Функціонування ферментів антиоксидантної системи захисту в репродуктивних органах Robinia pseudoacacia L. та Gleditsia triacanthos L. за впливу антропогенного забруднення

2.1 Об'єкти та умови проведення досліджень

Робінія звичайна

Біологічна класифікація

Царство: Рослини (Plantae)

Відділ: Покритонасінні (Magnoliophyta)

Клас: Дводольні (Magnoliopsida)

Порядок: Бобоцвітні

Родина: Бобові (Fabaceae)

Рід: Робінія (Robinia)

Вид: Робінія псевдоакація (Robinia pseudoacacia L.)

Робінія лжеакація, або Робінія лжеакація, або Робінія звичайна (лат. Robinia pseudoacacia) - швидкоростуче лісоутворююче посухостійке дерево. Рослина походить з Північної Америки, натуралізувалася в багатьох регіонах планети з помірним кліматом. Активно культивується - і як декоративна рослина, і як рослина для зміцнення пісків і створення вітрозахисних смуг.

Назва

Робінія названа так Карлом Ліннеєм на честь французьських ботаніків отця й сина Жана Робена (1550--1629) і Веспасіана Робена (1579--1662). Робен молодший був садівником у короля Людовика XII; посаджене ним дерево робінії до сих пір можна бачити в Паризькому Ботанічному саду. Це перший екземпляр робінії, висаджений в Європі.

Усталеної російської назви виду Robinia pseudoacacia немає, в літературі зустрічається безліч варіантів - "робінія псевдоакація", "робінія лжеакація", "робінія звичайна", "робінія псевдоакація". Широко поширена ботанічна помилкова назва "Біла акація". Поширений на Україні і в європейській частині Росії чагарник "жовта акація" - теж не акація, але й не робінія, а вид роду Карагана (Caragana), Карагана деревоподібна (Caragana arborescens).

Розповсюдження та екологія

Походить з Північної Америки - ареал охоплює гори Аппалачі від Пенсільванії до Джорджії, на захід до Айови, Міссурі і Оклахоми. Натуралізованих на всій території Європи, в зоні помірного клімату Азії, в Північній і Південній Африці, в Австралії, Новій Зеландії та південних районах Латинської Америки.

Росте швидко, особливо до 10 років, щорічний приріст у висоту 60-80 см, завширшки 20-30 см. Розвиває глибоку і потужну кореневу систему; дає поросль від пня і кореневі нащадки. Дуже світлолюбна і посухостійка. Виростає на будь-яких ґрунтах, віддає перевагу легким і родючі, не виносить ущільнення. Витримує досить значне засолення.

У Європі з'явилася в першій половині XVII століття, коли в європейські сади стали завозитися американські види дерев і чагарників. Примірник робінії, будучи посадженим в 1601 році в королівському саду в Парижі садівником французького короля Генріха IV, є найбільш старим деревом Парижа.

Ботанічний опис

Зовнішній вигляд

Великі дерева висотою 20-25 м (може досягати 30-35 м) і діаметром стовбура до 1 м. Пагони голі або спочатку злегка опушені, незграбні, оливково-зелені до блискуче-червонувато-коричневих.

Крона ажурна, розлога, широко циліндрична, на вершині заокруглена, що просвічує, з кількома відокремленими ярусами облиствлених гілок.

Коренева система глибока, діаметром 12-15 м, на коренях знаходяться клубенькі з бактеріями, що фіксують азот.

Кора на стовбурі товста, розтріскується, сіро-бурого кольору, з глибокими поздовжніми тріщинами.

Листки

Бруньки вкрай дрібні, здалеку не видні зовсім.

Листки світло-зелені з сріблястим відтінком, чергові, непарнопір'ясті, завдовжки 10-25 (до 45) см. У основи листка знаходяться парні шипи довжиною до 2 см, які є видозміненими прилисниками і досить легко відламуються.

Листочки в кількості 9-19 штук, еліптичні, довжиною 2-4,5 см, шириною 1,5-2 см, на верхівці округлі або іноді трохи виїмчасті і тоді з дуже коротким шипиком, з округлою або широко клиновидною основою, в молодості опушені, пізніше голі, зверху світло-зелені, знизу сизувато-світло-зелені, сидять на черешках довжиною 1-2 мм; при основі кожного черешка шиловидний м'який прилисник, рівний приблизно половині довжини черешка.

Квітки

Суцвіття - багатоквіткова (5-15 квіток), поникла кисть довжиною 10-25 см. Квітки сидять на опушених квітконіжках довжиною 6-12 мм.

Чашечка широко колокольчата, довжиною 7-10 мм, шириною 5-9 мм, густо опушена рудуватими, короткими волосками, зубці чашечки в 2-3 рази коротше трубки, трикутні.

Віночок білий або трохи кремовий, діаметром до 3,5 см, вітрило довжиною 1,5-2 см і ширною 1,3-1,7 см, із зеленувато-жовтою плямою біля основи; крила майже рівні довжині вітрила, човник тупий.

Плоди

Плоди - довгасто-лінійні, плоскі коричневі боби, довжиною 5-12 см, шириною 1-1,5 см, зі злегка загнутим догори носиком або тупі, голі, з 3-15 насінням.

Насіння довгасто-брунькоподібні або вузько брунькоподібні, довжиною близько 5 мм, шириною 3 мм, оливково-зелені, бурі або темно-коричневі, до чорних, нерідко плямисті, гладкі, матові або блискучі.

В 1 кг близько 50 тисяч насіння; 1000 насіння важить 10-25 г. Схожість зберігається 3 роки.

Цвітіння та плодоносіння

Цвітіння відбувається, залежно від виду та регіону, в травні - червні або липні.

Насіння дозріває до кінця вересня, нерідко висить на деревах у продовж всієї зими.

Сходи на коротких черешках, з надземними брунькоподібними, м'ясистими сім'ядолями довжиною 10-12 мм, шириною 5-6 мм. Перший лист простий, широко яйцевидний; наступні листя трійчасті, а далі зі зростаючою кількістю листочків.

