О содержании аскорбиновой кислоты и тяжёлых металлов в видах рода Populus L. различных зон Оренбуржья

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

О содержании аскорбиновой кислоты и тяжёлых металлов в видах рода Рори1ив L. различных зон Оренбуржья
Л. С. Каракаева, соискатель, Ю. А. Докучаева, аспирантка, А. А. Машкова, аспирантка, Оренбургский ГАУ
Одной из основных социально-экономических проблем нашего времени является урбанизация и загрязнение окружающей среды. В процессе
становления города формируется новая антропогенная среда со специфическими чертами техногенного влияния. Нарастающее техногенное воздействие на урбосистемы со стороны промышленных комплексов, ТЭЦ и автотранспорта приводит к сильному загрязнению почв, воздуха
и воды вредными веществами, что способствует снижению биологического разнообразия, вызывает различные негативные процессы в растениях и животных организмах. Среди загрязнителей окружающей среды к наиболее токсичным элементам следует отнести тяжёлые металлы, аккумулируемые организмами [1, 2]. При этом следует отметить, что некоторые тяжёлые металлы в оптимальных для растений количествах являются эссенциальными элементами, оказывающими положительное влияние на процессы метаболизма в растениях и животных организмах [1, 3].
Увеличение концентрации ТМ в селитебных (урбанизированных) зонах оказывает негативное влияние на рост, развитие и синтез биологически активных веществ в растениях. Поэтому оценка состояния растений, произрастающих в различных зонах, и физиологических процессов, происходящих в объектах, может быть охарактеризована в качестве одного из способов контроля за экологической ситуацией в регионе [4].
Многие Т М способствуют продуцированию в растениях биологически активных веществ (БАВ): витаминов, флавоноидов, гликозидов, таннидов и многих других соединений [1, 3, 5]. Поэтому исследования содержания в растениях ТМ, как токсикантов и эссенциальных химических элементов, а также биологически активных веществ, проявляющих антиоксидантные свойства, является задачей сегодняшнего дня [6].
Цель настоящего исследования — изучить содержание ТМ и аскорбиновой кислоты в листьях видов рода Populus L. — тополя, произрастающего в различных экологических условиях.
Задачи:
1. Определить содержание ТМ и аскорбиновой кислоты в листьях видов рода Populus L.
2. Сравнить зависимость содержания аскорбиновой кислоты от концентрации ТМ в разных видах тополя.
Объекты исследования. Объектом исследования являются листья тополя чёрного (осокорь) Populus nigra L., собранные в зоне повышенного движения автомобильного транспорта г. Оренбурга (г. Оренбург, ул. Цвиллинга, 13. 08. 2012) и в экологически чистой зоне (Беляевский р-н, 11. 09. 2012). Второй объект представляли листья тополя серебристого Populus alba L., собранные в зоне повышенного движения транспорта (г. Оренбург, ул. Ткачёва, 13. 08. 2012) и в пойме р. Урала — экологически благоприятной зоне (Оренбургский р-н, 13. 08. 2012).
Сырьём для исследования служили листья видов, как наиболее пластичные органы, осуществляющие процесс ассимиляции в растениях и аккумулирующие тяжёлые металлы [2, 4].
Тополь — традиционное и излюбленное декоративное дерево. В настоящее время нет насе-
лённого пункта в Оренбуржье, в зелёном наряде которого не было бы тополей.
Ценным качеством этого древесного растения является достаточная устойчивость против дыма и газов, способность обогащать воздух фитонцидами и убивать болезнетворных микробов [3].
В народной медицине Евразии более известен тополь чёрный (осокорь), листья и почки которого содержат значительный комплекс БАВ: смолы, гликозиды — патулин, салицин, органические кислоты, эфирные масла и микроэлементы.
Листья и почки тополя обладают противовоспалительным, ранозаживляющим, болеутоляющим и успокаивающим свойствами.
В сельской местности Республики Башкортостан и восточных районах Оренбуржья отвар из коры тополя применяют в качестве жаропонижающего средства. Благодаря содержанию в почках тополя эфирного масла отвар сырья вида применяют как отхаркивающее и нормализирующее работу желудочно-кишечного тракта.
Отвар коры тополя применяют как жаропонижающее средство при лихорадке, подагре и ревматизме [4, 6].
Наружно почки тополя в виде водных извлечений и мазей используют для лечения ревматизма, подагры, геморроя, для понижения температуры и как средство для усиления роста волос. Мазь из почек тополя используют для лечения трихомонадных польпитов, грибковых болезней и аллопеции.
Уголь, получаемый из древесины тополя, применяют для дезинтоксикации при отравлениях, аналогично углю активированному, получаемому из древесины берёзы [4, 7].
Методы исследований. Определение Т М и аскорбиновой кислоты в растительном сырье проводили в межкафедральной комплексной аналитической лаборатории Оренбургского ГАУ. Содержание Т М определяли по ГОСТу, аскорбиновой кислоты — методами, принятыми для исследования безопасности пищевых продуктов [8, 9].
Аскорбиновая кислота (витамин С) существенно влияет на реактивность организма, его защитные механизмы, сопротивляемость к инфекциям и устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды. Аскорбиновая кислота способствует нормализации внутренней среды организма, нормализует работу микрофлоры кишечника, предохраняет от развития гнилостных процессов, предотвращает самоотравление организма токсикантами, поступающими из кишечника, что важно в зонах с неблагополучной экологической ситуацией [7].
Значительное число ТМ с биохимической точки зрения относятся к группам микро- и ультрамикроэлементов [1]. Из них цинк, медь, железо, кобальт, марганец, никель относятся к
биогенным элементам и принимают участие в процессах жизнедеятельности растительных и животных организмов [6]. Недостаток микроэлементов в организмах растений может привести к различным патологиям — замедлению роста и развития, изменениям габитуса видов и снижениям синтеза БАВ [10].
Повышение концентрации ТМ в растениях способно оказывать токсичное действие на их клетки, ткани и обмен веществ. Одним из механизмов токсического действия ТМ на растения и животных следует отнести их способность связывать сульфгидрильные группы, нарушая тиоловый статус клетки. Кроме того, ТМ принимают участие в образовании свободных радикалов, что может привести к патологическим процессам в организмах [11].
Высшие растения могут содержать повышенные концентрации химических элементов без каких-либо внешних признаков, что создаёт опасность при их потреблении [3].
Поэтому знание концентраций химических элементов в растениях даёт возможность судить о состоянии окружающей среды в регионе.
Результаты исследования. По результатам исследования ТМ в листьях видов Populus L., произрастающих в различных зонах Оренбуржья, установлено, что объекты содержат около одиннадцати химических элементов (табл. 1).
Для листьев тополя чёрного, встречающегося в зоне города, отмечена убывающая концентрация химических элементов, которая характеризуется следующей закономерностью: Fe ^ Zn ^ Mg ^ Mn ^ Cu ^ Cd ^ Cr ^ Pb ^ Ni ^ Со. Для тополя чёрного экологически чистой зоны (Беляевский р-н) характерна иная убывающая концентрация, где первое занимает цинк, содержание которого довольно высокое (до 3,60 мг/кг).
Для тополя серебристого также характерна убывающая концентрация ТМ в обеих зонах. На первое место здесь претендует цинк, содержание которого наибольшее — с 4,302 мг/кг в загрязнённой зоне (г. Оренбург, ул. Ткачёва).
Поэтому убывающая концентрация имеет следующие параметры: Zn ^ Fe ^ Mg ^ Mn ^ Cu ^ Cd ^ Cr^ Pb ^ Ni ^ Co. Для листьев тополя серебристого в пойме реки Урала в наибольшей концентрации отмечено железо (до 4,0 мг/кг).
Содержание Т М в листьях видов Populus L., встречающихся в различных зонах и местообитаниях, характеризуется вариабельностью. В листьях тополя чёрного, собранного в Беляевском районе Оренбуржья, отмечено повышенное содержание цинка, железа, меди, кобальта и магния по сравнению с городской средой (г. Оренбург). Особо следует отметить, что содержание свинца вдвое превышено в листьях тополя чёрного, собранных в городской черте (г. Оренбург), по сравнению с одноимёнными растениями, произрастающими вдали от города (Беляевский район). Так или иначе по содержанию свинца г. Оренбург следует отнести к неблагоприятной экологической зоне.
Наибольшее содержание в листьях видов Populus L. цинка и железо, что свидетельствует о неблагоприятной экологической ситуации в регионе. Содержание других химических элементов, за исключением кадмия, обнаруженных в видах Populus L., не превышает нормативов ПДК, установленных для пищевых растений.
Из литературных источников известно [12], что тяжёлые металлы, в частности кадмий, способны вызывать окислительное повреждение тканей растений и их вегетативных органов. Однако нарушение строения листьев видов Populus L. нами не обнаружено.
Результаты исследования на содержание аскорбиновой кислоты в листьях видов Populus L. показали, что содержание вещества имеет существенные различия в зависимости от зональности и местообитания растений (табл. 2).
В листьях тополя чёрного, произрастающего в загрязнённой зоне (г. Оренбург), отмечено пониженное содержание аскорбиновой кислоты по сравнению с растениями, встречающимися в районах с благополучной экологической обстановкой. Указанное, на наш взгляд, связано
1. Содержание тяжёлых металлов в листьях видов Рори1ш Ь. местообитания Оренбуржья
Вид Местообитание Элементы мг/кг
Zn Ni Cr Cu Pb Mn Co Cd Fe Mg Na
Populus alba (тополь серебристый) г. Оренбург, ул. Ткачёва 4,302 0,050 0,060 0,171 0,020 0,130 0,031 0,039 3,422 0,254 0,203
Оренбургская обл., Оренбургский р-н, пойма р. Урала 3,422 0,025 0,048 0,152 0,024 0,151 0,040 0,054 4,006 0,120 0,251
Populus nigra (тополь чёрный) г. Оренбург, ул. Цвиллинга 2,005 0,031 0,033 0,139 0,031 0,144 0,029 0,042 3,421 0,160 0,154
Оренбургская обл., Беляевский р-н 3,600 0,029 0,040 0,146 0,016 0,153 0,043 0,060 3,267 0,211 0,233
ПДК 10,0 0,5 0,2 5,0 0,5 — - 0,03 5,0 — -
1. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях видов Populus L.
Вид Местообитание Аскорбиновая кислота, мг %
Populus alba (тополь серебристый) г. Оренбург, ул. Ткачёва 32,36
Оренбургская обл., Оренбургский р-н, пойма р. Урала 41,56
Populus nigra (тополь чёрный) г. Оренбург, ул. Цвиллинга 38,17
Оренбургская обл., Беляевский р-н 44,82
Тополь серебристый — загрязнённая зона
Тополь чёрный -загрязнённая зона
Тополь серебристый -чистая зона
Тополь чёрный —
чистая
зона
с условиями обитания растений, где ведущую роль играет экологическая ситуация в местах обитания видов.
Листья тополя чёрного и тополя серебристого, произрастающих в экологически чистой зоне (пойма р. Урала и Беляевский р-н), содержат повышенное количество аскорбиновой кислоты по сравнению с видами, встречающимися в зоне с повышенной антропогенной нагрузкой. Многие исследователи отмечают, что наличие в растениях незначительных концентраций ТМ, в частности марганца, хрома и кобальта, стимулирует синтез аскорбиновой кислоты [13, 14].
В результате проведённых исследований установлено (рис., табл. 2), что имеется определённая зависимость содержания аскорбиновой кислоты от перечисленных ТМ в листьях видов Рори1т Ь., произрастающих в экологически благоприятных местообитаниях. Возможно, наличие ТМ в листьях исследуемых видов и есть этот минимум, способствующий синтезу аскорбиновой кислоты в растениях.
Мы полагаем, что синтез аскорбиновой кислоты в растениях зависит от многих факторов, а не только от содержания ТМ. Однако повышенное содержание аскорбиновой кислоты в исследуемых растениях свидетельствует о благоприятной экологической ситуации в пойме р. Урала и в отдалённых районах Оренбуржья.
Выводы.
1. В листьях видов Рори1ш Ь. (тополь серебристый и тополь чёрный) обнаружены 11 химических элементов, относящихся к ТМ, содержание которых зависит от экологической ситуации в местообитаниях растений.
2. Содержание Т М в листьях видов тополя, собранных в различных зонах и местообитаниях, не превышает ПДК, за исключением кадмия.
кобальт, мг/кг хром, мг/кг
марганец, мг/кг вит С, мг %/100
Рис. — Зависимость содержания аскорбиновой кислоты от концентрации тяжёлых металлов в видах Populus L.
3. Синтез аскорбиновой кислоты в листьях видов Populus L. зависит от содержания ТМ и экологической ситуации в регионе.
Литература
1. Немерешина О. Н., Гусев Н. Ф. К вопросу о содержании микроэлементов в сырье перспективных видов лекарственных растений Южного Предуралья // Вестник Оренбургского государственного университета. 2006. № 12 (62). С. 167−169.
2. Машковский М. Д. Лекарственные средства. М.: Новая волна, 2008. 126 с.
3. Гусев Н. Ф., Немерешина О. Н. К вопросу о запасах и возможностях интродукции лекарственных растений в условиях степного Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2006. № 1 (9). С. 126−127.
4. СанПиН 2.3.2. 1078−01. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.
5. Гусев Н. Ф., Петрова Г. В., Немерешина О. Н. Лекарственные растения Южного Урала (выращивание и использование). Оренбург: Изд. центр ОГАу, 2007. 358 с.
6. Махлаюк В. П. Лекарственные растения в народной медицине. М.: Нива России, 1992. 478 с.
7. Королев А. А. Гигиена питания. М.: Изд. центр «Академика», 2006. 528 с.
8. ГОСТ 30 692–2000. Корма, комбикорма, комбикормовое сырьё. Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия. Минск, 2002.
9. ГОСТ 24 556–89 Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина C. М.: ИПК изд. стандартов, 2003.
10. Гусев Н. Ф., Жуков А. П., Немерешина О. Н. Биогенные элементы в природе и их роль в жизнедеятельности организмов. Оренбург: Изд. центр ОГАУ, 2003. 128 с.
11. Немерешина О. Н., Гусев Н. Ф., Филиппова А. В., Сычёва М. В. Антимикробные свойства сухих экстрактов из сырья видов Veronica L. // Успехи современного естествознания. 2012. № 8. С. 54−58.
12. Немерешина О. Н., Гусев Н. Ф., Петрова Г. В., и др. Некоторые аспекты адаптации Polugonum aviculare L. к загрязнению почвы тяжёлыми металлами // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 1 (33). С. 230−235.
13. Скальный А. В. Биоэлементы в медицине. М.: Мир, 2004. 272 с.
14. Гусев Н. Ф., Немерешина О. Н., Петрова Г. В., и др. Оренбург: Изд. центр ОГАУ, 2011. С. 400.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой