CC BY
53
Аккумуляция марганца грибами соснового бора в условиях Семипалатинского Прииртышья
АР. Сибиркина, преподаватель, Семипалатинский государственный педагогический институт
Значение марганца для жизни и нормальной деятельности живых организмов велико и многообразно. Он входит в состав всех органов и тканей, участвует в выполнении важных функций жизнедеятельности организмов. Марганец усиливает интенсивность дыхания, окислительно-восстановительные процессы, активизирует ферменты [1, 2]. Поскольку данный микроэлемент играет очень важную роль в жизни живых организмов, необходим контроль за его содержанием в объектах биосферы.
Объекты и методы исследования. Семипалатинское Прииртышье является частью ВосточноКазахстанской области Республики Казахстан. Аналитическим исследованиям подвергались плодовые тела 12 видов грибов: 10 видов грибов из 6 семейств, относящихся к пластинчатым и трубчатым высшим базидиальным грибам (Basidюmycetes) и 2 вида грибов-сапротрофов. Отбор проб проводили на различных участках соснового бора Семипалатинского Прииртышья: в окрестностях г. Семей с углублением в лес на
500—1500 м к северо-западу от города, в Беска-рагайском районе до границы с Российской Федерацией, в Бородулихинском районе. Отбор проб и их подготовка к анализу проводились общепринятыми методами [3]. Выявление доминантных представителей макромицетов производили методом маршрутных ходов. Определение грибов проводили с помощью иллюстрированного справочника [4]. Пробы грибов разбирали по отдельным органам, высушивали при температуре 105°С, тщательно размалывали до гомогенной массы. Содержание меди определяли атомно-абсорбционным методом. Полученные экспериментальные данные были обработаны вариационно-статистическими методами, которые описаны в руководстве Н.А. Плохинского [5]. Для характеристики химических особенностей исследуемых грибов, их способности к накоплению элементов использовался коэффициент биологического поглощения (КБП), рассчитанный на среднее содержание Mn в почве исследованной территории. Для оценки тесноты биогеохимической связи состава живого организма с биосферой был рассчитан показатель биотичности элементов (ПБЭ), который представляет отношение содер-
жания элемента в органах к кларку биосферы [6]. По аналогии с КБП, элементы со значениями ПБЭ, равными 0,3 и выше, играют наиболее существенную роль в биологическом круговороте веществ в экосистеме [6, 7].
Для характеристики распределения элементов между живым веществом и абиотической средой был вычислен коэффициент накопления (Кн) [8] — количественный показатель перехода химических элементов из почвы в грибы (растение), т.е. отношение концентрации Мп в воздушно-сухой массе грибов (растений) (мг/кг) к концентрации валовой и подвижных форм соединений меди в почве (мг/кг). Если Кн меньше 1, то превалирует загрязнение грибов (растений) из почвы, если больше 1, то кроме поступления в грибы (растительную продукцию) металлов из почвы имеет место загрязнение из атмосферы. Коэффициент накопления был рассчитан относительно валового содержания Мп в почве исследуемого региона и ее форм: кислоторастворимой (экстрагент 1н НС1), обменной (экстрагент ацетатно-аммонийный буфер с рН 4,8), водорастворимой (экстрагент бидистиллированная вода).
Результаты исследований. Накопительная способность исследованных видов грибов по отношению к марганцу представлена в таблице.
Металлоаккумуляционная способность грибов имеет широкий диапазон [9]. По среднему содержанию Мп в плодовых телах, исследуемые виды грибов образуют следующий убывающий ряд, мг/кг: шампиньон луговой (1385,75) > мухомор серый (979,30) > сыроежка темно-красная (884,58) > груздь (778,00) > ложная лисичка (748,55) > валуй (647,39) > сыроежка ломкая (615,54) > сыроежка белая, темнеющая (436,39)
> масленик настоящий (365,80) > сыроежка лиловая (361,41) > трутовик губчатый (213,51) >
трутовик серно-желтый (101,23/ В распределении концентраций Mn для всех видов сыроежек, кроме сыроежки темно-красной, выявлено, что более высокое содержание элемента наблюдается в шляпках грибов. Разница между концентрацией марганца в шляпках и ножках составляет 1,1—1,3 раза, максимум непропорциональности в накоплении элемента характерен для сыроежки темно-красной. Анализ содержания Mn в плодовых телах трутовиков-сапротрофов подтвердил их низкую металлоаккумулятивную способность, питание и метаболизм трутовых грибов тесно связаны со свойствами субстрата — стволов, пней, корней, в древесине которых развивается мицелий [9].
Один и тот же элемент может по-разному накапливаться в различных органах грибов. Анализ распределения Mn по органам грибов выявил, что соотношение содержания элемента в шляпках и ножках составляет 53,42% на 46,58%.
Интенсивность поглощения элементов прямо пропорциональна ПБЭ, и различия значений у видов связываются с возрастом тестируемого органа, сорбирующего поллютанты из окружающей среды [9]. Согласно расчетам, показатель ПБЭ у плодовых тел изученных видов грибов изменялся от 0,10—0,21 у трутовиков (Laetiporus Sulphureus (Bull.) Bond. et Sing, Fomes Fomentarius) до 0,36—1,39 у высших грибов. Максимальные значения отмечены для Psalliotapratensis (Schaefi.) Fr. (шампиньона лугового). Среди исследованных видов грибов к группе интенсивного поглощения Mn по показателю ПБЭ можно отнести 83,3 % от общего числа изученных видов грибов, что подтверждает огромную роль Mn в круговороте веществ в микоценозе и в лесной экосистеме в целом.
Грибы — нефотосинтезирующие растения, обладающие иным механизмом питания. Изве-
1. Содержание марганца в грибах, произрастающих в сосновом бору Семипалатинского Прииртышья, мг/кг
Виды грибов Зольность, % Плодовое тело Шляпки Ножки ПБЭ
Russula lilacea Fr. 12,92 361,41 236,85 124,56 0,36
Russula densifolia Fr. 12,43 436,39 223,96 212,43 0,44
Russula tragilis Fr. 16,15 615,54 354,12 261,42 0,62
Russula rubra Fr. 11,05 884,58 265,84 618,74 0,89
Russula toctens Fr. (Валу й) 5,65 647,39 365,15 282,24 0,65
Cantharellus aurantiacus Fr. 17,89 748,55 428,23 320,32 0,75
Psalliota pratensis (Schaefi.) Fr. 9,22 1385,75 729,12 656,63 1,39
Hactarius piperatus Fr. 7,82 778,00 444,56 333,44 0,78
Boletus luteus Fr. 7,12 365,80 211,58 154,22 0,37
Amanita pantherina Fr. 10,05 979,30 588,16 391,14 0,98
Laetiporus Sulphureus (Bull.) Bond. et Sing 6,54 101,23 - 0,10
Fomes Fomentarius 2,90 213,51 - 0,21
Среднее 9,98
стно, что в целом накопление ТМ, как и радионуклидов, определяется химической природой самого элемента, биологическими особенностями видов грибов, а также условиями их произрастания [10]. Анализ коэффициента накопления Мп показал, что его значения могут быть значительно выше, если рассчитать их по его подвижным формам в почве. Коэффициенты накопления Мп (в среднем для всех видов исследованных грибов) образуют убывающий ряд: водорастворимая форма (1361,86) > обменная форма (101,54)
> кислоторастворимая форма (27,07) > валовая форма (1,64), т.е. мощным поставщиком марганца в грибы является не только почва, но и атмосферный источник.
Согласно рядам биологического поглощения элементов, разработанным А.И. Перельманом [11], Мп для 75,0% изученных грибов, по средним значениям КБП, равным 0,17 (0,02—0,35), является элементом слабого накопления и среднего захвата, а для 25,0% — элементом слабого захвата.
Между содержанием Мп в изученных видах грибов и содержанием его валовой и подвижных форм в почве обнаружена общая корреляционная закономерность: достоверно высокая прямая корреляционная зависимость (кроме кислоторастворимой формы). В случае с кислоторастворимой формой марганца выявленная слабая обратная корреляционная связь имеет очень низкую достоверность.
Использование специальных биогеохимичес-ких коэффициентов (КБП, ПБЭ, Кн) позволяет утверждать, что грибы — сильные накопители марганца. Результаты исследований позволили
выявить видовую специфику в накоплении марганца грибами, максимальное различие в содержании марганца у 10 изученных высших видов грибов составляет 3,8 раза. Наименьшими аккумуляционными способностями по отношению к марганцу обладают трутовики-сапротрофы. Анализ коэффициентов биологического поглощения и накопления свидетельствует о том, что накопление марганца изученными видами грибов, наряду с поступлением из почвы, происходит и в результате атмосферного загрязнения. Выявлена достоверно высокая прямая корреляционная зависимость между содержанием марганца в грибах и его валовой и подвижными формами (кроме кислоторастворимой) в почве.
Литература
1. Абуталыбов, М. Г. Значение микроэлементов в растениеводстве / М. Г. Абуталыбов. — Баку, 1961. — 249 с.
2. Виноградов, А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах / А. П. Виноградов. — М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 279 с.
3. Ринькис, Г. Я. Методы анализа почв и растений / Г. Я. Ринь-кис, X. К. Рамане, Т. А. Куницкая. — Рига: Зинатне, 1987. — 210 с.
4. Лебедева, JI. А. Грибы / JI. А. Лебедева. — М.: Госторгиздат, 1937. - С.15.
5. Плохинский, H.A. Биометрия/H.A. Плохинский. — М.: Изд-во Моск. университета, 1975. — 367 с.
6. Глазовский, Н. Ф. Биогеохимический круговорот веществ в биосфере / Н. Ф. Глазовский. - М.: Наука, 1987. - С. 56 - 64.
7. Ковальский, В. В. Геохимическая экология / В. В. Ковальский. - М.: Наука, 1974. - 298 с.
8. Ильин, В. Б. ТМ в окружающей среде / В. Б. Ильин, М. Д. Степанова. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - С. 80-85.
9. Второва, О. Н. Лесоведение / О. Н. Второва, П. В. Солнцева. - М., 2003. - С. 20-27.
10. Голубкина, Н. А. Селен в экологии и медицине / Н. А. Голубкина, А. В. Скальный, Я. А. Соколов, Л. Ф. Щелкунов. — М.: Изд-во КМК, 2002 - 155 с.
11. Перельман, А. И. Геохимия: учеб. пособие для геол. спец. ун-тов /А. И. Перельман. — М.: Высш. школа, 1979. — 423 с.
