БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСООБРАЗУЮЩИХ ПОРОДАХ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОГО ЗАКАМЬЯ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
2 .ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА 12
3. МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 16
4. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА 19
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
6. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 26
ВЫВОДЫ 29
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 30
ПРИЛОЖЕНИЯ
Изучение миграции химических элементов в биосфере является одной из актуальных задач человечества, особенно в условиях техногенных ландшафтов, где антропогенная деятельность нарушает нормальное протекание биотических потоков веществ. Особенно часто и пристально рассматривается роль тяжелых металлов (ТМ), к которым относятся такие токсичные металлы, как кадмий, свинец, никель, хром, ртуть, мышьяк. Однако, в состав тяжелых металлов также входят металлы, жизненно необходимые для минерального питания растений (цинк, железо, марганец, медь). Содержание и динамика основных элементов минерального питания в побегах имеет большое значение для роста и развития древесных растений, а экологическая роль деревьев и кустарников определяется способностью к аккумуляции загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов (ТМ). Однако при повышенных содержаниях в растениях и жизненно необходимые металлы становятся опасными. Сведения о закономерностях миграции химических элементов из почвы в растения, особенности концентрации или рассеивания, представляют значительный интерес в связи с важностью развития теоретических основ управления качеством окружающей среды, экологического нормирования и экологической безопасности территорий.
Таким образом, целью нашей работы являлось выявить биогеохимические особенности перераспределения следующих химических элементов: (Sr, Zn, Ag, Cu, Be, V, Ti, Co, Ni, Sn, Cr, Pb, B, Ba, Mn) в лесообразующих породах (Береза повислая, сосна обыкновенная, осина дрожащая, дуб черешчатый, липа сердцевидная, клен ясенелистный) на территории Западного Закамья Республики Татарстан.
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи:
1. Выявить корреляционные зависимости содержания химических элементов в почве и фитомассе древесных пород растений;
2. Оценить способность выбранной группы растений накапливать, рассеивать или относиться индеферентно к исследуемой группе веществ;
3. Выявить катионогенную и анионогенную биохимическую активность выбранных видов растений.
1. Содержание химических элементов в растениях и в почве не всегда коррелируют друг с другом. В целом можно отметить, что Cu чаще, чем другие элементы, из изученной группы, накапливается растениями и положительно коррелирует с содержанием в почве.
2. Величина накопления или рассеивания зависит от вида растения и от характера элемента. Для целей фитоиндикации из 6-ти рассматриваемых пород лучше всего использовать дуб черешчатый, так как он имеет наибольшее количество коррелирующих элементов (7 из 15). Меньше всего коррелирующих элементов показала осина дрожащая - ни одного.
3. Анализ полученных данных показывает, что сосну обыкновенную, осину дрожащую и березу повислую можно отнести к катионофитным растениям, а дуб черешчатый, клен ясенелистный и липу сердцевидную к анионофитным.
1. Аминева, К.З. Эколого-геохимические особенности почв дубовых древостоев и аккумуляция тяжелых металлов в листьях дуба черешчатого в условиях нефтехимического загрязнения / К.З. Аминева, Р.В. Уразгильдин, Р.Р. Сулейманов. - М.: Наука, 2014. - С. 58-64.
2. Айвазян, А.Д. Геохимическая специализация флоры Алтая: автореф. дис. / А.Д. Айвазян; МГУ им. М.В. Ломоносова. - М.,1974. - 21 с.
3. Базилевич, Н.И. Динамика органического вещества и
биологический круговорот азота и зольных элементов в основных типах растительности земного шара / Н.И. Базилевич. - М.; Л.: Наука, 1965. - 223 с.
4. Вернадский, В.И. Проблемы биогеохимии. Тр. Биогеохим. лаб. 16 /
В.И. Вернадский. - М.: Наука, 1980. - 320 с.
5. Горшков, Б.Г. Гидротехническая мелиорация почв. Под ред. И.В.Утэя / Б.Г.Горшков. - 2-е изд., перераб. и доп. - Казань: Таткнигоиздат, 1968. - С. 183-198.
6. Железнова, О.С. Цинк и кадмий в фитомассе древесных растений лесных экосистем: закономерности транслокации, аккумуляции и барьерных механизмов / О.С. Железнова, Н.А. Черных, С. А. Тобратов. - Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности, 2017. - С. 253-270.
7. Катаева, М.Н. Экологическая дифференциация видов растений Полярного Урала в контрастных геохимических условиях среды: автореф. дисертация кандидата биол. наук / М.Н. Катаева; СПб. БИН РАН. - СПб., 2006. - 30 с.
8. Тахтаджян, А.Л. Жизнь растений: том 6 / А.Л.Тахтаджян. - Москва: Просвещение, 1982. - 117 с.
9. Уфимцева, М.Д. Закономерности накопления химических элементов Высшими растениями и их реакции в аномальных биогеохимических провинциях / М.Д. Уфимцева. - Геохимия, 2015. - С. 450-465.
10. Уфимцева М.Д. Системно-иерархический анализ
микроэлементного состава фитобиоты ландшафтов. Тр. Биогеохим. лаб. / М.Д.Уфимцева. - М.: Наука,1991. - С. 120-134.
11. Belleghem, F.V. Subcellular localization of cadmium in roots and leaves of Arabidopsis thaliana / F.V. Belleghem, A. Cuypers, B. Semane, K. Smeets, J. Vangronsveld, J. d’Haen. - New Phytologist, 2007. - P.495-508.
12. Brooks, R.R. Preface, Chapter one: General Introduction, ch. two:
Phytochemistry of Hyperqccumuoators, ch. three: Geobotany and
Hyperqccumuoators, ch.four: Biogeohemistry and Hyperqccumuoators. Plants that Hyperaccumulate Heavy Metals / Edited by R.R. Brooks. - CabInternational (first printed 1998), 2000. - P. 1-118.
13. Brunner, I. Heavy metal accumulation and phytostabilisation potential of tree fine roots in a contaminated soil / I. Brunner, J. Luster, M.S. Gunthardt- Goerg, B. Frey. - Environmental Pollution, 2008. - P. 559—568.
14. Core Team R. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna. Austria, 2017. - Р. 2673. (URL) https://www.R-project.org/
15. Hoffmann, E. Spatial determination of elements in green leaves of oak trees (Quercus robur) by laser ablation-ICP-MS, Fresenius J Anal Chem / E. Hoffmann, C. Ludke, J. Skole, H. Stephanowitz, E.Ullrich, D. Colditz. - 2000. - P.579-585.
16. Liu, W. Uptake of heavy metals by trees: prospects for
phytoremediation. Materials Science Forum / W. Liu , J. Ni, Q. Zhou. - 2013. - P.743-744.
17. Osteras, A.H. Interactions between calcium and heavy metals in Norway spruce. Accumulation and binding of metals in wood and bark: dissertation / A.H. Osteras. - Stockholm: Department of Botany, Stockholm University, 2004. - 52 p.