Автор: Пользователь скрыл имя, 27 Марта 2012 в 08:26, реферат
Предмет исследования – ростовые параметры тест – объектов (огурцы).
Цель работы – изучить степень экологического загрязнения почвы г. Тобольска с помощью метода биотестирования.
Гипотеза: если выращивать тест-объекты на почве, подверженной антропогенному загрязнению, то возможно изменение их роста и развития.
Задачи:
Введение
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Биотестирование как метод оценки качества окружающей среды
1.2 Биодиагностика загрязнения почвы
1.2.1 Причины и виды загрязнения почвы
1.2.2 Биологическая диагностика почвы
1.2.3 Организация наблюдений за загрязнением почв
1.3 Особенности использования растений в качестве биоиндикаторов
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Определение степени экологического загрязнения почвы г.Тобольска с помощью метода биотестирования на проростках огурцов
Заключение
Библиографический список
Приложение
Содержание
Введение
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Биотестирование как метод оценки качества окружающей среды
1.2 Биодиагностика загрязнения почвы
1.2.1 Причины и виды загрязнения почвы
1.2.2 Биологическая диагностика почвы
1.2.3 Организация наблюдений за загрязнением почв
1.3 Особенности использования растений в качестве биоиндикаторов
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Определение степени экологического загрязнения почвы г.Тобольска с помощью метода биотестирования на проростках огурцов
Заключение
Библиографический список
Приложение
Актуальность. В настоящее время возникла острая необходимость в изучении глобальных изменений, вызываемых накоплением в окружающей среде химических веществ, значительная часть которых является мутагенами и канцерогенами, эффект которых связан с поражением наследственных структур клеток всех микроорганизмов, растений, животных, включая человека[6].
Наряду с аналитическими методами контроля показателей экологической безопасности природных объектов начинают широко использоваться методы биологического тестирования, позволяющие оценить всю совокупность свойств исследуемой среды с позиции восприятия ее живыми тест - объектами, выступающими в роли биодатчиков [10]. Представляет интерес, в качестве метода определения загрязнителя использовать специальные растительные тест-системы, по изменениям которых можно судить о степени загрязнения окружающей среды. Вместе с тем, подобрать единый универсальный набор биотестов для всех случаев оценки степени загрязнения почвы достаточно сложно, так как в зависимости от химической природы загрязнителя реакция организмов может быть различна. Биотестирование почвенного покрова позволяет контролировать динамику накопления и разрушения токсических веществ. В конечном итоге это характеризует процессы самоочищения почвы. Биотестирование позволяет провести экспресс-оценку природной среды и выявить наличие загрязнения там, где это не так очевидно, но, тем не менее, губительно для экосистемы и требует рекультивационных мероприятий. В связи с этим, важно подобрать тот тест-объект, ростовые показатели которого более чувствительны к загрязнению. Это и определяет актуальность исследования.
Объектом исследования является почва.
Предмет исследования – ростовые параметры тест – объектов (огурцы).
Цель работы – изучить степень экологического загрязнения почвы г. Тобольска с помощью метода биотестирования.
Гипотеза: если выращивать тест-объекты на почве, подверженной антропогенному загрязнению, то возможно изменение их роста и развития.
Задачи:
1. Изучить и проанализировать литературу
2. Выяснить методом биотестирования степень загрязнения почвы на проростках огурца.
3. Определить всхожесть семян и динамику роста длины главного корня, зоны боковых корней у проростков огурцов, выращенных на почве взятой рядом с проезжей частью
4. Сравнить ростовые показатели тест-объектов.
Методы исследования: биологический эксперимент, биологическое тестирование; наблюдение; сравнение и анализ результатов; статистическая обработка данных.
Теоретическая и практическая значимость: основные положения работы могут стать базовыми для дальнейших исследований в данном направлении.
Традиционные оценки экологического состояния окружающей природной среды сводятся к измерению с помощью высокоинформативных физико-химических методов анализа содержания нефтепродуктов, тяжелых металлов, других токсичных веществ в поверхностных и грунтовых водах, почве, донных отложениях и сравнению полученных результатов с предельно допустимыми их концентрациями или исходным (фоновым) содержанием для аналогичных территорий, не испытывающий техногенную нагрузку [7].
Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Благодаря простоте, оперативности и доступности биотестирование получило широкое признание во всем мире и его все чаще используют наряду с методами аналитической химии [11].
Можно сказать что, биотестирование – это определение токсичности пробы для данной культуры организмов в лабораторном эксперименте. В основе биотестирования лежит такой метод научного познания, как биологическое моделирование. Всякая модель является в определенной мере специфической формой отражения действительности. При биотестировании происходит перенос знаний с простой системы на более сложную. При таком подходе важным является выбор тест - культуры и параметров изменения ее жизнедеятельности [4].
Существует 2 вида биотестирования: морфофизиологический и хемотаксический. Хемотаксический метод более точный, так как в нем используется специальный прибор, а морфофизиологический позволяет точно описать, что происходит с тест - объектами, например, в загрязненной воде.
При биотестировании для оценки токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов используют живые организмы, которые получили название тест- объекты.
В качестве тест-объектов наиболее часто используют семена кукурузы, огурца, сахарной свеклы, гороха, чечевицы, пшеницы, капусты, фасоли, проса, овса, репы, редиса, мака, салата, а также проростки. Для определения токсичности предпочтительнее мелкие семена с небольшим запасом питательных веществ. Обычно с этой целью в полевых или вегетационных условиях высевают семена растений-индикаторов, токсичный эффект определяют через 15-30 дней по снижению массы растений, высоты проростков, длины корневой системы по сравнению с контрольным вариантом.
