ГОУ ДО ТО «Областной эколого-биологический центр учащихся»
«Детский технопарк естественнонаучной направленности»
Областная экологическая акция
«Международный год овощей и фруктов», посвященная Дню биологического разнообразия
Номинация
«Объект исследования – растения»
Тема
«Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы и воздуха»
Теоретическая часть
Кресс-салат (огородный перечник) – однолетнее овощное растение семейства Крестоцветные. Распространен в Закавказье, особенно в Грузии. В пищу используются молодые листья, с терпким вкусом, так как содержит горчичное масло. Он обладает повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта.
Тяжелые металлы - биологически активные металлы. Тяжелые металлы, как известно, в малых количествах являются необходимой частью живых организмов. В биологии их называют микроэлементами. Но накопление тяжелых металлов может привести к сильному изменению состояния любого организма.
Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).
Кресс-салат как биондикатор удобен еще и 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 кресс-салата прорастают уже на третий-четвертый день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10-15 суток.
Практическая часть
Цель: выявление влияния уровня физического и химического загрязнения почвы на прорастание семян кресс-салата.
Материалы и оборудование: семена кресс-салата, вода, образцы почвы, емкости, песок, фильтровальная бумага, стекло.
Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата, партия семян, предназначенных для опытов, проверяется на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращивают в чашках Петри (или в другой емкости), в которые насыпают промытый речной песок слоем в 1 см. Сверху его накрывают фильтровальной бумагой и на нее раскладывают определенное количество семян. Перед раскладкой семян песок и бумагу увлажняют до полного насыщения водой. Сверху семена закрывают фильтровальной бумагой и неплотно накрывают стеклом. Проращивание ведут в помещении при температуре 20-25 ºC. Нормой считается прорастание 90-95% семян в течение 3-4 суток. Процент проросших семян от числа посеянных называется всхожестью.
После определения всхожести семян приступают к проведению эксперимента, закладывая один или несколько опытов в следующей последовательности.
Ход работы:
1. Чашку Петри (контейнеры, другие емкости) заполняют до половины исследуемым субстратом (почвой, илом и т.п.). В другую чашку (емкость) кладут такой же объем заведомо чистого субстрата, который будет служить в качестве контроля по отношению к исследуемому материалу.
2. Субстраты во всех чашках (емкостях) увлажняют одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.
3. В каждую чашку на поверхность субстрата укладывают по 50 семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым.
4. Покрывают семена теми же субстратами, насыпая их почти до краев чашек и аккуратно разравнивая поверхность.
5. Увлажняют верхние слои субстратов до влажности нижних.
6. В течение 10-15 дней наблюдают за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов примерно на одном уровне. Результаты наблюдений записывают в таблицу.
таблица № 1 (образец)
| Исследуемый субстрат | Число проросших семян, % | ||||
| 3 суток | 4 суток | 5 суток | … | 15 суток | |
| Опыт 1 (земля возле школы) Опыт 2 (земля из парка) Опыт 3 (земля у дороги) Контроль (покупной грунт) |
Помимо заполнения таблицы, нужно оформить фотоотчет в виде приложения.
В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения:
I. Загрязнение отсутствует
Всхожесть семян достигает 90-100%, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы.
II. Слабое загрязнение.
Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.
III. Среднее загрязнение.
Всхожесть 20-60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.
IV. Сильное загрязнение.
Всхожесть семян очень слабая (Менее 20 %). Проростки мелкие и уродливые.
При проведении опытов с кресс-салатом следует учитывать, что большое влияние на всхожесть семян и качество проростков оказывают водно-воздушный режим и плодородие субстрата. В гумусированной, хорошо аэрированной почве (чернозем, верхний горизонт серой лесной почвы) всхожесть и качество проростков всегда лучше, чем в тяжелой глинистой почве, которая из-за малой проницаемости для воды и воздуха имеет плохой водно-воздушный режим. Поэтому в качестве субстрата для контроля следует брать почву того же типа, что и для опытов.
Кроме загрязнения почвы на кресс-салат оказывает влияние состояние воздушной среды. Газообразные выбросы автомобилей вызывают морфологические отклонения от нормы у проростков кресс-салата, в частности отчетливо уменьшают их длину.
Кресс-салат можно выращивать на незастекленных балконах многоэтажных домов, расположенных вдоль автодорог. Газообразные выбросы автотранспорта имеют плотность более высокую, чем воздух, и скапливаются в приземном слое до высоты двух метров. Одновременное выращивание кресс-салата на балконах нижних и верхних этажей летом, в период теплой и безветренной погоды, обычно показывает заметные различия в качестве проростков.
Оформление выводов.
Результатом вашего исследования станет предоставленный фотоотчет, заполненная таблица и сравнительная характеристика кресс-салата с разных образцов почв.
Вопросы:
1. Перечислите тяжелые металлы, какое пагубное воздействие они могут оказать на живой организм в большом количестве?
2. Какая почва считается более лучшей для прорастания растений?
3. Назовите условия (требования) прорастания огородных растений в домашних условиях. Будут ли отличаться условия в зависимости от вида растения?