Главная База знаний "Allbest" Экология и охрана природы Изучение влияния солей тяжелых металлов (ацетатов Pb и Co) на наземные растения

Изучение влияния солей тяжелых металлов (ацетатов Pb и Co) на наземные растения

Особенности тяжелых металлов и экотоксикантов как наиболее загрязняющих окружающую среду веществ. Значение азота, кальция, магния, бора, цинка в жизни растений. Воздействие ацетатов кобальта и свинца на интенсивность флюоресценции хлорофиллов бархатцев.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 10.01.2012
Размер файла 163,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Чувствительные фитоиндикаторы указывают на присутствие загрязняющего вещества в воздухе или почве ранними морфологическими реакциями - изменением окраски листьев (появление хлорозов; желтая, бурая или бронзовая окраска), различной фор мы некрозами, преждевременным увяданием и опаданием листвы. У многолетних растений загрязняющие вещества вызывают изменение размеров, формы, количества органов, направления роста побегов или изменение плодовитости. Подобные реакции обычно неспецифичны.

Основное преимущество использования позвоночных животных в качестве биоиндикаторов заключается в их физиологической близости к человеку. Основные недостатки связаны со сложностью их обнаружения в природе, поимки, определения вида, а также с длительностью морфоанатомических наблюдений. Кроме того, эксперименты с животными зачастую дороги, требуют многократной повторяемости для получения статистически достоверных выводов.

Оценка и прогнозирование состояния природной среды с при влечением позвоночных животных проводятся на всех уровнях их организации. На организменном уровне с помощью сравнительного анализа оцениваются морфоанатомические, поведенческие и физиолого-биохимические показатели.

Морфоанатомические показатели описывают особенности внешнего и внутреннего строений животных и их изменение под воздействием определенных факторов (депигментация, изменение покровов, структуры тканей и расположения органов, возникновение уродств, опухолей и других патологических проявлений).

Поведенческие и физиолого-биохимические параметры особенно чувствительны к изменению внешней среды. Токсиканты, проникая в кости или кровь позвоночных животных, сразу же воз действуют на функции, обеспечивающие жизнедеятельность. Даже при узкоспецифичном влиянии токсиканта на определенную функцию ее сдвиги отражаются на состоянии всего организма вследствие взаимосвязанности процессов жизнедеятельности. Достаточно отчетливо присутствие токсикантов проявляется в нарушении ритма дыхания, сердечных сокращений, скорости пищеварения, ритмике выделений, продолжительности циклов размножения.

Микроорганизмы - наиболее быстро реагирующие на изменение окружающей среды биоиндикаторы. Их развитие и активность находятся в прямой связи с составом органических и неорганических веществ в среде, так как микроорганизмы способны разрушать соединения естественного и антропогенного происхождений. На этом основаны принципы биоиндикации с использованием микроорганизмов. Необходимо иметь сведения о составе, количестве и функциональной активности последних

Биотестирование (bioassay) - процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Для оценки параметров среды используются стандартизованные реакции живых организмов (отдельных органов, тканей, клеток или молекул) В организме, пребывающем контрольное время в условиях загрязнения, происходят изменения физиологических, биохимических, генетических, морфологических или иммунных систем. Объект извлекается из среды обитания, и в лабораторных условиях проводится необходимый анализ.

Основные подходы биотестирования:

§ Биохимический подход

§ Генетический подход

§ Морфологический подход

§ Физиологический подход

§ Биофизический подход

§ Иммунологический подход

Биохимический подход Стрессовое воздействие среды можно оценивать по эффективности биохимических реакций, уровню ферментативной активности и накоплению определённых продуктов обмена. Изменение содержания в организме определённых биохимических соединений, показателей базовых биохимических процессов и структуры ДНК в результате биохимических реакций могут обеспечить необходимую информацию о реакции организма в ответ на стрессовое воздействие.

Генетический подход. Наличие и степень проявления генетических изменений характеризует мутагенную активность среды, а возможность сохранения генетических изменений в популяциях отражает эффективность функционирования иммунной системы организмов.