Для проведения исследований острой токсичности природных сред разработано новое поколение биотестов, которые содержат тест-организмы в анабиотическом состоянии (эфиппиумы дафний, покоящиеся яйца коловраток, яйца артемии, культуры водорослей), которые реализуются вместе со всеми необходимыми приспособлениями, посудой и средами культивирования.
Одним из условий для правильного проведения биотестирования является – использование генетически однородных лабораторных культур, т.к они проходят проверки чувствительности, содержатся в специальных, оговоренных стандартами лабораторных условиях, обеспечивающих необходимую сходимость и воспроизводимость результатов исследований, а также максимальную чувствительность к токсическим вещества [13].
Кроме выбора биотеста существенную роль играет выбор тест-реакции – того параметра организма, который измеряется при тестировании.
Наиболее информативны интегральные параметры, характеризующие общее состояние живой системы соответствующего уровня. Для отдельных организмов к интегральным параметрам обычно относят характеристики выживаемости, роста, плодовитости [5].
Тест-реакции, используемые в качеств показателей биотестирования для различных объектов:
для инфузорий, ракообразных, эмбриональных стадий моллюсков, рыб, насекомых – выживаемость (смертность) тест-организмов
для ракообразных, рыб, моллюсков – плодовитость, появление аномальных отклонений в раннем эмбриональном развитии организма, степень синхронности дробления яйцеклеток
для культур одноклеточных водорослей и инфузорий – гибель клеток, изменение численности клеток в культуре, коэффициент деления клеток, средняя скорость роста, суточный прирост культуры
для растений – энергия прорастания семян, длина первичного корня и др. [13].
Длительность биотестирования зависит от задачи, поставленной исследователем.
Острые биотесты, выполняемые на различных тест-объектах по показателям выживаемости, длятся от нескольких минут до 24-96 ч.
Краткосрочные хронические тесты длятся в течении 7 суток и заканчиваются, как правило, после получения первого покаления тест-объектов.
Для того чтобы быть пригодными для решения комплекса современных задач, методы биотестирования, используемые для оценки среды, должны соответствовать следующим требованиям:
- быть применимыми для оценки любых экологических изменений среды обитания живых организмов;
- характеризовать наиболее общие и важные параметры биоты;
- быть достаточно чувствительными для выявления даже начальных обратимых экологических изменений;
- быть адекватными для любого вида живых существ и любого типа воздействия;
- быть удобными не только для лабораторного моделирования, но также для исследования в природе;
- быть достаточно простыми и не слишком дорогостоящими для широкого использования [5].
Биотестирование используют до химического анализа, так как этот метод позволяет провести экспресс-оценку природной среды и выявить «горячие точки», указывающие на наиболее загрязненные участки акватории. На участках, где методами биотестирования выявлены какие-либо отклонения, и исследуемая среда характеризуется как токсичная, аналитическим путем необходимо установить причины этого явления. По реакции тест-объектов можно обнаружить зоны экологического бедствия или источники загрязнения [4].
На наиболеее загрязненных акваториях (территориях) тест-объекты демонстрируют минимальную выживаемость (плодовитость) в тестируемых средах, на основании чего делается вывод об острой (хронической) токсичности тестируемой среды. Токсикометрические показатели, используемые в биотестировании, позволяют картировать загрязненные районы [3].
Как правило, биотестирование не дает ответа на вопрос о характере загрязняющего вещества, вызывающего ту или иную реакцию тест-объекта. Тест-функции носят общий неспецифический характер. Однако количество загрязняющих веществ, попадающих в окружающую среду, неуклонно возрастает и, не исключено, что какое-либо вещество, или смесь веществ, может привести к возникновению специфических реакций у тест-объектов, особенно на клеточном или тканевом уровнях организации [11].
При проведении биотестирования существенной проблемой является высокая внутривидовая вариабельность живых организмов, которая играет важную роль в межвидовых отношениях и выживаемости видов.
В идеале для этих целей необходимо использовать клонированных особей, имеющих генетически одинаковый потенциал реагирования на факторы окружающей среды. Однако, этот вопрос неразрешим. Тем не менее, существуют способы сведения разброса результатов опытов с живыми организмами к минимуму и, тем самым, повышения их достоверности и воспроизводимости.
1. Подопытные организмы должны быть визуально одинаковыми. При использовании семян растений необходима калибровка по массе и длине.
2. Необходимо уровнять для всех вариантов опыта внешние факторы, такие как освещенность, температура, влажность субстрата.
3. Число параллельных определений в каждом варианте должно быть достаточным для проведения дальнейшей статистической обработки полученных данных [9].
Несмотря на все минусы, методы биотестирования просты, относительно недороги, пригодны для широкого применения и дают возможность оценивать качества природной среды при всем многообразии экологических изменений.
1.2.1 Причины и виды загрязнения почвы
Известно большое число примеров прямых антропогенных, а также опосредованных человеком воздействий окружающей среды на почву, способствующих ее загрязнению. Будучи частью всех наземных экосистем, почва активно участвует во многих важных процессах преобразования веществ. Когда происходит количественное изменение долгое время державшихся на одном уровне факторов окружающей среды или вступают в действие совершенно новые экологические факторы, влияющие на почву, могут возникнуть нагрузки, которые нанесут вред почвенным организмам или даже изменят систему ценотических взаимоотношений между ними.
Выделяют:
1. Широкомасштабное территориальное (глобальное) загрязнение почвы, вызываемое совокупностью большого числа отдельных источников, не поддающихся более детальной идентификации.
2. Территориально ограниченное загрязнение, причиной которого является в большинстве случаев более или менее известное небольшое число ограниченных по своему территориальному влиянию источников.
3. Локальное узкоограниченное загрязнение почвы с кратко- или долговременным воздействием на отдельные организмы и экосистемы [1].
Загрязнение почвы проявляется в основном в двух формах: