«Оценка воздействия ультрафиолетового излучения на живые организмы»

Актуальность исследования. Влияние ультрафиолетового облучения на объекты живой природы привлекает внимание ученых из-за усиливающегося антропогенного воздействия на атмосферу и разрушения озонового слоя, который защищает Землю от губительного действия ультрафиолетового излучения.

Изучение закономерностей в отношениях между растениями и средой их обитания на разных уровнях организации является одной из главных фундаментальных задач экологической науки, так как растительность представляет собой важнейший компонент абсолютного большинства экосистем и биосферы в целом.

Свет является важнейшим фактором для растений, так как именно благодаря свету стал возможен фотосинтез. Растения получают из окружающей среды световые сигналы, которые являются индикаторами свойств окружающей обстановки и используют полученную информацию для адаптации и развития. Это осуществляется с помощью фоторецепторов с целью определения спектрального состава, интенсивности, направленности светового потока, продолжительности и периодичности освещения.

Степень разработанности темы. В литературе подобные вопросы уже рассматривались. Нами был расширен спектр исследований ультрафиолетового излучения на рост и развитие высших растений и водорослей.

Цель и задачи. Цель исследования заключалось в изучении влияния ультрафиолетового излучения на рост и развитие высших растений и водорослей.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

- исследовать влияние ультрафиолетового излучения на рост и развитие семян и проростков кресс-салата;

- изучить влияние ультрафиолетового излучения на водоросли на примере Chlorella vulgaris;

- разработать методическое пособие для использования в школьном курсе биологии.

Практическая значимость работы. Полученные данные дополняют представления об ультрафиолетовом излучении, как факторах регулирующих рост высших растений и водорослей.

Сведения по морфологическим характеристикам исследования тест- объектов могут быть использованы экологами и биологами.

Материалы могут быть включены в школьную программу по биологии. Данный материал может быть использован для факультативного занятия по биологии.

Lepidium sativum L. - однолетнее скороспелое растение. Семена

прорастают через 24 дня после посева. Период от массовых всходов до уборки товарной зелени, в зависимости от сорта, составляет 30-45 дней, до начала цветения - 37-55 дней. Убирать листья можно через 10-14 дней после всходов, но урожай будет ниже в 3-4 раза.

Lepidium sativum L. холодостойкое растение. Культура может расти при прохладной погоде (8-10 °С), переносит заморозки до 3 °С. Оптимальная температура для развития кресс-салата 16-18 °С. При более высокой

температуре листья изнеживаются, а растения быстро пере ходят к цветению.

Lepidium sativum L. светолюбивая культура, при сильном загущении растения сильно вытягиваются и раньше зацветают. Lepidium sativum L. является растением длинного дня. Выращивание на коротком 8-12 часовом дне задерживает появление цветоносов на 5-20 дней по сравнению с более продолжительным освещением (14-15 ч).

В растениях Lepidium sativum L. в фазу хозяйственной годности содержится (на сырую массу): 8,3-13,6 % сухого вещества; 0,22-0,85 % сахаров; 56,5-119,7 мг % аскорбиновой кислоты; 2,6-3,9 мг % каротина; 2,63,7 % белка; 0,9-1,3 % клетчатки. Из минеральных веществ в листьях имеется калий - 287 мг%, кальций - 188 мг %. В Lepidium sativum L. много железа, присутствует глюкозид глюкотрепеолин, содержащий йод и серу, что обуславливает специфический вкус этой культуры. Под влиянием фермента мирозина глюкотрепеолин расщепляется на глюкозу, кислую сернокалиевую соль и бензиловогорчичное масло, придающее аромат растению.

Lepidium sativum L. известен также как масличное растение, в семенах которого содержится до 58 % эфирных и жирных полувысыхающих масел. В технике оно используется как горючее, а также в мыловаренном производстве (Гавриш, 2006,).

Lepidium sativum L. как биоиндикатор удобен тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места (чашка Петри, кювета, поддон и т. п.). Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента. Семена Lepidium sativum L. прорастают уже на третий-четвертый день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10-15 суток (Ляшенко, 2012).

Chlorella vulgaris - это одноклеточная водоросль отдела Зеленые водоросли (Chlorophyta), класс Требуксиевые (Trebouxiophyceae). Имеет таллом в виде отдельной клетки от эллипсоидных до шаровидных форм (Дьяков, 2007; Андреева, 1998), диаметром 2-10 мкм (Гусев, Минеева, 2003), одеты гладкой тонкой целлюлозно-пектиновой оболочкой, утолщающейся при образовании акинет, содержат чашевидный, вернее колоколообразный хроматофор (Зуева, 2001; Андреева,1998; Собченко и др., 2010). Ядро одно, типично эукариотическое, ядерная мембрана изолирована и структурно не связана с наружной мембраной хлоропласта (Собченко и др., 2010; Горленко, 1981).

Поскольку ультрафиолетовое облучение является частью электромагнитного излучения, падающего на поверхность листа, в случае чрезмерного попадания солнечного света эта область спектра является еще одним разрушительным фактором, который увеличивает термическое повреждение фотосинтетического аппарата растения. Это особенно актуально в настоящее время из-за огромной антропогенной нагрузки на биосферу, что приводит к усиленному облучению живых объектов губительным ультрафиолетовым излучением.

Действие малых доз ультрафиолетового излучения приводит к типичным симптомам солнечного ожога - измельчение листьев, плохой рост, ухудшение состояния растения.

Также видно, что чем старше растение, тем сильнее оно подвергается губительному влиянию ультрафиолетового излучения, снижается скорость фотосинтеза, повреждаются листья, подавляется рост побегов и корней, ускоряется старение растительного организма в целом.

Исходя из полученных данных можно утверждать об отрицательном воздействии коротковременного облучения УФ-лучами (15 и 30 минут). При длительном же облучении (60 минут) мы наблюдали интенсификацию роста проростков семян кресс-салата: всхожесть составила 98%, средняя длина корня увеличилась в 1,13 раз, а средняя длина побега в 1,55 раз относительно контроля.

Таким образом, отрицательное действие ультрафиолетового излучения проявляется в снижении скорости фотосинтеза, повреждения листьев, подавлении роста побегов и корней, ускорению старения растительного организма в целом.

В ходе проведенных экспериментов нами были установлены следующие выводы:

- коротковременное влияния в 15 и 30 минут ультрафиолетового излучения отрицательно действует на рост и развитие растений;

- ультрафиолетовое излучение больше воздействует на семидневные проростки и вызывает у них ожоги, повреждения побегов, завядание;

- наиболее благоприятно действует на семена кресс-салата и дальнейший рост проростков влияние ультрафиолетового излучения в 60 минут;

- на Chlorella vulgaris ультрафиолетовое излучение оказывает губительное действие;

- Chlorella vulgaris начинает погибать через 7 дней после воздействия ультрафиолетовым излучением, на 14 день гибель клеток составила 100 %.