Влияние ионов хрома (VI) и меди в сочетании с низкочастотным (50 Гц) электромагнитным полем на прорастание семян и развитие проростков проса
Автор: Крюков В.И., Золотухин А.И., Репина Е.Ю., Афонина Е.В.
Журнал: Биология в сельском хозяйстве @biology-in-agriculture
Рубрика: Актуальные проблемы современной экологии
Статья в выпуске: 3 (16), 2017 года.
Бесплатный доступ
Проанализировано влияние на всхожесть семян и развитие проростков проса одновременного воздействия низкочастотного электромагнитного поля (ЭМП, 50 Гц, 0,03- 492 А/м) и ионов Cr+6 и Cu+2 (10-160 мг/л) в лабораторных условиях (рулонный метод проращивания). Установлено отсутствие статистически достоверного влияния сочетанного действия ЭМП и ионов металлов на всхожесть семян (за исключением максимальной концентрации хрома). Обнаружено статистически достоверное снижение токсичного действия ионов металлов на среднюю длину первичного корня и стебля 7-суточных проростков.
Тяжёлые металлы, хром, медь, низкочастотное электромагнитное поле, влияние на развитие растения, просо
Короткий адрес: https://sciup.org/147230964
IDR: 147230964
Текст научной статьи Влияние ионов хрома (VI) и меди в сочетании с низкочастотным (50 Гц) электромагнитным полем на прорастание семян и развитие проростков проса
никелем в водные культуры ячменя улучшает его рост [1]. Позже другими авторами и на других видах растений вновь было показано стимулирующее действие хрома на рост растений [4]. В настоящее время предложены промышленные технологии предпосевной обработки семян злаков солями хрома, обеспечивающими повышение продуктивности культур. Установлено, что низкие концентрации хрома (0,05-0,0005%) стимулируют активность некоторых ферментов, а также увеличивает количество хлорофилла и продуктивность фотосинтеза в листьях [3, 16]. Растения-«суперконцентраторы» хрома и меди характеризуются повышенным содержанием дубильных веществ, антоцианов, витаминов К и С [20]. Устойчивость к хрому и способность растений его накапливать в тканях варьирует у разных видов [13]. В то же время, избыточные концентрации водорастворимых соединений хрома и меди являются токсичными для большинства растений, нарушают их нормальное развитие, снижают продуктивность сельскохозяйственных культур и их питательную ценность. Хроническое воздействие аномально высоких концентраций ионов тяжёлых металлов может приводить к мутациям в генеративных клетках, повышая генетический груз в популяциях. С этих позиций хром и медь являются одними из приоритетных загрязнителей окружающей среды из-за широкого использования в различных производствах. Вследствие этого большие количества соединений металлов попадают в производственные отвалы и стоки. Токсичность ионов меди и хрома для растений интенсивно исследуют, но полного представления о механизмах токсического действия этих веществ на растения пока нет.
По этим причинам дальнейшее накопление сведений о токсических эффектах тяжёлых металлов для различных видов сельскохозяйственных растений остаётся актуальной задачей.
Эволюция растений происходила при постоянном воздействии на них фоновых уровней электромагнитных полей различных частот (далее сокращённо - ЭМП). Природными источниками этих полей являются космические лучи (излучение Солнца, звёзд и других космических тел), постоянные электрическое и магнитное поля Земли, формирующиеся благодаря избыточным отрицательным зарядам на её поверхности, а также атмосферное электричество (грозовые облака, разряды молний). Возможно, что фоновые уровни природных электрических и магнитных полей, окажутся, если и не необходимым, то, по крайней мере - стимулирующим фактором нормального онтогенеза растений. В то же время в процессе современного сельскохозяйственного производства фоновые уровни ЭМП могут быть существенно изменены, например, при хранении семян в полностью металлических зернохранилищах. Сильные отклонения от фоновых значений природных электрических и магнитных полей могут происходить в пилотируемых космических аппаратах, нормальное развитие растений в которых - необходимое условие для осуществления длительных полётов за пределами воздействия ЭМП Земли. Поэтому изучение роли слабых и сверхслабых ЭМП различных частот в онтогенезе растений представляет важную фундаментальную и прикладную проблему биологии.
