Осмотический стресс что это

Содержание
  1. Осмотический стресс что это
  2. Осмотический шок — Osmotic shock
  3. СОДЕРЖАНИЕ
  4. Механизмы восстановления и толерантности
  5. При гиперосмотическом стрессе
  6. При гипоосмотическом стрессе
  7. Осмотические повреждения у человека
  8. Смотрите также
  9. Рекомендации
  10. Осмотический стресс и осмотический шок у аквариумных рыбок
  11. Признаки
  12. Причины
  13. Предотвращение
  14. Лечение
  15. Примечание. Присутствие в аквариуме аммиака тоже может оказать неблагоприятное воздействие на осмотическую регуляцию.
  16. Признаки
  17. Предотвращение
  18. Борьба с солью: решающий удар за сорбентами
  19. Конкурс «био/мол/текст»-2019
  20. Как осушение Аральского моря привело к засолению во всем Казахстане?
  21. Что такое солевой стресс и чем он опасен?
  22. Как растения противостоят натиску токсичных ионов солей?
  23. Что «не так» с засолением?
  24. Сорбенты: что, как, и где поглощается, и причем тут засоление?
  25. Модельная система, или Как все началось
  26. Краткое отступление, или Как мы «измерили» стресс
  27. Что происходило внутри растений?
  28. Какой механизм кроется в победе сорбентов над солевым стрессом?
  29. Работают ли сорбенты и на обычных овощах?
  30. В чем проявляется закон толерантности Шелфорда?
  31. С ионитами разобрались — они работают. Как отходы ГРЭС способны помочь деградированным почвам?
  32. Заключение
  33. Благодарности

Осмотический стресс что это

Осмотический стресс — это нарушение системы осмотической регуляции рыбы, обусловленное наличием обширного водопроницаемого участка на коже (например, из-за ранения или болезни) или в результате неподходящего химического состава воды (об этом рассказано выше в разделе 1.1.2).

Осмотическая регуляция — это процесс, посредством которого рыбы поддерживают надлежащий водно-солевой баланс в своем теле с целью обеспечения оптимальных внутренних условий для различных физиологических и биохимических процессов. Если природная непроницаемость кожи нарушается из-за ранения или болезни, то под действием осмотических сил вода будет входить в тело рыбы, и соли, присутствующие в ее теле, будут, наоборот, выходить через рану (или раны). Все это создает дополнительную нагрузку для системы осмотической регуляции, которая в тяжелых случаях не способна справляться с этой чрезмерной нагрузкой, что в результате приведет к смерти рыбы из-за отказа системы осмотической регуляции.

Признаки. Если рыба с одной или несколькими глубокими ранами, язвами или обширными повреждениями кожи демонстрирует типичные признаки стресса (раздел 1.5.2) -такие, как ненормально светлая или темная окраска, необычное поведение (вялость или гиперактивность), прижатые плавники, ускоренное дыхание и, в тяжелых случаях, потеря равновесия, следует подозревать осмотический стресс.

Причина. Серьезное ранение кожи или болезнь.

Предотвращение. Глубокие раны и обширные участки поврежденной кожи следует местно обработать антисептическим средством — например, меркурохромом (см. главу 27). Затем с целью обеспечения водонепроницаемости нужно покрыть рану вазелином или нетоксичным кремом для кожи, подобранным по совету ветеринара, чтобы создать искусственный барьер для проникновения инфекции и содействовать снижению осмотического стресса, пока рана будет заживать.

Лечение. Добавьте в воду сбалансированную физиологическую соль (ее можно приобрести в аквариумном магазине) в количестве 1 г/литр для рыб, обитающих в мягкой воде, или 3 г/литр для рыб, обитающих в жесткой воде. Эта мера позволит снизить осмотическое давление, которое определяется разницей между внутренним и внешним содержанием соли, и поможет облегчить осмотический стресс. Кроме того, соль поможет предотвратить вторичную грибковую инфекцию кожных ран.

Примечание. Существует риск, что солевая обработка принесет больше вреда, чем пользы — такое может случиться, если рыба привыкла к кислой воде, бедной минеральными солями. Причиной является воздействие сопутствующих изменений химического состава воды на биохимические процессы, проходящие в организме рыбы.

