Биологические науки/ 2. Структурная ботаника и биохимия растений

магистр биологии Тасова А., к.б.н., Дурмекбаева Ш., к.сх.н. Мемешов С.

Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова, Казахстан

Анатомические особенности Plantago stepposа Kuprian в условиях Северного Казахстана

К числу актуальных проблем современности относится охрана окружающей среды от загрязнения. Загрязнителями многих территорий являются отходы промышленного и сельскохозяйственного производства /1-2/.

Источниками промышленных отходов являются главным образом предприятия, где добывается, перерабатывается радиоактивное сырье для получения ядерного топлива и энергетические ядерные установки /3/.

Северный Казахстан является одним из главнейших промышленных центров нашей республики, где сосредоточены предприятия по добыче и переработке урановой руды, центр находится в Целинном горно – химическом комбинате ( г. Степногорск) /4/.

Северный Казахстан является центром промышленного производства полезных ископаемых с повышенной радиоактивности, а именно урановой руды.

Многими исследователями отмечено, что у растений произрастающих на участках различных по уровню загрязнения радиоактивными выпадениями происходят своеобразные аномалии. Под воздействием токсических выбросов промышленных предприятий и транспорта у древесных растений происходят значительные и часто необратимые физиологические и анатомо-морфологические изменения органов и тканей.

Поэтому изучение современного состояние популяций растений произрастающих на территории Северного Казахстана позволяет получить уникальную информацию как о наследственных эффектах длительного радиационного воздействия, так и об экологических последствиях широкомасштабного радиационного загрязнения.

Целью работы являлось изучения влияние радиоактивного загрязнения на анатомическую структуру растений произрастающих на территории Северного Казахстана.

Проведен сравнительный анализ анатомической структуры надземных органов растения Plantago stepposа Kuprian произрастающей в контрольной точке и бывших (действующие) уранодобывающих регионах Северного Казахстана. Исследовательские работы проводились в четырех точках: 1-ая точка – Северо-Казахстанская область, Айыртауский район, Новоукраинское урановое месторождение (рудоуправление №5); 2-ая точка – Акмолинская область, Енбекшильдерский район, Заозерное урановое месторождение (рудоуправление №3); 3-ая точка – Акмолинская область, Сандыктауский район, Новокронштадское урановое месторождение (рудоуправление №1); 4-ая точка Акмолинская область, Зерендинская курортная зона (контрольная точка).

1-ая точка. Расположена в близи Новоукраинского уранового месторождения (рудоуправление №5) в 5 км от с. Саумалколь Айыртауского района в естественных фитоценозах Северо – Казахстанской области. Исследуемые растения собраны в северо – восточной части Новоукраинки на расстоянии 500 м.

2-ая точка. Расположена в близи Заозерного уранового месторождение (рудоуправление №3) Енбекшильдерского районе в естественных фитоценозах Акмолинской области. Исследуемые растения были взяты в 500 м от юго – восточной части Заозерного. Место отбора- типично полынно- типчаковое (Artemisia gracilesctns, Festuca valesiaca) растительное сообщество.

3-ая точка. Расположена в близи Новокронштадского уранового месторождения (рудоуправление №1) Сандыктауского района в естественных фитоценозах – Акмолинской области. Исследуемые растения были взяты в 500 м от западной части с. Новокронштадка. Место отбора - типично молочайные, ковылные, подорожниковые (Plantago stepposa, Trifolium lupenaster L, Euphorbia virgata) растительное сообщество.

4-ая точка Акмолинская область, Зерендинская курортная зона (контрольная точка).

Производилось измерение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения с помощью прибора РКСБ-104. Мощность эквивалентной дозы гамма-излучения на исследуемых точках составляет: 1-ая точка – 0,51 мкзв/час; вторая – 0,46 мкзв/час; 3-ая – 0,64 мкзв/час; контрольная – 0,21 мкзв/час.

Исследуемые растения (Plantago stepposа Kuprian.) зафиксировали по методу Страсбургера Флемминга, были сделаны поперечные срезы средней части стеблей и листьев. Всего было изготовлено 540 временных препаратов. Для количественного анализа проведено измерение анатомических показателей с помощью окуляр – микрометра (окуляр×15, объектив×8), описание структуры проводилась согласно К. Эзау /5/, математическая обработка полученных результатов проводилась по методике Лакина Г.Ф. /6/.

В загрязненной точке по сравнению с контрольной точкой наблюдались структурные изменения стебля Plantago stepposа Kuprian. Толщина эпидермы растений во всех точках не отличалась особым различием. Определена толщина первичной коры: в контрольной точке она составляла - 31,97 ±1,74 мкм, а в третьей - 45,59 ± 2,47 мкм, что указывает на увеличение первичной коры при радиоактивном загрязнении. Уплотненная механическая ткань клеток в контрольной точке составила -35,68 ± 0,53 мкм, 1 точка - 48,42 ± 2,36 мкм, 2 точка - 42,81±1,84 мкм, 3 точка - 50,26 ± 0,62 мкм. Крупные паренхимные клетки в контроле расположены в 8-10 рядов, в первой точке — 10-13 рядов, во второй - 12-15 рядов, в третьей - 15-20 рядов (таблица 1).

