WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Влияние синтетических моющих средств на эколого-биохимические характеристики высшего водного растения egeria densa

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи









МУРЗИН ИЛЬЯ РАДИКОВИЧ





Влияние синтетических моющих средств

на эколого-биохимические характеристики

высшего водного растения Egeria densa




Специальность: 03.02.08 – экология (биология)








Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук





Тольятти 2012


Работа выполнена на кафедре биохимии Самарского государственного университета и на кафедре экологии, ботаники и охраны окружающей среды

Самарской государственной академии Наяновой

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Макурина Ольга Николаевна



Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Усманов Искандер Юсуфович;

доктор биологических наук, профессор

Шакирова Фарида Минихановна



Ведущая организация: Екатеринбургский государственный

университет (г. Екатеринбург)

Защита диссертации состоится 22 февраля 2012 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу:

445003, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Комзина, 10.

Тел. (8482) 48-99-77; факс: (8482) 48-95-04; Е-mail: ievbras2005@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – на сайте ИЭВБ РАН: http://ievbras.ru .

Автореферат разослан «_____» января 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук А.Л. Маленев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рост численности городов сопровождается развитием промышленности, увеличением количества транспорта, развитием сферы бытовых нужд и приводит к увеличению количества техногенных выбросов в биосферу. В последние годы значительно расширился ассортимент химического состава поверхностно–активных веществ (ПАВ) наряду с увеличением масштабов их производства и объемов использования. ПАВ применяют в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства и со сточными водами сбрасывают в окружающую среду. Синтетические поверхностно–активные вещества (СПАВ) обладают целым рядом специфических свойств, к числу которых относятся способность к образованию высокократной пены, эмульгированию, усилению явлений смачивания и пр. Благодаря этому указанные соединения находят широкое применение в быту и в самых различных сферах народного хозяйства.

Попадая в водную среду, СПАВ образует пленку на границе раздела фаз, что приводит к изменению качества потоков абиотических факторов. Снижается светопропускная способность на границе раздела фаз, затрудняется обмен газами. Попадая в водоёмы, СПАВ активно участвуют в процессах перераспределения и трансформации других загрязняющих веществ (таких как цинк, канцерогенные вещества, тяжёлые металлы и др.), активизируя их токсическое действие. Даже незначительные концентрации СПАВ (0,05-0,10 мг/дм3) в воде активизируют токсичные вещества, адсорбированные на донных отложениях.

Большинство СПАВ и продукты их распада токсичны для различных групп гидробионтов: микроорганизмов (0,8-4,0 мг/дм3), водорослей (0,5-6,0 мг/дм3), беспозвоночных (0,01-0,9 мг/дм3) даже в малых концентрациях, особенно при хроническом воздействии. СПАВ способны накапливаться в организме и вызывать необратимые патологические изменения. Очистка вод от СПАВ, на данный момент, остается трудной и, порой, невыполнимой задачей.

На сегодняшний день, большинство СПАВ остается трудно биоразрушаемым антропогенным фактором, и способны оказывать воздействие на организмы достаточно длительное время и формировать к себе адаптивный ответ.



Цель исследования: Анализировать влияние синтетических ПАВ на эколого-биохимические характеристики высшего водного (погруженного) растения Egeria densa.

Задачи исследования:

  1. Оценить динамику активности ферментов из группы антиоксидантной защиты в тканях высшего водного растения Egeria densa в различных фазах стрессовой реакции в ответ на действие СПАВ разных классов, входящих в состав синтетических моющих средств, а также в период их последействия (реабилитации).
  2. Определить содержание белков разных фракций в тканях высшего водного растения Egeria densa в фазах стрессовой реакции и в период реабилитации в ответ на действие СПАВ различных классов.
  3. Выявить особенности содержания фотосинтетических пигментов в тканях высшего водного растения Egeria densa в ответ на действие/последействие СПАВ разных классов.
  4. Установить различия в характере влияния СПАВ разных классов на эколого-биохимическое состояние высшего водного растения Egeria densa.

Научная новизна. Впервые проведено сравнительное исследование комплекса биохимических показателей Egeria densa в условиях воздействия СПАВ разных классов, а также реакция растений на них в постстрессовый период. Выявлены реакции ферментов антиоксидантной защиты в тканях Egeria densa в ответ на действие различных СПАВ. Обнаружены специфические реакции организма Egeria densa, выраженные в содержании водорастворимых и мембраносвязанных белков, содержании фотосинтетических пигментов на действие СПАВ разных классов.

Теоретическая значимость работы. Результаты диссертационной работы расширяют представления о механизмах влияния СПАВ различных классов на высшие водные растения, а также позволяют оценить границы устойчивости Egeria densa к действию такого антропогенного фактора, как СПАВ.

Практическая значимость работы. Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы могут найти применение для биоиндикации состояния воды пресных водоёмов посредством некоторых биохимических показателей тканей высшего водного растения Egeria densa. Данные диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе при чтении курсов лекций по физиологии и экологии растений для студентов бакалавров, специалистов и магистров биологических факультетов ВУЗов.

Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Тема диссертации связана с плановыми исследованиями кафедры биохимии СамГУ по теме: «Деятельность биологических систем и механизмы их регуляции» («Влияние физических и химических факторов на живые системы») и с плановыми исследованиями кафедры экологии и охраны окружающей среды СГОА(Н): «Мониторинг природных экосистем, подвергшихся антропогенному воздействию».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических и технико-экономических сфер жизни общества» (Курск, 2009), V международной научной конференции «Наука. Творчество» (Самара, 2009), международной конференции «Медико-социальная и биологическая адаптация» (Сухум, 2009), международной научно-практической конференции «Физиологические механизмы становления и поддержания функций организма» (Сухум, 2010), VI международной научной конференции «Наука. Творчество» (Самара, 2010), международной научно-практической конференции «Физиологические механизмы живых систем» (Сухум, 2010).

Декларация личного участия автора. Настоящая диссертационная работа является результатом комплексных исследований, выполненных лично автором в 2008-2011 гг. Автором диссертации проведены закладка опытов, сбор, обработка и анализ лабораторных материалов, разработаны основные теоретические положения диссертационной работы, выводы и практические рекомендации. Все опубликованные работы написаны автором или при непосредственном его участии. Доля личного участия автора в написании публикаций составляет 60-90%.

Положения, выносимые на защиту:

1. Динамика активности ферментов антиоксидантной защиты и содержания фотосинтетических пигментов высшего водного растения Egeria densa, зависит от класса СПАВ, их концентрации и продолжительности воздействия.

2. СПАВ разных классов вызывают разнонаправленное изменение содержания водорастворимых и мембраносвязанных белков высшего водного растения Egeria densa.

3. Характер изменений эколого-биохимического состояния высшего водного растения Egeria densa, в значительной степени зависит от класса воздействующего СПАВ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 статьи в центральных научных журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы. Библиографический указатель включает 154 источника. Работа изложена на 129 страницах и содержит 80 рисунков.

Благодарности. Автор благодарит за помощь в сборе и обработке материалов: аспиранта ГОУ ВПО СГОА(Н) А.А. Косицыну. Особую признательность автор выражает научному руководителю – профессору, д.б.н. О.Н. Макуриной за огромную помощь и поддержку в работе.





ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе описаны характеристики синтетических поверхностно-активных веществ. Рассмотрены источники поступления СПАВ, особенности их влияния на гидробионты, водные объекты и экологические проблемы, связанные с хозяйственным применением СПАВ. Рассмотрены особенности проявления стрессовых реакций у растений. Представлены характеристики исследуемых показателей: ферментов из группы антиоксидантной защиты (пероксидазы (КФ 1.11.1.7), полифенолоксидазы (КФ 1.10.3.1), аскорбинатоксидазы (КФ 1.10.3.1)), белков разных фракций (водорастворимых и мембраносвязанных), фотосинтетических пигментов (хлорофиллов a и b, каротиноидов). Описана их роль в растительной клетке и участие в фазах стрессовой реакции.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В главе представлены материалы и методы исследования. Объектом исследований служила элодея бразильская Egeria densa.

Схема эксперимента.

Точность эксперимента определялась пятью биологическими и тремя аналитическими повторностями. Эксперимент повторялся три раза.

Все полученные значения биохимических показателей были обработаны с использованием статистических методов с достоверностью 95 % (р0,05). Был проведен корреляционный анализ.

Методы лабораторных исследований.

Биохимические исследования проводили с использованием общепринятых методов: пероксидазную активность - посредством концентрационной колориметрии (по А. Н. Бояркину); полифенолоксидазную активность - спектрофотометрическим методом (по А. Н. Бояркину); аскорбинатоксидазную активность - спектрофотометрически (по Арригони); количественное определение фотосинтетических пигментов (по Бриттону); содержание водорастворимых и мембраносвязанных белков определяли по методу М. Брэдфорд.

На основе работ последних лет в области стресса растений (Тарчевский, 1993; Чиркова, 2002; Ипатова, 2005), в наших исследованиях были определены контрольные точки эксперимента, которые соответствуют фазам протекания стрессовой реакции. Так первые сутки соответствуют – первичной индуктивной стрессовой реакции, третьи сутки отражают картину второй фазы стресса – фазы адаптации, и, наконец, десятые сутки пребывания растений под действием неблагоприятного фактора иллюстрируют третью фазу стрессовой реакции организма – фазу истощения и необратимости биохимических процессов.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ АНИОННЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА EGERIA DENSA

3.1. Особенности протекания первичной индуктивной стрессовой реакции у Egeria densa в ответ на действие анионных синтетических поверхностно-активных веществ

В ходе проведенных нами исследований было выявлено, что растения Egeria densa испытывают стресс в ответ на действие анионных синтетических поверхностно-активных веществ.

У растений, подвергшихся воздействию АСПАВ в концентрации 0,01%, активность ПО возросла в 2 раза по сравнению с растениями контрольных групп. Влияние средних и высоких концентраций ксенобиотика (0,1% и 1%, соответственно) привело к увеличению активности пероксидазы на 25% по сравнению с контрольными растениями (P<0,05).

Как видно из данных, представленных на рис. 1, за первые сутки воздействия анионных синтетических поверхностно-активных веществ активность полифенолоксидазы в растениях, подвергшихся влиянию АСПАВ в концентрации 0,1%, возросла на 30% по сравнению с активностью в контрольных группах растений. У растений, подвергшихся воздействию ксенобиотика других концентраций достоверных изменений в активности полифенолоксидазы от контрольных значений не наблюдается.

По сравнению с активностью аскорбинатоксидазы (АО) в растениях контрольных групп, в ответ на действие слабых концентраций (0,01%), активность АО снижается в 3,5 раза. Снижение активности АО (в 4,5 раза) наблюдалось в растениях, находившихся в среде с концентрацией 0,1%. Высокие же концентрации АСПАВ (1%) снижают активность АО на 29 %.

Незначительные отличия значений активности ферментов ПО и ПФО в тканях опытных растений от аналогичных значений в контроле коррелирует с данными, полученными в ходе исследования влияния АСПАВ на содержание белков разных фракций в тканях Egeria densa (рис 2).

К фракции водорастворимых белков несомненно можно отнести и водорастворимые ферменты. На первые сутки эксперимента наблюдалось повышение содержания пула водорастворимых белков на 17% у растений, подвергшихся влиянию анионных СПАВ в концентрации 0,01% относительно содержания белка в контрольных группах растений. Данные по влиянию средних и высоких концентраций достоверных отличий не выявили.

За первые сутки воздействия анионных СПАВ средних (0,1%), и высоких (1%), концентраций достоверных отличий в содержании мембраносвязанных белков между опытными и контрольными группами обнаружено не было. В случае воздействия низких концентраций (0,01%), наблюдалось снижение содержания мембраносвязанных белков в 3,5 раза, что свидетельствует о проникновении молекул АСПАВ в ткани растения, только в случае низких концентраций СПАВ в растворе. Это подтверждается также данными по влиянию АСПАВ на активность пероксидазы (рис. 1). У растений, подвергшихся воздействию АСПАВ в концентрации 0,01%, активность ПО возросла в 2 раза по сравнению с растениями контрольных групп, и на 25% больше значений активности в ответ на влияние ксенобиотика в концентрации 0,1% и 1%.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.