Материал: Влияние антропогенного загрязнения на фитохимический состав листьев подорожника большого

Особенно сильно загрязняются почвы тяжёлыми металлами в придорожной полосе (до 100 м), с превышением ПДК в несколько раз. Наибольшее количество ТМ оседает на почву в пределах 10 - 15 м от дороги и концентрируется в почвенном слое на глубину до 10см (Ильин В.Б., 1991).

Накопление тяжёлых металлов в почвах способствует накоплению их в произрастающих на этих почвах растениях, как дикорастущих, так и сельскохозяйственного назначения (Ермохин Ю.И.,1998; Красницкий В.М., 2002; Ильин В.Б., 1991).

.4 Защитные возможности растений

В основе защитной функции растений лежит генетически обусловленное стремление организма сохранять в метаболически важных пунктах и репродуктивных органах нормальные качественно-количественные пропорции химических элементов, для чего используются механизмы неспецифической и специфической природы. Механизмы неспецифической природы объединяют в себе морфологические структуры, физико-химические и химические реакции (поясок Каспари, клеточные оболочки и мембраны, вакуолярное депо, многочисленные органические соединения со свойствами комплексообразователей), которые соответственно обеспечивают механическое задерживание тяжёлых металлов, их адсорбцию на стенках клеток, изоляцию, уменьшение подвижности. Агентами специфической защиты белки, вырабатываемые растениями только для связывания избыточных ионов тяжёлых металлов.

При более высоком, чем естественное, содержание тяжёлых металлов в почве и их повышенном поступлении в растения установлен факт уменьшения потока избыточных ионов из корней в надземные вегетативные органы, а из них - в органы запасания ассимилятов. Способность растений ограничивать накопление тяжёлых металлов в используемых человеком и животными органах ярко проявляется на техногенно загрязнённых почвах, что может значительно снизить остроту экологической ситуации. Защитные возможности растений различных видов неодинаковы.

Сведения о буферной способности почв и защитных возможностях растений позволяют создавать системы почва - растения с высоким экологическим потенциалом, обеспечивающие получение гигиенически чистой продукции на несильно загрязнённых землях.

.5 Практическое значение сведений об элементном химическом составе растений

Сведения о концентрациях химических элементов в растениях уже давно привлекают внимание специалистов и в настоящее время успешно используются в практической работе.

Большой интерес представляют сведения о химическом составе растений и для прикладной геологии. Так называемый биогеохимический метод поиска полезных ископаемых основан на способности отражать повышение количества химического элемента в почве или почвообразующей породе через возрастание его концентрации в фитомассе. Если учесть, что корневая система многих кустарников и деревьев достигает глубины 10 метров и более, нетрудно представить диагностические возможности этого метода.

По современным представлениям биоиндикаторы - организмы, присутствие, количество или особенности, развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация - метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов - биоиндикаторов. При биоиндикации загрязнения почв тяжелыми металлами в настоящее время во многих странах используют подорожник.

Особенно важное значение имеют данные о количестве химических элементов в растениях и растительной продукции в связи с тем обстоятельством, что из-за крайне неблагополучной экологической обстановки во многих регионах нашей планеты отмечается высокое содержание микроэлементов в растениях, обусловленное их накоплением, что в свою очередь приводит к возникновению серьезной проблемы в питании человека и животных. В связи с этим необходимо в первую очередь вести точный контроль над соответствием продукции установленным нормативам, т.е. необходимо применение современных методов анализа.

.6 Подорожник большой. Химический состав и применение

экосистема антропогенный растение хлорофилл

Подорожник большой (Plantago major L. - сем. Plantaginaceae) - многолетнее травянистое растение, высотой до 40 см, широко распространен по всей территории России, кроме Крайнего Севера. Вне России растет во всех странах бывшего СССР, всех европейских и азиатских странах, в том числе в Китае. Редкое заносное растение в Африке, Южной Америке и Австралии. Растет около жилья, вдоль дорог, на пустырях, мусорных местах, в посевах, по берегам водоемов, на участках с нарушенным природным растительным покровом.

Культивирование. Промышленная культура освоена в Полтавской области Украины, где траву подорожника выращивают для получения препаратов "Сок подорожника" и "Плантаглюцид". Легко может быть введен в культуру в средней и южной полосе европейской части России и Южной Сибири. С лечебными целями используются листья, семена, корни растения.

Химический состав. В листьях П. большого найдены гликозид аукубин, расщепляющийся при гидролизе на аукубигенин и глюкозу, флавоноиды, витамин К, аскорбиновую кислоту, дубильные вещества, горечи, следы алкалоидов, полисахариды и т.д.

Фармакологические свойства. При фармакологическом исследовании препаратов из листьев подорожника установлена их широкая биологическая активность. Сок из свежих листьев подорожника эффективен при лечении ран роговицы. Экстракт из листьев оказывает седативное и гипотензивное действие. Водный настой из листьев подорожника усиливает активность мерцательного эпителия дыхательных путей, что ведет к усилению секреции бронхиальной слизи, вследствие чего мокрота разжижается и облегчается ее выделение при кашле. Экстракт из листьев подорожника оказывает кровоостанавливающее, ранозаживляющее и бактериостатическое действие при лечении экспериментальных ран. У подопытных животных уменьшается гнойное отделяемое, ускоряется рост грануляций и эпителизация по сравнению с контрольными животными.

Применение в медицине. Настой из листьев подорожника оказывает отхаркивающее действие и используется как вспомогательное средство при бронхитах, коклюше, бронхиальной астме, туберкулезе. Сок из свежих листьев подорожника эффективен при хронических гастритах, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки с нормальной или пониженной кислотностью желудочного сока. Больные отмечают при лечении соком из листьев подорожника уменьшение или исчезновение болей и диспепсических явлений, улучшение аппетита. К концу курса лечения исчезают напряжение мышц и болезненность брюшной стенки при пальпации, спастические явления в толстом кишечнике, повышается кислотность желудочного сока. Сок из свежих листьев подорожника эффективен при лечении ран роговицы; подавляет рост патогенного стафилококка в разведении 1:2, синегнойной палочки в разведении 1:4 и задерживает рост гемолитического стрептококка в разведении 1:2.

Наличие фитонцидов в растении обусловливает антимикробное действие препаратов. Водный настой и свежий сок из листьев растения способствует быстрому очищению и заживлению ран. Применяют эти препараты в виде примочек и промываний при ушибах, свежих порезах и ранениях, при хронических язвах, свищах, нарывах, фурункулах. Кроме того, при гнойных ранах, фурункулезе хорошо промытые свежие листья используют в виде компресса.

.7 Водорастворимые полисахариды. Их строение и фармакологическое действие

Полисахариды - это сложные углеводы; многочисленная и широко распространенная группа органических соединений. Согласно химической классификации полисахариды подразделяют на гомополисахариды и гетерополисахариды. При этом растительные полисахариды подразделяются на следующие группы, содержащие в качестве мономеров:

·        глюкозу - крахмал, целлюлозу, лихенин;

·        фруктозу - инулин;

·        маннозу, галактозу, ксилозу, арабинозу - маннаны, галактаны, ксиланы, арабинаны;

·        галактуроновую кислоту - пектиновые вещества;

·        глюкозамин - хитин грибов.

В свою очередь, гетерополисахариды подразделяются на:

·        гемицеллюлозы;

·        камеди, слизи;

·        мукополисахариды - полисахариды, связанные с белками (Яковлев Г.П., Блинова К.Ф., 2004).

В листьях Подорожника большого водорастворимых полисахаридов содержится не менее 12% (ГФ, 1987). Качественный анализ фракций водорастворимых полисахаридов, содержащихся П. большом, показал наличие пектина, глюкоманнов, арабиногалактанов, ксиланов и др. (Samuelsen A.B., 1995).

Установлена многообразная биологическая активность полисахаридов растительного происхождения. Они обладают антибиотической, противовирусной, противоопухолевой, противоядной, обволакивающей активностью.

Лекарственные растения, содержащие полисахариды, могут использоваться как в качестве лекарственных средств, так и в качестве биологически активных добавок к пище. При этом следует отметить низкую токсичность как лекарственных растений, содержащих полисахариды, так и выделенных из них полисахаридных комплексов, и широкий спектр их фармакологической активности (Яковлев Г.П., Блинова К.Ф., 2004). Некоторые фармакологи (Пилат Т.М, Иванов А.А., 2002) считают, что наиболее перспективным направлением в изучении полисахаридов является исследование их влияния на вирусные заболевания, на течение язвенной болезни и гастрита.

.8 Влияние антропогенных факторов на содержание хлорофилла

Хлорофилл - зелёный <#"905593.files/image001.gif">

где m - масса тигля с навеской до озоления, г;

m₁ - масса тигля с золой, г;

m₂ - масса пустого тигля, г.

Массовую долю золы в пересчёте на абсолютно сухое вещество (X_i) в процентах вычисляли по формуле:

где X - массовая доля золы, %;

W - массовая доля влаги в испытуемом продукте, %.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух определений. Допускаемые расхождения при параллельных определениях не должны превышать

2.1.2 Метод определения массовой доли золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10%

Тигель с прокаленным остатком, полученным при определении общей золы, помещали наклонно в стеклянный стакан вместимостью 250 см³ и обливали 25 см³ раствора соляной кислоты с массовой долей 10%. Содержимое стакана доводили до кипения и оставляли стоять в течение 5 мин. Тигель вынимали пинцетом и ополаскивали над стаканом дистиллированной водой из промывалки.