Болезни и патологические состояния, возникающие из-за нарушения условий окружающей среды

Помутнение роговицы глаз (раздел 6.2)

Водянка (раздел 6.3)

Плавниковая и хвостовая гниль (раздел 3.2.2)

Туберкулез рыб (раздел 3.2.3)

Грибковые инфекции (раздел 3.3)

Образование отверстий в голове (раздел 4.1.10)

Вздутие Малави (раздел 6.4)

Пучеглазие (экзофтальмия) (раздел 6.5)

Чрезмерное образование кожной слизи (раздел 4.1.18)

Источник

Осмотический шок — Osmotic shock

Осмотический шок или осмотический стресс — это физиологическая дисфункция, вызванная внезапным изменением концентрации растворенного вещества вокруг клетки , которое вызывает быстрое изменение движения воды через ее клеточную мембрану . В условиях высоких концентраций солей , субстратов или любого растворенного вещества в супернатанте вода выводится из клеток посредством осмоса . Это также подавляет транспорт субстратов и кофакторов в клетку, таким образом «шокируя» клетку. С другой стороны, при низких концентрациях растворенных веществ вода проникает в клетку в больших количествах, вызывая ее набухание и либо разрыв, либо апоптоз .

У всех организмов есть механизмы реагирования на осмотический шок с датчиками и сетями передачи сигналов, которые предоставляют клетке информацию об осмолярности окружающей среды; эти сигналы активируют реакцию на экстремальные условия. Хотя одноклеточные организмы более уязвимы к осмотическому шоку, поскольку они напрямую подвергаются воздействию окружающей среды, клетки крупных животных, таких как млекопитающие, все еще страдают от этого стресса в некоторых условиях. Текущие исследования также показывают, что осмотический стресс в клетках и тканях может вносить значительный вклад во многие заболевания человека.

У эукариот кальций действует как один из основных регуляторов осмотического стресса. Уровень внутриклеточного кальция повышается при гипоосмотическом и гиперосмотическом стрессах.

СОДЕРЖАНИЕ

Механизмы восстановления и толерантности

При гиперосмотическом стрессе

внеклеточная секвестрация кальция альбумином крови .

Преходящее внутриклеточное повышение Ca 2+ .

При гипоосмотическом стрессе

увеличение внутриклеточного Ca 2+ и высвобождение внеклеточного АТФ

Кальцийзависимый отток осмолита таурина . Было обнаружено, что удаление внеклеточного кальция предотвращает отток таурина на 50%, а удаление внеклеточного Ca 2+ и одновременное истощение внутриклеточных запасов Ca 2+ с помощью тапсигаргина уменьшило его на 85%.

Осмотические повреждения у человека

Смотрите также

  • Осмолит
  • Мио- Инозитол
  • Таурин и Таурин-транспортная АТФаза
  • Креатин
  • Бетаины
  • Триметилглицин — бетаин и метаболит холина
  • Сорбитол
  • Глицерофосфохолин

Рекомендации

Эта статья по биологии — незавершенная . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Источник

Осмотический стресс и осмотический шок у аквариумных рыбок

Осмотический стресс может возникнуть, когда система осмотической регуляции рыбы подвергается риску из-за неподходящего химического состава воды. Кроме того, он может наступить из-за повышенной проницаемости кожи, ставшей результатом травмы или болезни.

Осмотическая регуляция — это процесс, с помощью которого рыбы поддерживают необходимый водно-солевой баланс с целью обеспечения оптимальных условий для различных физиологических и биохимических процессов. У рыб всех видов система осмотической регуляции развивалась таким образом, чтобы поддерживать водно-солевой баланс при том химическом составе воды, который характерен для их природной среды обитания. Если система осмотической регуляции испытывает перегрузки из-за длительного воздействия неподходящих условий (осмотический стресс) или внезапного резкого изменения химического состава воды (осмотический шок), тогда рыба, возможно, будет физиологически неспособна справиться с этим. Хронический осмотический стресс может в конечном итоге привести к смерти, а осмотический шок может закончиться смертью очень быстро.

Читайте также:  Твц гороскоп передача настроение

Возможно, именно проблемы, связанные с осмотической регуляцией, в некоторых случаях являются причиной болезни, известной как «вздутие Малави», которая обычно поражает цихлид.

Признаки

Рыбы могут демонстрировать типичные признаки стресса — такие, как ненормально светлая или темная окраска, необычное поведение (вялость или, наоборот, повышенная активность), прижатые плавники, учащенное дыхание, а в тяжелых случаях они не способны сохранять равновесие.

Причины

• Осмотический стресс: пребывание в воде, которая либо неестественно богата минеральными веществами, либо наоборот, неестественно бедна ими. Осмотический стресс имеет более серьезные последствия для рыб тех видов, которые в природе обитают в водоемах, богатых минеральными веществами, а в аквариуме их держат в воде, крайне бедной этими веществами, так что осмотическая разница между рыбой и окружающей средой значительно увеличивается. Такие рыбы имеют менее эффективную систему осмотической регуляции, чем те, которые физиологически адаптированы к жизни в воде, бедной минеральными веществами. Поэтому они не способны справиться с возникающими в результате подобных условий перегрузками осморегулирующей системы. Тем не менее, осмотический стресс может произойти и в том случае, когда рыб из водоема, бедного минеральными веществами, держат в слишком жесткой воде.

• Осмотический шок: внезапное изменение концентрации растворенных солей — например, если рыбу без постепенной акклиматизации пересаживают из воды, бедной минеральными солями, в воду, богатую минеральными солями (или наоборот). Это приводит к смерти рыбы в течение 2—3 суток и часто является причиной высокой смертности среди недавно приобретенных рыб у невежественных или равнодушных аквариумистов. Воздействие солевых ванн с высокой концентрацией солей (использующихся, например, для избавления рыб от наружных паразитов) тоже может вызвать тяжелый осмотический шок. Всех рыб, отрицательно реагирующих на такое лечение, следует немедленно вернуть в свежую воду.

Предотвращение

Рыб — особенно если они были пойманы в дикой природе или прожили в неволе только в течение двух поколений — следует держать в воде, в которой содержание солей примерно такое же, как в их природной среде обитания. При этом нужно помнить о том, что концентрация растворенных в воде солей далеко не всегда определяется ее жесткостью.

Рыб ни в коем случае не следует подвергать действию внезапных изменений химического состава воды.

Лечение

Приведите содержание минеральных солей в воде к уровню, приемлемому для данного вида рыб.

В случае осмотического шока это соответствие должно быть полным, а установить его нужно немедленно. Недавно приобретенных рыб, если они явно поражены, лучше перевести в другой аквариум с подходящим химическим составом воды (например, в карантинный аквариум, где они в любом случае должны какое-то время находиться), вместо того чтобы изменять химический состав воды в основном аквариуме, так как это может вызвать осмотический шок у рыб, уже живущих там. Потом воду в карантинном аквариуме можно постепенно, в течение 2-3 недель, привести в соответствие с водой в основном аквариуме и тогда перевести новых рыб в их постоянное жилище.

В случае осмотического стресса концентрацию растворенных солей следует изменять постепенно в течение 1-2 недель, чтобы избежать осмотического шока.

Примечание. Присутствие в аквариуме аммиака тоже может оказать неблагоприятное воздействие на осмотическую регуляцию.

рН-шок.

Это шок, вызванный внезапным изменением рН. Обычно он наблюдается, когда рыб переводят из одного аквариума в другой без предварительной проверки и регулирования параметров химического состава воды в них. Избыточная доза средств, регулирующих рН, также может вызвать рН-шок.

Признаки

В случае резких изменений рН рыбы могут демонстрировать типичные признаки шока — лежать на дне, на боку, а иногда даже брюхом вверх. Однако никаких признаков не видно, пока не пройдут сутки или более после запуска рыб в воду с неподходящими условиями, но к этому времени организму рыб уже будет нанесен непоправимый вред. Нередко на второй или третий день, включив свет в аквариуме, рыб находят мертвыми.

Предотвращение

Прежде чем пересадить рыб в другой аквариум, обязательно убедитесь, что уровень рН в обоих аквариумах находится в разумном соответствии (он не должен отличаться более чем на 0,5 ед.). Если рыбы только что куплены, можно держать их в карантинном аквариуме, а в это время постепенно делать необходимые изменения рН.

Источник

Борьба с солью: решающий удар за сорбентами

Пористая система сорбентов последнего поколения на основе металлорганических каркасов (MOFs)

Автор
Редакторы

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Экологическая катастрофа двадцатого столетия — высыхание Аральского моря — привела к тяжелейшему упадку сельского хозяйства в Центральной Азии. Засоление подорвало плодородие почвы, из-за чего растения не приносят ожидаемых урожаев. Что значит солевой стресс для растения? Какие изменения он вызывает? И можно ли с ним бороться, если старые способы не работают? Мы провели исследование по поиску альтернативных методов снижения засоленности почв, изучив динамику роста и развития растений с использованием сорбентов в условиях солевого стресса: от длины корней до активности антиоксидантных ферментов. В этой статье вы узнаете: связано ли засоление с другими видами метаболических стрессов, способны ли растения бороться с ним, и как промышленные сорбенты и отходы ГРЭС могут спасти деградированные почвы.

Конкурс «био/мол/текст»-2019

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «био/мол/текст»-2019.

Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.

Как осушение Аральского моря привело к засолению во всем Казахстане?

Все мы слышали о трагедии Аральского моря (рис. 1), шокирующей своей масштабностью. Высыхание Аральского моря имеет тяжелейшие последствия для экологии, главное из которых — засоление почвы. Пыльные бури разносят соль, пыль и ядохимикаты на расстояние до 500 км. Таким образом засоление коснулось земли далеко за пределами Приаральского региона [1]. Среди трех известных типов засоления (сульфатное, карбонатное, хлоридное) наиболее токсично — хлоридное, вызывающее сильное угнетение ростовых процессов, в крайних случаях и гибель растения [2]. Именно этот вид засоления широко распространен в Кызылординской области (рис. 2).

Читайте также:  Как избавится от подавленного настроения

Рисунок 1. Высыхание Аральского моря. Динамика с 1989 по 2009 годы. Сейчас находится в состоянии еще большего упадка.

Рисунок 2. Засоленные регионы полей Кызылординской области

В плодородных, на первый взгляд, областях пятнами распространены солонцы и солончаки из-за несовершенного орошения сельскохозяйственных угодий. Как итог — страдают все: и фермеры, и животные, и растения, и местные экосистемы.

Что такое солевой стресс и чем он опасен?

Как известно, большинство сельскохозяйственных культур — гликофиты — чувствительные к засолению растения. Это означает, что небольшие колебания в степени засоленности почвы угнетают не только урожайность растений, но и рост, и нормальный метаболизм [3]. Избыток токсичных водорастворимых солей в корневом горизонте почвы — вот что такое солевой стресс для растения.

Однако солевой стресс не так прост, как кажется. Он способен запустить целый каскад других стрессовых реакций, ухудшающих состояние растения [4]:

  1. Осмотический стресс. В условиях повышенной засоленности растения крайне страдают от недостатка воды, который выливается в «гашение» фотосинтеза, снижение транспирации и деградацию пигментов (хлорофилла) [5].
  2. Ионный дисбаланс. Ионный стресс напрямую связан с утечкой ионов калия и накоплением токсичных ионов натрия в клетках растений. Также ионы Na + вызывают выход воды из клеток листьев и корней в межклеточное пространство (рис. 3) [6].

Рисунок 3. Утечка ионов калия с избыточным поглощением ионов натрия транспортировщиками в листе и клетке корней

Рисунок 4. Последствия влияния солевого стресса на клетку: разрушение мембран, ДНК, белков активными формами кислорода. Возможный итог — разрушение или апоптоз клетки.

Солевой стресс вызывает специфические изменения в метаболизме растения, сильно влияя на вегетативные параметры роста: сухую массу, высоту растений и длину корней, площадь листьев и т.п. Как правило, растения особенно чувствительны к засолению на ранних этапах роста и появления всходов (рис. 5).

Рисунок 5. Влияние солевого стресса на толерантное растение (слева) и чувствительное (справа)

Как растения противостоят натиску токсичных ионов солей?

За тысячи лет эволюции даже самые чувствительные растения выработали свои защитные механизмы (пусть и краткосрочные) против солевого стресса [8]:

  • торможение поглощения солей;
  • синтез осмолитов — низкомолекулярных органических соединений, не вызывающих изменений в метаболизме растения, например, пролина;
  • накопление солей в вакуолях;
  • ионная дискриминация K + , Na + , Cl – и SO4 2– во время поглощения корнями и транспорта в побеги;
  • выработка некоторых ферментов, гормонов, антиоксидантов [10]. Для очистки от АФК и токсичных продуктов распада служат антиоксидантные ферменты: супероксидисмутаза (СОД), каталаза (КАТ), аскорбатпероксидаза (АПО) [9].

Фермент альдегидоксидаза (АО) участвует в биосинтезе «гормона стресса» — абсцизовой кислоты (ABA) [10]. Было обнаружено повышенное содержание альдегидоксидазы в корнях и побегах растения в условиях солевого стресса, в корнях засоленного ячменя содержалось больше всего единиц фермента АО [11].

Что «не так» с засолением?

Как бы ни была эффективна адаптация к солевому стрессу, при длительном воздействии растения неминуемо погибнут. Сейчас решение проблемы засоления разделяется на два направления.

  1. Агротехническое. Мелиорация — дорогостоящий процесс, зачастую усложненный из-за увеличения засоленности сильнозасоленных почв и солонцов. Глубокое рыхление пашни и промывной полив по-прежнему не гарантирует урожайности культур [12].
  2. Генноинженерное. Селекция солеустойчивых растений остается критически сложным направлением исследований, так как признак солеустойчивости определен множеством генов (около 8% всего генома), а экспрессия более 25% всех генов, вызывающих неспецифичный комплексный ответ на засоление, зависит от концентрации солей [6].

Поэтому фермеры зачастую ограничиваются лишь малоэффективным севооборотом и простыми дешевыми органическими удобрениями (навозом).

Сорбенты: что, как, и где поглощается, и причем тут засоление?

Сорбенты — твердые тела или жидкости, избирательно поглощающие из окружающей среды определенные вещества. По характеру поглощения делятся на:

    абсорбенты (рис. 6);

Рисунок 6. Различия между абсорбентами (слева) и адсорбентами (справа). Основное различие заключается в активных фазах (газ/жидкость и жидкость / твердое тело).

Рисунок 7. