Диссертация (1154485), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Сумма трансформированного бывшегоживого вещества (растительного сырья) и физиологически-активных соединений,включая комплексообразователи, в терминологии Г.В. Лебедева представляютсобой экотолы, устойчивые к дальнейшему микробному разложению. Получениеэкотолов может быть осуществлено, как в лабораторных условиях, так и вЭкология (греч. oikos – дом и logos учение) – взаимоотношение биоса между собой и сосредой обитания.2Толерантность (лат.
tolerantia – терпение) – в экологии – терпимость к экологическимфакторам, находящимся в диапазоне между экологическим минимумом и максимумом(лимитирующими развитие организмов, что и составляет пределы толерантности). В 1913 г.В.Шелфорд сформулировал «закон толерантности» – невозможности процветания того илииного организма при недостатке или избытке любого из факторов внешней среды, уровенькоторого оказывается близким к пределам переносимого данным организмом (Одум, 1975, с.139-142).18условиях многотонного промышленного производства, благодаря которому онимогут внести ощутимый вклад в защиту биоса от антропогенных воздействий ивсе чаще наблюдаемых в природе аномальных явлений, в частности, связанных сповышенными и пониженными температурами.Степень разработанности темы.До начала наших работ группой сотрудников Института физиологиирастений РАН была получена физико-химическая характеристика экотола иизучено его влияние на ростовые процессы целого ряда сельскохозяйственныхкультур.
Показано, что экотол, содержащий в своем составе большое количествофизиологически-активныхсоединений,создаетусловия,повышающиеустойчивость растений к высоким и низким температурам, а также к избыточнымконцентрациям (намного превышающим ПДК) тяжелых металлов (Лебедев и др.,2004, с. 47-58, 74-80). Практически все эксперименты по изучению влиянияэкотола на растения, выполненные под руководством Г.В. Лебедева, былипроведены с сельскохозяйственными растениями при выращивании их в воднойкультуре. Результаты этих многолетних исследований изложены в двух основныхтрудах: «Экотолы, класс природных физиологически-активных соединений»(1999) (Лебедев, 1999) и «Экотолы.
Производство и применение» (2004) (Лебедеви др., 2004). С уходом из жизни Г.В. Лебедева в 2004 г., работы, связанные сэкотолом, были прекращены.Всвязиснарастаниемэкологическихпроблеммыпосчиталицелесообразным продолжить изучение экотола. В первую очередь, важно былорасширить представления о содержащихся в экотоле физиологически-активныхвеществах.
Теоретический и практический интерес представляло изучениевоздействия экотола, как бывшего живого вещества, на самоочищающуюспособность почв и возможность использования его с целью повышенияустойчивости зеленых насаждений города к неблагоприятным условиям среды,9связанными с деградацией городских почв, превращающей их в урбаноземы, атакже к все чаще проявляющимся климатическим аномалиям.Цель и задачи исследования.Целью диссертационной работы являлось изучение воздействия экотола нафизиологическое состояние древесных саженцев при неблагоприятных условияхсреды.В соответствии с указанной целью в диссертационной работе былипоставлены и решены следующие задачи:1. Получить экотол в лабораторных условиях.2.
Определить наличие в экотоле биогенных аминов, их предшественников ипродуктов окислительного дезаминирования, способных активно включаться вметаболические процессы растений и сопутствующего им биоса.3. Определить содержатся ли в экотоле меланины, обладающие целым рядомположительных экологических воздействий, включая сорбцию тяжелых металлов.4. Установить, изменится ли соотношение алифатических и ароматическихструктурных фрагментов в процессе длительного хранения экотола.5. Оценить влияние экотола на рост древесных саженцев в природных условиях.6. Сопоставить влияние экотола на подвижность распространенного поллютантасреды свинца в почве в отсутствии и при наличии древесных саженцев.7. Оценить воздействие экотола на физиологическое состояние древесныхсаженцев различной устойчивости к антропогенным воздействиям в условияхнормы и избытка свинца в почве на фоне экотола и при его отсутствии.Научная новизна.В экотоле было установлено наличие меланинов (проведено их выделение иидентификация).
Была проведена количественная оценка биогенных аминов, ихпредшественников и продуктов окислительного дезаминирования. В работевпервые изучалось воздействие экотола на древесные саженцы. Было показано10усиление ростовых процессов у древесных саженцев под действием экотола вусловиях засухи на примере Acer platanoides L.
(клена остролистного).Впервыеанализировалосьвоздействиеэкотолавкачествекондиционирующего, очищающего почву вещества. Показано участие экотола виммобилизации свинца. Установлена различная степень иммобилизации свинцаэкотолом при наличии и отсутствии в почве древесных растений. Отмеченоразличие в воздействии экотола на иммобилизацию свинца древеснымисаженцами лиственной − Fraxinus pensylvanica (ясеня пенсильванского), ихвойной − Picea abies L.
(ели обыкновенной), породами. На основеэкспериментальных и литературных данных установленному отличию найденообъяснение, заключающееся в разнице типов микоризации лиственной и хвойнойпород.Впервые оценивалось воздействие экотола при норме и избытке свинца впочве на фотосинтез, синтез белка, активность пероксидазы на примерепредставителя лиственных пород − ясеня пенсильванского.Было прослежено воздействие экотола в условиях нормы и избытка свинцана систему: почва растение Picea abies L.
(ель обыкновенная) микобиота(эктомикориза).Теоретическая и практическая значимость работы.Экотолы – пример трансформированного мико- и микробиотой бывшегоживого вещества в сумму неорганических и органических веществ, способных кхимико-биотическим взаимодействиям, что позволяет им снова вовлекаться вбиогеохимическиекруговороты,включатьсявмиграциюэлементовдляпостроения почв, где сосредоточена «управляющая система» биогеоценозов изамыкаются круговороты веществ биосферы.
Отсюда важность изучения экотолаимеет как теоретические, так и практические грани.Благодаря своей полифункциональной активности, экотол может иметьразностороннее практическое применение. В частности, экотол может найти11широкое применение в плане восстановления экологических и агрохимическихпоказателей деградированных почв, в первую очередь, урбанизированных. Онможет быть использован во время посадки и дальнейшего ухода за саженцамидревесных лиственных пород (очевидно и кустарников) в санитарно-защитныхзонах предприятий, скверах и других местах, относящихся к зеленым зонамгорода.Методология и методы исследования.БиологияXXIвекапродолжаетдвижениепопутипознаниязакономерностей существования биоса Земли.
В этом плане заслуживаетзначительного внимания роль бывшего живого вещества в биосфере, в наши дниобогащаемая новыми фактами, приводящими к новым идеям в методологии.Д.б.н. С.А. Остроумовым предложена и обоснована новая типология веществ вбиосфере в развитие и дополнение типологии веществ, выдвинутой В.И.Вернадским, а именно, разрабатываются представления о роли бывшего живоговещества, способствующего толерантности живых организмов (Остроумов, 2012а,с.103-133).Ктакимвеществамотносятсяэкотолы,полученныебиотехнологическим путем, обладающие полифункциональным воздействием,связанным с усилением устойчивости живых организмов к внешним факторамсреды (Лебедев, 1999; Лебедев и др., 2004).
Изучению толерантности древесныхрастений при концентрациях свинца в почве, значительно превышающих ПДК, атакже при повышенных температурах в зависимости от наличия или отсутствияэкотола в почве, собственно и посвящается данная работа. Для решенияпоставленных экологических задач требовалось проведение экспериментальныхисследований на стыке физиологии растений, микологии, почвоведческихдисциплин с учетом антропогенных воздействий сегодняшнего дня и природныхизменений на планете, связанных с климатической нестабильностью, в том числеповышенными температурами, т.е. требовался системный подход. Системныйподход, как правило, используется при исследовании многоуровневых объектов.12В данном случае требовался анализ валового содержания и подвижных формсвинца в почве при наличии и отсутствии в ней экотола, древесных саженцев,нормы и избытка тяжелого металла; определение физиологического состояниядревесных саженцев различной устойчивости к антропогенной нагрузке.
Вслучае работы с неустойчивой к антропогенным факторам Picea abies L.потребовалась микологическая характеристика корневой системы ели. Тольковзаимосвязанный анализ данных объектов позволял охарактеризовать картинувоздействия экотола на древесные саженцы в условиях нормы и избытка свинца впочве. В работе были использованы методы, применяемые в физиологиирастений: полевой и вегетационные методы выращивания растений; определениеростовых параметров; фотосинтеза, в данном случае биофизического метода наосновеимпульсно-модулированногоэкологическихисследованийприфлуорометра,мониторингеиспользуемогодревесныхдлянасаждений;содержание белка; ферментативной активности пероксидазы, рассматриваемой вкачестве индикатора физиологического состояния растений.
В образцах почвбыло определено валовое содержание и подвижные формы свинца с помощьюметода атомно-абсорбционного анализа на атомно-абсорбционном спектрометре,а также был использован методмасс-спектрометрии для установленияколичественного содержания свинца в корнях и хвое Picea abies L., применяемыйв экологических исследованиях при оценке состояния зеленых насаждений,находящихся в сложных экологических условиях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
