Научные стремления 2011-2

УДК 661.162.66.

Круглик О.Я.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАСТВОРА НАНОКОБАЛЬТА НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ПШЕНИЦЫ ЯРОВОЙ

ГУО «Гимназия г. Дзержинска»

Химические элементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности растений и животных в микроколичествах называют микроэлементами, однако их биологическая роль весьма значительна. Ряд ученых называют их «элементами жизни», как бы подчеркивая, что при отсутствии указанных элементов жизнь растений и животных становится невозможной. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не реализуют своих возможностей и дают низкий и не всегда качественный урожай. [1]. Одним из существенных для функционирования живых организмов микроэлементов является представитель VIII группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева кобальт.

Существует много работ, касающихся роли кобальта в физиологии растений. Его содержание повышается в период роста и снижается во время цветения. Бобовым растениям кобальт необходим для усиления азотофиксирующей деятельности клубеньковых бактерий. Он входит в состав витамина В12, который имеется в клубеньках, оказывает заметное положительное действие на активность фермента гидрогеназы, а также увеличивает активность нитратредуктазы в клубеньках бобовых культур [2]. Кобальт влияет на накопление сахаров и жиров в растениях. Он благоприятно действует на процесс синтеза хлорофилла в листьях растений, уменьшает его распад в темноте, увеличивает интенсивность дыхания, содержание аскорбиновой кислоты в растениях. В результате внекорневых подкормок кобальтом в листьях растений повышается общее содержание нуклеиновых кислот. Кобальт принимает активное участие в реакциях окисления и восстановления, стимулирует цикл Кребса и оказывает положительное влияние на дыхание и энергетический обмен. Благодаря своему положительному влиянию на обмен веществ, синтез белков, усвоение углеводов и т.п. он является могучим стимулятором роста [3]. Некоторые растения способны концентрировать кобальт. К ним относятся кубышка желтая, черемуха обыкновенная, шиповник собачий и др. [4]

В настоящее время в сельском хозяйстве используют кобальтовые удобрения в виде 0,05-0.1%-ного раствора сульфата или хлорида кобальта для некорневых подкормок растений и предпосевной обработки семян. Внесение в почву водорастворимых солей кобальта малоэффективно ввиду довольно высокой подвижности ионов кобальта [5]. При внесении минеральных солей в составе комплексных удобрений наблюдается сравнительно низкая степень усвоения ионов металлов, а при передозировке удобрений отчѐтливо проявляется угнетение растений. [6]

861

В институте физико-органической химии Национальной Академии наук Беларуси в отделе высокомолекулярных соединений с 2011 г разрабатывается и испытывается новый комплексный препарат для растениеводства на основе коллоидного раствора наночастиц соединений кобальта и железа (далее по тексту – нанокобальт), синтезированный с использованием экспериментальной базы Научно-технического общества «АКТЕХ». В качестве стабилизатора наночастиц в структуре коллоидного раствора используются модифицированные крахмалы. Процесс синтеза обеспечивает получение нерастворимых частиц соединений микроэлементов, размер которых изменяется от 10 до 50 нанометров. Столь малые частицы проявляют свойства сходные с ионами кобальта, они образуют устойчивые дисперсии; хорошо усваиваются как корневой системой растений при исследовании на модели гидропонной культуры, так и при некорневой подкормке. Модифицированный крахмал при попадании в почву разлагается микроорганизмами, что гарантирует его полное биоразложение и упрощает меры по технике безопасности при работе с препаратом и утилизации его отходов. Данный препарат соответствует требованиям микроудобрения и подходит для проведения предпосевной обработки и эффективной внекорневой подкормки сельскохозяйственных растений.

Цель исследования заключалась в изучении влияния раствора нанокобальта на рост пшеницы яровой сорта Дарья. В ходе работы следовало установить, не оказывает ли препарат, содержащий нанокобальт угнетающего действия на растения, а также выяснить, является ли данный препарат более эффективным по действию, чем стандартные кобальтсодержащие препараты, используемые в сельском хозяйстве как микроудобрения.

