СОЛИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

5. Турецкая, Р.Х. Физиология корнеобразования у черенков и стимуляторы роста. [Текст] / Р.Х Турецкая - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 280 с.

6. Pliszka, K. Borowka wysoka czyli amerykanska / Kazimierz Pliszka - Warszawa: Wydawnictwo «dzialkowiec» Sp. z o.o. 2002. - 48 s.

7. Rejman, A. Borowka wysoka / A. Rejman, K. Pliszka. -wydanie V. - Warszawa: Panstwowe Wydawnictwo Rolnicze i Lesne, 1991. - 112 s.

8. Smolarz, K. Uprawa borowki i zurawiny / K. Smolarz -Warszawa: Hortpress Sp. Z o.o. 2003. - 214 s.

УДК 581.5

Сафиуллина Г.Ф.1, учащаяся Садриева Л.С.2, научный руководитель, учитель биологии 1, 2 -МБОУ СОШ с. Кигазы Аскинскийрайон РБ;

СОЛИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

В настоящее время известно более ста химических элементов. В составе живых организмов находится свыше 60 из них. Они составляют основу биологически важных молекул и макромолекул. Химические элементы, которые входят в состав организмов растений, животных, грибов и человека, принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической ролью. Эти элементы получили название биогенных элементов.

Среди них различают макроэлементы (они составляют 99,4% массы живого вещества) и микроэлементы (содержание которых в организме исчисляется тысячными и даже триллионными долями процента).

Актуальность темы: Интенсивное использование природных ресурсов вызвало изменения биохимических циклов и содержания большинства химических элементов в почве, в том числе и тяжелых металлов. Металлы и их соединения благодаря высокой миграционной способности, способности накапливаться в организме, наличию токсических эффектов представляют опасность как для животных и растений, так и для здоровья человека.

Проблема: Для борьбы с загрязнением нужно внедрять новые малоотходные технологии и строить эффективные очистные сооружения, разрабатывать надежные способы хранения токсичных отходов и новые технологии, позволяющие перерабатывать отходы.

Гипотеза состояла в предположении о том, что соли тяжелых металлов меди, свинца и железа действительно оказывают на живые организмы угнетающее действие.

Цель работы: изучить токсический эффект солей тяжелых металлов на живые организмы.

Задачи

1. Изучить действие солей тяжелых металлов на всхожесть и рост проростков пшеницы;

2. Изучить действие солей тяжелых металлов на активность дрожжей;

3. Изучить действие солей тяжелых металлов на почвенных микроорганизмов;

4. Изучить воздействие солей тяжелых металлов на белки;

5. Сравнить интенсивность действия солей тяжелых металлов на живые организмы;

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты ее должны способствовать ознакомлению с простейшими мерами предупреждения загрязнения организма тяжелыми металлами.

Работа проводилась в 2019 году в лабораторных условиях МБОУ СОШ с. Кигазы в виде лабораторного эксперимента с целью выявления влияния солей тяжелых металлов на физиологические процессы живых организмов.

Объект исследования: Для экспериментального доказательства вредного влияния солей тяжелых металлов на живые организмы мы постарались провести опыты с организмами разных царств живой природы: растениями, грибами, животными.

Растительным материалом при исследовании нам послужили семена пшеницы. Представителями царства грибов стали дрожжевые грибы и почвенные плесневые грибки. Хорошей моделью для эксперимента послужили белки куриного яйца; выделенные из организма, в определенных условиях они сохраняют свои биологические свойства.

Методика исследования

Предварительно для проведения опытов мы приготовили по 50 мл 0,5М растворы солей тяжелых металлов: меди, железа, свинца, для сравнения использовали также 0,5М раствор соли легкого металла натрия и в качестве контроля дистиллированную воду.

Опыты провели по методике Р.Х. Шакировой, Э.Н. Яппаровой, Л.Р. Поляковой [6]. Один из опытов провели по методике Н.И.Ковалевской [3].

Для экспериментального доказательства вредного влияния солей тяжелых металлов на живые организмы мы постарались провести опыты с организмами разных царств живой природы: растениями, грибами, животными.

Растительным материалом при исследовании нам послужили семена пшеницы. Представителями царства грибов стали дрожжевые грибы и почвенные плесневые грибки. Хорошей моделью для эксперимента послужили белки куриного яйца; выделенные из организма, в определенных условиях они сохраняют свои биологические свойства.

Предварительно для проведения опытов мы приготовили по 50 мл 0,5М растворы солей тяжелых металлов: меди, железа, свинца, для сравнения использовали также 0,5М раствор соли легкого металла натрия и в качестве контроля дистиллированную воду.

Для решения поставленных задач нами были использованы следующие методы:

- эксперимент: в ходе него мы проверяли истинность выдвигаемых нами гипотез;

- наблюдение: вели наблюдения за результатами опытов;

- сравнение: устанавливали различия между вариантами опытов или же находили в них общее.

- измерение: определяли численные величины некоторых результатов опытов.

- обобщение: после проведенных опытов отразили основные особенности влияния солей тяжелых металлов на живые организмы.

Исследование проводилось в течение семи дней: результат одного из опытов был виден сразу же, результат второго - уже через два часа в день закладывания опыта, а результаты двух других опытов - к концу седьмого дня.

Результаты исследования

Опыт 1. Приготовили 5 чашек Петри (по количеству взятых солей и одна контрольная) и подписали их. Из фильтровальной бумаги вырезали пять кружков, соответствующих окружности чашек Петри и пять бумажных кружков, соответствующих крышкам чашек Петри. Разместили бумажные кружочки в чашки и крышки соответственно. В подготовленные и подписанные чашки Петри (5 шт.) положили по 10 семян пшеницы, влили в 4 из них по 1 мл дистиллированной воды и по 9 мл соответствующих надписям растворов подготовленных солей, а в 5-ую чашку Петри влили 10 мл дистиллированной воды. Закрыли чашки и поместили на 7 дней на постоянное место.

Наблюдали: на третий день после закладки опыта начали всходить семена в чашке с дистиллированной водой (9 семян), на четвертый день - в чашке Петри с раствором хлорида натрия (9 семян). На пятый день в растворе соли меди взошло 3 семени, в растворе соли ртути 2 семени, в растворе соли железа также 3 семени. На седьмой день проростки в воде и в растворе хлорида натрия имели хорошо развитые корни и листья, а в растворах остальных солей корни и листья были развиты хуже. К концу седьмого дня у проростков пшеницы всех вариантов опыта мы сосчитали суммарное количество всех корней, измерили общую

длину корневой системы, общую длину всех листьев, результаты измерений занесли в таблицу:

Таблица 1

Влияние солей металлов на прорастание пшеницы

Вариант опыта Всхожест ь, % Длина проростко в, см Количест во корней, шт Длина корне й, см

Контроль/дист.во да 90 217 57 686,8

0,5М ша 80 163 52 486

0^ CuSO4 30 2.8 9 14.6

0^ FeSO4 30 2.7 9 13.9

0^ Pb(NOз)2 20 1,9 5 8.2

Опыт №2. Предварительно разводим в воде сухие дрожжи. Для этого в 50 мл воды всыпаем сухие дрожжи на кончике ножа и добавляем сахар (из расчета 5 г/100 мл). Полученный раствор разливаем по 10 мл в подготовленные и подписанные 5 пробирок. В каждую из них добавляем по 3 мл раствора соответствующей соли и дистиллированной воды. Сверху капаем на все это расплавленный парафин (по 20 капель). Застывший парафин образовал сразу же пробку. При этом под пробкой создается анаэробная (бескислородная) среда. В этих условиях дрожжи сбраживают сахар, образуя этанол и углекислый газ. Объем выделившегося углекислого газа пропорционален активности гликолиза - бескислородного расщепления сахара.

Наблюдали: собирающийся в пробирке углекислый газ толкает и поднимает парафиновую пробку вверх. Однако скорость идущего процесса в разных пробирках разная. Особенно интенсивно реакция шла в двух пробирках - с водой и с раствором соли натрия. В них парафиновая пробка через 2 часа после начала эксперимента поднялась на высоту 2 см от первоначального уровня. В растворах остальных солей интенсивность выделения пузырьков газа сначала уменьшалась, а затем совсем прекратилась. Через 2 часа высота собравшихся пузырьков составила: в соли железа 5 мм, в соли меди и ртути по 4 мм.

Опыт №3. В подготовленные и подписанные чашки Петри положили слой слегка влажной почвы по 0,5 см. В каждую из них добавили по 10 мл. растворов подготовленных солей и воды так, чтобы смочилась почва. Поверх почвы наложили кружок фильтровальной бумаги, которая сразу же намокла. Чашки убрали в теплое темное место с постоянной температурой, при этом регулярно смачивали поверхность фильтровальных бумаг, чтобы избежать их высыхания. При благоприятных условиях в почве должны развиваться плесневые грибки, которые в ходе своей жизнедеятельности выделяют различные окрашенные вещества, поглощаемые бумагой. По размеру окрашенной поверхности фильтровальной бумаги можно судить об активности плесневых грибков.

Наблюдали: через 3 дня на бумаге с почвой смоченной дистиллированной водой стали появляться желтые пятна, площади которых с каждым днем увеличивались. Такие же пятна появились и на почве смоченной солью натрия, но на 1 день позже. Через 7 дней мы сравнили интенсивность окрашивания фильтровальной бумаги во всех чашках. Самая большая площадь окрашивания в почве с водой, затем в почве с солью натрия, в почве с солью меди лишь маленькое желтое пятнышко, в почвах с солью железа и солью ртути окрашенные участки отсутствуют.

Опыт № 4. Первоначально приготовили неразбавленный раствор белка. Для этого белок куриного яйца отделили от желтка и тщательно перемешали до однообразной массы. Затем этот раствор сразу же разлили по 10 мл в подготовленные и подписанные пробирки. В каждую из них медленно, по каплям из пипетки при встряхивании, добавили по 2 мл растворов подготовленных солей и воды.

Наблюдали: в пробирках с белком после добавления дистиллированной воды и раствора соли натрия никаких признаков реакции нет, то есть свойства белка не изменились. В пробирке с белком после добавления раствора соли меди сразу же образовался осадок в виде голубоватого нерастворимого вещества. В пробирке с белком после добавления к нему раствора соли ртути выпал осадок в виде белого нерастворимого вещества, а в

пробирке с белком после добавления соли железа выпал осадок желто-оранжевого цвета.

Выводы и рекомендации

После проведенных нами экспериментов мы можем сделать следующие выводы:

1. Растворы солей тяжелых металлов угнетающе действуют на всхожесть семян и рост проростков пшеницы.

2. Соли тяжелых металлов уменьшают активность дрожжевых грибков, проявляя токсические свойства.

3. Соли тяжелых металлов сильно ингибируют активность и почвенных микроорганизмов (в основном плесневых грибков).

4. В результате воздействия на белки солями тяжелых металлов происходит осаждение белков из раствора, при котором белки теряют свою биологическую активность.

5. Все из исследованных тяжелых металлов (железо, ртуть, медь) негативно влияют на живые организмы. Наиболее интенсивное влияние среди них оказывает ртуть.

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты ее должны способствовать ограничению использования предметов и продуктов, содержащих в своем составе соли тяжелых металлов. Ведь они угнетающе действуют не только на живые организмы природы, но и на организм и здоровье человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гроссе, Э. «Химия для любознательных», [Текст] / Э. Гроссе - изд. «Химия», 1987 - 345 с.

2. Ильченко, В.Р. «Перекрестки физики, химии и биологии», [Текст] / В.Р. Ильченко - «Просвещение», 1986 - 175 с.

3. Ковалевская, Н.И. «Изучение белков в связи с охраной природы» [Текст] / Н.И. Ковалевская - Журнал «Биология в школе» - № 4 - 2003 - С.50

4. Кузнецов, В.Н. «Экология России» [Текст] /В.Н. Кузнецов - АО «МДС» - 1995 - 320 с.

5. Шакирова, Р.Х. «Методические рекомендации к полевой практике по физиологии растений» [Текст] / Р.Х. Шакирова, Э.Н. Яппарова - Бирск - 2005 - 23 с.