В анатомической структуре листьев Plantago stepposа Kuprian во всех точках толщина эпидермы примерно одинакова.

Таблица №1. Показатели анатомической структуры стебля растения Plantago stepposа Kuprian

Исследуемые точки	Толщина эпидермы, мкм	Первичная кора		Механическая ткань		Площадь проводящих пучков, *10^-3мм^2	Площадь паренхимы сердцевины *10^-3мм^2
		Число рядов	Толщина, мкм	Число рядов	Толщина, мкм
1	11,76 ± 1,67	6-7	38,87 ± 1,53	6-7-8	48,42 ± 2,36	36,84± 2,13	37,33 ± 1,26
2	12,91 ±1,34	4-5-6	36,96 ± 0,86	6-7	42,81 ± 1,84	48,36± 1,46	35,71 ± 1,48
2	12,23 ± 0,84	6-7	45,59 ± 2,47	8-9	50,26 ± 0,62	40,84± 2,41	40,54± 0,67
4- (контрольная)	11,56 ± 1,73	4-5	31,97 ± 1,74	5-6	35,68 ± 0,53	30,17± 1,45	32,53 ±1,51

Ряды верхнего и нижнего палисадного мезофилла листьев примерно одинаковы, а его толщина по сравнению с контролем увеличена (Таблица 2).

Исследуемые точки	Толщина эпидермы, мкм	Нижний палисадный мезофилл		Губчатый мезофилл		Верхняя палисадная ткань		Площадь проводящих пучков, *10^-3мм^2
		Число рядов	толщина, мкм	Число рядов	толщина, мкм	Число рядов	толщина, мкм
1	12,34 ± 0,47	3	39,97 ± 1,24	3-4	33,32 ± 1,25	4	48,74 ± 1,35	97,11± 2,35
2	13,32 ±0,91	3	43,75 ± 2,13	2-3	28,94 ± 1,45	3	45,25± 1,45	119,1± 2,14
3	14,63 ± 0,54	3	46,64 ± 1,85	3	32,83 ± 1,75	3	47,52 ± 2,75	68,42 ± 2,45
4- контрольная	11,24 ± 0,21	3	30,54 ± 1,82	3	23,46 ± 2,43	3	38,34± 1,21	64,34 ± 2,32

Таблица №2. Показатели анатомической структуры листа растения Plantago stepposа Kuprian

Число рядов губчатого мезофилла во всех точках было сходное. В контрольной точке составляет - 23,46 ± 2,43 мкм, в первой точке 33,32 ± 1,25, во второй - 28,94 ± 1,45мкм, в третьей - 32,83 ± 1,75. Площадь проводящих пучков в контрольной точке составило - 64,34 ± 2,32 х10^-3 мм², в первой - 97,11± 2,35 х10^-3 мм², во второй -119,1 ± 2,14 х10^-3 мм², в третьей - 68,42 ± 2,45 х10^-3 мм²

Таким образом, в структуре стебля растений Plantago stepposа Kuprian была увеличена толщина первичной коры и механической ткани, площадь проводящих пучков и паренхимы сердцевины. Толщина эпидермы не претерпела существенных изменений. Число рядов палисадного и губчатого мезофилла одинаково, а толщина их и площадь первичных пучков увеличена. При анатомическом сравнении органов растений (стеблей, листьев) особые отличия были видны в третьей точке по сравнению с контролем. Адаптационные и структурно- индикаторные значения перечисленных частей растений являются экспресс-индикаторами окружающей среды. Растение семейства Plantоginaceaе - Plantago stepposа Kuprian. рекомендуется в качестве индикаторного вида при радиоактивном загрязнении территории Северного Казахстана.

Литература

1. Абдрахимов Б.Е., Ермекбаев Б.Е., Ахтямов М.Г. и др. Злокачественные новообразования в Кызыл-Ординской области // Медицинские, социальные и экологические проблемы Приаралья: мат-лы научн. конф. Алматы , 1994. Ч.I. C.26-27.

2. Баевский Р.М. Методика –экологический мониторинг здоровья населения // Медико – экологические проблемы Приаралья и здоровья населения: Сб. Науч. тр. Нукус, 1991. С. 65-68.

3. Бахтин М.М. Оценка радиационной обстоновки в водоемах расположенных в близи уранодабывающих регионов и воздействие техногенного загрязнения на гидробионты. Астана, 2008. 207 с.

4. Материалы работы комиссии по изучению состояния радиационной обстановки на рудоуправлениях Целинного горно – химического комбината (ЦГХК) // Алматы: Агентство по атомной энергии Республики Казахстан, 1993. - 20 с.

5. Эзау К. Анатомия семенных растений. М, Мир,1980, Т.1,2. С.558.

6.Лакин Г.Ф. Биометрия. М, Высшая школа. 1990. С.352.