Дипломдық жұмыс Тақырыбы: «Техногендік факторлардың өсімдіктегі биомассаның жинақталуына әсері»
жүктеу/скачать 321.5 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2. НЕГІЗГІ БӨЛІМ 2.1. Зерттеу жұмыстарының материалдары
- 2.2. Өсімдік мүшелеріндегі ауыр металдарды анықтау әдісі.
- 2.3. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері 2 3.1 Ауыр металдардың кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинауына әсері
- 2-кесте Кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинақтауына мыстың әсері (мг)
- A. repens Z. inermis Ph. pratense A. gigantea
- Z . іnermіs > A. gigantea > A. repens > Ph. pratens
- 3-кесте Кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинақтауына кадмийдің әсері (мг)
Мыс. Мыс-өсімдік тіршілігінде ауыстырылмайтын микроэлементтер қатарына жатса, оның қоршаған ортадағы жоғары концентрациясы улы ауыр металл болып саналады [64]. Бұл элементтің таралуының негізгі көзі мыс-никель балқыту заводтары (50%), жанар-жағар май (22%), ағаш жағу (11%) және темір өңдеу орындары (11%) болып табылады. Сонымен қатар кейбір мәдени өсімдіктерді зиянкес, ауру қоздырғыштардан қорғауда (темекі, жүзім, күріш, мақта, томат) құрамында мыс секілді ауыр металдар кездесетін фунгицидтерді қолдануда, ауыр металдар топырақ бетіне көп шоғырланады. Өсімдіктерді бүрку арқылы өңдеу олардың жер үсті мүшелеріне тікелей әсер етеді. А. В. Кузнецов (1997) мәліметтері бойынша мұндай аймақтар Ресейде 1416 мың гектар жерді алып жатыр. Өсімдіктердің белсенді өсіп-даму кезеңі мысқа өте сезімтал келеді. Мыстың улы әсеріне өсімдіктердің морфологиялық белгілері: жапырақ тақтасының кішіреюі, бұралуы, өсіп-дамуының баяулауы және хлороз, некроз ауруларының пайда болуы. Мыстың әсерінен өсімдік жапырағының паренхима клеткалары үлкейіп саны азаяды, олардың арасындағы қуыстары кеңейеді. В. В. Демидчик (2001) қызметтестерімен жүргізген тәжірибелерінің нәтижелері бойынша мыстың негізгі шоғырланатын орны хлоропластар, ядро, вакуольдер және клетка қабығы болып есептелді. Мыстың улы концентрациясы жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктердің хлорофилл биосинтезін төмендетеді. Сондықтан оның әсеріне фотосинтез процесі өте сезімтал келеді, жұмысы бұзылады. Бірақ, мыстың әсерінен болатын фотосинтездің биохимиялық, фотохимиялық реакциялары әлі толық зерттелмеген [129, 130]. Тек, протохлорофиллидредуктазалар жұмысының тежелетіндігі туралы болжам жасалған [131]. Мыстың жоғары концентрациясы әсерінен фосфоенолпируваткарбоксилаза және рибулоза-1,5-дифосфаткарбоксилаза ферменттері белсенділігі тежеледі [132, 133]. Мыстың әсерінен хлоропластардың белоктық құрамы өзгеріске ұшырайды [134, 135]. Мысалы, 30-күндік күріш өскініне мыстың 4х10-6 моль/л ден жоғары концентрациясымен әсер еткенде тилакоид мембранасының полипептидтік құрамы өзгерген. Мыстың көбеюінен кейбір полипептидтердің пайда болуымен қатар, қайсыбір полипептидтер жоғалып кеткен [134]. Мыс фотосинтезге әсер ететін концентрациядан төмен мөлшерінің өзінде өсімдіктердің тыныс алуына кері әсерін тигізеді [136, 137]. А. В. Косицин (1983) жұмыстарында мыстың жоғары концентрациясы азоттың айналымын, белок биосинтезін және көмірсулар жұмысын бұзатындығы туралы мәліметтер келтірілген [138]. Осы процестерге жауапты NO3-NO2-редуктазалар, малатдегидрогеназалар, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназалар, изоцитратдегидрогеназалар белсенділігін мыстың 10-6 моль/л концентрациясында тежелген [139]. Мыстың өзіндік физиологиялық рөлі кіші диометрлігі, жоғары атомдық салмағы, валенттілігін жеңіл өзгертуге қабілеттілігі, тұрақты кешенді қосылыстар түзуге қабілеттілігімен анықталады [120]. Мыс металдар арасында ионды формасымен (Cu+2 – Cu+) химиялық қасиетіне байланысты ерекше орын алады. Сонымен қатар мыс басқа ауыр металдармен салыстырғанда оттегімен, азотпен және құрамында күкірт бар қосындылармен жақсы байланысқа түседі, сондай-ақ екі валентті металдардың кешенді байланыс түзу қабілетті мына ретке қарай төмендейді Cu+2 >Zn+2 >Nі+2 >Co+2 >Fe+2 >Mn+2 >Mg+2 >Ca+2 [128, 142]. Мысқа төзімділігі немесе сезімталдылығы бойынша өсімдіктерде бір тұқымдасқа жататын түрлер арасында да ерекшеліктер бар. Бұл элементке сезімтал жоңышқа, шпинат, қант қызылшасы т. б. өсімдіктер болса, төзімділігімен райграсc, қарабидай, бидай ерекшеленеді [120, 122].
