Залежність вмісту аскорбінової кислоти від концептрації Cu у роголистника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Житомирський державний університет імені Івана Франка

Курсова робота

на тему: "Залежність вмісту аскорбінової кислоти від концептрації Cu у роголистника"

Виконала:

Студентка 32 групи

Природничого факультету

Лясковська Віталіна Вікторівна

Житомир 2012



План:

Вступ

Розділ 1. Огляд літератури

1.1 Вища водна рослинність прісних водойм

1.2 Характеристика важких металів

1.3 Вплив важких металів на водні об'єкти

Розділ 2. Об'єкти та методи досліджень

2.1 Методика отримання та застосування препаратів



Вступ

Актуальність проблеми. Ми живемо в епоху гострого конфлікту між людським суспільством та природою, коли нераціональна господарська діяльність порушила динамічну рівновагу біосфери нашої планети, що спричинило її прогресуюче руйнування. Цей процес супроводжується вичерпанням природних ресурсів і різким погіршенням якості навколишнього природного середовища, що спричинює масові захворювання рослин, тварин та людей і загрожує подальшому розвитку людської цивілізації на Землі. У зв'язку з цим у даний час проблему охорони рослинного світу як найважливішого компонента біосфери, що має багатофункціональне значення і відіграє основну роль у її еволюції, неможливо вирішити зусиллями однієї країни, тим більше що багато ареалів видів рослин і рослинних співтовариств виходять за межі окремих держав. У цьому плані значний інтерес представляє рослинність перезволожених територій, що відрізняється, як відомо, інтразональністю, а також специфічними особливостями структури і функціонування. В даний час вона виявилася у фокусі цілого ряду питань, пов'язаних з розширенням гідробудівництва, посиленням антропогенної автрофікації водойм і рекреаційного навантаження, необхідністю відновлення рибних запасів, вилученням великих обсягів води для різного роду потреб. У зв'язку з цим усе більшого значення набуває проблема фітоіндикації антропогенних змін, що відбуваються в перезволожених екосистемах.

Водні макрофіти і їхні співтовариства є досить чуттєвими індикаторами станів природного середовища їх існування. Вироблені в них у процесі адаптивної еволюції ознаки досить чітко індикують рівні води, а також її хімічний і органічний склад. Важко переоцінити їх роль у біогеохімічному круговороті речовин і енергії перезволожених екосистем і в процесах самоочищення водойм.

В умовах зростаючої уваги до якості річкових вод як індикатора стану екосистеми, актуальною постає проблема дослідження умов, чинників і процесів формування хімічного складу й якості води та розробка ефективної моделі управління річковими системами. Річки є одними з найбільш динамічних складових гідросфери, де взаємодія води з породами відбувається в умовах вільного водообміну з атмосферою (В.К. Хільчевський, В.І. Пелешенко, 1995). Гідрометеорологічні чинники визначають значну мінливість складу річкових вод. Особлива роль у формуванні головних рис гідрохімічного режиму річок належить водному стоку, оскільки основним носієм енергії, речовини у водних об'єктах є водна маса, і хід фізико-хімічних, біотичних та інших процесів значною мірою залежить від її величини й динаміки. Відповідно, і природна якість води непостійна в часі й залежить від фаз водного режиму гідрологічного об'єкту.

Мета дослідження. Дослідити залежність вмісту аскорбінової кислоти від концентрації важкого металу, а саме Cu в організмі роголисника.

Основні завдання.

· Опрацювати наукову та методичну літературу з питань вищої водної рослинності та впливу на процеси що відбуваються в них під впливом різних факторів.

· Дослідити залежність вмісту аскорбінової кислоти у водних рослин від концентрації Cu.

· Провести обрахунки по отриманим результатам проведеного дослідження

· Зробити висновки про вміст Сu в роголиснику та як від цього вмісту залежить концентрація аскорбінової кислоти.

Предмет дослідження. Для того щоб провести наше дослідження ми взяли трав'янисту водну рослину із сімейства Роголистникові (Ceratophyllaceae) - Роголистник (Ceratophyllum).

Ця рослина поширена по всій земній кулі. Глибина, на якій росте роголистник, різна. Зв'язано це з тим, що рослина тіньолюбива і чутлива до світла, а тому вибирає ту глибину, яка для нього в даному водоймищі оптимальна. Максимальна відмічена глибина - 9 м. У сприятливих умовах роголистник сильно розростається, утворюючи підводні чагарники і витісняючи решту рослин. Корінь у рослини відсутній. Для утримання в донних відкладеннях у рослин розвиваються особливі гілки стебла - так звані різоїдні гілки. Вони білясті, з дуже тонко розітнутим листям. Проникаючи в мул, вони одночасно виконують функції і якорів, і абсорбуючих органів. Стебло добре виражене, піднімається з води.

Характерною особливістю стебел роголистника є дуже слабкий розвиток провідної системи, поглинання мінеральних речовин здійснюється всією поверхнею рослини. Точки зростання стебел до осені прикриваються такими, що сильно зближують і темнішим листям - і можуть розглядатися як аналоги зимових нирок. Листя сидяче, багато разів дихотомічно розітнуте два, три і більше разів, розташований кільчастий. Кінцеві долі листя часто мелкопільчатиє, мають жорстку консистенцію, містять вапно, ламаються при контакті.

Як листя, так і інші частини роголістникові покриті волосками. Квітки дрібні (мають довжину близько 2 мм), сидячі, одностатеві, без пелюсток. Плід - горішок. На плодах є шиповидні вирости. . Роголистники - однодомні рослини. Запилення відбувається під водою, що для квіткових рослин є рідкісним явищем. Росте як на сонці, так і в тіні, яскравого сонячного світла не любить. Старається “піти” у глибину або в тінь зростаючих на березі дерев. Роголістникі мешкають у водоймищах із стоячою або поволі поточною водою. Підводні луги з роголисника відіграють важливу роль в житті водоймища. Вони слугують притулком для риб і дрібних безхребетних. Також очищають воду і насичують її киснем. Роголисником харчуються деякі риби, равлики; він також придатний для використання в акваріумах.

Роголисник занурений і препарати з нього в народній медицині застосовували при жовтяниці, артеріальній гіпертонії, укусах отруйних комах, при кривавій блювоті, як пом'якшувальні і жарознижуючі засоби, у тому числі при малярії.

На даний час поширеною є проблема забруднення навколишнього середовища різними викидами. Забруднюється велика площа території та гине величезна кількість живих об'єктів: тварин, рослин та інших. Тому важливим питанням є дослідити усі процеси та зміни які відбуваються і як впливають різні чинники та фактори на життєдіяльність організмів.



Розділ 1. Огляд літератури

1.1 Вища водна рослинність прісних водойм

В ході еволюції поворотним моментом було виникнення фотосинтезуючих організмів. Появу хлорофілу можна віднести імовірно до архейського періоду, а в палеозої, починаючи з кембрію, зустрічаються вже перші синьо-зелені водорості (марполія, гірванелла, эпіфітон і ін.). Суша в кембрії, була позбавлена рослинності. У атмосфері в цей час нагромаджувався надлишок вуглекислоти і мала кількість кисню. У силурі світ рослин представлений вже багатше: з'являється флора псилофітів, що відрізняється великою різноманітністю форм - це перші знайдені вищі зелені рослини суші. У девоні рослини продовжують завойовувати сушу: крім псилофітів, витиснених до кінця періоду, з'являються перші папороті, каламофіти, клинолисти, лепідодендрони, кордаїти. У верхньокрейдяних шарах Аляски нагромаджуються такі водні рослини, як німфеї або латаття. У середині третинного періоду в Західній Європі зустрічаються вже латаття, рогіз, очерет, осока (міоцен). На Україні в цей час з'явилися рогіз, очерет, рдесник, роголисник, сальвінія.

Квіткові водні рослини, почавши свій розвиток у верхньому крейдовому періоді, в ході процесу еволюції придбали всі ті особливості, які дозволили їм пережити суворі заледеніння кайнозою в умовах водного середовища. Отже, більшість родин вищих водних рослин з'являються в кінці мезозою, починаючи з верхньої крейдні відноситься до епохи розквіту квіткових рослин при зниженні розвитку голонасінних і вже значному зменшенні спорових рослин. В цей час відбувається поступовий розвиток і формування сучасної флори. У четвертинному періоді до часу настання льодовиків в Європі вже були поширені більшість сучасних видів рослин. Проте значні заледеніння Європи знищили рослинність на величезних територіях, так що деякі види рослин значно скоротили свій природний ареал або зникли повністю. Загальна схема еволюційного шляху водних рослин: море - прісні води - суша - прісні води - море. З цієї причини сучасну вищу водну рослинність, що мешкає в прісних, солонуватих і в значно меншій мірі морських водоймищах, прийнято називати вторинноводною.

Що стосується класифікації вищої водної рослинності вважається, що дана проблема набуває все більшого значення. Це зумовлене значними антропогенними змінами в результаті широкого гідробудівництва і пов'язані з цим зростання водойми й цвітіння води в них, а також необхідністю вирішення питань раціонального використання, оптимізації, охорони і розробки прогнозів змін рослинності водойм.

Особливо широкого застосування знайшла класифікація життєвих форм, розроблена К. Раункієром. Він поділив усе різноманіття життєвих форм рослин за розташуванням відносно поверхні землі і способом захисту бруньок відновлення впродовж несприятливого періоду.

Згідно з цією класифікацією виділяють 5 типів життєвих форм рослин:

1. Фанерофіти;

2. Хамефіти;

3. Гемікриптофіти;

4. Криптофіти;

5. Терофіти.

Класифікація Раункієра має глибший екологічний зміст, оскільки відображає пристосування рослин до комплексу умов існування.

Широко поширеним є розподіл рослин на екологічні групи щодо водного режиму. Рослини за відношенням до вологи поділяють на 4 екологічні групи:

1. гідрофіти

2. гігрофіти

3. мезофіти

4. ксерофіти

Гідрофіти - наземно-водні рослини, занурені у воду менше нижніми частинами. Ростуть по берегах водойм, на мілководді, на болоті (кумир, рдесник, елодея, латаття).

Гігрофіти - рослини, що ростуть в надмірній вологості. Вони позбавлені спеціальних утворень, що обмежують витрати води; незначна нестача води в групі викликає їх негайне зів'янення (аїр, бегонія, традесканція).

Мезофіти - рослини, що займають проміжне положення між гігрофітами і ксерофітами. Мезофіти помірно вимогливі до зволоженості місце існування.

Ксерофіти - рослини посушливих місце існувань, вони здатні витримувати тривалу атмосферну і групову посуху, ефективно регулювати власний водний обмін. Залишаючись фізіологічно активними.

Отже за відношенням до водного режиму вищі водні рослини представлені двома екологічними групами: гідрофітами і гігрофітами. Фактори зовнішнього середовища впливають на морфоструктуру водних макрофітів, а також на особливості їх сезонного і річного розвитку. Дослідження цих особливостей являють значний науковий інтерес, зокрема для фітодіагностики процесів, що відбуваються в перезволожених екотопах під впливом природних і антропогенних факторів. У зв'язку з цим істотне значення має вивчення життєвих форм водних макрофітів, а також їх адаптивних змін.

Життєвим формам і формам росту водних і болотних рослин, а також їх класифікаціям присвячені численні дослідження. Особливо варто підкреслити роботу Скальгорна, що майже цілком присвячена життєвим функціям водних судинних рослин. Хартог і Сегал, а також Хатчинсон дали досить детальний огляд розвитку наукових уявлень про форми росту.

Класифікація живих організмів, особливо якщо вона побудована на ознаках розмаїтості їх органів, обумовлених впливом зовнішнього середовища, є досить складною. Сама зроблена система класифікації являє собою лише перший крок до подальшого нагромадження знань але спочатку охарактеризуймо основні типи водних макрофітів:

Еугідатофіти. Рослини проходять весь життєвий цикл у водному середовищі, у лимнофазі і прибережній екофазі. Лише їх генеративні органи можуть підніматися над поверхнею води під час цвітіння і запилення на порівняно нетривалий час. Відрізняються здатністю до обміну речовин з водним середовищем. Корені і кореневища розташовані в земноводному шарі на глибині до 20 см. До інших місцеперебувань, крім водного середовища, не пристосовані й у болотної екофазі наземні форми не утворюють. В акумуляційно-ерозійному процесі вони частіше пов'язані з акумуляційною, ніж з ерозійною зоною. Відрізняються значною репродуктивною здатністю у відношенні як плодів, так і турионів. Ця група біоморф відіграє велику роль в утворенні основної органічної маси сплавин у великих водоймах (ставках, головним чином, озерних).

Функції в співтовариствах: є домінантними видами (едифікаторами) асоціацій союзів Potamіon lucentіs (крім Myrіophyllo-Potametum), Potamіon pusіllі. Рідше утворюють синузії в інших співтовариствах.

Представники: Najas, Zannіchellіa, Ruppіa, Zostera, Potamogeton pectі-natus, P. lucens, P. perfolіatus.

Аерогідатофіти (гідатоаерофіти).Весь життєвий цикл проходить у лиміофазі і прибережній екофазі. При настанні лимозної екофази утворюють наземні форми, що здатні до вегетації протягом перехідного періоду. Генеративне розмноження нерідке завершують у болотній екофазі. Генеративні органи розташовуються над поверхнею води на 5 - 10 см, як у деяких представників попередньої групи. В окремих видів їх розміри можуть досягати більш 20 см (Nymphaea alba, Nelumbo). Розмножуються вегетативно (корневищними пагонами) і насіннями (гідрохорія). Переважає вегетативне відновлення. У заростях водних макрофітів аерогідатофіти виділяються і за габітусом. Часто утворять наземні форми. Кореневища могутні або сильно розгалужені. Глибоке розташування кореневої системи, значна фітомаса на поверхні і частково над поверхнею води дозволяють аерогідатофітам успішно вегетувати і в ерозійній зоні. По адаптивній здатності представників цієї групи видів до наземних умов їх можна розділити на дві підгрупи.

Представник даної групи - Trapa natans s.l. у зв'язку з однолітнім життєвим циклом віднесений до гідротерофітів.

Функції в співтовариствах: аерогідатофіти є едифікаторами домінантами або співдомінантами в співтовариствах угруповання Nymphaeіon рlbae. Часто зустрічаються в синузіях на околицях очеретяних заростей. До них відносяться і співтовариства угруповань Batrachіon aquatіlіs і Batrachіon Huіtantіs.

Представники: Nymphaea, Nuphar, Nymphoіdes Polygonum amphіbіum, Potamogeton patans, P. granvіneus і ін.

Плейстофіти. Життєвий цикл пов'язаний з лимнофазою, прибережною і болотною екофазами. У наземній екофазі особи відмирають. Коренева система водних рослин, що звичайно живуть у поверхневому шарі води, не розвинута або слабке розвинута. Мінеральні речовини рослини поглинають з води. У зв`язку з невеликими розмірами і масою вони переміщуються по водній поверхні під впливом вітру і хвиль. Здатність до вегетативного розмноження (поділ клонів) висока. Оптимально розвиваються в акумуляційної зоні водойм. Виділяються топічні (статичні) і динамічні форми. Тонічні форми: пелагіальні, субліторальні, евліторальні, наземні, затонні; динамічні: дифузійні (рослини поширюються колоніями розсіяно по усій водоймі), ексилозіонні (швидко поширюються після настання сприятливих умов і утворюють суцільні зарості на поверхні води); пульсаційні (рослини поширюються колоніями в сприятливих умовах і зникають у несприятливих (похолодання і сильний вітер).

Функції в співтовариствах: характерні види союзів Lemnіon mіnorіs, Utrіcularіon vulgarіs і llydrocharіtіon morsusranae; є едифікаторами, домінантами в самостійних асоціаціях і в синузiях інших ценотичних рангів.

Представники: Salvіnіa, Azolla, Leіnna mіnor, Spіrodela polynhіza.

Тенагофіти. Велика частина життєвого циклу, включаючи і генеративне відновлення, відбувається в прибережній і болотній екофазах. Генеративне розмноження менш характерне, ніж вегетативне. У лиміофазі і наземній екофазі рослини знаходяться короткий час, але при цьому характеризуються важливими морфологічними змінами. У лимнофазі розміри видів збільшуються. Під впливом гідростатичного тиску й у зв'язку зі слабкою закріпленістю кореневої системи деякі особи відриваються і стають тимчасово плаваючими. Вони здатні вегетувати більш тривалий час за умови закріплення в прибережних сплавинах (наприклад, Eleocharіs acіcularіs). В органічній масі сплавин ступінь участі видів дуже висока, хоча фітомаса їх незначна. У лимно-прибeрежному екоперіоді рослини зв'язані з акумуляційною зоною.

Відрізняються невеликими розмірами (від декількох сантиметрів до 20 см) у прибережній і болотній екофазах, від 50 до 60 см - у гідрофазі. Вегетативні органи ламкі, коренева система досить розвинута, але розміщена лише в поверхневому шарі донних відкладень.

Функції в співтовариствах: рослини є домінантами і співдоминантами в співтовариствах союзів Uttorellіon unіflorae.

Представники: Eleocharіs acіcularіs, Lіmosella aquatіca, Pіlularіa globulіfera.

Плейстогелофіти. Велика частина життєвого циклу проходить в болотній і прибережній екофазах. У наземної екофазі плейстогелофіти здатні вегетувати лише нетривалий час.

Багаторічні рослини середньої величини з масивною кореневою системою (коренева система мичкувата, кореневища плагіотропні). Їх стебла і листки мають повітряні порожнини, що забезпечують стійкість рослин у воді на незакріплених донних відкладеннях. Велику частину вегетаційного періоду коренева система розташована в поверхневих шарах донних відкладень або в товщі води і не досягає власне дна водойми. Рослини іноді відриваються від субстрату і плавають у товщі води подібно представникам групи плейстофітів. Для розмноження представників цієї групи важливе значення мають вегетативні пагони, що формуються в більшості видів за невеликим винятком Carex pseudocyperus і Cіcuta vіrosa продукують також велика кількість насінь.

Функції в співтовариствах: види зв'язані насамперед зі специфічними співтовариствами союзів Cіcutіon vіrosae, Alіііon glulіnosae.

Представники: Cіcuta vіrosa, Calla palustrіs, Menyanthes trіfolіata, Carex pseudocyperus.

Гідроохтофіти. Види здатні виростати в болотній і наземній екофазах у перший рік вегетації, у наземно-прибережній з повною генеративною репродукцією - у другий. На третій рік вегетації вони здатні виростати в умовах прибережно-болотного екоперіоду, що завершується поступовим відмиранням вегетативних органів. Наявність цієї групи видів є ознакою критичного екоперіоду і чергування екоциклів.

Розглянуті види за габітусом менш виразні, ніж попередні. Коренева система не відрізняється значним розвитком і досягає 25-30 см глибини. На відміну від попередньої групи в більшості випадків ці види не багаторічні, а дво-трирічні. Їх життєвий цикл звичайно починається з прибережно-наземного періоду.

Переважає генеративне розмноження (види роду Alіsma, Oenantlіe aquatіca, Glycerіa fluіtans), але досить характерним є і вегетативне розмноження (Scіrpus radіcans, Bolboschoenus marіtіmus). В акумуляційному процесі гідроохтофіти беруть участь в утворенні донних відкладень.

Функції в співтовариствах: види утворюють співтовариства союзів Oenanthіon aquatіcae і Sparganіo-Glycerіon fluіtantіs.

Представники: Oenantlіe aquatіca, Scіrpus radіcans, Bolboschoenus marіtіmus, Glycerіa fluіtans.

Охтогідрофіти. Велика частина вегетаційного періоду види пов'язана з прибережною, болотною і наземною екофазами і лише короткий час - з лимнофазою. Життєвий цикл тривалий.

Це найбільша група, що складається головним чином з видів очеретяних співтовариств із великими і потужними надземними органами і розвинутою кореневою системою. Представники даної групи відрізняються від видів інших груп фізіономічно і за розмірами. Коренева система розташовується на значній глибині, завдяки чому ця група видів виконує важливу берегоукріплюючу функцію і, крім того, бере участь у процесах заростання при зниженні рівня води у водоймах. Охтогідрофіти сприяють обмілінню водойм. Функція видів в акумуляційно-ерозійній зонах майже однакова. Розмноження вегетативне і, у меншій мері, генеративне (анемохорія, гідрохорія).

Функції в співтовариствах: габітус видів визначає їх положення в літоралі як едифікаторов співтовариств союзів Phragmіtіon communіs, Spaіga-nіo-Glycerіon fluіtantіs, Phalarіdіon arundіnaceae (частково).

Представники: Typha, Phragmіtes australіs, Scіrpus lacustrіs, Acorus calamus і ін.

Евохтофіти. Життєвий цикл пов'язаний із прибережною і болотною екофазами, у яких продовжується повний розвиток кореневищних пагонів. Гідрофаза і наземна екофаза складають лише короткий період річного циклу розвитку. Представники цієї групи - великі прибережні осоки, дернинні і кореневищні, з розвинутою кореневою системою, розташованою на значній глибині. Займають місцеперебування в прибережній зоні після очеретяних співтовариств (евліторальне положення). Відрізняються високою як генеративної, так і вегетативною (кореневищними пагонами) здатністю до розмноження. макрофіт екосистема водойма антропогенний

Функції в співтовариствах: едифікатори і домінанти в літоральних співтовариствах союзів Carіcіon elatae, Carіcіon gracіlіs і Carіcіon rostratae. Утворять також синузії в очеретяних заростях союзу Phragmіtіon communіs і в співтовариствах союзів Salіcіon albae і Alnіon glutіnosae.

Представники: Carex acuta, С. vesіcarіa, С. rіparіa.

Улігінозофіти. Види пов'язані короткий час із прибережною екофазою і тривалий - з болотною і наземною. Види болотних місцеперебувань - середньовисокі трав'янисті рослини з розгалуженою кореневою системою. Переважають багаторічники. Вони є важливими елементами акумуляційного процесу, але не відіграють особливої ролі у формуванні відкладень. Тривалий період життєвого циклу в прибережній, болотній і наземній екофазах і, крім того, свого роду положення "заповнення" між домінантами визначають значне їх видове і внутрішньовидове багатство. Характеризуються розмаїтістю вегетативних органів - коренів, кореневищ, пневматофорів; аеренхіми й ін. Переважає вегетативне розмноження. Велика частина видів гемерофобна.

Функції в співтовариствах: види звичайно зустрічаються як супутні в співтовариствах очеретяних заростей до заплавних лісів і вільшняків, тобто мають широку амплітуду зустрічальності в співтовариствах класів Phragmіtі-Magnocarіcetea, Scheuchzerіo-Carіcetea fuscae, Salіcetea purpureae, Alnetea glutіnosae і порядку Agrostіetalіa stolonіferae.

Голландськими ботаніками підгрупа видів, що домінують на незакріплених відкладеннях, виділяється як самостійна група.

Представники: Euphorbіa palustrіs, Sіum latіfolіum, Lysіmachіa vulgarіs, Lythіum salіcarіa.

Трихогігрофіти. Велика частина вегетаційного періоду проходить у болотній і наземній екофазах. Після висихання поверхневого шару ґрунту відбувається інтенсивний розвиток кореневої системи й утворення столонів. Здатні розвиватися в умовах короткочасного затоплення і повного осушення екотопів. Багаторічні види невеликих розмірів, найчастіше зі столоновидними пагонами і розгалуженою кореневою системою. Відрізняються інтенсивною репродуктивною здатністю за рахунок наземних пагонів. Здатність до утворення насінь значно слабша. Види відносяться до явних гемерофілів.

Функції в співтовариствах: є домінантами і едифікаторами переважно союзу Agropyro-Rumіcіon crіspі.

Представники: Potentіlla anserіna, Ranunculus repent, Agrostіs gіgantea.

Пелохтофіти. Виростають у болотній екофазі, де проходять повний цикл розвитку, дозрівання і дисемімації. У наземній екофазі звичайно розвиваються на ділянках після оголення ґрунтів, пов'язаних зі зниженням рівня води. У гідрофазі знаходяться в стані анабіозу (генеративні сім`язачатки). Прибережну екофазу переносить короткочасно. Повний розвиток цих видів пов'язаний з критичним екоперіодом, що характеризується прибережно-наземною послідовністю зміни екофаз. Після проростання насіння на незакріплених ґрунтах вони можуть бути індикаторами акумуляційної зони. Рослини однорічні, звичайно дернисті, з розвинутою поверхневою мичкуватою кореневою системою. Чиста зустрічність їх спостерігається рідко. Максимально вони можуть бути співдомінантами або синузіями. Розвиток видів короткочасний, продовжується звичайно 3-4 міс. з кінця весни до початку осені. За своїм розвитком подібні з терофітами, що розвиваються після танення снігів на полях (або є їх екологічними похідними). Відрізняються перевагою генеративного розмноження. Продуктивність насінь дуже висока.

Функції в співтовариствах: види є домінантами і співдомінантами в співтовариствах класів Іsoeto-Nanojuncetea і Crypsіetea aculeatae.

Представники: Eleocharіs ovata, Carex bohemіca,Coleanthus subtіlіs.

Пелохтотерофіти. Життєвий цикл проходить головним чином у болотній і наземній екофазах. Тривалий період розвитку припадає на наземну екофазу. Це пов'язано з тим, що коренева система розташована на досить великій глибині (30-40 см) і здатна займати також більш нижні горизонти під впливом ґрунтової води. Можуть незначний час виростати в умовах прибережної екофази. Цим вони відрізняються від видів групи нелохтофітів. Крім того, мають великі розміри (50-100 см) і формують значну кількість квіток і насінь. За будовою екзоаеренхіми і наявності потужної системи придаткових коренів подібні з групою улігінозофітів.

Функції в співтовариствах: виступають у ролі домінантів або співдомінантів у співтовариствах класу Bіdentetea trіpartіte серед яких багато синантропів подібно співтовариствам класу Oryzetea (рисові поля).

Представники: Bіdens trіpartіta, В. radіata, Polygonum lapathіfolіum, Uііmex marіtіmus.

На розвиток водної рослинності сильно впливає коливання рівня води протягом вегетаційного періоду. Індикаторами зниження рівня води є види широкого екологічного діапазону (Butomus umbellatus, Glyceria Tluitans, Sparganium erektum, Typha latifolia). Різкі зниження рівня води індукує Cilyceria Tluitans. Індикаторами постійності рівня води звичайно є види роду Urtikularia, а підняття рівня води - Menyantnes trisolia, Naumburgia thysiflora. Зовнішнім проявом реакції видів на посилення коливання рівня води до певних меж слід вважати їх масову появу в даних місцях, а також проходження повного життєвого циклу.

Індикаторами забруднення води важкими металами виступають Potamogeton perfoliatus і Potamogeton obtusitolius (залізо), Gliceria maxima (плюмбум); азотистими сполуками - Lecuna gibba, Meniophilum verticilatum; хлором - Gliceria maxima; індикаторами підвищення мінералізації води є Myriophilum spicatum, Sagittaria sagittifolia, підвищений вміст кальцію у воді і донних відкладеннях - Nymphoides peltata, Potamogeton crispus. Ці та деякі інші види в умовах забруднення води характеризується високою концентрації хімічних сполук і елементів у воді вегетують більш тривалий час, ніж інші.

Індикаторами евтрофування водойм, що відбувається під впливом антропогенних факторів, є Butomus umbellatus, Typha lafisolia ділянок, що не зазнають антропогенного впливу, - Ceratophyllum submersum;водойм з відносно чистою водою - Gliceria plekata, Potamogeton alpinus.

Гігрофіти слугують індикаторами акумулятивно - ерозійних процесів, що проходять в прибережній смузі водойм (Cuperus clifsorneis, Sagittaria platyphilla, Vallisneria spiralis). Вони індукують ділянки майбутнього обміління (Batrachium, Scirpus littoralis) і формування мулових відкладень (Alisma gramineum, Alisma plantago - aguatica), а також початкової стадії заростання водойм (Hydrocharis morsus-ranae, Polygonum amfibium). Э індикаторами процесів заболочення, які особливо характерні для водойм антропогенного евтрофорування і зниження рівня води (Carex panikulata, Egilisetum fluviatile, Hippuris vulgaris).

Також важливу роль вища водна рослинність відіграє у процесах самоочищення. Під самоочищенням розуміють весь комплекс взаємозв'язку фізичних хімічних та біологічних процесів, в результаті діяльності яких якість води повертається до першочасткового стану.

Велику роль в процесах самоочищення забруднених вод відіграють вищі водні рослини, які розвиваються у великих кількостях на озерах і водосховищах, мілких річках, ставках.

За даними Кабанова (1958, 1961) зарості рослин можуть слугувати бар'єром при попаданні в водойму розсіяних забруднюючих речовин, а також пригнічують сапрофітну мікрофлору. Наприклад, у елодеї ясно виражені антагоністичні властивості по відношенню до сапрофітних бактерій, її розвиток може також прискорити відмирання дизентерійної палички у воді (Доливо - Добровільський, 1959).

Водні рослини часто грають значно більшу роль, ніж фітопланктон, в процесах фотосинтетичної реарегенерації (Вінберг, 1955).

Часто завислі частинки створюють значну каламутність води, що різко погіршує її санітарний стан та заважають очистці на водоочисних спорудах. Рослинність є бар'єром для завислих мінеральних та органічних сполук. При фільтрації води через зарослі напівводяних та занурених рослин її прозорість збільшується.

В заростях занурених рослин значно знижується кількість розчиненого кисню, кількість сольового аміаку і наростає азот нітритів.

Вищі водні рослини та зообентос сприяють розвитку фітофільної фауни, яка також приймає участь у самоочищенні води та даних відкладень від органічних речовин, продуктів їх розпаду та бактерій.

Макрофіти використовують також у біологічному закріпленні берегів. Укріплення берегів за допомогою водних макрофітів визнано найбільш надійним простим і екологічно вигідним заходом. В заростях макрофітів більшості прісноводних водойм відбувається нерест риб.

Але при використанні вищої водної рослинності можливий і негативний вплив - при її відмиранні та розкладанні, вона стає джерелом вторинного забруднення. Є можливість заболочення водойми внаслідок розростання вищої водної рослинності. Тому необхідно своєчасно видалити їх з водойм.

1.2 Характеристика важких металів

Поняття "важкі метали" досить часто зустрічається у літературі, але у різних авторів до них відносять різні метали. Тобто трактування цього поняття у різних авторів різне. Тому потрібно визначитися, які ж саме метали відносять до важких, які їхні характеристики є визначальними при їх класифікації.

Важкі метали відносяться до пріоритетних забруднюючих речовин, спостереження за якими обов'язкове у всіх середовищах.

Термін важкі метали, що характеризує широку групу забруднюючих речовин, набув останнім часом значного поширення. У різних наукових і прикладних роботах автори по-різному трактують значення цього поняття. У зв'язку з цим кількість елементів, що відносяться до групи важких металів, змінюється в широких межах. В якості критеріїв приналежності використовуються численні характеристики: атомна маса, густина, токсичність, поширеність у природному середовищі, ступінь залученості в природні та техногенні цикли. У деяких випадках під визначення важких металів потрапляють елементи, які відносяться до крихких (наприклад бісмут) чи металоїдів (наприклад миш'як).

У роботах, присвячених проблемам забруднення навколишнього природного середовища та екологічного моніторингу, на сьогоднішній день до важких металів відносять більше 40 металів періодичної системи з атомною масою понад 50 атомних одиниць: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi та ін. При цьому важливу роль у категоріюванню важких металів відіграють такі умови: їх висока токсичність для живих організмів у відносно низьких концентраціях, а також здатність до біоакумуляції і біомагніфікації. Практично всі метали, які потрапляють під це визначення (за винятком свинцю, ртуті, кадмію та вісмуту, біологічна роль яких на даний момент невідома), активно беруть участь у біологічних процесах, входять до складу багатьох ферментів. За класифікацією Н. Реймерса, важкими слід вважати метали з густиною більше 8 г/см 3. Таким чином, до важких металів відносяться Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Формально визначенню важкі метали відповідає велика кількість елементів. Однак, на думку дослідників, зайнятих практичною діяльністю, пов'язаною з організацією спостережень за станом і забрудненням навколишнього середовища, сполуки цих елементів далеко не рівнозначні як забруднюючі речовини. Тому в багатьох роботах відбувається звуження рамок групи важких металів, відповідно до критеріїв пріоритетності, зумовленими напрямом і специфікою робіт. Так в роботах Ю.А. Ізраеля в переліку хімічних речовин, що підлягають визначенню в природних середовищах на фонових станціях у біосферних заповідниках, в розділі важкі метали названі Pb, Hg, Cd, As. З іншого боку, відповідно до рішення Цільової групи з викидів важких металів, що працює під егідою Європейської Економічної Комісії ООН та займається збором і аналізом інформації про викиди забруднюючих речовин в європейських країнах, тільки Zn, As, Se та Sb були віднесені до важких металів. За визначенням М. Реймерса окремо від важких металів стоять благородні і рідкісні метали, відповідно залишаються тільки Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. У прикладних роботах до числа важких металів найчастіше додають Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Іони металів є неодмінними компонентами природних водойм. Залежно від умов середовища (pH, окисно-відновного потенціалу, наявності лігандів) вони існують в різних ступенях окислення і входять до складу різноманітних неорганічних і металоорганічних сполук, які можуть бути істинно розчиненими, колоїдно-дисперсними чи входити до складу мінеральних та органічних суспензій.

Істинно розчинені форми металів, у свою чергу, досить різноманітні, що пов'язано з процесами гідролізу, гідролітичної полімеризації (утворенням поліядерних гідроксокомплексів) і комплексоутворення з різними лігандами. Відповідно, як каталітичні властивості металів, так і доступність для водних мікроорганізмів залежать від форм існування їх у водній екосистемі.

Багато металів утворюють досить міцні комплекси з органікою. Ці комплекси є однією з найважливіших форм міграції елементів у природних водах. Більшість органічних комплексів утворюються за хелатними циклами і є стійкими. Комплекси, утворені ґрунтовими кислотами із солями заліза, алюмінію, титану, урану, ванадію, міді, молібдену та інших важких металів, відносно добре розчинні в умовах нейтрального, слабкокислого і слабколужного середовищ. Тому металорганічні комплекси здатні мігрувати в природних водах на досить значні відстані. Особливо важливо це для маломінералізованих і в першу чергу поверхневих вод, в яких утворення інших комплексів неможливе.

Для розуміння факторів, які регулюють концентрацію металу в природних водах, їх хімічну реакційну здатність, біологічну доступність і токсичність, необхідно знати не тільки валовий вміст, а й частку вільних і зв'язаних форм металу.

Джерелами забруднення вод важкими металами служать стічні води гальванічних цехів, підприємств гірничодобувної, чорної і кольорової металургії, машинобудівних заводів. Важкі метали входять до складу добрив і пестицидів і можуть потрапляти у водойми разом зі стоками з сільськогосподарських угідь.

Підвищення концентрації важких металів у природних водах часто пов'язане з іншими видами забруднення, наприклад з закисленням. Випадання кислотних опадів сприяє зниженню значення рН і переходу металів із сорбованого на мінеральних і органічних речовинах стану у вільний.

Оскільки на меті нашого дослідження лежить дослідити вплив такого важкого металу як Cu на вміст аскорбінової кислоти у роголистнику то розглянемо детальніше як він може впливати на процеси що відбуваються у рослинах.

Мідь - один з найважливіших мікроелементів. Фізіологічна активність міді зв'язана головним чином із включенням її до складу активних центрів окислювально-відновних ферментів. Недостатній зміст міді в ґрунтах негативно впливає на синтез білків, жирів і вітамінів і сприяє безплідності рослинних організмів. Мідь бере участь у процесі фотосинтезу й впливає на засвоєння азоту рослинами. Разом з тим, надлишкові концентрації міді впливають на рослинні й тваринні організми.

У природних водах найбільше часто зустрічаються сполуки Cu(II). Зі сполук Cu(I) найпоширеніші важкорозчинні у воді Cu₂O, Cu₂S, CuCl. При наявності у водному середовищі лігандів, поряд з рівновагою дисоціації гідроксида, необхідно враховувати утворення різних комплексних сполук, що перебувають у рівновазі з аква іонами міді.

Основним джерелом надходження міді в природні води є стічні води підприємств хімічної, металургійної промисловості, шахтні води, альдегідні реагенти, використовувані для знищення водоростей. Мідь може з'являтися в результаті корозії мідних трубопроводів й інших споруд. Гранично припустима концентрація міді у воді водойм санітарно-побутового водокористування становить 0,1 мг/дм ³. Елемент приймає участь в зміцненні клітинної стінки, таким чином впливаючи на її міцність та здасність протидіяти впливу негативних факторів.

Мідь відносно нерухома в рослині, тому нестача її помітна на молодих листках. Вони викривляються та часто скручуються чи звиваються в спіраль, що є результатом нестачі лігніну, який відповідає за стійкість структури листка. Листя зупиняється в рості, кінець листка стає білим, відбувається раптове відмирання. Певний проміжок часу нижня частина листка залишається зеленою та цілком здоровою. Ці симптоми мають вигляд схожий на пошкодження рослини від нестачі вологи, морозу чи опіків пестицидами.

1.3 Вплив важких металів на водні об'єкти

Тема впливу важких металів на живі організми є дуже актуальною, оскільки важкі метали є одними з основних хімічних забруднювачів навколишнього середовища. Важкі метали є мікроелементами, тобто містяться в мікроскопічних кількостях в рослинах. Мікроелементи - це ті елементи, які повинні бути в дуже малих кількостях (10^-2 - 10^-5%), щоб гарантувати ефективне функціонування організму. Вони знаходяться в різних кількостях у в ґрунтах, але за рахунок діяльності людини багато ґрунтів забруднюється великою кількістю тих чи інших металів. Далі рослини вбирають ці метали, які в великих кількості здебільшого є токсичними для них, як і для інших живих організмів. Але в визначених кількостях важкі метали є необхідними для росту і розвитку рослин. Вони виконують різні фізіологічні функції в організмах рослин і інших живих організмах. Вони зв'язуються з визначеними білками і утворюють багато ферментів. В будові ферментів ці метали входять в простетичні групи. Наприклад алкогольдегідрогеназа містить цинк. Система цитохромів містить залізо.

В процесі еволюційного розвитку живі організми пристосувались накопичувати мікроелементи, оскільки в навколишньому середовищі їх було мало. Коли ж люди почали забруднювати навколишнє середовище важкими металами, які містяться в викидах автомобілів, в смітті, яке викидають і спалюють люди, в викидах різних заводів, що виробляють хімічну продукцію, підприємств гірничої промисловості і т.д., ця властивість призвела до надмірного накопичення організмами цих металів, тому що вони дуже важко виводяться з організмів.

Найбільша кількість металів знаходиться у ґрунтовому та водному середовищі, звідки вони мігрують по трофічним ланцюгам, потрапляючи у рослинні організми, бактерії, гриби. Тому пріоритетним є вивчення впливів токсикантів саме на продуцентів, основою яких є рослини.

Важливим для теоретичної і практичної біології є дослідження впливу забруднень на життєдіяльність водоростей. Досліджують вміст важких металів і причини накопичення їх рослинами, вплив різних концентрацій цих елементів на морфологію водоростей, їх фізіологічні реакції токсичну дію сполук металів на водні рослини.

Також водорості використовують для індикації забруднення важкими металами навколишнього середовища.

Вчені США створюють трансгенні водорості, які здатні ефективно очищувати водне середовище від деяких важких металів, наприклад, від ртуті, кадмію і міді. Крім водоростей для індикації ВМ у водоймах використовують і вторинноводні рослини, такі як ряска, елодея, сальвінія плаваюча.

Ще в другій половині 20-го століття проводилась величезна кількість експериментів і було доведено, що важкі метали у надмірних дозах мають негативний вплив на морфологічну та анатомічну будову рослин, так само як і нестача для рослин мікроелементів. У наш час дослідники продовжують детальніше вивчати дію цих елементів на морфологію та анатомію рослинного організму.

Частина металів зв'язується з органічним матеріалом ґрунту і стає недоступною для рослин. Iнші залишаються в іонній формі і можуть надходити в кореневу систему. Iони Me2+ поглинаються кореневою системою за механізмами пасивної дифузії та активного транспорту залежно від кислотності ґрунту, вмісту в ньому органічних речовин, вапна, макро- і мікроелементів, вологоємності, гранулометричного складу.

Важкі метали можуть також надходити в рослини і через листки з аерозолями, причому здатність листків поглинати важкі метали залежить від їх анатомічних особливостей. Чим більше опушені листки, тим інтенсивніше вони вбирають метали із забрудненої атмосфери. У рослин є кілька фізіологічних бар'єрів, що обмежують надходження важких металів у надземні органи. Основні з них - плазматична мембрана та ендодерма - відповідно на клітинному і тканинному рівнях. Надходження важких металів у цитоплазму клітини опосередковано різними транспортними системами, локалізованими на плазматичній мембрані. Zn, Mn i Cd переносяться крізь мембрану за допомогою ZIPs транспортерів, Сu - за участю транспортера міді - СОРТ 1-5(copper transporter) та АТФ - аз.

Iони металів, що осіли на поверхні клітин чи проникли в них, можуть взаємодіяти з функціональними групами білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, інших сполук. У результаті виникають різні порушення метаболізму, причому, як правило, невідомо, які з них є первинними, а які - наслідком порушення інших процесів.

У вищих рослин толерантність до важких металів забезпечується двома шляхами:

1) запобіганням надходженню металів у клітину шляхом їх зв'язування в клітинних оболонках, внаслідок чого рослина не зазнає токсичного впливу важких металів на внутрішньоклітинні процеси;

2) запуском внутрішньоклітинних механізмів детоксикації важких металів.

У відповідь на надходження у клітину активуються неспецифічні, характерні для дії різних стрес-чинників системи захисту, спрямовані на підтримання гомеостазу:

1) індукція антиоксидантних ферментів (каталази, пероксидази, супероксиддисмутази, аскорбатоксидази, глутатіонредуктази), які відповідають за нейтралізацію вільних радикалів і пероксидів, утворення яких інтенсифікується в результаті метало індукованого окиснювального стресу;

2) синтез осмотично-активних речовин (проліну) у відповідь на металоіндукований водний стрес;

3) зміна фізико-хімічних властивостей клітинних оболонок;

4) зміна гормонального балансу;

5) синтез стресових білків.

Накопичення металів у вакуолі у вигляді комплексів з органічними кислотами є одним із універсальних механізмів їх детоксикації.

Підвищені концентрації важких металів у воді чи ґрунті здатні викликати множинні порушення багатьох фізіологічних процесів у рослинах, найчутливішим з яких є фотосинтез. Під впливом важких металів фізіологічні процеси в залежності від їх концентрації або пригнічуються, якщо вона недостатня або надмірна, або, коли концентрація оптимальна, тоді вони проходять нормально. Це все відображається в кінці-кінців на морфометричних ознаках рослин, в тому числі на рості і розвитку.



Розділ 2. Об'єкти та методи досліджень

Об'єктом нашого дослідження є аскорбінова кислота - органічна сполука, родинне глюкози, є одним з основних поживних речовин у людському раціоні, яка необхідна для нормального функціонування сполучної і кісткової тканини. Виконує біологічні функції відновлення і коферменту деяких метаболічних процесів, є антиоксидантом. Біологічно активний лише один з ізомерів - L-аскорбінова кислота, який називають вітаміном C. Вперше в чистому вигляді вітамін С був виділений в 1928, а в 1932 було доведено, що саме відсутність аскорбінової кислоти в їжі людини викликає цингу.

2.1 Методика отримання та застосування препаратів

Для нашого дослідження ми використали методику визначення аскорбінової кислоти у роголистника.

Для цього ми зважили 1 г роголистника. У фарфоровій ступці ретельно розтерли його із кварцевим піском. До розтертої маси додали 9 мл розчину хлоридної кислоти.

Розчин залишили на 10 хвилин і профільтрували. Виміряли загальну кількість екстракту. Помістили 3 мл фільтрату у конічну колбу і протитрували розчином 2,6-дихлорфеноліндофенолу до появи рожевого забарвлення, яке зберігається протягом 30 с.

Повторюємо титрування 3 рази. Масову концентрацію аскорбінової кислоти розраховуємо за формулою:

,

де Q - кількість аскорбінової кислоти (0,88 мг), якій відповідає 1 мл 0,005 моль/л розчину 2,6-дихлорфеноліндофенолу;

А - кількість 0,0005 моль/л розчину 2,6-дихлорфеноліндофенолу витрачена на титрування; а-кількість роголистнику;

- об'єм екстракту взятий для титрування;

- загальна кількість екстракту.

Размещено на Allbest.ru

...