Вместе с тем, современное интенсивное развитие радиоэлектроники и различных средств радиосвязи привело к существенному росту антропогенного уровня неионизирующих ЭМП различных частот - от крайне низких (КНЧ, 3-30 Гц) сверхнизких (СНЧ, 30300 Гц) и инфранизких (0,3-3 кГц) до крайне высоких (300 ГГц) и гепервысоких (3 ТГц) частот. Воздействию антропогенных электромагнитных полей в той или иной мере подвергаются все живые организмы, населяющие Землю. Для сельскохозяйственной биологии особый интерес представляют ЭМП промышленной частоты - 50-60 Гц. Это обусловлено широким распространением в сельскохозяйственном производстве различных электрических приборов, машин и механизмов, неизбежно генерирующих вокруг себя электромагнитные поля. Напряжённость электромагнитных полей в закрытых помещениях для содержания животных, а также в теплицах может быть существенно выше фоновых уровней. Но даже в условиях открытого выпаса животных и полевого выращивания растений, они могут подвергаться воздействию сильных электромагнитных полей т.к. по некоторой части полей и пастбищ проходят высоковольтные линии электропередач, вдоль которых формируются сильные ЭМП.
Механизмы воздействия ЭМП на живые организмы исследователи пытаются понять и объяснить, проводя анализы физиологических, биохимических и биофизических механизмов воздействия ЭМП различных частот на живые организмы разного уровня эволюционного развития. Но научных фактов для достижения полной ясности картины ещё недостаточно, а некоторые из них носят противоречивый характер [5-7, 12, 17, 18].
В некоторых случаях растения могут оказываться в условиях одновременного воздействия нескольких антропогенных факторов, в частности - воздействия ЭМП и высоких концентраций тяжёлых металлов. Возможные реакции растений на сочетанное действие нескольких факторов следует знать, например, для прогнозирования жизнеспособности природных популяций в антропоценозах или оценки возможных потерь продуктивности растений, выращиваемых в закрытом грунте.
В данной публикации излагаются результаты исследования влияния на всхожесть и прорастание семян проса переменного электромагнитного поля различной напряжённости в сочетании с действием различных концентраций хрома и меди.
Материалы и методы
Материалом для исследования служили семена проса (Panicum miliaceum L.) сорта «Квартет». Для изучения прорастания семян и развития проростков применяли лабораторный вегетационный рулонный метод, описанный ранее [8, 9].
В качестве исследуемых факторов использовали ионы металлов в виде водных растворов солей CUSO4X5H2O и бихромата калия К2СГ2О7 квалификации «ч.д.а.». Изучены эффекты следующих концентраций ионов Сг+6 и Си+2: 10, 20, 40, 60, 80, 160 и 320 мг/л. Другим исследуемым фактором было переменное электромагнитное поле промышленной частоты (50 Гц) различной напряжённости. Описание экспериментальной установки и методов воздействия на растения описаны в отдельной статье [9]. Были исследованы эффекты электромагнитного поля следующих напряжённостей: 0,03, 269, 329, 331, 389 и 492 А/м. Воздействие всех исследуемых факторов на семена и проростки длилось 7 суток - с момента помещения семян в рулон между слоями влажной фильтровальной бумаги и до момента проведения измерений. Контролем служили семена и проростки, не подвергаемые воздействию исследуемых факторов. Полученные результаты анализировали с использованием компьютерной программы «Statistica 6.0».
Результаты и обсуждение
Влияние сочетанного действия ионов металлов и ЭМП на всхожесть семян. Ранее была охарактеризована всхожесть семян проса при воздействии ЭМП различной напряжённости [9], различных концентраций хрома [8] и меди [10]. Сочетанное действие различных концентраций ионов этих металлов и ЭМП на всхожесть семян рассмотрено ниже.
Как следует из таблицы 1, всхожесть семян в первых 5 вариантах сочетанного воздействия различных концентраций ионов хрома и напряжённостей ЭМП варьировала в пределах 78,8-83,7% и не имела статистически достоверных отличий от всхожести семян в контроле 87,6. Лишь максимальные значения концентраций хрома (160 мг/л) и напряжённости ЭМП (492 А/м) привели к статистически достоверному снижению всхожести семян. При сравнении полу ченных результатов со всхожестью семян проса при воздействии только хрома в различных концентрациях (без воздействия ЭМП) [8], можно обнаружить, что снижение всхожести семян при изолированном воздействии только ионов хрома начинается при значительно более низких концентрациях (60 мг/л). Причины, по которым при одновременном воздействии хрома и ЭМП происходит снижение влияния металла на всхожесть семян, предстоит выяснить.
Таблица 1. - Лабораторная всхожесть семян проращиваемых в условиях сочетанного воздействия ЭМП разной напряжённости и различных концентраций хрома.
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Сг+6, мг/л |
Замочено семян |
Проросло семян |
Не проросли |
Лабораторная всхожесть, % |
Отличие от контроля, Р |
|
|
Не наклюнулись |
Наклюнулись |
||||||
|
0, Контроль |
37,5 |
92 |
7 |
6 |
87,6 ±6,3 |
— |
|
|
0,03 |
10 |
129 |
108 |
12 |
9 |
83,7 ±6,4 |
>0,05 |
|
269 |
20 |
127 |
102 |
И |
14 |
80,3 ±6,9 |
>0,05 |
|
329 |
40 |
ИЗ |
89 |
10 |
14 |
78,8 ±7,5 |
>0,05 |
|
331 |
60 |
104 |
83 |
7 |
14 |
79,8 ±7,7 |
>0,05 |
|
389 |
80 |
106 |
85 |
4 |
17 |
80,2 ±7,6 |
>0,05 |
|
492 |
160 |
101 |
55 |
10 |
36 |
54,5 ±9,7 |
<0,01 |
В отличие от действия ионов хрома, медь при сти не оказывала влияния на всхожесть семян проса сочетанном действии с ЭМП различной напряжённо- при всех исследованных концентрациях (см. табл.2).
Таблица 2. - Лабораторная всхожесть семян проращиваемых в условиях сочетанного воздействия ЭМП разной __________________________ напряжённости и различных концентраций меди. __________________________
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Си+2, мг/л |
Замочено семян |
Проросло семян |
Не проросли |
Лабораторная всхожесть, % |
Отличие от контроля, Р |
|
|
Не наклюнулись |
Наклюнулись |
||||||
|
0, Контроль |
105 |
92 |
7 |
6 |
87,6 ±6,3 |
— |
|
|
0,03 |
10 |
89 |
76 |
7 |
6 |
85,4 ±7,3 |
>0,05 |
|
269 |
20 |
112 |
90 |
14 |
8 |
80,4 ±7,4 |
>0,05 |
|
329 |
40 |
97 |
81 |
14 |
2 |
83,5 ±7,4 |
>0,05 |
|
331 |
60 |
106 |
88 |
12 |
6 |
83,0 ±7,2 |
>0,05 |
|
389 |
80 |
106 |
99 |
5 |
2 |
93,4 ±4,7 |
>0,05 |
|
492 |
160 |
102 |
85 |
8 |
11 |
83,3 ±7,2 |
>0,05 |
Как было показано ранее [10] всхожесть семян при воздействии на них ионов меди статистически достоверно снижалась при концентрации 60 мг/л и выше. В случае сочетанного действия ионов меди и ЭМП негативное действие меди на всхожесть семян существенно ослабляется. Это явление может быть либо следствием стимуляции электромагнитным полем семян к росту даже в присутствии токсичных концентраций ионов меди, либо снижением токсичности самой меди за счёт уменьшения её поступления в растения через мембранные барьеры. Эти механизмы требуют дальнейшего изучения. Пока же следует сделать вывод, что при сочетанном действии ЭМП и ионов меди или хрома вредное действие этих металлов на всхожесть семян проса существенно снижается.
Таблица 3. - Средняя длина первичных корней 7-суточных проростков проса в условиях сочетанного воздействия ЭМП разной напряжённости и различных концентраций ионов хрома (VI).
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Сг+6, мг/л |
Размер выборки |
lim |
Средняя длина корней, мм х + % |
Стандартное отклонение, о |
Коэффициент вариации, Cv, % |
Отличие от контроля, Р |
|
|
min |
max |
|||||||
|
0, Контр. |
92 |
6 |
54 |
37,5 ±1,2 |
11,3 |
30,1 |
— |
|
|
0,03 |
10 |
108 |
3 |
51 |
21,4±1,1 |
11,9 |
55,6 |
<0,05 |
|
269 |
20 |
102 |
1 |
57 |
22,3 ±1,4 |
14,4 |
64,6 |
<0,05 |
|
329 |
40 |
89 |
1 |
84 |
17,3 ±1,8 |
16,8 |
97,1 |
<0,05 |
|
331 |
60 |
83 |
1 |
66 |
18,4 ±1,9 |
16,9 |
91,8 |
<0,05 |
|
389 |
80 |
85 |
1 |
65 |
12,7 ±1,3 |
12,4 |
97,6 |
<0,05 |
|
492 |
160 |
55 |
1 |
65 |
13,5 ±2,0 |
15,2 |
112,5 |
<0,05 |
Влияние сочетанного действия ионов металлов и ЭМП на рост первичного корня. Прорастание семян начинается с появления первичного корня. Длины первичных корней у проростков проса к концу 7 суток проращивания в условиях изолированных (однофакторных) воздействий ЭМП, хрома и меди подробно охарактеризованы в предыдущих сообщениях [8-10]. Анализ этого признака при сочетанном действии ЭМП и одного из двух металлов приведён ниже.
Сочетанное действие различных концентраций хрома и напряжённостей ЭМП вызывало статистически достоверное уменьшение длины корней (см. табл. 3). ' ' '
Результаты двухфакторного дисперсионного анализа, показанные в табл. 4, свидетельствуют о существенном влиянии концентрации хрома на длину первичного корня (сила влияния 54%) и незначительном влиянии на этот признак напряжённости электромагнитного поля.
Таблица 4. - Результаты 2-факторного дисперсионного анализа влияния концентрации ионов хрома и напряжённости ЭМП на длину первичного корня 7-дневных проростков проса
|
Источник |
Сумма квадр |
Ст. своб |
Ср. квадр. |
F |
Значимость |
Сила влияния |
|
Концент. Сг+6 |
2.335-105 |
2 |
1,168-Ю5 |
11 |
0,0023 |
0,5413 |
|
Напряж. ЭМП |
1.067 105 |
6 |
1,778-Ю4 |
1,7 |
0,2101 |
-0,1755 |
|
Остат |
1.274-105 |
12 |
1,062-104 |
|||
|
Общая |
4,676-105 |
20 |
2,338-Ю4 |
|||
|
Р(Концент. Сг+6)=11, 3начимость=0,002259, степ.своб = 2,12 Гипотеза 1: <Есть влияние фактора на отклик> Р(Напряж. ЭМП)М ,675, Значимость=0,2101, степ.своб = 6,12 Гипотеза 0: <Нет влияния фактора на отклик> |
||||||
С другой стороны, сравнение средних значений длин первичного корня при действии только одного фактора - хрома со средними длинами корней у проростков, выращенных при воздействии двух факторов (см. табл. 5), свидетельствует о том, что электромагнитное поле существенно модифицирует влияние ионов хрома на интенсивность роста первичного корня. Из таблицы видно, при сочетанном действии факторов длина первичного корня статистически достоверно отличается от длины корня при действии только одного фактора в пяти вариантах из шести исследованных.
Таблица 5. - Сравнение средних значений длин первичных корней при изолированном воздействии ___________________ ионов хрома и при сочетанном действии хрома и ЭМП ___________________
|
Напряжённость ЭМП. А/м |
Концентрация Сг+6, мг/л |
Средняя длина корней х + , мм |
Уровень значимости различий, Р |
|
|
при действии только Сг+6 |
при сочетанном действии двух факторов (Сг+6 + ЭМП) |
|||
|
0,03 |
10 |
17,9 ±1,0 |
21,4 ±1,1 |
<0,05 |
|
269 |
20 |
31,5 ±1,2 |
22,3 ±1,4 |
<0,05 |
|
329 |
40 |
14,7 ±0,7 |
17,3 ±1,8 |
<0,05 |
|
331 |
60 |
15,3 ±1,5 |
18,4 ±1,9 |
>0,05 |
|
389 |
80 |
6,4 ±1,0 |
12,7 ±1,3 |
<0,05 |
|
492 |
160 |
5,3 ±0,6 |
13,5 ±2,0 |
<0,05 |
В то же время, при воздействии на проростки только одного электромагнитного поля различной напряжённости средние длины первичных корней оказываются статистически достоверно больше, чем при сочетанном действии двух факторов.
Результаты анализа длины первичного корня у 7-суточных проростков проса при сочетанном действии ЭМП и меди приведены в таблице 7.
Таблица 6. - Сравнение средних значений длин первичных корней при изолированном воздействии только _________ ЭМП различной напряжённости и при сочетанном действии хрома и ЭМП _________
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Сг+6, мг/л |
Средняя длина корней я + s^ , мм |
Уровень значимости различий, Р |
|
|
при действии только ЭМП |
при сочетанном действии двух факторов (Сг+6 + ЭМП) |
|||
|
0,03 |
10 |
48,7 ±1,2 |
21,4 ±1,1 |
<0,05 |
|
269 |
20 |
56,1 ±1,7 |
22,3 ±1,4 |
<0,05 |
|
329 |
40 |
76,6 ±1,7 |
17,3 ±1,8 |
<0,05 |
|
331 |
60 |
65,7 ±1,2 |
18,4 ±1,9 |
<0,05 |
|
389 |
80 |
75,9 ±1,4 |
12,7 ±1,3 |
<0,05 |
|
492 |
160 |
48,4 ±1,3 |
13,5 ±2,0 |
<0,05 |
Таблица 7. - Средняя длина первичных корней 7 суточных проростков проса в условиях сочетанного воздействия ЭМП разной напряжённости и различных концентраций меди.
|
Напряжён- Концен- Размер lim Средняя дли- Стандартное Коэффици- ность трация выборки min max на корней отклонение, о ент вариа- |
Отличие от кон- |
|
ЭМП, А/м Си42, мг/л x + s^ ции, Cv, ~ % |
троля, Р |
|
0, Контр. 92 6 54 37,5 ±1,2 11,3 30,1 |
— |
|
0,03 10 76 11 56 35,2 ±1,1 10,2 30,0 |
>0,05 |
|
269 20 90 5 70 37,8 ±1,9 18,3 48,4 |
>0,05 |
|
329 40 81 1 77 31,1 ±2,8 25,4 81,7 |
<0,05 |
|
331 60 88 3 66 28,9 ±2,3 21,6 74,7 |
<0,05 |
|
389 80 99 1 97 30,4 ±2,9 28,6 94,1 |
<0,05 |
|
492 160 85 2 82 27,5 ±3,0 27,4 99,6 |
<0,05 |
В таблице 8 приведены результаты двухфактор- анализа следует, что концентрация ионов меди суще-ного дисперсионного анализа влияния различных ственно влияет на длину корня (сила влияния 51%). концентраций меди и напряжённостей ЭМП на длину Изменение же напряжённости ЭМП не оказывает первичного корня проростков проса. Из результатов влияния на анализируемый признак.
Таблица 8. - Результаты 2-факторного дисперсионного анализа влияния концентрации ионов меди и напряжённости ЭМП на длину первичного корня 7-дневных проростков проса
|
Источник |
Сумма квадр. |
Ст. своб. |
Ср. квадр. |
F |
Значимость |
Сила влияния |
|
Концент. Си42 |
2,188-105 |
2 |
1,094-105 |
10,6 |
0,0026 |
0,5135 |
|
Напряж. ЭМП |
1,097-105 |
6 |
1,828-Ю4 |
1,8 |
0,1884 |
-0,1223 |
|
Остат. |
1,241-105 |
12 |
1,034-104 |
|||
|
Общая |
4,526-105 |
20 |
2,338-104 |
|||
|
F (Концент. Си42)=10,58, 3начимость=0,002269, степ.своб = 2,12 Гипотеза 1: <Есть влияние фактора на отклик> F (Напряж. ЭМП)=1,769, 3начимость=0,1884, степ.своб = 6,12 Гипотеза 0: <Нет влияния фактора на отклик> |
||||||
Вместе с тем, попарное сравнение средних значений длин корней при изолированном воздействии ионов меди и при сочетанном с ЭМП их действии
(см. табл. 9) показывает, что ЭМП статистически достоверно модифицирует влияние ионов меди на развитие первичного корня проростков проса
Таблица 9. - Сравнение средних значений длин первичных корней при изолированном воздействии ________________ ионов МЕДИ и при сочетанном действии меди и ЭМП ________________
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Си42, мг/л |
Средняя длина корней ж + , мм |
Уровень значимости различий, Р |
|
|
при действии только Си+2 |
при сочетанном действии двух факторов |
|||
|
0,03 |
10 |
26,5 ±0,9 |
37,5 ±1,2 |
<0,001 |
|
269 |
20 |
36,7 ±1,0 |
35,2 ±1,1 |
<0,001 |
|
329 |
40 |
49,6 ±0,8 |
37,8 ±1,9 |
<0,001 |
|
331 |
60 |
23,0 ±1,9 |
31,1 ±2,8 |
<0,05 |
|
389 |
80 |
19,8 ±1,8 |
28,9 ±2,3 |
<0,001 |
|
492 |
160 |
13,3 ±1,4 |
30,4 ±2,9 |
<0,001 |
Аналогичные результаты даёт анализ достоверности различий средних длин корней при попарном сравнении вариантов влияния только одного ЭМП и сочетанного действия ЭМП с различными концентрациями ионов меди (табл. 10). Во всех анализируемых парах вариантов различия статистически достоверны.
Таблица 10. - Сравнение средних значений длин первичных корней при изолированном воздействии _____ только ЭМП различной напряжённости и при сочетанном действии меди и ЭМП _____
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Си42, мг/л |
Средняя длина корней х + s^ , мм |
Уровень значимости различий, Р |
|
|
при действии только ЭМП |
при сочетанном действии двух факторов |
|||
|
0,03 |
10 |
48,7 ±1,2 |
37,5 ±1,2 |
<0,001 |
|
269 |
20 |
56,1 ±1,7 |
35,2 ±1,1 |
<0,001 |
|
329 |
40 |
76,6 ±1,7 |
37,8 ±1,9 |
<0,001 |
|
331 |
60 |
65,7 ±1,2 |
31,1 ±2,8 |
<0,001 |
|
389 |
80 |
75,9 ±1,4 |
28,9 ±2,3 |
<0,001 |
|
492 |
160 |
48,4 ±1,3 |
30,4 ±2,9 |
<0,001 |
Влияние сочетанного действия ионов металлов и ЭМП на рост стебля. Стебли проростков проса при сочетанном действии на них различных концентраций ионов хрома и напряжённостей ЭМП не обнаруживали столь существенного ингибирования роста.
как это наблюдалось в случае с первичными корнями, но отличия от средней длины стебля контрольных интактных растений статистически достоверны (см. табл. 11).
Таблица 11,- Средняя длина стебля 7-суточных проростков проса в условиях сочетанного воздействия ЭМП разной напряжённости и различных концентраций ионов хрома (VI).
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Сг+6, мг/л |
Размер выборки |
Нш |
Средняя длина стеблей X + S^ |
Стандартное отклонение, о |
Коэффициент вариации, Cv, % |
Отличие от контроля, р |
|
|
min |
max |
|||||||
|
0, Контроль |
92 |
1 |
37 |
16,5 ±0,9 |
8,9 |
53,9 |
— |
|
|
0,03 |
10 |
108 |
2 |
40 |
20,1 ±0,8 |
7,9 |
39,3 |
<0,05 |
|
269 |
20 |
102 |
8 |
44 |
28,8 ±0,9 |
8,9 |
30,9 |
<0,05 |
|
329 |
40 |
89 |
5 |
55 |
34,1 ±1,0 |
9,1 |
26,7 |
<0,05 |
|
331 |
60 |
83 |
4 |
45 |
25,3 ±0,9 |
8,6 |
34,0 |
<0,05 |
|
389 |
80 |
85 |
2 |
56 |
30,7 ±1,4 |
12,8 |
41,7 |
<0,05 |
|
492 |
160 |
55 |
8 |
57 |
28,7 ±2,0 |
15,1 |
52,6 |
<0,05 |
Влияние электромагнитного поля, нивелирующего негативное воздействие повышенных концентраций ионов хрома, в этом случае также хорошо просматривается (см. табл. 12). Если при действии только ионов хрома длина стеблей проростков варьировала в пределах 10,7-23,4 мм, то при одновремен ном воздействии и ионов хрома, и ЭМП средние значения длин стеблей были больше - от 20,1 до 34,1 мм. Различия между средними значениями длин в пяти вариантах из шести исследованных были статистически достоверными.
Таблица 12. - Сравнение средних значений длин стебля проростков при изолированном воздействии только ионов хрома и при сочетанном действии хрома и ЭМП.
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Сг+6, мг/л |
Средняя длина стеблей х + s^ , мм |
Уровень значимости различий, Р |
|
|
при действии только Сг+6 |
при сочетанном действии двух факторов |
|||
|
0,03 |
10 |
16,9 ±0,6 |
20,1 ±0,8 |
<0,05 |
|
269 |
20 |
17,8 ±0,9 |
28,8 ±0,9 |
<0,05 |
|
329 |
40 |
20,1 ±0,9 |
34,1 ±1,0 |
<0,05 |
|
331 |
60 |
23,4 ±1,0 |
25,3 ±0,9 |
>0,05 |
|
389 |
80 |
11,9 ±1,1 |
30,7 ±1,4 |
<0,05 |
|
492 |
160 |
10,7 ±0,7 |
28,7 ±2,0 |
<0,05 |
При сравнении реакций стеблей на действие только ЭМП различной напряжённости с их реакциями на сочетанное действие хрома и электромагнитного поля (см. табл. 13) заметно, что низкие концентрации хрома в присутствии низких напряжённостей электромагнитного поля развивались несколько интенсивнее, чем стебли, находящиеся под воздействием только электромагнитного поля. Повышение концентрации ионов хрома до 40, 60 и 80 мг/л в вариан тах сочетанного действия двух факторов приводило к статистически достоверному уменьшению длины стеблей по сравнению с аналогичными вариантами напряжённости ЭМП, но без воздействия хрома. При максимальных концентрации хрома (160 мг/л) и напряжённости электромагнитного поля (492 А/м) вновь происходило некоторое увеличение средней длины стеблей но различия между ними оставались статистически недостоверными.
Таблица 13. - Сравнение средних значений длин стебля проростков при изолированном воздействии только ЭМП различной напряжённости и при сочетанном действии хрома и ЭМП
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Сг+6, мг/л |
Средняя длина стеблей х + , мм |
Уровень значимости различий, Р |
|
|
при действии только ЭМП |
при сочетанном действии двух факторов |
|||
|
0,03 |
10 |
19,6 ±0,9 |
20,1 ±0,8 |
>0,05 |
|
269 |
20 |
27,9 ±1,0 |
28,8 ±0,9 |
>0,05 |
|
329 |
40 |
45,3 ±1,3 |
34,1 ±1,0 |
<0,05 |
|
331 |
60 |
31,6 ±0,8 |
25,3 ±0,9 |
<0,05 |
|
389 |
80 |
51,5 ±1,2 |
30,7 ±1,4 |
<0,05 |
|
492 |
160 |
26,2 ±1,2 |
28,7 ±2,0 |
>0,05 |
Подобно действию ионов хрома, различные концен- различной напряжённости вызывали статистически трации ионов меди в сочетании с действием ЭМП достоверное увеличение длины стебля (см. табл. 14)
Таблица 14. - Средняя длина стебля суточных проростков проса в условиях сочетанного воздействия ЭМП разной напряжённости и различных концентраций меди.