Хімічний склад рослинної сировини

У квітках виявлено глікозиди (робінін, акаціїн, апігенін та ін.), ефірну олію; в корі і деревині - таніди (2,2-7,2 і 3,4-4 % відповідно), в корі - жирну олію, фітостерини; в корі і плодах - токсичний протеїд робін. У плодах вміст жирної олії досягає 15 %. Ефірне масло містить метиловий ефір антранілової кислоти, індол, геліотропін, бензилалкоголь, ліналоол і б-терпінеол. Ефірна олія являє собою напіврідку масу світло-жовтого кольору з приємним сильним запахом квіток акації.

Застосування

Мед, зібраний бджолами з квіток робінії псевдоакації, відноситься до кращих сортів меду. Свіжий акацієвий мед прозорий, з тонким ароматом, довго не кристалізується.

Насіння придатне для приготування сурогатової кави.

В медицині

Квітки білої акації здавна застосовували в медицині різних країн як в'яжучий, протизапальний, відхаркувальний, жарознижувальний та протиспазматичний засіб, їх використовували при лікування хвороб нирок і сечового міхура. Кору молодих гілок рекомендували при підвищеній кислотності шлункового соку.

У зеленому господарстві

Завдяки високій декоративності, дерево широко культивується - в групах й алеях, а також як солітер.

Питання аматорської інтродукції робінії в регіонах Росії розглядаються на форумі садівників (там же-схеми посадки насінням).

Використання деревини

Важка деревина робінії псевдоакації складається з зеленувато-бурого ядра і білої заболоні. Ядро за міцністю не поступається деревині дуба, але для столярних виробів мало придатне, оскільки важко обробляється. Застосовується для стовпів та інших опор, будівництва комор, парканів, мостів (довговічна під водою) і т.п., а також виготовлення паркету (Леснов, 1980; Артамонов, 1991).

Гледичія звичайна

Наукова класифікація

Царство: Рослини

Відділ: Квіткові

Клас: Дводольні

Порядок: Бобоцвітні

Родина: Бобові

Рід: Гледичія

Вид: Гледичія триколючкова

Ботанічний опис. Міцне дерево висотою до 20-40 м, з красивою, ажурною, розлогою, широко-циліндричною, закругленою наверху кроною. Стовбур діаметром до 75 см, темно-бурий, зі зморшкуватою, пізніше розтикаючоюся корою. Доживає до 300 років.

Коренева система міцна, сильно розгалужена. Окрім глибинного коріння, гледичія має міцне поверхневе коріння.

Бруньки чергові, дуже дрібні, червоно-бурі, блискучі. Листковий рубець з трьома слідами судинно-волокнистих пучків і майже охоплює бруньку.

Пагони колінчасті, під бруньками потовщені, червоно-бурі, гладкі, блискучі, з червонуватими поздовжніми сочевичками, зрідка мають трироздільні колючки.

Гілки трохи плоскі, сірі або буро-зелені, з колючками, розташованими над бруньками. Колючки довгі, прості або тричі-розгалужені, червонувато-коричневі, глянцеві, гострі, сплюснуті принаймні у підстави, до 20-30 см завдовжки, за іншими даними до 6-10 (15) см. Пагони і гілки дуже ламкі. Серцевина зазубрена.

Листки чергові, майже сидячі, довжиною 14-20 см і більше, парнопір'ясті з 8-15 (17) парами листочків або двічіпарнопір'ясті з 8-14 парами гілок на головному жолобчастому і опушеному листовому стрижні, на вкорочених пагонах, зібрані пучками. Листочки в першому випадку довжиною 4,5-5 см, за іншими даними до 3,5 см, за третіми - до 3 ( 4 ) см, у другому - дрібніше, до 2 см, по іншими даними 0,8-1,5 см; темно-зелені, блискучі, еліпсоїдні або ланцетні, до верхівки звужені, по краях цілокраї або неясно городчаті, знизу по жилах злегка опушені. Розпускаються у квітні.

Квітки непоказні, зеленуваті, опушені, запашні, в густих пазушних вузькоціліндрічних кистях довжиною до 5-8 см, одностатеві, зрідка двостатеві. Іноді на одному дереві є тільки квітки однієї статі. Чашечка з 3-5 вузькими лопатями; віночок з 3-5 більшими вільними, майже однаковими пелюстками. Чашолистики і пелюстки опушені. Тичинки в кількості 6-10, вільні. Тичинкові нитки опушені; пильники зелені. Товкач з верхньою, злегка зігнутої, сидячою, волохатою зав'яззю, коротким стовпчиком і широким грибоподібним рильцем. Цвіте в травні - липні.

Плоди - подовжено-ланцетовидні, шкірясті боби, повислі, зазвичай вигнуті і дещо спірально скручені, довжиною до 20-50 см і шириною 3 см, плоскі, червонувато-коричневі, блискучі, з соковитою, солодкою м'якоттю, багатонасінні.

Насіння подовжено-еліптичне, лінзовидне, сплюснуте, коричневе або жовтувате, з тьмяним блиском, довжиною (7-15 мм), з дуже твердою шкіркою, сидять у гніздах серед м'якоті плоду. Плодоносить у жовтні - листопаді. Плоди залишаються на дереві до середини зими. Вага 1000 насінин 238-263 г, за іншими даними - 150-205 г. Схожість насіння 80-95 %. Перед посівом їх необхідно обшпарювати окропом для розм'якшення оболонки.

Сім'ядолі товсті , еліптичні, сидячі, довжиною 25 мм. Перші листочки парнопір'ястос-складні, з 7-10 пар листочків.

При рубці утворює рясну пневу поросль.

Розповсюдження та екологія

Батьківщиною є центральна частина східної половини Північної Америки, від заходу Нью -Йорка і Пенсільванії до південної Міннесоти (43 ° північної широти) і східного Канзасу на південь до північно-східного Техасу та північної Джорджії. Росте в лісах.

У посадках на Україні в молодому віці піддається нападу зайців, але майже не страждає від комах і уражається тільки акацієвою ложнощитовкою. У степових посадках на Україні уражається багатьма грибами. Поразка нектріїв викликає всихання гілок і молодих стовбурів у гледичії. У місцях пошкоджень стовбурів у комля дерева заражаються дубовою дедалію. У старих гледичієвих насадженнях напенну гниль викликає сірчано-жовтий трутовик. Ряд грибів вражає гледичію в місцях опіків кори. Однак нагоди грибних захворювань у гледичії зустрічаються рідко.

Укол голками викликає тривале і хворобливе запалення пошкодженої ділянки шкіри.

Хімічний склад

Молоде листя містять до 1 % алкалоїду тріакантіна, 100-400 мг вітаміну C %.

До складу квіток входить єнантовий ефір, який зумовлює їх запах. У квітках також міститься 0,3 % алкалоїдів.

В інших органах вміст алкалоїдів незначний. У листі і плодах міститься аскорбінова кислота в межах від 100 до 400 мг %.

У бобах знайдені глікозид епікатехін, сапоніни, флавонові сполуки - акраммерін, олмелін, фустін, фізетін. Стулки бобів містять 2,6 % антрагликозидов, 3,1 % дубильних речовин і сліди вітаміну K. У м'ясистих стінках бобів міститься до 29 % цукру і 278 мг % вітаміну C. У насінні - вуглевод манногалактан, що дає при гідролізі галактозу і маноза; слиз з порошку ендосперми, складову 25-39 % ваги насіння.

Практичне використання.

Медонос. Під час цвітіння виділяє рясний нектар.

Культурні насадження.

Культивується в садах і парках, в живих огорожах як декоративна рослина на півдні Росії, на Кавказі, в Середній Азії, на території колишнього СРСР від лісостепової зони до південних кордонів. Поширена в культурі на всіх материках земної кулі. Була введена в культуру в Європі в першій половині XVII століття, в Російській Імперії - з початку XIX століття. Вперше з'явилася в 1637-1654 рр. в саду Д. Традесканта під Лондоном. Використовується також для зміцнення берегів річок і ярів. У полезахисних смугах на півдні України вона, поряд з дубом черешчатим, є головною породою. Є безколючкові форми. Виведені також плакуча, пірамідальна і низькоросла форми гледичії.

Швидкоросле, дуже посухостійке і дуже декоративне дерево. У віці 2 років досягає висоти 1-1,5 м; у віці 50 років - 14 м заввишки і 14 см в діаметрі. Найбільший приріст спостерігається в п'яти- десятирічному віці (60-70 см на рік). До ґрунтових умов невибагливе, добре росте навіть на засолених ґрунтах. Добре переносить тривале суцільне задерніння ґрунту, але сильне задерніння викликає уповільнення зростання. Вітростійке. Добре переносить ущільненість ґрунту, запиленість і задимленість повітря. Любить тепло. Молоді рослини пошкоджуються морозом навіть на півдні України, але дорослі рослини через швидке здерев'яніння пагонів дуже стійкі до морозів.

Розмножується насінням, кореневими нащадками, щепленням (садові форми), літніми живцями.

Деревина.

Деревина за фізико-механічними властивостями близька до деревини дуба і відноситься до деревини твердих порід. Заболонь широка, жовтувата, ядро від світло-червоного до червонувато-коричневого, колір сухої ядрового породи - вишнево-червоний. Деревина важка і міцна, придатна для виготовлення шпал і стовпів. Об'ємна вага - 0,75-0,83 г/см³, за іншими даними при 12 % вологості - 0,66-0,68 г/см³. Вона знаходить застосування в столярній справі і у виготовленні різного господарського інвентарю. Для будівництва деревини гледичії непридатна, оскільки сильно уражається деревоточцями і вусанями. У підземних спорудах вона служить довго, але при усуненні заболоні. Текстура деревини красива, тому деревина гледичії робить її перспективною для виготовлення фанери та меблів. Дрова по теплових властивостях дещо поступаються дровам з деревини інших твердих порід.

Використання в медицині.

У медицині використовується входячий до складу листя алкалоїд тріакантіна. Тріакантіна має спазмолітичну дію на органи з гладкою мускулатурою, розширює судини, знижує артеріальний тиск, стимулює дихання. Він застосовується також при лікуванні захворювань системи травлення (спастичний коліт, виразкова хвороба шлунка та дванадцятипалої кишки), а також у період загострення хронічного холециститу. Період, коли в листі міститься тріакантіна, дуже нетривалий. Збір листя виробляють ранньою весною, в період їх розпускання.

Антраглікозіди, що містяться в околоплоднику гледичії, мають послаблюючу дію. У великих дозах тріакантіна отруйний, тому найбільш отруйними у цієї рослини є молоде листя, меншою мірою - старе листя і квітки, ще меншою - кора і насіння (Соколов, Стратонович, 1985).

2.2 Методи досліджень

2.2.1 Визначення активності СОД (Переслегина, 1989)

Активність СОД (КФ 1.15.1.11) визначали за ступенем інгібування відновлення нитросинього тетразолію (НСТ) в присутності нікотинамідаденіндінуклеотиду (НАДН) та феназинметасульфату (ФМС). До складу реакційної суміші входили 1,2 мл фосфатного буфера (0,15 М, рН 7,8), 0,1 мл ФМС, 0,3 мл НСТ, 0,2 мл НАДН. Супернатант додавали в інкубаційну суміш в кількості 0,3 мл. Реакцію запускали додаванням НАДН і зупиняли через 15 хвилин 1 мл льодяної оцтової кислоти. Інтенсивність забарвлення вимірювали при довжині хвилі 540 нм. Активність супероксиддисмутази виражали в відн.од./хв.*г сирої наважки та визначали за формулою:

Т% = *100%

А = , де

Т% - відсоток гальмування реакції відновлення нитросинього тетразолію за 1 хв,

А - активність супероксиддисмутази в відносних одиницях на грам наважки за хвилину,

Н - наважка рослинного матеріалу, г,

t - час інкубації, хв.

2.2.2 Визначення активності бензидин-пероксидази (Методи…, 1979)

Виділення ферментного препарату. Наважку рослинної тканини 0,1 г розтирають при 4°С у порцеляновій ступці з 0,2 М ацетатного буферу рН 5,4 або дистильованою водою у співвідношенні 1:10 (з додаванням скляного піску у разі необхідності). Одержаний гомогенат після 30 хвилин настоювання центрифугують протягом 20 хв при 15000 g при 4°С. Супернатант переносять в чисті, сухі пробірки, поміщені в стакани зі льодом, й використовують в якості ферментного препарату при проведенні реакції. В такому вигляді супернатант при необхідності зберігають в холодильнику не більше 2 годин.

Визначення активності бензидин-пероксидази. До 0,2 мл рослинного екстракту додають 0,8 мл 0,2 М ацетатного буферу рН 5,4, 1 мл бензидину. Для запуску ферментативної реакції в дослідну кювету вносять 1 мл 1 % розчину пероксиду водню і одразу починають вимірювання оптичної густини при довжині хвилі 490 нм протягом хвилини з інтервалом в 5 с на проти контрольної проби.

В контрольну пробу замість пероксиду водню вносять 1 мл ацетатного буферу.

Активність ферменту розраховують за формулою:

А = , де

А - активність ферменту (відносні одиниці густини на хвилину на г наважки);

ДД - величина наростання оптичної густини;

а - відношення кількості рідини, взятої для приготування витяжки, до маси сирої тканини, см³/г;

b - ступінь додаткового розведення витяжки після центрифугування;

в - ступінь постійного розведення витяжки в реакційній суміші в кюветі;

l - товщина шару кювети (1 см);

Н - наважка рослинного матеріалу, г;

t - час перетікання реакції, хв.

2.2.3 Визначення активності каталази (Плешков, 1968)

Принцип базується на урахуванні кількості розкладеного перекису водню під дією ферментативного препарату методом титрування перманганатом.

Виділення ферментного препарату. Наважку рослинної тканини 0.5 г розтирають при 4°С у порцеляновій ступці з 0.2 М ацетатним буфером рН 5,4 у співвідношенні 1:10. Одержаний гомогенат через 30 хвилин настоювання центрифугують протягом 20 хв. при 15000 g при 4°С. Супернатант переносять в чисті сухі пробірки поміщенні в стакани з льодом й використовують в якості ферментного препарату при проведенні реакції. В такому вигляді супернатант при необхідності зберігають в холодильнику не більше 2-х годин.

Визначення активності каталази. В дві пробірки поміщують по 1,5 мл ферментного препарату. Контрольну пробу кип'ятять 2-3 хвилини для інактивації ферменту й потім охолоджують. В обидві пробірки приливають по 4 мл дистильованої води й по 1 мл. 1% розчину перекису водню. Час інкубації 20 хв. при температурі 25 °С. Реакцію зупиняють додаючи 1 мл. 10% розчину сульфатної кислоти й титрують розчином перманганату калію (С 1/5 = 0,001 моль/л) до слабо-рожевого кольору, що не зникає протягом хвилини. За різницею між контрольним та дослідним титруванням визначають кількість розкладеного перекису водню за час інкубації в розрахунку на 1 г вихідної рослинної речовини.

А = , де

А - активність каталази ( в молях Н₂О₂ на 1 г наважки за хвилину).

а - об'єм КMnO₄ витрачений на холосте титрування, мл.

б - об'єм КMnO₄ витрачений на дослідне титрування.

С_1/5 - молекулярна концентрація еквіваленту КMnO₄.

Т - поправка до титру розчину КMnO_4.

Е - молярна маса еквіваленту Н₂О₂ (17 г/моль).

Н - наважка рослинного матеріалу, г.

t - час інкубації, хв.

Vзаг - загальний об'єм ферментного препарату, мл.

Vалікв - об'єм ферментативного препарату взятого для аналізу, мл.

2.2.4 Статистична обробка результатів (Рокицкий, 1973)

Результати дослідів опрацьовані при 95% достовірності.

1. Середнє арифметичне визначалося за формулами:

, для малої вибірки;

, для великої вибірки;

де Хі - значення члену вибірки;

- частота трапляння члена у виборці;

n - кількість членів у виборці.

2. Стандартне відхилення обчислюється за формулами:

; ;

S - стандартне відхилення;

- - відхилення варіації від середнього арифметичного.

3. Статистична помилка розраховувалась за формулами:

, для n<30;

, для n>30,

де m - помилка вибіркового середнього.

4. Достовірність результатів визначали за таблицею Ст'юдента - якщо

, то дані достовірні.

Результати опрацьовано статистично за допомогою пакета Statistica 6,0; розбіжності між вибірками вважали достовірними при p<0,05.

3. Фізико-географічна характеристика району досліджень

Дніпропетровськ - розташований у центральній України з тяжінням до її півдня й сходу. Центр міста знаходиться на правому високому березі Дніпра, на Придніпровській височині. Лівобережжя міста знаходиться на Придніпровській низовині.

Рельєф

Дніпропетровська область характеризується рівнинним рельєфом. Відразу помітні відмінності характером рельєфу між правим та лівим берегом Дніпра, обумовлені різною геологічною будовою. Правобережжя зайняте Придніпровською височиною із середніми висотами 100 - 150 м. над рівнем моря та максимальною відміткою всієї Дніпропетровської області 192 м. у Солонянському районі. Це височинна лесова слабкохвиляста рівнина з розвиненою яружно-балковою мережею. На півдні вона переходить у пластову денудаційно-акумулятивну слабкорозчленовану Причорноморську низовину з відмітками 50 - 75 м.

Лівобережжя Дніпра представлене Придніпровською низовиною. Це лесова слабкорозчленована денудативно-акумулятивна рівнина, яку перетинають знижені долини річок Орелі та Самари. Нижче Дніпропетровська за Дніпром низовина отримує сильнорозчленований підвищений характер через залягання порід Українського щита. Найвища позначка цієї території - 187 м. на північному сході області.

Долина Дніпра має абсолютні висоти 75 - 48 м. Остання величина є найнижчою позначкою Дніпропетровщини - це уріз води на межі з Запорізькою областю. До міста Дніпропетровська долина має виражені риси впливу льодовика, нижче вона звужується, крутизна схилів зростає. Під водами Дніпровського водосховища існують нині затоплені дніпровські пороги.

На Дніпропетровщині поширені різноманітні несприятливі фізико-географічні процеси. Найбільшого поширення отримала водна ерозія ґрунтів, особливо на територіях з пересіченим рельєфом (лінійна ерозія); на Лівобережжі Дніпра превалює площинна ерозія. Повсюдний характер мають процеси просідання лесових порід. На височинах інтенсивною є вітрова ерозія ґрунтів. У межах долини Дніпра існують зсувонебезпечні ділянки, а у басейні Орелі - території з ризиком підтоплення. В цілому територія області за невеликими виключеннями сприятлива для господарської діяльності людини.

Геологічні умови території

За геологічними умовами Дніпропетровська область поділяється на два субрегіони: Український кристалічний щит (65% площі області) та Дніпровсько-Донецька западина (решта 35%). Український щит займає правобережну частину Дніпропетровщини та південь лівобережної частини. Кристалічний фундамент залягає на глибині від 0 до кількох десятків метрів під денною поверхнею. В межах області представлені його наступні мегаблоки: Кіровоградський на крайньому заході, Придніпровський у центрі та Приазовський на південному сході. Дніпровсько-Донецька западина представлена своїм південним бортом і відділена від щита глибинними розломами. Кристалічні породи занурюються тут на глибину від 100 до 1500.

Геологічні відклади мають специфічний характер у кожній із зазначених тектонічних областей, зважаючи на відмінності у геологічній історії розвитку. Український щит вкритий незначним шаром осадових порід палеогену - неогену, представлених вапняками, пісками, глинами, алевритами, залізистими кварцитами тощо. Корінні магматичні породи архею - протерозою - гнейси, граніти, кварцити, діорити тощо відслонюються у долинах річок. На схилі щита наявне потужніше нашарування осадових порід, але на поверхню виходять неогенові міоценові та пліоценові відклади - глини, алеврити, піски.

Клімат

Клімат Дніпропетровської області помірно-континентальний. Середньорічний розподіл температур в області має практично широтний напрямок. Зимові ізотерми змінюються з півночі на південь від -6,2^о до -4,0^оС, літні від 20,5^оС до 22,0^оС. Абсолютний максимум температури області зафіксовано на рівні 41^оС; мінімуми складає -38^оС. Частота переходу температур на поверхні ґрунту через 0^оС досягає 10 - 15 разів на рік.

Величини сумарної сонячної радіації змінюються з півночі на південь від 4200 до 4400 МДж/м², радіаційний баланс - від 1800 до 1950 МДж/м2, тривалість сонячного сяйва - від 2050 до 2150 годин на рік, сума активних температур вище 10^оС - від 2700 до 3400. Тривалість безморозного періоду (періоду вегетації) в середньому 185 днів на рік. Показник атмосферного тиску взимку становить біля 1021 гПа, влітку знижується до 1012-1013 гПа.

Середньорічна кількість опадів досягає максимуму на північному сході області (550 мм.), зменшується у південно-західному напрямку до 450-500 мм. Найвологіший місяць - липень, найсухіший - березень. Влітку кількість опадів становить 80% річної суми, взимку опади у вигляді снігу більше випадають на сході регіону, ніж на заході. Відносна вологість повітря у липні зменшується у південно-східному напрямку від 66% до 62%, у січні становить 84-81%. У літній період дмуть переважно західні та північно-західні вітри, взимку - східні та північно-східні. Для долини Дніпра характерна долинна циркуляція, підсилена бризовою циркуляцією на берегах водосховищ.

Ґрунтовий покрив

Ґрунтовий покрив Дніпропетровської області має зональний характер. Північ регіону охоплена смугою чорноземів звичайних глибоких середньо- та малогумусних пилувато-середньосуглинкових або пилувато-важкосуглинкових. Далі на південь їх змінюють чорноземи звичайні пилувато-середньосуглинкові малогумусні на лесах з ділянками чорноземів звичайних середньогумусних. Крайній південний захід займають чорноземи звичайні неглибокі малогумусні та чорноземи південні малогумусні та слабкогумусовані на лесах.

Інтразональні типи ґрунтів зосереджені у долинах річок, зокрема найбільших - Дніпра та Самари. Вони представлені лучно-чорноземними поверхнево-солонцюватими ґрунтами в комплексі із солонцями, чорноземами солонцюватими на важких глинах, лучно-чорноземними ґрунтами в долині Дніпра, лучними солонцюватими ґрунтами вздовж заплав Дніпра, Орелі і Самари, дерновими переважно оглеєними піщаними та супіщаними ґрунтами на річкових алювіальних пісках.

Реакція ґрунтового розчину чорноземних та лучночорноземних ґрунтів - нейтральна або слабколужна, солонцюватих ґрунтів - середньолужна, солонців - лужна.

Промисловість

Місто має потужний промисловий потенціал, який характеризується високим рівнем розвитку важкої індустрії. На більш ніж 200 промислових підприємствах 13 галузей виробляється 4,5 % всієї промислової продукції України. 2009 року промислові підприємства міста реалізували продукції більш ніж на 30 мільярдів гривень, це 30,0% від загального обсягу продукції реалізованої в області.

Основа промисловості міста - металургійний комплекс. Продукція галузі складає 6,9 % від загального обсягу виробництва чорної металургії України, в тому числі: труб - 51,4 %, сталі - 5,3 %, чавуну - 5,0 %, прокату - 4,4 %, коксу - 4,0 %. Основні підприємства галузі - відкриті акціонерні товариства: "Дніпропетровський металургійний завод ім. Петровського", "Дніпрококс", "Комінмет", "Дніпропетровський трубний завод", "Нижньодніпровський трубопрокатний завод".

Машинобудівна та металообробна галузь промисловості міста у загальнодержавному виробництві машинобудівного комплексу складають 10,5 %. Найбільш розвинутими є металургійне, транспортне, електротехнічне, гірничошахтне і гірничорудне, будівельно-шляхове й комунальне, хімічне і полімерне машинобудування, верстатобудування. Лідерами галузі є: відкриті акціонерні товариства "Дніпропетровський машинобудівний завод", "Дніпроважмаш", "Дніпропрес", "Дніпровагонрембуд", науково-виробниче об'єднання "Дніпропетровський електровозобудівний завод". Продукція галузі - трактори, преси, вагоноопрокидувачі, шлаковозні чаші, трамваї, тролейбуси, магістральні електровози.

4. Результати та їх обговорення

4.1 Активність супероксиддисмутази репродуктивних органів Robinia pseudoacacia L. та Gleditsia triacanthos L. за різних умов існування

Встановлені зміни відображаються на рівні протекторних сполук насіння робінії лжеакації та гледичії триколючової. Так, комплекс умов м. Дніпропетровська з високим рівнем техногенного забруднення призводить до змін активності ключових ферментів-антиоксидантів з утворенням пероксиду водню та молекулярного кисню. Основну роль у знищенні рівня супероксидного радикалу відіграє супероксиддисмутаза, яка каталізує реакцію дисмутації О₂^- з утворенням пероксиду водню та молекулярного кисню. Літературні дані свідчать про тісний зв'язок між стійкістю рослин до того чи іншого впливу та підвищеною активністю СОД, тобто посиленою здатністю клітин тканин знешкоджувати активні форми кисню. Активність СОД є показником неспецифічної резистентності рослинного організму до стресових чинників. За впливу несприятливих факторів активність цього ферменту змінюється в залежності від тривалості дії та напруженості стрес-чинників. Основні результати визначення супероксиддисмутазної активності в репродуктивних органах Robinia pseudoacacia L. представлені на рис 4.1.1. Слід відзначити, що активність ензиму за дії викидів аерополютантів мала стабільно підвищений рівень. Максимальний показник ферментативної активності спостерігався у разі впливу чинників антропогенної природи на вул. Г. Сталінграда і становив 6,57 ум. од./г маси сухої речовини, що в 3,5 раз перевищувало рівень контролю. Дещо нижчий рівень досліджуваного параметру мало насіння рослин, які підлягали техногенному забрудненню на пр. К. Маркса й пр. Кірова - у цих варіантах активність ферменту зростала в 3 та 1,7 рази відповідно порівняно з контролем.

Рис. 4.1.1. Активність супероксиддисмутази у насінні Robinia pseudoacacia L. за різних умов існування: 1 - с. Першотравенка; 2 - пр. Кірова; 3 - пр. К. Маркса; 4 - вул. Г. Сталінграда

Установлено, що в умовах м. Дніпропетровська у насінні Gleditsia triacanthos L. серпневого відбору, які зростали на дослідних ділянках, спостерігали більшу активність 10,2-12,22 ум.од./г сухої ваги хв., порівняно з контрольним насінням 6,63 ум.од./г сухої ваги хв. У рослин Gleditsia triacanthos з парку 40-ліття війни цей параметр збільшений відносно контролю на 54 %, вул. Г. Сталінграду - на 84 %, пр. Гагаріна - на 24 %.

У контрольному і дослідному насінні гледичії триколючкової вересневого відбору порівняно з серпневим відмічено збільшення (у 2,6 і 1,2 рази) активність СОД. У рослин з моніторингових ділянок парку 40-ліття війни, вул. Г. Сталінграду, пр. Гагаріна рівень активності ферменту достовірно знижений відносно контролю на 41, 17 і 13 % відповідно.

Насіння жовтневого відбору (повна стиглість) контрольних рослин характеризувалось зниженням активності СОД (7,01 ум.од./г сухої речовини хв.) порівняно з вересневим відбором. У дослідного насіння Gleditsia triacanthos L. навпаки фіксували зростання активності ферменту в 1,4 рази відносно вересня місяця та на 52, 132 і 187 % відносно контрольного насіння.

Рис. 4.1.2. Активність супероксиддисмутази у насінні Gleditsia triacanthos L. за різних умов існування: 1 - с. Першотравенка; 2 - парк 40-ліття перемоги; 3 - вул. Г. Сталінграда; 4. пр. Гагаріна

Оскільки літературні дані свідчать о ролі СОД у захисті рослин від окисної деструкції, то встановлений нами збільшений рівень активності СОД у насінні лжеакації та гледичії носить пристосувальний характер і спрямований на руйнування супероксидного радикалу. Відносно висока активність ензиму може бути результатом підвищеної експресії її гену.

У результаті реакції, яку каталізує СОД утворюється пероксид водню, руйнування якого здійснюється системою, що включає каталазу та пероксидазу. Ці ферменти каталізують двоелектронне відновлення Н₂О₂ до води, використовуючи як донор електрона пероксид водню в випадку каталази та різних відновників у випадку пероксидази (Прайор, 1979).

4.2 Вплив аеротехногенного забруднення на активність каталази у насінні Robinia pseudoacacia L. та Gleditsia triacanthos L.

Одним з важливіших ферментів антиоксидантного захисту є каталаза, що каталізує реакцію перетворення пероксиду водню на воду та кисень. На відміну від пероксидаз, цей фермент не потребує відновленого субстрату для активності. Зниження активності каталази призводить до утворення реакційно агресивного ініціатора ПОЛ - гідроксильного радикалу - і може бути діагностичною ознакою чутливості рослин до антропогенних навантажень (Половникова, Воскресенская, 2008).

Проведені дослідження по даному ферменту в насінні Robinia pseudoacacia L. дали змогу встановити високий рівень його активності у всіх досліджуваних варіантах. Як видно із даних рис. 4.2.1, активність каталази у репродуктивних органах робінії лжеакації з забрудненої території підвищується на 13 - 20 %.

Цей факт, імовірно, пов'язаний із відсутністю значного впливу антропогенної компоненти на окисно-відновні процеси, які характерні для рослин, що зазнали дії промислових емісій і включення інших систем утилізації пероксиду водню.

Клітинні механізми дезактивації різних активних форм кисню можуть замінювати, доповнювати й дублювати один одного (Колупаєв, 2001). Припускається, що недостатня активність будь-якої з ланок антиоксидантного захисту може призвести до активації іншої ланки.

Рис. 4.2.1. Активність каталази у насінні Robinia pseudoacacia L. за різних умов існування: 1 - с. Першотравенка; 2 - пр. Кірова; 3 - пр. К. Маркса; 4 - вул. Г. Сталінграда

Результати досліджень по вивченню динаміки активності каталази в період достигання насіння гледичії триколючкової представлені на рисунку 4.2.2. Активність каталази у насінні серпневого відбору дослідних рослин (0,42-0,52 ммоль/г сухої речовини хв.), а контрольних - 0,39 ммоль/г сухої речовини хв. У вересні місяці фіксували зростання активності ферменту порівняно з серпнем місяцем в 1,1 рази у контрольному насінні та в 1,2-1,25 рази у дослідному. При цьому слід зазначити, що насіння Gleditsia triacanthos L., які зростали на автомагістралях міста, характеризувалось збільшенням активності каталази відносно контрольних зразків на 39, 48 та 20 %.

У жовтні місяці реєстрували тенденцію до зниження активності каталази порівняно з вереснем: в 1,3 рази у насінні з ботанічного саду, в 1,9 рази - у насінні з пр. Гагаріну, в 3 та 2,7 рази - у насінні з парку 40-ліття перемоги та вул. Г. Сталінграду, що ймовірно пов'язано зі зниженням інтенсивності процесів дихання при переході до стану покою. У дослідному насінні Gleditsia triacanthos активність ферменту знижена відносно контрольного на 15-40 %, що свідчить згідно (Пацула, 2008) про активну участь каталази у детоксикації пероксиду водню.

Рис. 4.2.2. Активність каталази у насінні Gleditsia triacanthos L. за різних умов існування: 1 - с. Першотравенка; 2 - парк 40-ліття перемоги; 3 - вул. Г. Сталінграда; 4. пр. Гагаріна

Отже, згідно отриманих результатів важлива роль в обміні речовин в процесах адаптації насіння дослідних організмів до стрес-факторів належить каталазі. Кореляційний аналіз отриманих результатів виявив тісний зв'язок між активністю каталази і СОД (r=0,95-0,99, р < 0,05). Встановлене пригнічення активності каталази згідно О.В. Ситар (2010) може бути спричинене як інактивацією ферменту певними токсикантами аеровикидів, пригніченням експресії її гену, так і пригніченням білкового синтезу внаслідок підвищеного генерування активних форм кисню. Це узгоджується з літературними даними, згідно яких більшість рослин володіє пониженою активністю каталази на забруднених ділянках зростання.

супероксиддисмутаза пероксидаза каталаза стресор

4.3 Роль пероксидази в стійкості насіння Robinia pseudoacacia L. та Gleditsia triacanthos L до дії аерополютантів

Окрім каталази, Н₂О₂ дезактивується різноманітними пероксидазами. Пероксидаза, будучи одним із маркерних ферментів, практично першою активується у відповідь на стрес, бере участь в окиснювально-відновних реакціях фотосинтезу,у процесах дихання, метаболізмі білків і регулюванні проесів росту, катаболізмі фенольних сполук тощо (Андреева,1988).

Основні результати визначення пероксидазної активності у насінні Robinia pseudoacacia L. за дії стресорів представлені на рис. 4.3.1. Рівень активності пероксидази змінювався залежно від місця росту досліджуваних об'єктів. Активність ферменту насіння рослин з антропогенних зон знаходилась на відносно низькому рівні й була знижена відносно контролю на 11 % (пр. Кірова), на 12 % (пр. К. Маркса) та на 39 % (вул. Г. Сталінграда).

З урахуванням літературних даних це можна пояснити тим, що у разі хронічної дії аерополютантів на рослину в тканинах насіння робінії лжеакації починають діяти інші ферменти антиоксидантного захисту, які допомагають бензидин-пероксидазі розщеплювати пероксид (Пацула, 2006).

Рис. 4.3.1. Активність пероксидази у насінні Robinia pseudoacacia L. за різних умов існування: 1 - с. Першотравенка; 2 - пр. Кірова; 3 - пр. К. Маркса; 4 - вул. Г. Сталінграда

Отримані результати, представлені на рисунку 4.3.2, засвідчують, що у насінні гледичії триколючкової, відібраного у серпні місяці з дослідних моніторингових ділянок активність пероксидази порівняно з контрольними була збільшена в 1,4 рази на пр. Гагаріна, в 1,89 рази - в парку 40-річчя перемоги та в 2,0 рази - вул. Г. Сталінграду.

У вересні місяці спостерігали зниження активності пероксидази порівняно з серпнем у контрольного насіння в 1,3 рази, а у дослідного - від 1,8 до 2,1 разів в залежності від точки відбору. Слід відмітити, що у насінні Gleditsia triacanthos L. з ділянок з антропогенним навантаженням рівень активності вище контролю в 1,2 рази (парк 40-річчя перемоги), в 1,4 рази (вул. Г. Сталінграду), в 1,0 рази (пр. Гагаріна).

У стиглому насінні (жовтень місяць) фіксували деяке збільшення пероксидазної активності як в контрольних зразках, так і в дослідних. Але у дослідного насіння рівень ферментативної активності виявився зниженим відносно контрольного на 7-19 %, що ймовірно пов'язано зі зниженням інтенсивності дихання і переходом насіння до стану спокою.

Рис. 4.3.2. Активність пероксидази у насінні Gleditsia triacanthos L. за різних умов існування: 1 - с. Першотравенка; 2 - парк 40-ліття перемоги; 3 - вул. Г. Сталінграда; 4. пр. Гагаріна

Виявлені нами зміни активності пероксидази впродовж етапів достигання насіння гледичії триколючкової свідчить про реакцію даних рослин, спрямовану на захист від окислення компонентів рослинної клітини й активну участь ферменту у відновленні Н₂О₂ до Н₂О згідно (Карпіна, Джури, 2008).

5. Охорона праці

Основні правила безпечної роботи з їдкими речовинами (кислотами й лугами) полягають у наступному:

? Робота з концентрованими кислотами й лугами без захисних пристосувань (окуляри, рукавички) забороняється.

? Концентрованi сiрчана й соляна кислоти повиннi зберiгатися в лабораторії у товстостінному скляному посудi об'ємом не бiльш 2-х лiтрiв, у витяжнiй шафi, на скляних або порцелянових піддонах.

? Розлив концентрованих кислот повинний провадитися лише при включеній тязі у витяжній шафі.

? Кислоти, луги й iншi їдкі речовини варто розливати за допомогою скляних сифонiв iз грушею або iнших яких-небудь нагнітальних пристосувань.

? Пролиту кислоту засипають піском. Потім пісок прибирають, й місце розливу кислоти засипають вапном або содою, а після цього заливають водою та витирають насухо.

? Пролитий луг засипають піском або дерев'яною тирсою. Облите місце після видалення піску або тирси обливають слабким розчином оцтової кислоти.

? При розведенні сірчаної кислоти її варто повільно доливати у воду. Додавати воду в кислоту категорично заборонено.

? Кислоти та луги зливати в каналiзацiю забороняється (Желібо, 2004).

Розглянемо ризик небезпеки при проведенні досліджень на електроприладах.

Сучасний рiвень прогресу неможливий без широкого впровадження електроустаткування, що викликає необхiднiсть постійного удосконалювання вимог до його безпечного обслуговування.

При виконаннi експериментальної частини курсової роботи використовувалися такi електроприлади: центрифуга к-70Д, плита електрична лабораторна, фотоелектрокалориметр, водяна електрична лазня, електропiч, сушильна шафа, рН-метр.

При роботi з електроустаткуванням необхiдно додержуватися таких правил ектробезпечностi:

? Помешкання необхiдно мiстити в чистотi, не захаращувати робітничі кiмнати, коридори зайвими меблями й легко займистими матерiалами.

? У випадку запалення легкозаймистих або пальних рiдин необхідно повідомити в пожежну частину, виключити нагрiвальнi прилади, газові пальники й вентиляцію, винести з помешкання всі судини із вогненебезпечними речовинами та балони із стиснутими газами й приступити до гасіння пожежі.

? Підключення електричних апаратів повинно виконуватися цілими й гнучкими шланговими кабелями з мідними жилами за допомогою справних штепсельних з'єднань.

? Несправності електроприладів, що можуть викликати іскріння, коротке замикання, повинні негайно усуватися.

? Захисне заземлення, занулення повиннi бути справнi, не мати порушення цiлiсностi з'єднань, слiдiв корозії в мiсцях з'єднань та iнших дефектiв.

? Прокладка електропроводки, установка електропускової апаратури на спаленiй підставi категорично заборонена.

? Забороняється до однiєї розетки підключати декiлька електронагрiвальних приладiв.

? У випадку загорання електричних проводiв - негайно виключити струм. Проводи, що зайнялися, треба гасити піском або сухим вогнегасником. Про всяке загорання електричних проводiв необхiдно довести до вiдома чергового електромонтера.

? Забороняється заклеювати або закривати ділянки електропроводів. Устрій додаткових електромереж, установка додаткових електроприладів й електроустаткування повинні провадитися з дозволу головного енергетика ДНУ й узгодження інженера пожежної охорони (ДБНВ. 2.5.-28-2006.).

Питання комп'ютерної безпеки

В даний час комп'ютерна техніка широко застосовується у всіх областях діяльності людини. При роботі з комп'ютером людина піддається дії ряду небезпечних і шкідливих виробничих факторів: електромагнітних полів (діапазон радіочастот: ВЧ, УВЧ і СВЧ), інфрачервоного і іонізуючого випромінювань, шуму і вібрації, статичної електрики і ін. Робота з комп'ютером характеризується значною розумовою напругою і нервово-емоційним навантаженням операторів, високою напруженістю зорової роботи і достатньо великим навантаженням на м'язи рук при роботі з клавіатурою ЕОМ. Велике значення має раціональна конструкція і розташування елементів робочого місця, що важливо для підтримки оптимальної робочої пози людини-оператора. У процесі роботи з комп'ютером необхідно дотримувати правильний режим праці та відпочинку.

Вимоги до виробничих приміщень при роботі на ПК

Забарвлення і коефіцієнти віддзеркалення. Освітлення. Забарвлення приміщень і меблів повинні сприяти створенню сприятливих умов для зорового сприйняття, гарного настрою. Джерела світла, такі як світильники і вікна, які дають віддзеркалення від поверхні екрану, значно погіршують точність знаків і тягнуть за собою перешкоди фізіологічного характеру, які можуть виразитися в значній напрузі, особливо при тривалій роботі. Віддзеркалення, включаючи віддзеркалення від вторинних джерел світла, повинне бути зведено до мінімуму. Для захисту від надмірної яскравості вікон можуть бути застосовані штори і екрани. У приміщеннях, де знаходиться комп'ютер, необхідно забезпечити наступні величини коефіцієнта віддзеркалення: для стелі: 60 ... 70%, для стін: 40 ... 50%, для підлоги: близько 30%. Для інших поверхонь і робочих меблів: 30 ... 40%. Правильно спроектоване і виконане виробниче освітлення покращує умови зорової роботи, знижує стомлюваність, сприяє підвищенню продуктивності праці, благотворно впливає на виробниче середовище, надаючи позитивну психологічну дію на працюючого, підвищує безпеку праці і знижує травматизм. Недостатність освітлення приводить до напруги зору, ослабляє увагу, приводить до настання передчасної стомленості. Надмірно яскраве освітлення викликає засліплення, роздратування і різь в очах. Неправильний напрямок світла на робочому місці може створювати різкі тіні, відблиски, дезорієнтувати робочого. Всі ці причини можуть призвести до нещасного випадку або профзахворювань. Існує три види освітлення - природне, штучне і поєднане (природне і штучне разом). Природне освітлення - це освітлення приміщень денним світлом, що потрапляє через світлові прорізи в зовнішніх огороджуючих конструкціях приміщення. Природне освітлення характеризується тим, що змінюється в широких межах залежно від часу дня, пори року, характеру області і ряду інших чинників. Штучне освітлення застосовується при роботі в темний час доби і вдень, коли не вдається забезпечити нормовані значення коефіцієнта природного освітлення (похмура погода, короткий світловий день). Освітлення, при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним, називається освітленням. Штучне освітлення підрозділяється на робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне. Робоче освітлення, у свою чергу, може бути загальним або комбінованим - тобто освітленням, при якому до загального додається місцеве. Згідно ДБИ В.2.8.-28-2006 в приміщенні, де встановлені комп'ютери, необхідно застосовувати систему комбінованого освітлення. Вимоги до освітленості в приміщеннях, де встановлені комп'ютери, наступні: при виконанні зорових робіт високої точності загальна освітленість повинна складати 300лк, а комбінована - 750лк; аналогічні вимоги при виконанні робіт середньої точності - 200 і 300лк відповідальної. Крім того все поле зору повинне бути освітлено достатньо рівномірно - ця основна гігієнічна вимога. Іншими словами, ступінь освітлення приміщення і яскравість екрану комп'ютера повинні бути приблизно однаковими, оскільки яскраве світло в районі периферійного зору значно збільшує напруженість очей і, як наслідок, призводить до їх швидкої стомлюваності (ДБНВ. 2.5.-28-2006).