Тема: ЭЛЕМЕНТНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛУГОВЫХ РАСТЕНИЙ ПОЙМЫ СРЕДНЕЙ ОБИ

Поймы рек представляют собой важное звено в системе глобального круговорота веществ, причем наиболее важным участником пойменных биогеохимических процессов является растительность, однако вклад пойменных растений в природные циклы до сих пор недостаточно изучен.
Река Обь - одна из крупнейших рек в мире, чьи обширные прилегающие территории в половодье оказываются затопленными, является основным переносчиком химических элементов от суши к Северному Ледовитому океану. Единичные геоэкологические исследования на территории поймы Оби в Томской области позволили установить средние характеристики геохимического фона верхнего горизонта почв (Изерская, Воробьева, 2000; Izerskaia et.al, 2014). Однако поймы рек таежной зоны Западной Сибири практически не изучались с точки зрения накопления элементов в растениях. Между тем, пойменные луга используются как кормовые угодья и их геохимическое изучение важная прикладная задача.
Имеются только отдельные работы, касающиеся изучения содержания микроэлементов и тяжелых металлов в растениях Верхней Оби и широтного отрезка Средней Оби (Шепелева, Филимонова, 2008; Кравченко и др, 1915). Поэтому исследования накопления микро- и макроэлементов в растениях поймы Оби весьма актуальны для региона.
Целью исследования явилась оценка уровня аккумуляции микро- и макроэлементов в пойменных видах луговых растений.
В задачи исследования входило установление закономерностей накопления элементов в стеблях и листьях растений и выявление видовой специфики в поглощении их растениями.
Работа выполнена в лаборатории биоразнообразия и экологии научно­исследовательского института биологии и биофизики ТГУ в рамках проведения исследований по проектной части государственного задания № 5.4004.2017/4.6.
1 Микро-и макроэлементы в жизни растений (литературный обзор)
В разделе приведены характеристики тех микро-и макроэлементов, анализ содержания которых в растениях был проведен в ходе выполнения выпускной квалификационной работы.
Кальций. В настоящее время кальций рассматривается как регулятор клеточных функций. Ему свойственен широкий ряд физиолого-биохимических функций в растениях: регуляция кислотно-химических свойств протоплазмы и прооксидантно-антиоксидатного равновесия; влияние на структуру мембран, ионные потоки и биоэлектрические явления, перестройку цитоскелета, поляризацию клеток и тканей. С действием кальция связывают проницаемость мембран, движение цитоплазмы, активность ферментов, секрецию, деление клеток. Он играет ведущую роль в регуляции жизненно важных процессов, связанных с развитием и дифференциацией клеток, трансдукцией гормональных сигналов, тропизмов, запрограммированной гибелью клеток и устойчивостью растений к стрессовым воздействиям (Bolwer, Fluhr, 2000; Колупаев, 2007; Медведев, 2010). Клетки организмов используют низкоамплитудные и кратковременные Са2+- сигналы. Внутриклеточными запасниками (накопителями) кальция могут быть оболочка ядра и эндоплазматический ретикулум (ЭПР), в которых обнаружены Са2+ спайки, ССаМК и два возможных регулятора транскрипции - NSP1 и NSP2 (Oldroyd, Downie, 2006). Одна из функций органелл-запасников может заключаться в регулировании концентрации кальция в цитоплазме с участием Са - АТФазы. Важнейшей проблемой, связанной с участием Са2+ в бобово-ризобиальном симбиозе, является его взаимодействие с другими сигнальными молекулами - АФК и АФА, в нормальных физиологических условиях и особенно при действии неблагоприятных биотических и абиотических факторов. Есть данные о потребности кальция для функционирования растительного фермента(ов) генерирующего(их) NO c использованием в качестве субстрата L-аргинина (Courtois et al, 2008)
Накопление Са2+ в тканях растений в больших количествах не совпадает с предельно низкими концентрациями этого элемента в цитоплазме, которые требуются растению для осуществления физиологических и других жизненных функций. Вследствие этого распределение Са2+ в клетках растений крайне неравномерно: от 10-2 М (вакуоли, клеточные стенки) до 10-6 - 10-8 М (цитоплазма). В хлоропластах, митохондриях и ЭПР концентрация кальция равна 10-3 - 10-4 М (Trewavas, Malho, 1998) меньше, чем в надземной части.
...
Купить

1. Преимущественным местом накопления микро и макроэлементов в надземной части большинства травянистых растений являются листья, однако имеются исключения. У бобовых элементный состав листьев и стеблей по некоторым элементам различается слабо, Inula salicina некоторые элементы (Na, Zn, Si, Ti) накапливает в стебле.
2. Наблюдается видовая специфичность поглощения растениями микро- и макроэлементов. Активным концентратором многих элементов выступает Cirsium setosum, развивающийся на лугах в годы слабого затопления. По-видимому, его эколого-биологические потребности могут быть удовлетворены только при слабом развитии доминирующих в паводковые годы злаков и осок.
3. Бобовые растения и Tanacetum vulgare накапливают сравнительно мало металлов, элементов загрязнителей и кремния. Эти виды могут использоваться как хорошие кормовые растения и для заготовок лекарственного сырья.
4. Элементный химический состав Carex cespitosa, произрастающей в более влажных условиях, существенно отличается от состава растений сухих местообитаний по низкому содержанию макроэлементов (K, Ca, Mg) и высокому - микроэлементов (Mn, Fe, Ti, Ba, Mo и Ni, Cr и Co).
Купить