Содержимое стакана фильтровали через беззольный фильтр диаметром 7 - 8 см, сливая жидкость тонкой струёй по стеклянной палочке. Стакан и палочку несколько раз промывали дистиллированной водой, чтобы нерастворившаяся зола была вся без потерь перенесена на фильтр. Фильтр промывали горячей водой до тех пор, пока промывные воды не перестанут давать муть с раствором азотнокислого серебра. Края фильтра загибали пинцетом внутрь, фильтр переносили в прокаленный и взвешенный тигель и высушивали в сушильном шкафу. Сжигание и прокаливание до полного озоления проводили, как указано выше.

Массовую долю золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10% (X₂), в процентах вычисляли по формуле:

где m - масса тигля с навеской до озоления, взятой для определения общей золы, г;

m₁ - масса тигля с нерастворимой золой, г; m₂ - масса пустого тигля, г.

Массовую долю золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10% в пересчёте на абсолютно сухое вещество (X₃), в процентах вычисляли по формуле:

где X₂ - массовая доля золы, не растворимой в растворе соляной кислоты с массовой долей 10%, %;

W - массовая доля влаги в испытуемом веществе, %.

За окончательный результат принимали среднее арифметическое двух определений. Допускаемые расхождения при параллельных определениях не должны превышать 0,05%.

.2 Подготовка проб при валовом определении микроэлементов в растениях. ГОСТ 30178 - 96

При использовании способа сухого озоления или кислотной экстракции с озолением золу растворяли в тигле при нагревании в азотной кислоте (1:1) по объёму из расчёта 1-5 см³ кислоты на навеску в зависимости от зольности продукта. Раствор выпаривали до влажных солей. Осадок растворяли в 15 - 20 см³ азотной кислоты массовой долей 1%. Раствор количественно переносили в мерную колбу вместимостью 25 см³ и доводили до метки той же кислотой.

При неполном растворении золы полученный раствор с осадком упаривали до влажных солей, перерастворяли в минимальном объёме соляной кислоты (1:1) по объёму, ещё раз упаривали до влажных солей и растворяли в 15 - 20 см³ соляной кислоты массовой долей 1%. Раствор количественно переносили в мерную колбу вместимостью 25 см³ и доводили до метки той же кислотой.

При неполном растворении золы полученный раствор с осадком доводили до объёма 30 - 40 см³ соляной кислотой с массовой долей 1% и подогревали на водяной бане или электроплитке при слабом нагреве в течение 0,5 ч.. Если и в этом случае полного растворения не наблюдалось, раствор отфильтровывали через промытый растворителем фильтр, осадок промывали и отбрасывали, а фильтрат переносили в мерную колбу вместимостью 50 см³ и доводили до метки той же кислотой.

Приготовление контрольного раствора. В качестве нулевого стандарта применяли раствор соляной кислоты с массовой долей 1%, используемый для растворения проб и разбавления стандартных растворов сравнения в данной серии испытаний. Контрольные чаши (стаканы, колбы), полученные вместе с минерализатами проб, проводили через все стадии приготовления испытуемых растворов с добавлением тех же количеств реактивов.

.3 Подготовка проб при определении микроэлементов в водном извлечении из листьев растения

Аналитическую пробу сырья измельчали до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 2 мм. 10 г измельченного сырья помещали в колбу вместимостью 250 мл, прибавляли 200 мл воды. Затем колбу соединяли с обратным холодильником и кипятили на электрической плитке, поддерживая слабое кипение, в течение 30 мин. Экстракцию повторяли ещё 2 раза, используя первый раз 200 мл воды, второй раз 100 мл воды, затем извлечения объединяли. Извлечение фильтровали. Фильтр с осадком промывали и отбрасывали (ГФ XI, 1989).

.4 Извлечение подвижных форм тяжелых металлов ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН=4,8

Подвижные формы соединений элементов в почвах извлекали ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН = 4,8 (ААБ). Этот экстрагент принят агрохимической службой для извлечения доступных растениям микроэлементов и служит для оценки обеспеченности почв этими элементами.

Отношение почвы к раствору 1:10, время воздействия 1 ч при взбалтывании на ротаторе или настаивании в течение суток. Метод предложен Н.К. Крупским и А.М. Александровой (1964) и пригоден для некарбонатных и карбонатных почв.

Пробу почвы массой 10 г помещали в коническую колбу вместимостью 100 - 200 см³, приливали 50 см³ ацетатно-аммонийного буфера. Суспензию взбалтывали 1 ч. Суспензии карбонатных почв, не закрывая емкости, периодически взбалтывали от руки до прекращения выделения углекислого газа. Вытяжки фильтровали через сухой складчатый фильтр "белая лента", по возможности не перенося почву на фильтр. К оставшейся в колбе почве приливали еще 50 см³ ацетатно-аммонийного буфера и экстрагирование повторяли. Повторное фильтрование производили в ту же колбу, перенося на фильтр максимальное количество почвы.