Кочергина Ирина, Маткина Людмила 09 декабря 2003 07:59:01

Использование макрофитов в качестве биоиндикаторов по методу определения степени стерильности и прорастания пыльцы.
авторы: Кочергина Ирина Александровна, Маткина Людмила Викторовна
г.Челябинск, Дворец пионеров и школьников им. Н.К.Крупской, Научное Общество Учащихся, школа №12, класс11
Научный руководитель: Зайцева Валентина Васильевна, педагог дополнительного образования отдела Научных Объединений Учащихся, Дворец пионеров и школьников им. Н.К.Крупской, город Челябинск

Тезисы
Высшие водные и прибрежно-водные растения интересны нам, как предмет биоиндикационных исследований, т. к. они, реагируя на весь комплекс условий, могут дать наиболее объективную картину (1). В течение двух летних сезонов мы изучали возможность использования отдельных видов макрофитов в качестве биоиндикаторов. Данная работа построена на выявлении уровня жизнеспособности - фертильности пыльцы и степени прорастания пыльцевых зерен. Снижение этих показателей свидетельствует, по мнению ученых, о воздействии на растительную популяцию комплекса неблагоприятных факторов (2,3,4).
Целью работы является выявление видов - биоиндикаторов и сопоставление результатов использования двух разных методик.
В своей работе мы поставили следующие задачи:
1.Вычислить степень стерильности пыльцы изученных видов по водоёмам с разной степенью антропогенной нагрузки.
2.Сопоставить полученные результаты с литературными данными (исследования Алтайских ученых).
3.Попытаться выявить новые виды – индикаторы, пригодные для применения данных методик.
4.Сравнить показатели степени прорастания пыльцы изученных видов по разным водоёмам.
5.Обобщить полученные данные и попытаться произвести оценку экологического состояния водоемов.
Материал для исследований набирался в течение двух экспедиционных периодов (2002 и 2003). Исследования проводились нами 2 – 30 июля последовательно на трех водных объектах. 2 – 12 июля проводился сбор материалов на р. Уй в окрестностях села Степное в Троицком районе Челябинской области. 15 – 30 июля на реке Миасс в черте города Челябинска (в пределах север-западного района), и на озере Карповое (вблизи поселка Шершни). Эти водоемы отличаются по характеру и уровню антропогенного воздействия. Река Уй в районе экспедиции испытывает рекреационное воздействие со стороны местных жителей. Распаханные поля на расстоянии 3 км, животноводческие фермы расположенные ранее на берегах реки, уже несколько лет заброшены.
Река Миасс в районе северо-запада имеет на своих берегах только одно промышленное предприятие – хлебокомбинат имени Григоровича. Но велика автотранспортная нагрузка и рекреационное воздействие.
На берегах озера Карповое находятся дачные поселки. Река Миасс и озеро Карповое находятся непосредственно в черте города Челябинска, который является основным источником их загрязнения. Методика:
На каждом из водоемов нами была собрана пыльца водных и прибрежно-водных растений. Пыльцу окрашивали раствором Люголя (5). В основе йодного метода лежит определение крахмала в зрелых пыльцевых зернах. Обычно фертильная пыльца окрашивается в темно – фиолетовый, почти черный цвет. Стерильная пыльца не содержит крахмала и остается неокрашенной. Для возможности статистической обработки результатов мы определяли долю стерильных зёрен в процентах. Для оценки жизнеспособности растений определяли индекс прорастания пыльцы. Для этого пыльцу проращивали в искусственной питательной среде (10% раствор сахарозы) в течение 5 - 8 дней, затем просчитывали по 100 пыльцевых зёрен для каждого вида растений. Биологическая повторность для каждого вида составляла 3.
Результаты:
1.В отличие от результатов других исследований, мы не можем сказать, что непрокрашенные (стерильные) пыльцевые зерна все были деформированы (2,6). Наоборот, они имели и обычную форму, а вот среди нормально прокрашенных (зрелых) пыльцевых зерен встречалось небольшое число с морфологическими отклонениями.
2.По сравнению с камышом озерным, рогозы и тростник имеют большую степень стерильности пыльцы (и в Челябинской области и на Алтае), что по мнению Алтайских ученых является проявлением чувствительности к мутагенам. Это совпадает и с нашими данными, и мы можем только согласиться с их рекомендациями для использования рогозов и тростника в качестве биоиндикаторов.
3. Следует особо обратить внимание на данные по тростнику обыкновенному: во-первых, и в Челябинской области и на Алтае он имеет самую высокую степень стерильности пыльцы; во-вторых, этот вид исследован нами в двух повторностях (2002 и2003) не только на реке Уй, но и на реке Миасс и Карповом озере в черте города Челябинска, безусловно, самым загрязненным из перечисленных водоемов является река Миасс.
Именно здесь тростник имеет самую высокую степень стерильности пыльцы - (40 %).
4.Камыш озерный имеет самый низкий процент стерильности пыльцы из вышеперечисленных видов и в Челябинской области, и на Алтае. Это явление объяснимо с точки зрения особенности строения и свойства хромосомного аппарата данного вида (2).
4.Три растения, кроме рекомендованных литературой, на которых мы решили испробовать данную методику это: сусак зонтичный, ситняг болотный, ситник развесистый. Для таких видов, как ситняг болотный и ситник развесистый доля стерильной пыльцы соответственно 29 % и 24 %.Во второй год исследований процент стерильности стал чуть выше на реке Уй, но сохранился на том же уровне (соответственно 30% и 30%). Зато явно просматривается зависимость уровня стерильности пыльцы от места обитания: точно также как для рогоза и тростников самый высокий процент стерильности выявлен для этих видов на реке Миасс (34% и 36 % соответственно). Считаем, что мы можем рекомендовать и два этих вида (ситняг болотный и ситник развесистый) для использования в целях биоиндикации.
5.Самые высокие показатели стерильности пыльцы и самые низкие значения доли проросших пыльцевых зёрен оказались у всех изученных видов на реке Миасс. Это подтверждает раннее сделанный вывод о том, что р. Миасс является наиболее загрязненным водоёмом из изученных нами.
6. Для удобства сравнения результатов применения двух методик, мы сопоставили показатели – стерильность и доля непроросших пыльцевых зёрен. Очевидна тенденция: значения обоих показателей увеличивается по вoдоёмам:
река Уй Карповое озеро река Миасс. Естественно, что река Уй выглядит по результатам наших исследований наиболее благоприятной, так как удалена от больших промышленных городов и антропогенное воздействие невелико.
7. То, что водоёмы расположились по степени ухудшения экологического состояния именно в таком порядке неудивительно. Это можно было предположить, даже не проводя наших исследований, а просто проанализировав величину антропогенного воздействия на каждой из них. Наши же результаты интересны с той точки зрения, что все вышеупомянутые виды растений могут быть использованы в качестве видов- индикаторов; а также тем, что обе методики применимы для целей биоиндикации.
Литература:
1.В.П. Бессонова .// Экология 1992 , № 4, с. 45-50.
2.Г.И. Егоркина, Е.Ю. Зубрина, В.В. Кириллов // Использование высших водных растений для оценки генотоксичности поверхностных вод// Сибирский экологический журнал. 2000 № 6, с. 685-688.
3.В.П. Банникова, О.А. Хведынич. Основы эмбриологии растений, Киев, «Наукова Думка», 1982, с. 34.
4.Апомиксис и селекция, М., «Наука» – 1970, с. 88.
5. З.П. Паушева, Практикум по цитологии растений, М., Агропромиздат, 1988, с. 148.
6. .И. Егоркина, Место растений в оценке генотоксичности химических веществ и загрязненных сред (обзор литературы), Институт водных и экологических проблем со РИ –Барнаул, 1996, Ден. в ВИНИТИ 14.10.96 3020, в.96.

• Макрофиты (Челябинск) - вопросы Nataliya Lavrentyeva 23/12/2003 (3)
  • ответы Н. Лаврентьевой Ирина Кочергина, Людмила Маткина 04/1/2004 (0)
  • Работа по макрофитам - загрязнение органикой Maxim A. Klepikov 24/12/2003 (1)
    • ответ М.Клепикову Кочергина Ирина, Маткина Людмила 04/1/2004 (0)
• вопрос Максима Клепикова Кочергина, Маткина 17/12/2003 (1)
  • ответ Максиму Клепикову Кочергина, Маткина 17/12/2003 (0)