ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ «ШКОЛА № 000»
«ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ПЛАЗМОЛИЗ ПРОТОПЛАЗМЫ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ»
АВТОР: ученица 10 «Б» класса Блавацкая Александра.
РУКОВОДИТЕЛЬ: учитель биологии
.
г. Москва
2017г.
Введение
Актуальность темы.
Почва города Москвы и Московского региона находятся под постоянным воздействием антропогенных факторов. Городские почвы, являются частью городской природной среды. Почва микрорайона Жулебино также является частью особо охраняемой природной территории регионального значения «Природный заказник “Жулебинский”». Почвы микрорайона обеспечивают жизнеспособность всего природного комплекса, так как являются поглотителями загрязняющих веществ, выполняют важную санитарно-гигиеническую и средозащитную функцию. Однако сильное загрязнение почвы приводит к гибели зеленых насаждений.
Это и определило выбор темы исследования «Влияние солей тяжелых металлов на плазмолиз протоплазмы растительной клетки».
Цель: выявить действие тяжелых металлов на состояние растительной клетки.
Задачи.
Изучить литературу и интернет – источники по данной теме. Освоить методику проведения экспериментов. Исследовать характер воздействия тяжелых металлов на состояние растительной клетки на примере клеток кожицы лука. Научиться объяснять полученные результаты. Составить полезные рекомендации по результатам экспериментов.Объект: растительная клетка.
Предмет исследования: влияние солей тяжелых металлов на клетки кожицы лука.
Гипотеза: соли тяжелых металлов губительно действуют на растительные клетки, приводя их к гибели. Это, в свою очередь, приводит к гибели всего растения.
Теоретическая часть
Пользуясь научной литературой и интернет – источниками я выяснила, что причиной загрязнений почв может быть вымывание токсичных веществ дождевыми и снеговыми водами с автомобильных дорог.
Так как автомобили используют бензин и дизель, содержащие свинец, то почвы вдоль дорог загрязняются этим токсичным металлом, выбрасываемым с выхлопными газами (ПРИЛОЖЕНИЕ I КАРТА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ МОСКВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ)
Почвы загрязняются серой при выпадении кислотных дождей. Из-за этих дождей увеличивается кислотность почвы, что ухудшает рост многих растений, в особенности древесных.
Протопласт – живое содержимое клетки. Он дифференцирован на органеллы (органоиды), которые имеют характерное строение и выполняют специфические функции [4].
Движение протопласта – один из очень чувствительных показателей жизнеспособности клетки. Показателем жизнеспособности клетки будет плазмолиз протопласта под действием солей тяжелых металлов.
Плазмолиз - это отделение содержимого клетки (протопласта) от клеточной стенки в гипертоническом растворе (соленой воде).
Плазмолиз происходит в случае, когда концентрация солей во внешней жидкой среде выше, чем в цитоплазме клетки. Вода свободно выходит из клеток, т. е. они ее теряют.
Цитоплазма, обладая свойством полупроницаемости, не пропускает внутрь клеток растворенные в воде вещества (соль). Цитоплазма в силу эластичности следует за сокращающейся вакуолью, и протопласт отделяется от клеточной стенки.
Объектом своей работы я обозначила протопласт клетки лука. Действуя на клетку солями тяжелых металлов, я выявила степень их влияния на состав протопласта.
Влияние на растения солей меди.
Медь входит в состав окислительных ферментов и выполняет специфическую роль. Она ускоряет окислительно-восстановительные процессы, происходящие в живых организмах. Большое влияние она оказывает на образование в растениях хлорофилла. Под влиянием этого элемента усиливается образование в растениях белков, углеводов, жиров, витамина С, улучшается формирование органов плодоношения. При недостаточном содержании меди в среде - растения развиваются плохо, снижается содержание в них хлорофилла, органы растений бледнеют и отмирают.
Медь так же регулирует фотосинтез и концентрацию образующихся в растении ингибиторов роста, водный обмен и перераспределение углеводов, входит в состав ферментов, повышает устойчивость к полеганию. Недостаток меди вызывает у растений задержку роста и цветения, хлороз листьев, потерю упругости клеток (тургора) и увядание растений. Известкование почв увеличивает поглощение меди почвенными частицами и снижает ее доступность для растений. Избыток меди также чрезвычайно вреден для растения. Проявляется он в том, что растение тормозится в развитии, на листьях появляются бурые пятна, и они отмирают. Начинается процесс с нижних, более старых листьев [5].
Влияние на растения солей железа.
Железо в растениях — важнейшая составная часть различных ферментов, и оно необходимо для образования хлорофилла. Кроме того, железо влияет на синтез белков.
Большинство почв содержит достаточно доступного для растений железа. Но чем выше значение pH почвы, тем больше железа превращается в малорастворимые соединения. В почвах с высоким содержанием кальция фиксация железа бывает настолько сильной, что растения не получают требующегося им количества. Внесение больших доз фосфора и кальция, так же как и переувлажнение почвы, способствует еще большей иммобилизации железа.
Первые признаки недостатка железа появляются на молодых листьях. Листовая пластинка обесцвечивается, и зеленая окраска сохраняется лишь узкими полосами вдоль жилок. Поскольку зеленая окраска жизненно необходима для растений, они при пожелтении листьев ослабляются, перестают расти, и по частям отмирают.
Железо является незаменимым металлом, необходимым для жизнедеятельности организма и обладает способностью накапливаться в организме [6].
Влияние на растения солей никеля.
Никель - это постоянная составная часть растительных и животных организмов. В растительных организмах никель был открыт в 1855 году. Наземные растения получают никель из почвы, соответственно, водяные из воды. Среднее содержание никеля около 0,004 %, но известны области, никелевые биохимические провинции, где содержание никеля в почвах достигает 0,25%. Содержание никеля в почвах зависит от концентрации его в почве, а также от вида растений.
Методика работы.Для исследования влияния солей тяжелых металлов на плазмолиз протоплазмы растительной клетки я использовала метод пограничного плазмолиза. Этот метод разработал Хуго Де Фриз в 1884 году, и заключается он в погружении тканей в растворы с различной концентрацией KNO3, сахарозы, или другого осмотически активного вещества, и установлении той концентрации, при которой плазмолизируется 50 % клеток.
Сначала я приготовила микропрепарат кожицы чешуи лука: с мясистой чешуи луковицы я сняла пинцетом кусочек кожицы, положила его в каплю воды (гипотонический раствор) на предметном стекле, осторожно расправила кожицу препаровальной иглой, накрыла покровным стеклом (краситель не добавляла).
Рассмотрела микропрепарат, обратив внимание на форму клеток, протопласт – внутреннее содержимое клеток, клеточные стенки.
Сделала фотографии клеток (ПРИЛОЖЕНИЕ ФОТО I).
Затем я наблюдала плазмолиз клетки под воздействием одинаковых концентраций солей (гипертонические растворы). Для этого я заменила воду в препаратах 5%-ными растворами CuSO4 на одном, затем FeSО4 на другом, и NiSO4 на третьем. Я оставила эти клетки в растворах на 15 минут, затем, когда плазмолиз стал хорошо заметен, рассмотрела клетки под микроскопом.
В микропрепаратах клеток лука с добавлением 5%-ного раствора CuSO4 плазмолиз был слабо выражен (ПРИЛОЖЕНИЕ ФОТО II).
При добавлении 5%-ного раствора FeSО4 к клеткам лука, я обнаружила плазмолиз, выраженный в незначительной степени (ПРИЛОЖЕНИЕ ФОТО III).
В микропрепаратах клеток лука с добавлением 5%-ного раствора NiSO4, я наблюдала ярко выраженный плазмолиз (ПРИЛОЖЕНИЕ ФОТО IV)
Результаты исследования.
Клеточная мембрана полупроницаема, пропускает воду, но не пропускает растворенные в ней вещества. Цитоплазма эластична, по этой причине она способна в гипертоническом растворе отставать от клеточной стенки.
При добавлении в микропрепарат кожицы лука солей тяжелых металлов, в большинстве случаев происходило нарушение движения протоплазмы. Это приводило к нарушению обменных процессов в клетке, вследствие нарушения перераспределения продуктов обмена веществ.
В микропрепаратах клеток лука с добавлением раствора CuSO4 плазмолиз был слабо выражен.
При добавлении раствора FeSО4 к клеткам лука я обнаружила плазмолиз, выраженный в незначительной степени.
В микропрепаратах клеток лука с добавлением раствора NiSO4 я наблюдала ярко выраженный плазмолиз.
Таким образом, при попадании в клетки растения солей тяжелых металлов (CuSO4, FeSО4, NiSO4), обмен веществ нарушается. При продолжающемся плазмолизе более длительное время, клетка погибает.
Вывод.
Изучив литературу и различные интернет источники, я пришла к выводу, что вместе с водой и другими веществами из почвы тяжелые металлы попадают в клетки растений.
Я провела исследование и выявила, что тяжелые металлы отрицательно влияют на растительную клетку, разрушая её строение. Это приводит к гибели растений.
Рекомендации.
Использовать экологически более чистое топливо. Ужесточить контроль качества состава выхлопных газов и выбросов в атмосферу Жулебинской котельной. Создать временные защитные ограждения для газонов,прилегающего к дорогам, на период использования реагентов (токсичных веществ), которыми посыпают автомобильные дороги.
Источники:
Физиология растений. – М.: Просвещение, 1970, 192 с. Большой практикум по физиологии растений. – М.: Высшая школа, 1978, 408 с. Практикум по экологии окружающей среды. – М.: Владос, 2001, 287с. Строение растительной клетки http://poznayka. org/s3585t1.html Физиологическое значение меди в жизнедеятельности растений http://www. bibliofond. ru/view. aspx? id=133383 Влияние железа н растения и деревья http://dacha-vprok. ru/vliyanie-zheleza-na-rasteniya-i-derevya В центре Москвы цветы распускаются раньше, чем на окраинах http://www. kp. ru/daily/25906/2862244/ПРИЛОЖЕНИЕ I
КАРТА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ МОСКВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
[7]
ФОТО I МИКРОПРЕПАРАТ КОЖИЦЫ ЛУКА В КАПЛЕ ВОДЫ
ФОТО II ПЛАЗМОЛИЗ В КЛЕТКАХ ДОБАВЛЕНИИ 5% РАСТВОРА CuSO4
ФОТО III ПЛАЗМОЛИЗ В КЛЕТКАХ ДОБАВЛЕНИИ 5% РАСТВОРА FeSО4
ФОТО IV ПЛАЗМОЛИЗ В КЛЕТКАХ ДОБАВЛЕНИИ 5% РАСТВОРА NiSO4
Содержание
Введение……………………………………………………………………1 Актуальность………………………………………………………......1 Цель………………………………………………………………….....1 Задачи…………………………………………………………………..1 Объект исследования……………………………………………….....1 Предмет исследования………………………………………………...1 Гипотеза………………………………………………………………...1 Теоретическая часть……………………………………………………...2 Протопласт и плазмолиз………………………………………………2 Влияние на растения солей меди……………………………………..3 Влияние на растения солей железа…………………………………...3 Влияние на растения солей никеля…………………………………...4 Методика работы………………………………………………………….4 Результаты исследования………………………………………………...5 Вывод………………………………………………………………………..6 Рекомендации………………………………………………………………6 Источники…………………………………………………………………..6 Приложения………………………………………………………………...7