Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,682

АККУМУЛЯЦИЯ ХРОМА ГРИБАМИ СОСНОВОГО БОРА СЕМИПАЛАТИНСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Сибиркина А.Р. 1
1 ФГБОУ ВПО Челябинский государственный университет
В биогеохимии грибы представляют особый интерес, так как обладают избирательной способностью к накоплению элементов, особенно опасных для здоровья людей. Грибы участвуют в почвообразовательных процессах, определяя химический состав органического вещества почв, их структурированность, кислотность и даже температурные характеристики. В работе представлены данные о металлонакопительной способности 12 видов грибов соснового бора Семипалатинского Прииртышья. Наибольшее содержание хрома обнаружено в сыроежке белой, темнеющей. Наименьшим содержанием хрома характеризуются трутовики серно-желтый и настоящий или губчатый. Значения коэффициента биологического поглощения указывают на то, что хром является как элементом слабого накопления и среднего захвата, так и элементом слабого захвата, по показателю биотичности хром в биологическом круговороте веществ играет незначительную роль. Согласно рассчитанным коэффициентам накопления активное поступление хрома в грибы происходит не из почвы, а из атмосферного воздуха.
хром
накопление
грибы
1. Бондарцева М.А., Пармасто Э.Х. Определитель грибов СССР. - Л.: Наука. Ленинград. отд-ние, 1986. - Вып. 1.
2. Второва В.Н., Солнцева О.Н., Гордиенко П.В. Оценка состояния окружающей среды по содержанию микроэлементов в тестовых видах дубрав Московского мегаполиса // Лесоведение. - 2003. - N 6. - C. 24-32.
3. Глазовский Н.Ф. Биогеохимический круговорот веществ в биосфере. - М.: Наука, 1987. - С. 56-64.
4. Ильин В.Б., Степанова М.Д. ТМ в окружающей среде. - М.: Изд-во. МГУ, 1986. - С. 80-85.
5. Перельман А.И. Геохимия: учеб. для геол. спец. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1989. - 528 с.
6. Плохинский Н.А. Биометрия. - М.: Изд-во Моск. университет, 1975. - 367 с.
7. Цветнова О.Б., Шатрова Н.Е., Щеглов А.И. Накопление радионуклидов и тяжелых металлов грибным комплексом лесных экосистем // Науч. тр. ин-та ядерных исследований. - Киев. - 2001. - № 3 (5). - С.171-176.
8. Цветнова О.Б., Щеглов А.И. Грибы - биоиндикаторы техногенного загрязнения // Природа. - 2002. - № 11. - С. 39-46.
9. Юпина Г.А. Дереворазрушающие грибы основных типов леса Волжско-Камского заповедника // Сб. Труды Волжско-Камского государственного природного заповедника. - Казань. - 2005. - Вып. 6. - С. 128-152.
Грибы являются одним из важнейших компонентов лесных экосистем. На них возложен широкий спектр биосферных функций, среди которых разложение органических веществ является наиболее существенной [Одум, 1986]. С точки зрения биогеохимических исследований, грибы представляют особый интерес, так как обладают избирательной способностью к накоплению элементов, особенно опасных для здоровья людей. Опасность предоставляет тенденция съедобных грибов к накоплению тяжелых металлов (ТМ). Эта способность выражена у них гораздо резче, чем у высших растений и других организмов. Если количество металлов в грибах превышает предельно допустимые концентрации (ПДК), то, поступая в организм человека, они со временем вызывают патологические изменения внутренних органов, характеризуется канцерогенным действием. Грибы участвуют в почвообразовательных процессах, определяя химический состав органического вещества почв, их структурированность, кислотность и даже температурные характеристики. Все выше сказанное раскрывает актуальность и научно-практическую значимость данного исследования. Поскольку грибы являются посредниками между живым и косным веществами биосферы, без их изучения невозможна комплексная оценка роли микобиоты в миграции элементов-загрязнителей в биогеохимических циклах, по звеньям пищевой цепи и вероятности вторичного загрязнения прилегающих территорий [8].

Различные виды грибов обладают неодинаковой способностью накаливать в съедобных органах ТМ. Аналитическим исследованиям подвергались плодовые тела 10 видов шляпочных грибов Класса Базидиальные грибы, или Базидиомицеты - Basidiomycetes, среди них встречались съедобные грибы, наиболее часто собираемые населением, и ядовитые грибы. Кроме того, анализу подвергались 2 вида трутовых грибов, являвшихся аккумулятивными индикаторами ТМ [9]. Трутовик серно-жёлтый - дереворазрушающий гриб-паразит, поражающий берёзу, сосну и другие виды деревьев. Трутовик настоящий, губчатый -  широко распространённый гриб-трутовик, сапрофит.

Отбор проб грибов и почв проводили в районе села Сосновка Бескарагайского района на границе с Алтайским краем Российской Федерации, в районе села Долонь (зона прохождения следа радиоактивных выпадений испытания 1949 г.), в районе села Бегень Бескарагайского района на границе с Павлодарской областью Республики Казахстан, в окрестностях города Семей и в Бородулихинском районе. Отбор проб и пробоподготовка проводились общепринятыми методами [Ринькис и др., 1987]. Выявление доминантных представителей макромицетов производили методом маршрутных ходов. Определение грибов проводили с помощью определителей [1]. Пробы грибов разбирали по отдельным органам, высушивали при температуре 105 0С, тщательно размалывали до гомогенной массы. Содержание хрома определяли атомно-абсорбционным методом. Полученные экспериментальные данные были обработаны вариационно-статистическими методами, которые описаны в руководстве  Н.А. Плохинского [6]. Для характеристики химических особенностей исследуемых грибов, их способности к накоплению хрома использовался коэффициент биологического поглощения (КБП), рассчитанный на среднее содержание хрома в почве исследованной территории. Для оценки тесноты биогеохимической связи состава живого организма с биосферой был рассчитан  показатель биотичности элементов (ПБЭ), который представляет отношение содержания элемента в органах к кларку биосферы. По аналогии с КБП элементы со значениями ПБЭ, равными 0,3 и выше, играют наиболее существенную роль в биологическом круговороте веществ в экосистеме [3]. Для характе­ристики распределения хрома между живым веществом и абиотической средой был вычислен коэффициент накопления (Кн) [4] - количественный показатель перехода химического элемента из почвы в грибы (растение), т.е. отношение концентрации хрома в воздушно-сухой массе грибов (растений) (мг/кг) к концентрации валовой и подвижных форм соединений хрома в почве (мг/кг). Если Кн меньше 1, то превалирует загрязнение грибов из почвы, если больше 1, то кроме поступления в грибы металлов из почвы имеет место загрязнение из атмосферы. Коэффициент накопления был рассчитан относительно валового содержания хрома в почве исследуемого региона и его форм: кислоторастворимой (экстрагент 1н. НСl), обменной (экстрагент ацетатно-аммонийный буфер с рН 4,8), водорастворимой (экстрагент бидистиллированная вода).

Аккумуляционная способность исследованных видов грибов по отношению к хрому представлена в таблице 1. Наибольшее содержание хрома обнаружено в сыроежке белой, темнеющей (10,13 мг/кг). Наименьшим содержанием хрома характеризуются трутовики серно-желтый и настоящий или губчатый.

Таблица 1. Содержание хрома и значение его биотичности в грибах соснового бора Семипалатинского Прииртышья, мг/кг

Виды грибов

Зольность, %

Шляпки

Ножки

Плодовое тело

ПБЭ

1

2

3

4

5

6

Сыроежка лиловая (n=5)

12,92

0,62±0,03 (56,8)

0,21-0,87

3,86±0,21(33,8)

1,36-4,52

4,48±0,23(45,3)

0,21-4,52

0,05

Сыроежка белая, темнеющая (n=5)

12,43

1,82±0,10(123,5)

0,85-2,15

8,31±0,47(225,3)

5,63-12,58

10,13±0,29(174,4)

0,85-12,58

0,12

Продолжение таблицы 1

1

2

3

4

5

6

Сыроежка ломкая (n=5)

16,15

1,13±0,05(154,8)

0,59-2,34

2,12±0,11(251,1)

1,05-4,76

3,25±0,08(203,0)

0,59-4,46

0,04

Сыроежка темно-красная (n=5)

11,05

3,67±0,20(186,3)

1,38-4,55

5,32±0,29(363,1)

2,38-10,23

8,99±0,25(274,7)

1,38-10,23

0,11

Валуй (n=5)

5,65

2,40±0,12(86,3)

1,23-3,33

0,34±0,21(128,4)

0,14-1,22

2,74±0,14(107,4)

0,14-3,33

0,03

Ложная лисичка (n=5)

17,89

4,31±0,24(943,0)

2,15-6,34

1,83±0,10(84,2)

1,02-2,96

6,14±0,17(513,6)

1,02-6,34

0,07

 Шампиньон луговой (n=5)

9,22

2,54±0,13(215,3)

1,26-3,68

4,86±0,26(410,5)

2,22-9,87

7,40±0,20(312,9)

1,26-9,87

0,09

Груздь перечный (n=5)

7,82

1,77±0,10(100,8)

0,98-2,57

0,52±0,03(64,8)

0,31-1,24

2,29±0,07(82,8)

0,31-2,57

0,03

Маслёнок осенний или Масленик настоящий (n=5)

7,12

3,43±0,18(621,3)

2,00-8,11

2,51±0,13(568,2)

1,52-6,68

5,94±0,16(594,8)

1,52-8,11

0,07

Мухомор пaнтерный, или мухомор серый (n=5)

10,05

3,03±0,16(162,8)

1,25-6,36

1,31±0,07(526,2)

0,85-3,05

4,34±0,07(344,5)

0,85-6,36

0,05

Трутовик серно-желтый (n=5)

6,54

 

 

0,23±0,02(256,3)

0,12-0,57

0,003

Трутовик настоящий или губчатый (n=5)

2,90

 

 

0,59±0,03(207,3)

0,26-1,08

0,007

Примечание. В числителе x‾‾- ±m x‾(Сv,%), в знаменателе - min-max.

Грибы-трутовики являются паразитами, и их химический состав зависит от химического состава организма-хозяина, питание и метаболизм трутовых грибов тесно связаны со свойствами субстрата - стволов, пней, корней, в древесине которых развивается мицелий [2]. Оба изученных гриба являются активными деструкторами живого органического вещества на начальных стадиях разложения. Плодовые тела этих грибов накапливают ТМ на протяжении всей жизни - от 1-3 месяцев до 15-20 лет [2].

По содержанию хрома в плодовых телах изученные грибы образуют следующие убывающие ряды, мг/кг: сыроежка белая, темнеющая (10,13) > сыроежка темно-красная (8,99) > шампиньон луговой (7,40) > ложная лисичка (6,14) > масленик настоящий (5,94) > сыроежка лиловая (4,48) > мухомор серый (4,34) > сыроежка ломкая  (3,25) > валуй (2,74) > груздь (2,29) > трутовик губчатый (0,59) > трутовик серно-желтый (0,23).

Есть мнение, что обменные процессы наиболее интенсивны в шляпках, поэтому и концентрации макро- и микроэлементов там выше, чем в ножках [7]. Однако наши исследования показали, что максимальное накопление хрома происходит в ножках (таблица 1). Установлено, что разница между концентрациями элементов в шляпках и ножках составляет от 1,4 до 7,1 раза, максимум непропорциональности характерен для валуя.

В зависимости от концентрации хрома по органам исследуемые виды грибов можно ранжировать в следующем убывающем порядке, мг/кг:

  1. в шляпках: ложная лисичка (4,31) > сыроежка темно-красная (3,67) > масленик настоящий (3,43) > мухомор серый (3,03) > шампиньон луговой (2,54) > валуй (2,40) > сыроежка белая, темнеющая (1,82) > груздь (1,77) > сыроежка ломкая (1,13) > сыроежка лиловая (0,62);
  2. в ножках: сыроежка белая, темнеющая (8,31) >  сыроежка темно-красная (5,32) > шампиньон луговой (4,86) > сыроежка лиловая (3,86) > масленик настоящий (2,51) > сыроежка ломкая  (2,12) > ложная лисичка (1,83) > мухомор серый (1,31) > груздь (0,52) > валуй (0,34).

Интенсивность поглощения элементов прямо пропорциональна ПБЭ, и различия значений у видов связываются с возрастом тестируемого органа, сорбирующего полютанты из окружающей среды [2]. Показатель ПБЭ (таблица 1) у изученных видов грибов изменялся от 0,003-0,12, а, следовательно, хром в биологическом круговороте веществ в микоценозе играет незначительную роль.

Известно, что в целом накопление ТМ определяется химической природой самого элемента, биологическими особенностями видов грибов, а также условиями их произрастания, например, содержанием в почве и атмосферном воздухе [7]. Рассчитанные коэффициенты накопления хрома в грибах уменьшаются в следующем порядке: водорастворимая форма (235,5) > обменная форма (84,1) > кислоторастворимая форма (55,7) > валовая форма (0,20), подтверждая, что активное поступление хрома в грибы происходит не из почвы, а из атмосферного воздуха. Выведенные регрессионные уравнения линейной функции также указывают на отсутствие общей корреляционной закономерности между содержанием хрома в грибах и его содержанием в почве (валовым и подвижных форм).

Согласно рядам биологического поглощения элементов, разработанным А.И. Перельманом [5],  для 83,3 % изученных грибов хром является элементом слабого накопления и среднего захвата, а для 16,7 % - элементом слабого захвата  (КБП = 0,24 при размахе 0,01-0,51).        

Рецензенты:

  • Лихачев Сергей Федорович, доктор биологических наук, профессор, декан факультета экологии Челябинского государственного университета, г. Челябинск, Россия.                         
  • Сатаева Алия Рифкатовна, доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой экологии и защиты окружающей среды Семипалатинского государственного университета имени Шакарима, г. Семей, Казахстан.    

Библиографическая ссылка

Сибиркина А.Р. АККУМУЛЯЦИЯ ХРОМА ГРИБАМИ СОСНОВОГО БОРА СЕМИПАЛАТИНСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=5449 (дата обращения: 21.11.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252