Для диагностики воздействия загрязнений на морфологические характеристики применяются методы оценки флуктуирующей асимметрии.

В качестве тест-функций применяются физиологические параметры пресноводных беспозвоночных гидробионтов разных уровней филогенеза.

Иммунологический подход при оценке состояния окружающей среды заключается в изучении изменений врождённого и приобретённого иммунитета у беспозвоночных и позвоночных животных [9].

2. Основная часть

2.1 Материалы и методы исследования

В данной работе, для изучения действия тяжелых металлов на концентрацию хлорофиллов a и b в растениях, применяют спектрофотометрический анализ. Для этого метода используется аппарат спектрофлуориметр "Флюорат-02-Панорама". Также при приготовлении вытяжки хлорофилла необходимы колбу Бунзена, весы торсионные, фарфоровая ступка, пестик, мерные стаканы, стеклянные воронки, мерные колбы на 25 мл. Для подготовки растворов требуется: цилиндры мерные (V=1000 мл), мерный стакан (V=1000 мл), стеклянная палочка, химическая посуда больших объемов для готовых растворов.

2.1.1 Объекты исследования

Изучение проводится на примере Tagetes erecta L. Бархатцы прямостоячие, или Бархатцы африканские.

Царство: Растения

Отдел: Покрытосеменные

Класс: Двудольные

Порядок: Астроцветные

Семейство: Астровые

Род: Бархатцы

Стебли - прямостоячие, разветвленные, образуют компактный или раскидистый куст высотой от 20 до 120 см.

Корневая система мочковатая.

Листья - перисто-рассеченные или перисто-раздельные, редко цельные, зубчатые, от светло - до темно--зеленых, расположенные супротивно или в очередном порядке, с просвечивающими железками.

Соцветия корзинки, простые или махровые, желтые, оранжевые или коричневые. Головки у представителей этого рода средней величины, с цилиндрическим покрывалом, состоящим из одного ряда сросшихся между собой листочков; краевые женские цветки - язычковые; семянки линейные, к основанию суженные. Цветут обильно с июня до заморозков.

Плод - чёрная или черно-коричневая сильно сплюснутая семянка. Семена сохраняют всхожесть 3-4 года. В 1 г от 280 до 700 семян.

2.1.2 Материалы исследования

В исследовании использованы:

этиловый спирт (C2H5OH) 96% раствор,

оксид кальция (СаО)

экстракт хлорофилла (препарат) -использовался в качестве стандартного образца.

2.1.3 Методика подготовки хлорофилла

Семена бархатца прямостоячего в течение 2 недель проращивают в отстоявшейся воде, в растворах ацетата свинца и кобальта разных концентраций (всего 8 конц.). Опыт проводят в 3 повторностях.

После того как прошло 2 недели мы начали выполнять опыт.

1. Навеску листьев массой 0,1 г поместили в фарфоровую ступку.

2. Добавили немного оксида кальция и растёрли с 2 мл этилового спирта. К растёртой массе прилили 4 мл спирта, снова растирали несколько минут, а затем оставили ступку для отстаивания осадка.

3. При помощи каучуковой пробки соединили насос с колбой Бунзена. Вставили в горло колбы сухую стеклянную воронку со стеклянным фильтром.

4. Образовавшуюся над осадком смесь (экстракт) осторожно слили в воронку и отсосали насосом. Фильтрат из колбы Бунзена перелили через сухую стеклянную воронку в мерную колбу на 25 мл. Колбу Бунзена дважды ополоснули небольшой порцией спирта, каждый раз сливая жидкость в мерную колбу.

5. Повторяли пп. 2 и 4, добавляя к осадку в ступке небольшие порции этилового спирта до тех пор, пока пигменты не были извлечены полностью (пока растворитель не перестал окрашиваться).

6. Содержимое мерной колбы довели растворителем до метки, закрыли каучуковой пробкой, тщательно взболтали и использовали спиртовую вытяжку для определения концентрации пигментов.

