кобальта, менее сильное – нитрат железа и нитрат свинца. • 2. Степень негативного воздействия солей тяжелых металлов на рост и развитие растений, в основном, усиливается по мере увеличения концентраций использованных растворов. Наиболее наглядно эта динамика прослеживается на побегах пшеницы. • 3. Наиболее чувствительными к солям тяжелых металлов из используемых объектов оказались корешки лука репчатого, что позволяет рекомендовать их в качестве тестовых объектов для индикации загрязнения окружающей среды. • 4. Определение веса сухой биомассы у зеленых побегов пшеницы показало, что на пробах, выращенных на различных растворах солей тяжелых металлов, средний вес биомассы существенно ниже, чем на контроле. По общему и среднему весу биомассы растворы солей тяжелых металлов распределились в следующей последовательности: нитрат свинца, нитрат железа, нитрат кобальта и нитрат никеля.

23. Заключение: • На основе полученных выводов можно сделать заключение о том, что дальнейшее проведение исследований по изучению влияния солей тяжелых металлов на рост и развитие растений целесообразно сосредоточить на определении их влияния на растения на клеточном уровне, например, на процесс деления клеток (митоз), а в качестве объектов при этом использовать корешки лука, оказавшиеся наиболее чувствительными к солям тяжелых металлов. • Также результативными могут оказаться исследования по определению содержания тяжелых металлов в сухой биомассе побегов пшеницы, что, возможно, позволит рекомендовать ее в качестве биоаккумулятора соединений тяжелых металлов с целью их депонирования и вывода из окружающей среды обитания растений, животных и человека.

24. Спасибо за внимание!