Ауыр металдардың табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің дәнінің өнуіне, өсіп-дамуына және биомасса жинақтауына әсерін салыстырмалы зерттеу үшін Алматы (2000-2002 жж) және Алтай (2003-2004 жж) ботаника бағынан келесі өсімдік дәндері жиналды. Agropyron repens L-Жатаған бидайық. Биіктігі 50-100 см. Тамырсабағы жатаған ұзын өскінмен. Сабағы жасыл, тегіс, түксіз. Жапырақ қынабы тегіс түксіз, кей жағдайда төмен шашақталған. Тілшесі қысқа, жапырағы тегіс немесе бұралыңқы, ені 5-10 мм. Төменгі жағы тегіс жоғарғы жағы бұдырлы. Масағы тік, ұзындығы 7-15 см. Масақтары тік кейде қисық орналасқан, ені 10-20 мм. Жасыл немесе күлгін түсті 5-7 гүлдері бар. Масақ қабыршағы сүйірленген ұзындығы 5-12 мм. Маусым, тамыз айларында гүлдейді. Құрғақшылыққа, суыққа және тұздануға төзімді. Қалыпты жағдайда 25-30 ц/г және одан жоғары өнім береді. 1000 дәннің салмағы 2,5±0,9 г. Жаңа жиналған дәннің лабораториядағы өнгіштігі 80 % және 5-7 жылға дейін сақталады. Қазақстанның барлық аймағында кездеседі. Құнарды мал азықтық көпжылдық шөптесін өсімдік. Phleum pratense L- Шалғын атқонақ. Биіктігі 60-100 см. Сабағы тік, түксізбуын аралығы қысқа кейде толық ұзын болып келеді. Жапырақ қынабы жылтыр, түксіз, Тілше ұзындығы 4 мм. Жапырағы тегіс, өткір бұдырланған, ені 8 мм. Гүлі 6-12 см цилиндр тірізді. Масағы ұзынша бүйірінен сығылған. Гүл қабыршағы 2 есе масақ қабыршағынан қысқа өтпейтін тісшелері бар. Құрғақ алаңқайларда өседі. Аймақтарға байланысты мамыр, маусым айларында гүлдейді. Құнарлы, көпжылдық малазықтық шөптесін өсімдік. Zerna іnermіs- Қылтанақсыз арпабас. Биіктігі 40-100 см. Сабағы тік, жалқы немесе топтасқан, түксіз. Тамырсабағы жатаған өскінмен. Тілшесі 1-2мм тарамдалған. Жапырағы тегіс, аздап бұралыңқы. Түксіз, ұшынан төмен иілген, шеттері жіпшелермен бұдырланған. Ені 4-9 мм. Шашағы 10-15 см тік, жиі сабақшасы тік бағытталған 3-7 ден. Масағы түзу, ұзын өткір 1,5-3 см, гүлі 5-12-ден жасыл немесе сұрғылт-күлгін. Масақ қабыршағы ұзын, өткір, жалаңаш және жіпшелермен бедерлі. Төменгілері 6-7 жоғарғысы 9-11 мм. Маусым, тамыз айларында гүлдейді. Аязға, суыққа және құрғақшылыққа төзімді. Жоғары температураға төзімділігімен көптеген астық тұқымдастарының алдында тұрса, топырақтың тұздануына Жатаған бидайықтан (Agropyron repens L) кейінгі орында тұрады. Көптеген асық тұқымдастарына қарағанда кейін гүлдегенмен көп мөлшерде қор затын жинайды. Ылғалды жақсы жағдайда 50 ц/г-ға дейін өнім береді. Қазақстанның барлық аймағында кездеседі. Әсіресе жазық далаларда, тау бөктерлерінде. Жоғары өнімді. Мал азықтық шөптесін өсімдік. 2.2. Өсімдік мүшелеріндегі ауыр металдарды анықтау әдісі. Кепкен өсімдік мүшелерін (тамыр, сабақ) ұнтақтап жоғары температураға төзімді пробиркаларға 20 мг-нан өлшеніп салынды. Әр пробиркаға 100 мл концентірленген күкірт қышқылына 8 мл 57 % хлор қышқылы қосылған қоспадан 1 мл-ден құйылды. Пробиркалар қақпағын жауып түнге қалдырылды. Келесі күні ылғал күйдіру жұмысы ауа сорғыш шкафтың астында, электрлік плиткаға асбест төсеніші үстінде жүргізілді. Толық түссізденуді біліп отыру үшін, бақылау варианты ретінде қышқылды жеке пробиркада 1 мл көлемде күйдірдік. Толық түссіздену процесі аяқталған соң, салқындатып көлемін 10 мл-ге дейін дистилденген сумен жеткізілді. Пробиркалар қақпағы жабылған күйде тоңазытқышта сақталды. Ондағы ауыр металл иондары инверсиондық вольтамперметрлік тәсіл көмегімен анықталды. Өсімдіктердің төзімділігін Уилкинс коэффиценті бойынша анықтау Wilkins D. S. (1978) әдісі бойынша жүргізілді. 2.3. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері 2 3.1 Ауыр металдардың кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинауына әсері Көптеген зерттеушілердің мәліметтеріне қарағанда ауыр металдардың әсерінен тамырдың өсуі сабаққа қарағанда көбірек тежеледі, тамыр түктерінің саны және биомассасы азаяды. Ауыр металл әсерінен алдымен тамырдың меристема аймағы, содан кейін тамыр түктерінің түзілуі жүретін созылу аймағының клеткаларында күрделі өзгерістер орын алады. Өсу корреляциясы бұзылып, апикальды өсу мен латеральды өсу үйлесімділігі жойылады. Соның салдарынан тармақталуы, бойлай өсуі тежеліп қысқа жуан тамырлар түзіледі. Нәтижесінде өсімдік тамырының жалпы және адсорбциялағыш бетінің көлемі кішірейеді, осыдан барып өсімдік біртіндеп тіршілігін тоқтатады. Тамырдың қоректік заттарды сіңіру қабілетінің төмендеуі бара-бара өсімдіктің өсуін, дамуын тежеп тіршілігін тоқтатуға дейін әкеледі [86,85]. Ауыр металдар өсімдіктердің жер үсті мүшелерінің де өсуін тежейді, бұның салдарынан ассимиляциалаушы мүшелердің дамуы бұзылып, өсімдіктің жалпы құрғақ биомассасы төмендейтіндігі туралы деректер келтіреді [86, 87]. Келтірілген мәліметтерді ескере отырып ауыр металдардың әртүрлі концентрацияларының өсімдіктердің биомасса жинақтауына әсерін қарастырайық. Тәжірибеге ілінген өсімдіктердің биомасса жинақтау қарқыны ауыр металдардың концентрациясына тәуелді екендігі және ауыр металдардың 1-ші классқа жатқызылатын өте улы (Cd, Pb) түрлерінің тәжірибеге алынған концентрацияларында өсімдіктердің сезімтал түрлерінің өсіп-дамуының мүлд 2-кесте Кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинақтауына мыстың әсері (мг)
Уилкинс коэффиценті бойынша өсімдіктердің төзімділік қатары (25,6 мг/кг) Z. іnermіs >A. gigantea >A. repens>Ph. pratens тежелетіндігі анықталды. Ауыр металдардың әсеріне өсімдіктердің негізінде тамыр жүйесі сабаққа қарағанда көп зардап шегетіндігі байқалды. Бұндай нәтижелерді 2-5 кестелерден көре аласыздар. Ауыр металл мыстың әсеріне тәжірибеге ілінген барлық өсімдіктер өсіп-дамығанымен концентрацияға байланысты олардың биомассасы тәуелді түрде азайып отырды (кесте 2). Екінші кестеде келтірілгендей мыстың концентрациясы артқан сайын өсімдіктердің биомассасы тәуелді түрде төмендеген. Дегенмен, Z. іnermіs өсімдігін тәжірибедегі басқа өсімдіктермен салыстырғанда (бір тамыр, сабақ немесе тұтас бір өсімдіктің құрғақ салмағы) биомассасы жоғары. Тіпті басқа өсімдіктердің бақылау вариантымен салыстырғанда Z. іnermіs өсімдігінің ең жоғары концентрациядағы сабақ, тамыр және бір өсімдік бойынша құрғақ биомасса жинау қарқыны көрсеткіші жоғары екендігін көруге болады. Ал, ең төмен көрсеткішті A. gigantea өсімдігі көрсетіп тұр. Мысалы, Z. іnermіs өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 2,1 мг-ды құраса, концентрация 3,2 мг/кг, 6,4 мг/кг болғанда 1,9 мг, 1,8 мг-ға ғана төмендеген. Ал, 12,8 мг және 25,6 мг/кг концентрацияда 1,7 мг, 1,6 мг-ды құрады. Бұл көрсеткіштер A. repens өсімдігінде бақылау вариантында 1,4 мг-нан концентрация артқанда 1,2 мг, 1,1 мг, 1,0 мг және 0,6 мг-ға дейін төмендеген. Ph. pratense өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 0,5 мг болса, 3,2 мг/кг төменгі концентрацияда бақылау деңгейінде 0,5 мг қалып, басқа концентрацияда 0,4 мг және 0,3 мг-ға дейін азайған. Сондай-ақ A. gigantea өсімдігінде бақылау варианты сабағының биомассасы 0,19 мг болса, концентрация артқанда бұл көрсеткіш 0,15 мг, 0,17 мг және 0,10 мг-ға дейін төмендеген. Бұндай көрсеткіштер тәжірибедегі өсімдіктердің тамыр биомасса жинақтау қарқынынанда байқалады. Мысалы Z. іnermіs өсімдігінің ең жоғары 25,6 мг/кг концентрациядағы тамырының құрғақ биомассасы 0,5 мг-ды құраса A. repens өсімдігінің бақылау вариантындағы тамыр салмағымен 0,5 мг тең, қалған өсімдіктердің бақылау варианттарындағы көрсеткіштері 0,2 мг және 0,14 мг. Ал, ең жоғары концентрацияда A. repens өсімдігінің тамырының салмағы 0,7 мг-ға, Ph. pratense өсімдігінің тамыр салмағы 0,01 мг-ға, A. gigantea өсімдігінің тамыр салмағы 0,06 мг-ға дейін төмен болғаны байқалды. Сонымен қатар өсімдіктердің тұтас бір өсімдікке шаққандағы көрсеткіштеріне көз жіберсек бақылау варианты Z. іnermіs өсімдігінің тұтас салмағы 3,0 мг тәжірибедегі басқа өсімдіктер A. repens 1,9 мг, Ph. pratense 0,63 мг, A. gigantea 0,33 мг-нан салыстырғанда жоғары екендігі байқалады. Бұл көрсеткіш B. іnermіs өсімдігінде мыстың концентрация артқанда 2,9 мг, 2,7 мг, 2,4 мг және 2,1 мг –ды құраса. A. repens өсімдігінде 1,5 мг, 1,3 мг, 1,1 мг және ең жоғары концентрацияда 0,7 мг-ға дейін төмендеген. Ph. pratense өсімдігінде 0,6 мг, 0,5 мг және 0,31 мг-ға азайды. Ал, A. gigantea өсімдігінде бұл көрсеткіштер 0,22 мг, 0,26 мг, 0,2 мг және 0,16 мг-ға дейін төмендегені көрсетілген. Жалпы алып қарағанда мыстың әсеріне тәжірибедегі өсімдіктердің биомасса жинау қарқыны бойынша Z. іnermіs өсімдігінің төзімділігі байқалады. Негізінен өсімдіктердің ауыр металадарға төзімділігі Уилкинс коэффиценті бойынша анықталатындығы ескерсек 2-кестеде көрсетілгендей мысқа төзімділік барлық концентрацияда Z. іnermіs өсімдігі екендігі күмәнсіз. Негізінен ауыр металдың ең жоғары концентрациясымен есептесек екінші орынға A. alba өсімдігі тұрса, үшінші орынға A. repens өсімдігі қойылады. Мысқа сезімтал Ph. pratense өсімдігі болып табылды. Сонымен мысқа төзімділік қатарын 25,6 мг/кг концентрациядағы көрсеткіштермен қойсақ Z. іnermіs> A. gigantea >A. repens>Ph. pratense болып табылады. Қорыта келгенде, тәжірибедегі өсімдіктердің биомасса жинау қарқыны мыстың концентрациялар әсеріне тәуелді. Өсімдіктердің тамыр жүйесі сабаққа қарағанда көп зардап шегеді. Тәжірибедегі өсімдіктердің сабақ, тамыр және тұтас өсімдіктің құрғақ биомасса жинақтау қарқыны бойынша B. іnermіs өсімдігі ең төзімді деп саналады. Ең сезімтал Ph. pratense өсімдігі болды. Осындай концентрацияда әсер еткен кадмий элементінің улылығы мысқа қарағанда жоғары екендігі оның ешқендай өсімдікке төменгі концентрацияда оң әсер бермеуінен және кейбір өсімдіктердің жоғары концентрацияларда өсімдіктің мүлде өспеуінен байқауға болады. Бұндай нәтижелер 3-інші кестеде келтірілген. Үшінші кестеден байқап отырғанымыздай, Z. іnermіs өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 2,0 мг-ды құраса, 3,2 мг/кг , 6,4 мг/кг концентрацияларда 1,9 мг, 1,7 мг-ға төмендеді. Ал, A. repens өсімдігінің сабағының биомассасы 1,4 мг бақылау вариантымен салыстырғанда 1,2 мг, 0,5 мг-ға азайған болса, Ph. pratense өсімдігінің сабағының биомассасы 0,5 мг бақылау вариантмен салыстырғанда 3,2 мг/кг концентрацияда 0,41 мг-ды құрап, 6,4 мг/кг концентрацияда 0,4 мг-ға төмендеді. A. gigantea өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 0,19 мг-нан 3,2 мг/кг, 6,4 мг/кг концентрацияларда 0,17 мг, 0,12 мг-ға төмендесе 12,8 мг/кг концентрацияда 0,11 мг-ға төмендеп, ең жоғары концентрацияда тіпті өспей қалған. Сонымен қатар Ph. pratense өсімдігінің биомассасы 12,8 мг/кг концентрацияда 0,2 мг жинақталғанмен 25,6 мг/кг болғанда сабағы мүлде түзілмеген. Бұл көрсеткіштер A. repens 0,5 мг, 0,4 мг-ды ғана құраса, Z. іnermіs өсімдігінде 1,4 мг күйінде қалған. Сондай-ақ өсімдіктердің тамыр жүйесінің биомасса жинақтау қарқыны да концентрацияға тәуелді азайған. Мысалы, Z. іnermіs өсімдігінің тамыр биомассасы бақылау вариантында 1,0 мг-ды құраса, концентрация артқанда 0,9 мг, 0,7 мг, және 0,1 мг-ға дейін төмендеген. A. repens өсімдігінің тамырының биомассасы 0,5 мг-нан 0,3 мг, 0,2 мг, және ең жоғары концентрацияда 0,1 мг-ға төмендегенін көруге болады. Аталған өсімдіктердің тұтас өсімдікке шаққанда ауыр металдың концентрациясына байланысты өсімдіктер биомассасы арасында да айырмашылықтар бар екендігі байқалады. Мысалы, Ph. pratense, A. gigantea өсімдіктерінде бақылау вариантында 0,6 мг, 0,33 мг-ды құраса, төзімділікті есептейтін ең жоғары концентрацияда бұл өсімдіктер мүлде түзілмей қалған. Ал, A. repens өсімдігі биомассасы 1,90 мг болса, концентрация артқанда 1,50 мг, 0,70 мг, және 0,50 мг құрғақ биомассасы сақталған. Сонымен қатар Z. іnermіs өсімдігінің де бақылау вариантында өсімдіктің тұтас биомассасы 3,00 мг болса, концентрация артқанда бұл көрсеткіш 2,80 мг, 2,60 мг, 2,01 мг және 1,5 мг-ға төмендеген. 3-кесте Кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинақтауына кадмийдің әсері (мг)
Уилкинс коэффиценті бойынша өсімдіктердің төзімділік қатары (25,6 мг/кг)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||