Актуальность работы не вызывает сомнения, так как в работе изучается действие наночастиц, новых синтезированных препаратов, действие которых на растения еще необходимо исследовать. Механизмы взаимодействий, возникающие в области непосредственного контакта искусственных наночастиц и клеток живого организма, еще недостаточно изучены. В первую очередь дело в том, что искусственно созданные нанообъекты обладают свойствами, не существовавшими в природе ранее или не встречавшимися в определѐнном организме. Поскольку организм состоит из сложным образом организованных молекул, на определѐнном уровне его вполне правомочно описывать в терминах нанообъектов. Таким образом, искусственные наночастицы могут начать взаимодействовать с естественными нанообъектами самым непредсказуемым образом, оказывая как положительно, так и отрицательное влияние [7].

Стандартные методы по изучению роста и развития растений в ботанике позволяют оценивать влияние изучаемых препаратов путем обычного сравнения группы растений, обработанной тестируемым раствором с контрольной группой растений или с растениями, обработанными уже существующими применяемыми аналогичными препаратами.

862

Материалы и методы работы. На базе учебно-опытного участка ГУО «Гимназия г. Дзержинска» в период с июля по сентябрь 2011 года проводились исследования по изучению действия данного препарата на рост и развитие пшеницы яровой сорта Дарья, созданного и включенного в Госреестр Республики Беларусь РНИУП «Институт земледелия и селекции НАН Беларуси» в 2002 г.

Изучение влияния кобальтсодержащих веществ на рост и биометрические показатели растений пшеницы мягкой проводилось в условиях вегетационного опыта (почвенные культуры). Семена замачивались сутки в воде и высевались в грунт на учетные площадки - делянки размером 75х200 см каждая. Почва дерново-подзолистая средне-суглинистая. Эксперимент включал 4 варианта: 1. Обработка раствором хлорида кобальта; 2. Обработка раствором хелата кобальта; 3. Обработка раствором нанокобальта; 4. Контроль (вода).

В ходе работы была проведена пятикратная обработка растений кобальтсодержащими растворами, в варианте с контролем растения опрыскивались водой. Учет роста выполняли с интервалом 4-6 суток после опрыскивания на 10-20 типичных, случайно выбранных на каждую дату особях. Уход за растениями осуществлялся в соответствии с общепринятой агротехникой. В ходе исследований определялись следующие показатели: высота растений; кущение растений, длина колоса – в последнем сборе растений. Высота растений фиксировалась при помощи измерительной ленты. Для опрыскивания использовалась концентрация растворов равная 0,5 мкг/л. Растворы были заранее приготовлены и переданы для использования сотрудниками Научно-технического общества «АКТЕХ», Минск.

Полученные в результате измерений данные заносим в сводную таблицу результатов.

Таблица 1. Данные измерения растений в опытах 1-4.

863

После первого опрыскивания раствор нанокобальта оказал наиболее благоприятное воздействие на растения, вызвав увеличение средней высоты растений на 8,3 %, по сравнению с контролем. Действие хелата кобальта по сравнению с контролем менее значительно, он увеличил среднюю высоту растений на 3,6 %. Значение действия раствора хлорида кобальта оказываются практически соотносимы с показателя контрольной группы.

После второго опрыскивания раствор нанокобальта также продолжал оказывать положительное воздействие на организм растений. У растений, обработанных раствором нанокобальта, прирост по сравнению с контролем составляет 4,7 %. В группах растений обработанных хелатом кобальта и хлорида кобальта отмечается некоторое угнетение роста растений по сравнению с контролем. Они снизили показатели средней высоты растений на 5,8% и 6,3 % соответственно.

После третьего опрыскивания раствор нанокобальта продолжает оказывать положительное воздействие на организм растений. Данные таблицы показывают положительное действие раствора нанокобальта на растения, вызывающее увеличение средней высоты растений на 5,4 %. Незначительное замедление роста и кущения оказывает воздействие хлорида кобальта, что может быть связано с негативным влиянием ионов хлора на рост растений. Действие раствора хелата кобальта в данной выборке соответствует показателями контроля.

После четвертого опрыскивания показатели на протяжении нескольких измерений сохраняют свои тенденции: так, заметно положительное влияние раствора нанокобальта от показателя к показателю, заметно выражено небольшое угнетение в росте при действии раствора хлорида кобальта, показатели действия раствора хелата кобальта немного отличаются от показателей контрольной группы, являясь приблизительно равными. Раствор нанокобальта по сравнению с контролей показывает увеличение высоты растений на 4,2%, а также увеличивает показатели кущения на 3,4% .

Данные после пятого опрыскивания позволили сделать окончательный вывод о положительном влиянии раствора нанокобальта на рост и развитие растений. В последнем измерении прирост пшеницы, вызванный действием

864

раствора нанокобальта составил +5,2%, длина колоска в опыте с нанокобальтом также больше контрольной на 5,9%. Следовательно, можно с уверенностью сказать, что действие нанокобальта не оказывает негативного воздействия на рост и развитие растений, и данный раствор показывает более положительное воздействие на организм растений по сравнению с другими кобальтсодержащими препаратами.

Выводы. 1. Раствор нанокобальта можно использовать в качестве микроудобрения для внекорневой подкормки растений путем опрыскивания.

2.Раствор нанокобальта не оказывает негативного воздействия на рост и развитие пшеницы яровой.

3.Раствор нанокобальта является более эффективным микроудобрением по сравнению с другими кобальтсодержащими препаратами, которые используются в современном сельском хозяйстве.

В заключение хочется отметить, что тестируемый препарат обладает рядом особенностей по сравнению с традиционными микроудобрениями, позволяющих рассматривать его как наиболее эффективное средство внекорневой подкормки растений. К ним относится: хорошая совместимость препарата с водой, способность длительно храниться, нечувствительность к температурным изменениям и действию некоторых химических реагентов, которые могли бы его осаждать в почве. Малый размер частиц позволяет препарату легко проникать внутрь клетки, быстро оказывая биологический эффект. Экономическая целесообразность применения препарата состоит в его экономном расходовании при внекорневой подкормке, что позволит существенно снизить затраты на кобальтовые микроудобрения сельским хозяйствам. Существование других комплексных микроудобрений, включающих полный перечень микроудобрений необходимых растениям, позволяет задуматься о создании аналогичных нанокомплексов, где синтез и тестирование нанокобальта стоит первым в ряду исследований.

Автор работы выражает благодарность директору НТО «АКТЕХ» С.Г. Азизбекяну и младшему научному сотруднику А.Р. Набиуллину за возможность использования препарата и оказание методической помощи при проведении работы.

Литературные источники

1.Значение Кобальта в жизни растений. Кобальтовые удобрения //[Электронный ресурс] Режим доступа http://agrofaq.ru/page/znachenie-kobalta-v-zhizni-rastenij-kobaltovye- udobrenija - Дата доступа – 10.10.2011

2.Биологическая роль кобальта//И.И. Моргулис, Р.Г. Хлебопрос //[Электронный ресурс] Режим доступа http:// http://modernproblems.org.ru/ecology - Дата доступа – 10.10.2011

3.Большая Энциклопедия Нефти Газа Синтез – хлорофилл //[Электронный ресурс]

Режим доступа http://www.ngpedia.ru/id425144p4.html – Дата доступа – 10.10.2011

4.Биогеохимический метод поиска полезных ископаемых/ Из недр Земли //[Электронный ресурс] Режим доступа http://iznedr.ru Дата доступа – 10.10.2011

5.Свободная энциклопедия Википедии /Кобальтовые удобрения//[Электронный ресурс] Режим доступа http://ru.wikipedia.org/wiki/Кобальтовые_удобрения.Дата доступа –

10.10.2011

865

6.Физиология растений, микроэлементы/ кобальт//[Электронный ресурс] Режим доступа http://fizrast.ru, Дата доступа – 10.10.2011

7.Чугунов Антон/ Невидимая граница: где сталкиваются «нано» и «био»//журнал №1 «Косметика и медицина»//2010.

Kruglyk O.Y.

RESEARCH INTO THE INFLUENCE OF NANOCOBALT SOLUTION ON THE

GROUTH AND DEVELOPMENT OF SPRING WHEAT

“Dzerzhinsk Gymnasium” State Educational Establishement, Dzerzhinsk

Summary

The relevance of the research leaves no doubt, as it explores the effect of nanoparticles, new synthesized preparations, the impact of which on plants is studied not enough. Impact mechanisms, happening in the location of actual contact between artificial nanoparticles and cells of a living organism have not yet been studied enough. First of all because artificially created nanoobjects have qualities, not existing in nature before or never met in a certain organism before. As an organism consists of molecules, which are combined in a complicated way, on a certain stage it can be competently described with the terms of nanoobjects. Thus artificial nanoparticles can begin interacting with natural nanoobjects in the most unpredictable way, demonstrating both positive and negative effect. This work helps estimate general influence of the solution of a new complex preparation of nanocobalt on the grouth and development of plants in field conditions. Testing of the preparation is carried out within the framework of the task ‗To work out and implement experimental and industrial technology of producing an ecologically safe antistress preparation for crop production on the basis of new generation mediators‘, approved by the plan of The State Scientific and Technical Programme ‗Industrial Biotechnologies' , subprogramme 2 ‗Biopreparations and technologies for ecologisation and raising of productivity of agricultural production‘ in 2011 – 2016.

866

УДК 57.083.12

Курневич Е.А.

СРАВНЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ СРЕДСТВ И СРЕДСТВ БЫТОВОЙ ХИМИИ НА ПЛЕСНЕВЫЕ ГРИБЫ

ГУО «Средняя школа № 2 г. Смолевичи»

Современные технологии позволяют использовать разнообразные строительные и отделочные материалы. Но жители квартир, где в оконных проемах стоят стеклопакеты, а ванные комнаты и кухни отделаны воздухонепроницаемыми материалами, столкнулись еще с одной проблемой: плесенью.

Благодаря наличию ферментов, эти грибы могут использовать в качестве питательного субстрата ткани, древесину, побелку, обои, масляную и водоэмульсионную краску, цемент, развиваться на оконных рамах, стенах, потолке. Это и объясняет их развитие на мебели, стенах, потолке, оконных рамах, трубах отопления, одежде, обуви и многих других, порой самых неожиданных субстратах.

Таким образом, актуальность исследования плесневых грибов в жилых помещениях в связи с широким использованием материалов, способствующих размножению микобиота, является очевидной.

С другой стороны, возрастает число аллергических реакций человеческого организма на различные вещества, в том числе и на так называемую домашнюю пыль. В состав этой пыли входят и споры плесневых грибов. Очевидно, что применяя в борьбе с плесневыми грибами, поселившимися в жилом помещении, различные агрессивные химические соединения, человек может повысить риск возникновения аллергических реакций.

Была выдвинута гипотеза: природные средства, используемые для борьбы с плесневыми грибами, могут быть не менее эффективны, чем выпускаемые промышленностью.

Цель исследования: сравнить воздействие природных средств и средств бытовой химии на плесень, развивающуюся в жилых помещениях.

Задачи:

1.Определить видовой состав плесневых грибов, размножающихся в жилых помещениях.

2.Сравнить рост выделенных грибов на питательных средах, содержащих природные фунгициды и средства бытовой химии.

3.Сделать выводы об эффективности использования в домашних условиях безопасных для здоровья человека природных средств в целях борьбы

сплесневыми грибами.

Используемые среды и реактивы. Картофельно-глюкозный агар.

Состав: картофель (200г), глюкоза (100г), агар (20г) на 1 л. Среда стерилизовалась с использованием автоклава при давлении в 1 атм и температуре в 100°С.Раствор уксусной кислоты 1%.Раствор поваренной соли 1%.Моющее средство «Крот» .Моющее средство «SANEKS».

867

Моющее средство ―SANITA». Моющее средство «SORTI» .Стерильная дистиллированная вода.

Методика. На начальном этапе работы использовался метод выделения чистой культуры. Для этого с образца хлеба и мандариновой кожуры был взят и высеен образец плесени. Через неделю был поставлен эксперимент, направленный на исследование способности некоторых веществ подавлять рост гриба.

Результаты. В первую очередь мы высеяли плесневые грибы, выросшие в ванной комнате и на рамах окна в квартире, на питательную среду и определили по внешним признакам, что это грибы родов Penicillium и Aspergillus. Далее выделили чистую культуру этих грибов и исследовали интенсивность роста колоний чистых культур на питательных средах, содержащих уксусную кислоту, поваренную соль (народные средства борьбы с плесневыми грибами [4]) и средства бытовой химии.

В течение 20 дней (две серии опытов) нами были проведены измерения интенсивности роста грибов родов Penicillium и Aspergillus по отношению к различным химическим веществам. На протяжении первых десяти дней был изучен характер роста указанных выше плесневых грибов по направлению к поваренной соли, уксусной кислоте и моющему средству «SANEKS». В качестве контроля использовалась стерильная дистиллированная вода. Для обоих грибов было отмечено, что интенсивность роста в сторону моющего средства была в разы ниже, чем в сторону поваренной соли, уксусной кислоты и воды.

Диаграмма 1. Рост плесневых грибов родов Aspergillus и Penicillium в первой серии опытов.

Однако по отношению к грибу рода Penicillium поваренная соль была более эффективны, чем по отношению к роду Aspergillus.

Исходя из полученных данных, в продолжение работы мы использовали другие современные моющие средства: «Крот», «Чистофф», «SANITA» и «SORTI».

Для рода Penicillium максимальная интенсивность роста наблюдалась при использовании моющего средства «SANITA». В этом случае средний радиус колонии гриба составлял 0,8 см. Максимальное подавление роста осуществляло чистящее средство «Крот», так как средний радиус колонии гриба составлял

868

0,5 см, в то время как для средств «Чистофф» и «SORTI» данная величина была

0,7 см.

В случае гриба рода Aspergillus, наибольший радиус колонии отмечался при использовании средства «Чистофф» и составлял 1,0 см. Максимально подавляло рост моющее средство «Крот». Средний радиус колонии составлял только 0,4 см.

Диаграмма 2. Рост плесневых грибов родов Aspergillus и Penicillium во второй серии опытов.

Заключение. Таким образом, гипотеза, выдвинутая нами в начале исследования, не подтвердилась: средства бытовой химии оказались более эффективными в борьбе с плесневыми грибами, чем народные средства. Возможно, когда-то народные средства уничтожения плесневых грибов были более эффективны, но в связи с широким распространением средств бытовой химии плесени стали более устойчивы.

Но остается проблемным вопрос предупреждения развития плесневых грибов в квартирах для людей, страдающих аллергией. Им можно посоветовать выполнение некоторых правил профилактики развития плесени и использование при уборке ванных комнат, мытье оконных рам и откосов растворы поваренной соли и уксусной кислоты для предотвращения размножения плесневых грибов.

Литературные источники

1. В.Д. Поликсенова, А.К. Храмцов, С.Г. Пискун «Методические указания к занятиям спецпрактикума по разделу «Микология. Методы экспериментального изучения микроскопических грибов» для студентов 4 курса дневного отделения специальности «G 31 01 01 – Биология»

Kurnevich E.A.

THE COMPARISON OF INFLUENCE OF NATURAL AND SYNTHETIC

SUBSTANCES ON THE MOULD

State Educational Establishment “Smolevichi Secondary School № 2”

Summary

869

The aim of our research is comparison of influence of natural and synthetic substances on domestic mould. At first, we obtained culture of domestic fungi and identified their classification. Those fungi were defined to genera Penecillium and Aspergillus. The main part of experiment had continued for 20 days. During first 10 days, we were studying growth of mould on the nutritious medium that contain NaCl, vinegar acid and synthetic substance ―SANEKS‖. ―SANEKS‖ suppressed development of fungi much better than other substances. So, for further investigate we used another synthetic compound, such as ―Крот‖, ―Чистофф‖, ―SANITA‖ and ―SORTI‖. Consequently we found out, ―Крот‖ was by far the most effective inhibitor mould‘s growth.

As it turned out, synthetic substances was defined as better suppressor than natural salt or

acid.

870