|
Напряжённость ЭМП, А/м |
Концентрация Си+2, мг/л |
Размер выборки |
lim |
Средняя длина стеблей х + sf |
Стандартное отклонение, о |
Коэффициент вариации, Cv, % |
Отличие от контроля, Р |
|
|
min |
max |
|||||||
|
0, Контр. |
92 |
1 |
37 |
16,5 ±0,9 |
8,9 |
53,9 |
— |
|
|
0,03 |
10 |
76 |
4 |
39 |
23,5 ±1,1 |
9,6 |
40,9 |
<0,05 |
|
269 |
20 |
90 |
3 |
43 |
28,0 ±1,0 |
9,7 |
34,6 |
<0,05 |
|
329 |
40 |
81 |
9 |
56 |
35,7 ±1,4 |
12,4 |
34,7 |
<0,05 |
|
331 |
60 |
88 |
5 |
47 |
26,6 ±1,0 |
9,5 |
35,7 |
<0,05 |
|
389 |
80 |
99 |
2 |
60 |
39,4 ±1,2 |
11,5 |
29,2 |
<0,05 |
|
492 |
160 |
85 |
4 |
69 |
47,7 ±1,5 |
13,8 |
28,9 |
<0,05 |
Таблица 15. - Результаты 2-факторного дисперсионного анализа влияния концентрации ионов меди и напряжённости ЭМП на длину стебля 7-дневных проростков проса
|
Источник |
Сумма квадр |
Ст. своб. |
Ср. квадр. |
F |
Значимость |
Сила влияния |
|
Концент. Си42 |
2,206-105 |
2 |
1,ЮЗ-105 |
11,8 |
0,0018 |
0,5903 |
|
Напряж. ЭМП |
1,223-105 |
6 |
20,39-104 |
2,2 |
0,1174 |
0,0814 |
|
Остат. |
1,120-105 |
12 |
1,034-104 |
|||
|
Общая |
4,550-105 |
20 |
2,338-104 |
|||
|
F (Концент. Си+2)=11,82, Значимость=0,001775, степ.своб = 2,12 Гипотеза 1: <Есть влияние фактора на отклик> F (Напряж. ЭМП)=2,185, 3начимость=0,1174, степ.своб = 6,12 Гипотеза 0: <Нет влияния фактора на отклик> |
||||||
Заключение и выводы. Антропогенное воздействие на биосферу меняет условия существования растений. Сильному антропогенному воздействию подвержены растения агроценозов. По этой причине необходимо исследовать возможные реакции растений на тот комплекс факторов, воздействию которых неизбежно будут подвергаться те или иные культуры. В исследовании, результаты которого изложены выше, было показано что одновременное, сочетанное воздействие химического и физического факторов вызывают у растений ответную реакцию, отличную от реакции, проявляющейся при изолированном действии этих факторов. На основании полученных данных можно сделать следующие выводы.
-
1. При сочетанном воздействии низкочастотного ЭМП и меди на прорастающие семена проса не обнаружено снижения статистически достоверных изменений всхожести семян. Сочетанное действие ЭМП и хрома статистически достоверно снижает всхожесть семян только при максимальных исследованных значениях обоих факторов (492 А/м и 160 мг/л). Более низкие концентрации ионов хрома и напряжённости ЭМП также не оказывали статистически достоверного влияния на всхожесть семян.
-
2. Одновременное воздействие на проростки проса ЭМП и хрома статистически достоверно уменьшает среднюю длину первичного корня у 7дневных проростков во всех исследованных вариантах эксперимента. Сочетанное действие ЭМП и ионов меди оказывает меньшее негативное влияние на рост корня: два варианта концентрации меди (10 и 20 мг/л в сочетании с напряжённостью ЭМП 0,03 и 269 А/м) не обнаруживали статистически достоверного влияния на длину корней недельных проростков. Большие концентрации меди и напряжённости электромагнитного поля также статистически достоверно уменьшали среднюю длину первичных корней по сравнению с длиной контрольных растений.
-
3. При сочетанном воздействии ионов хрома и ЭМП, а также ионов меди и ЭМП у недельных проростков проса обнаруживается статистически достоверное увеличение длины стебля по сравнению с контрольными интактными растениями.
-
4. Для лучшего понимания роли повышенных концентраций ионов металлов и напряжённостей ЭМП в онтогенезе растений необходимы дальнейшие исследования
Список литературы Влияние ионов хрома (VI) и меди в сочетании с низкочастотным (50 Гц) электромагнитным полем на прорастание семян и развитие проростков проса
- Арнон Д. Микроэлементы / Д. Арнон // Микроэлементы. - М.: ИЛ, 1962. - С. 9-40.
- Бессонова В.П., Иванченко О.Е. Накопление хрома в растениях и его токсичность // Питання бiоiндикацiї та екологiї. - Запорожье: ЗНУ, 2011. - Т. 16, № 2. - С. 35-52.
- Диксон М., Уэбб Э. 1982. Ферменты - М.: Мир, 1982. - 1120 с.
- Добровольский О.К.,1969. Биологическое действие микроэлементов в связи с их положением в периодической системе Д.И. Менделеева / О.К. Добровольский // Биогеохимия растений. - Улан-Уде, 1969. - В. 2. - С. 29-38.
- Ковалева А.В. Влияние электромагнитных полей и излучений на биообъекты // Запорiзький нацiональний унiверситет. Електронне наукове видання. Актуальнi питання бiологiї, екологiї та хiмiї. 2009. Т.1. № 1. -С. 64-85.