2.1.4 Приготовление растворов солей

Для выполнения работы необходимо приготовить растворы ацетатов свинца и кобальта следующих концентраций: 5; 2,5; 1,25; 0,62; 0,31; 0,15; 0,07 0,03 мг/л для проращивания семян. Растворы солей готовятся по методике:

1. взвешивается 5 мг ацетата кобальта (свинца), навеску растворяют в 1 л водопроводной воды. Перемешивают до полного растворения навески. Получается раствор с концентрацией 5 мг/л.

2. оставшиеся растворы готовят методом последовательных разбавлений.

2.2 Обсуждение результатов

В соответствии с задачами исследования изучено действие солей тяжелых металлов (ацетатов свинца и кобальта) на фотосинтетическую активность растения бархатцев. Установлено, что соли этих металлов негативно влияют на рост и развитие растений. Влияет на окраску листьев, жизнеспособность ростков. Также оказывает воздействие на всхожесть растений. Сказывается действие солей и на длине корня: у растений, проращенных в воде корень в полтора - два раза длиннее, чем у тех, которые росли в растворах металлов.

Согласно проведенному опыту растения хуже всего переносят раствор ацетата свинца с концентрациями 5; 2,5 мг/л. И раствор ацетата кобальта с концентрацией 5 мг/л.

Данные, полученные в ходе анализа:

Табл. 1. Результаты фотометрирования хлорофилла (стандарт)

С мг/ 100 мл

Хлорофилл a (665 нм)

Хлорофилл b (649 нм)

Концентрация пигментов

1

2

3

Ср. знач.

1

2

3

Ср. знач.

Хлорофилл a

Хлорофилл b

1000

2,00

2,01

2,00

2,00

0,92

0,92

0,92

0,92

22,16

8,67

100

5,10

5,05

5,03

5,06

5,24

5,28

5,28

5,26

39,03

97,44

10

5,198

5,23

5,226

5,218

5,641

5,688

5,692

5,673667

38,806

106,724

0.1

5,32

5,30

5,29

5,30

5,82

5,791

5,8

5,80

39,26

109,47

0.01

5,51

5,49

5,53

5,51

6,02

6,03

6,03

6,03

40,79

113,73

0.001

5,31

5,31

5,32

5,31

5,91

5,91

5,81

5,88

38,98

111,28

0.0001

5,23

5,23

5,20

5,22

5,76

5,75

5,75

5,75

38,43

108,77

0.00001

5,18

5,19

5,17

5,18

5,66

5,69

5,62

5,65

38,45

106,59

Табл. 2. Результаты фотометрирования для построения калибровочного графика (семена пророщенные в воде)

С мг

Хлорофилл a (665 нм)

Хлорофилл b (649 нм)

Концентрация пигментов

100

1

2

3

Ср. знач.

1

2

3

Ср. знач.

Хлорофилл a

Хлорофилл b

4,25

4,24

4,28

4,25

4,98

5,04

5,00

5,01

29,48

96,90

5,07

5,07

5,10

5,08

5,58

5,54

5,56

5,56

37,61

104,90

5,29

5,32

5,34

5,32

5,80

5,80

5,80

5,80

39,46

109,38

5,48

5,47

5,48

5,48

6,01

5,95

5,92

5,96

40,76

112,21

Табл. 3. Средние значения фотометрирования

0,03

0,07

0,15

0,31

0,62

1,25

2,5

5

Хлорофилл b

5,4

5,46

5,58

5,34

5,63

5,8

5,89

5,92

Хлорофилл a

4,71

4,85

4,86

5,11

5,12

5,22

5,31

5,41

Табл. 4. Результаты фотометрирования вытяжек из растений, проросших в растворах свинца различных концентраций

Pb

Концентра-ция

№

Хлорофилл

b(649)

Хлорофилл

a(665)

1

2

3

Среднее

1

2

3

Среднее

1

5,40

5,40

5,41

5,40

4,76

4,64

4,76

4,72

0.03

2

5,41

5,40

5,4

5,40

4,67

4,71

4,74

4,71

3

5,41

5,40

5,4

5,40

4,72

4,78

4,65

4,72

1

5,45

5,44

5,49

5,46

4,88

4,86

4,89

4,81

0.07

2

5,44

5,47

5,49

5,46

4,87

4,89

4,86

4,87

3

5,49

5,44

5,48

5,46

4,86

4,88

4,87

4,87

1

5,61

5,54

5,6

5,58

4,81

4,78

4,69

4,67

0.15

2

5,6

5,55

5,61

5,58

4,8

4,79

4,71

4,67

3

5,63

5,59

5,6

5,60

4,79

4,81

4,79

4,79

1

5,3

5,35

5,38

5,35

5,12

5,08

5,11

5,1

0.31

2

5,35

5,31

5,38

5,34

5,1

5,09

5,11

5,1

3

5,34

5,37

5,32

5,34

5,08

5,12

5,1

5,1

1

5,58

5,6

5,62

5,60

5,16

5,07

5,13

5,12

0.62

2

5,59

5,61

5,63

5,61

5,1

5,08

5,15

5,11

3

5,60

5,58

5,66

5,6

5,07

5,16

5,12

5,11

1

5,82

5,77

5,82

5,8

5,24

5,21

5,25

5,23

1.25

2

5,81

5,79

5,83

5.81

5,24

5,2

5,25

5,23

3

5,82

5,77

5,82

5,8

5,20

5,25

5,22

5,22

1

5,88

5,89

5,87

5,89

5,27

5,31

5,34

5,3

2.5

2

5,88

5,87

5,89

5,88

5,34

5,27

5,34

5,31

3

5,89

5,88

5,87

5,88

5,28

5,35

5,34

5,32

1

5,89

5,90

5,96

5,93

5,44

5,4

5,41

5,41

5

2

5,94

5,94

5,90

5,92

5,40

5,34

5,41

5,38

3

5,90

5,94

5,92

5,92

5,42

5,4

5,41

5,41

Данные, полученные в ходе анализа, представили в виде графиков:

Рис. 1. Зависимость оптической плотности вытяжек из растений от концентрации раствора

Пересчет фотометрических данных, в концентрацию хлорофилла

По формулам:

Cхл.a = 13,7 * D665 -5,76 * D649

Cхл.b = 25,8 * D649 -7,6 * D655

Табл. 5. Концентрация хлорофилла a и b

0,03

0,07

0,15

0,31

0,62

1,25

2,5

5

Хлорофилл b

103,524

104,008

107,028

98,936

106,342

109,968

111,606

111,62

Хлорофилл a

33

35,4

34,44

39,25

37,72

38,11

38,82

40,02

Рис. 2. Зависимость концентрации хлорофила от концентрации раствора

Рис. 3. Совмещаенные результаты фотометрирования хлорофила из вытяжек растений, проросших в растворах свинца различных концентраций, с результаты фотометрирования хлорофилла (стандарт)

Табл. 6. Результаты фотометрирования вытяжек из растений, проросших в растворах кобальта различных концентраций

Co

Концентра-ция

№

Хлорофилл

b(649)

Хлорофилл

a(655)

1

2

3

Среднее

1

2

3

Среднее

1

5,24

5,32

5,33

5,3

4,62

4,65

4,68

4,65

0.03

2

5,18

5,22

5,13

5,18

4,56

4,59

4,53

4,55

3

5,21

5,27

5,3

5,26

4,57

4,62

4,66

4,62

1

5,37

5,54

5,4

5,44

4,67

4,67

4,70

4,68

0.07

2

5,44

5,34

5,39

5,39

4,68

4,72

4,78

4,73

3

5,37

5,4

5,43

5,4

4,67

4,74

4,75

4,72

1

5,48

5,51

5,56

5,52

4,67

4,78

4,78

4,72

0.15

2

5,45

5,49

5,52

5,49

4,68

4,72

4,75

4,73

3

5,48

5,5

5,55

5,51

4,68

4,78

4,79

4,75

1

5,56

5,58

5,55

5,56

4,67

4,67

4,7

4,68

0.31

2

5,56

5,6

5,59

5,58

4,68

4,72

4,78

4,73

3

5,55

5,5

5,58

5,57

4,67

4,74

4,75

4,72

1

5,68

5,69

5,78

5,71

4,8

4,88

4,87

4,84

0.62

2

5,64

5,68

5,86

5,87

4,81

4,91

4,84

4,85

3

5,78

5,79

5,99

5,87

4,87

4,87

4,82

4,84

1

5,58

5,57

5,51

5,55

4,63

4,61

4,58

4,61

1.25

2

5,48

5,51

5,4

5,46

4,57

4,63

4,62

4,64

3

5,52

5,52

5,57

5,53

4,6

4,6

4,65

4,62

1

5,48

5,49

5,5

5,49

4,8

4,78

4,69

4,67

2.5

2

5,5

5,55

5,57

5,55

4,8

4,79

4,71

4,67

3

5,56

5,57

5,59

5,58

4,79

4,81

4,79

4,79

1

5,29

5,24

5,26

5,26

4,63

4,61

4,58

4,61

5

2

5,24

5,31

5,23

5,29

4,57

4,63

4,62

4,64

3

5,28

5,28

5,32

5,29

4,60

4,60

4,65

4,62

Табл. 7. Средние значения фотометрирования

0,03

0,07

0,15

0,31

0,62

1,25

2,5

5

Хлорофилл b

5,23

5,41

5,51

5,57

5,6

5,8

5,89

5,92

Хлорофилл a

4,62

4,64

4,72

4,73

4,74

4,84

4,88

4,98

Рис. 4. Зависимость оптической плотности вытяжек из растений от концентрации раствора

Пересчет фотометрических данных, в концентрацию хлорофилла

По формулам:

Cхл.a = 13,7 * D665 -5,76 * D649

Cхл.b = 25,8 * D649 -7,6 * D655

Табл. 8. Концентрация хлорофилла a и b

0,03

0,07

0,15

0,31

0,62

1,25

2,5

5

Хлорофилл b

99,822

104,314

106,286

107,758

108,456

112,856

114,874

114,888

Хлорофилл a

33,17

32,41

32,93

32,72

32,68

32,90

32,93

34,13

Рис. 5. Зависимость концентрации хлорофила от концентрации раствора

Рис. 6. Совмещенные результаты фотометрирования хлорофила из вытяжек растений, проросших в растворах кобальта различных концентраций, с результаты фотометрирования хлорофилла (стандарт)

Выводы

В ходе работы выявили влияние тяжелых металлов - кобальта и свинца - на рост и развитие растения бархатцы.

С помощью флюоресцентного метода анализа построили графики, по которым выявили зависимость концентрации хлорофилла a и b от концентрации раствора соли металла.

Установлено, что с увеличением концентрации раствора соли металла оптическая плотность увеличивается, и, следовательно, количество хлорофилла a и b возрастает, как для, проросших растений в растворах кобальта, так и в растворах свинца.

Список использованных источников

1. http://biology.krc.karelia.ru/misc/hydro/mon5.html

2. http://www.iemrams.spb.ru/russian/ecologru/ecotoxic.htm#Экотоксиканты

3. http://www.ponics.ru/2009/06/micro_macro/

4. http://www.vestnik-cvetovoda.ru/plant_growing/consultation/news12680.php

5. http://www.scriru.com/14/11/82128566157.php

6. http://knowledge.allbest.ru/biology/d3c0a65635b3ad68a5c53b88421306c27.html

7. http://gastrurolog.ru/935/vliyanie-ionov-svinca-na-pochvu-i-rasteniya.html/3

8. Стайлс В. Микроэлементы в жизни растений и животных. - М., 1949

9. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / О.П. Мелехова, Е.И. Сарапульцева, Т.И. Евсеева и др.; под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Сарапульцевой. - 2-е издание, испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2008.

10. Пейве Я.В. Микроэлементы и ферменты - М., 1960.

11. http://www.lib4all.ru/base/B3337/B3337Part110-605.php

12. http://www.ras.ru/win/db/show_per.asp?P=.id-41.ln-ru

Размещено на Allbest.ru

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены