БИОТЕСТИРОВАНИЕ ПОЧВ ПО ПРОРОСТКАМ КРЕСС-САЛАТА Одинокова Е.В. (СКГУ им. М.Козыбаева)

БИОТЕСТИРОВАНИЕ ПОЧВ ПО ПРОРОСТКАМ КРЕСС-САЛАТА
Одинокова Е.В.
(СКГУ им. М.Козыбаева)
Биоиндикация прошла немалый путь развития. Первые наблюдения в этой области
сделали ещё античные ученые, обратив внимание на связь облика растений с условиями их
произрастания (Теофраст, Катон, Плиний Старший, Колуммел и др.). Одним из
основоположников биоиндикационного использования растений, оценки свойств почв и
подстилающих горных пород по особенностям развития растений и составу растительного
покрова является А.П. Карпинский. Особенно плодотворно шло развитие биоиндикационной
науки применительно к водным системам в прикладной гидробиологии. Для водной среды
некоторые методические вопросы разработаны намного раньше и полнее, чем для суши, что
объясняется сложностью наземных экосистем по видовому разнообразию, по изменениям во
времени, и пространстве. Главным преимуществом биоиндикаторов для оценки загрязнения
окружающей среды является реакция живого организма. Физические и химические факторы,
воздействуя на среду, могут модифицироваться факторами живой и не живой природы.
Биоиндикаторы же позволяют получить точную, интегральную картину, которая учитывает те
загрязнители, которые не всегда можно выявить с помощью физико-химических методов.
Биологические методы контроля качества среды не требуют предварительной
идентификации конкретных химических соединений или физических воздействий, они
достаточно просты в исполнении, многие экопрессны, дешевы и позволяют вести контроль
качества среды в непрерывном режиме. Вместе с тем после выявления общей токсичности
образцов почвы или воды для определения её причин следует применять аналитические
методы. Традиционные физико-химические методы позволяют также оценить вклад
отдельных предприятий или иных источников загрязнения в интегрированное техногенное
воздействие на природу.
При выборе биоиндикаторов один из крупнейших американских экологов Ю.Одум
предлагает учитывать следующие соображения:
Стенотопные виды (то есть виды, приспособленные к существованию в строго
определенных условиях), более редкие в сообществах, как правило, являются лучшими
индикаторами, нежели эвритопные (широко распространенные, обладающие широким
диапазоном экологической выносливости).
Более крупные виды являются обычно лучшими индикаторами, чем мелкие, так как
скорость оборота последних в биоценозах выше, и они могут не попасть в пробу в момент
исследований (при наблюдениях с длительной периодичностью).
При выделении вида (или группы видов), используемого в качестве индикатора
воздействия того или иного фактора, необходимо иметь полевые и экспериментальные
сведения о лимитирующих значениях данного фактора с учетом возможных компенсаторных
реакций организма и толерантности вида (группы видов).
Численное отношение разных видов (популяций или сообществ) более показательно и
является более надежным индикатором, нежели численность одного вида.
Объектами биоиндикации в нашем исследовании является почва. Организм, с помощью
которого мы будем судить о степени загрязнения почвы, - овощное однолетнее растение
кресс-салат лат. Lepidium sativum - быстрорастущее съедобное однолетнее или двулетнее
травянистое растение семейства Капустные, или Крестоцветные (Brassicaceae).
О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных
природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова
и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях-указателях особенностей почв, горных пород,
подземных вод.
По современным представлениям биоиндикаторы - организмы, присутствие, количество
или особенности, развития которых служат показателями естественных процессов, условий
или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация - метод, который позволяет
судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития
организмов - биоиндикаторов [1].
Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами
биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, вода,
воздух), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.), и
определенные процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, дефляция, заболачивание
и т.п.), в том числе происходящие под влиянием человека [2].
Исследования проводились по методикам, предложенным А.И. Федоровой и А.Н.
Никольской [2].
В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней
загрязнения:
1. Загрязнение отсутствует. Всхожесть семян достигает 90–100%, всходы дружные,
проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контрольных, с которыми следует
сравнивать опытные образцы.
2. Слабое загрязнение. Всхожесть 60–90%. Проростки почти нормальной длины,
крепкие, ровные.
3. Среднее загрязнение. Всхожесть 20–60%. Проростки по сравнению с контролем
короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.
4. Сильное загрязнение. Всхожесть семян очень слабая (менее 20%). Проростки мелкие
и уродливые.
Отбор материала для исследования проводился в июле 2013 года по 20 точкам в г.
Петропавловске:
1. ул. Пушкина – ул. К.Либкнехта
11. ОАО ЗИКСТО
2. оз. Пестрое
12. ЖБИ
3. ОАО «Завод им. С.М Кирова»
13. ОАО «ПЗТМ»
4. Рабочий поселок (ул. Украинская)
14. Мещанский лес
5. Центральный парк (гост. Кызыл Жар)
15. Поселок Борки (ул. Зеленая)
6. ул. Букетова - ул. Пушкина больница
16. ул. Жукова - ул. Победы
7. СКГУ им. М.Козыбаева
17. Парк Победы
8. ул. Абая - ул. Мира (магазин Сокол)
18. 3-ая гор.больница
9. ДСР (ул. Порфирьева)
19. ул. Мира-ул. Я.Гашека
10. ТОО «Завод МЛД»
20. Мост (рабочий поселок)
Признаки, по которым было произведено биотестирование почвы: всхожесть семян;
длина побегов.
Субстрат закладывают в чашечки, увлажняют одинаковым количеством воды. Семена
тест-растений раскладывают равномерно, и сверху засыпается тем же субстратом, и
увлажняется. Растения выращиваются 14 дней. Контроль - субстрат, взятый в относительно
чистой зоне. Полив субстратов производят отстоянной водопроводной водой.
Было определено, что наибольший процент всхожести семян кресс - салата наблюдается
в почве,
120
80
60
40
20
Место взятия пробы
Точка 20
Точка 19
Точка 18
Точка 17
Точка 16
Точка 15
Точка 14
Точка 13
Точка 12
Точка 11
Точка 10
Точка 9
Точка 8
Точка 7
Точка 6
Точка 5
Точка 4
Точка 3
Точка 2
0
Точка 1
Всхожесть семян, %
100
отобранной в Мещанском лесу (100%), на оз. Пестрое (96%), в СКГУ им. М.Козыбаева (96%),
в Центральном парке (гост. Кызыл Жар) (92%), а наименьший процент всхожести семян
наблюдается в почве, отобранной с ОАО ЗИКСТО (68%), на ул. Жукова - ул. Победы (56%)
(рисунок 1).
Рисунок 1. Всхожесть семян кресс – салата
Средняя длина побегов была наибольшая в точке 1 - 7,4 см, в точке 14 - 7,2 см, а
наименьшая в точке 4 - 5,6 см, в точке 10 - 6см (рисунок 2).
8
7
Длина побегов, см
6
5
4
3
2
1
Точка 20
Точка 19
Точка 18
Точка 17
Точка 16
Точка 15
Точка 14
Точка 13
Точка 12
Точка 11
Точка 10
Точка 9
Точка 8
Точка 7
Точка 6
Точка 5
Точка 4
Точка 3
Точка 2
Точка 1
0
Место взятия пробы
Рисунок 2. Средняя длина побегов кресс — салата
Таким образом, наиболее загрязнена почва в точках: ул. Жукова - ул. Победы,
ул.Мира - ул. Я.Гашека (кафе Арман), отсутствуют загрязнения в почве в точках: оз.
Пестрое, Центральный парк (гост. Кызыл Жар), СКГУ им. М.Козыбаева, Мещанский лес,
слабо загрязнены в точках: ул. Пушкина - ул. К.Либкнехта, ОАО «Завод им. С.М Кирова»,
Рабочий поселок (ул. Украинская), ул. Букетова - ул. Пушкина, ТОО «Завод
малолитражных двигателей», ДСР (ул. Порфирьева), ОАО ЗИКСТО, ЖБИ, Поселок Борки
(ул. Зеленая), Парк Победы, 3-ая гор.больница, Мост (рабочий поселок).
Таким образом, кресс-салат является регистрирующим биоиндикатором, так как
реагирует на изменения состояния окружающей среды изменением фенооблика,
изменением скорости роста, всхожестью и другими хорошо заметными признаками [3].
Кресс-салат
однолетнее
овощное
растение,
обладающее
повышенной
чувствительностью к загрязнению почвы тяжёлыми металлами, а также к загрязнению
воздуха выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым
прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в
присутствии загрязнителей.
Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей
подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление
побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).
Как накапливающий индикатор, кресс-салат концентрирует загрязняющие вещества
в своих тканях и частях тела, которые в последующем используются для выяснения
степени загрязнения окружающей среды [4].
1.
2.
3.
4.
Литература:
Ильинских И.Н. Использование различных методов биотестирования для мониторинга экологии
города. // Е.Н. Ильинских // Б.В. Смирнов, А.Н. Юркин, Н.Н. Ильинских // Проблема экологии и
развитие городов: Материалы научно практической конференции, 2000 - С. 86-87.
Федоров А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учебное пособие для студ.
высш. уч. заведений./ А.Н. Федоров, А.Н. Никольская. – М.: Гуманит. изд. центр Владос, 2001. –
288 с.
Никаноров A.M. Экология для студентов вузов и специалистов экологов // А.М. Никаноров, Т.А.
Хоружая. - М.: ПРИОР, 1999.- 304 с.
Ильинских И.Н. Использование различных методов биотестирования для мониторинга экологии
города. // Е.Н. Ильинских // Б.В. Смирнов, А.Н. Юркин, Н.Н. Ильинских // Проблема экологии и
развитие городов: Материалы научно-практической конференции. 2000. - С. 86-87.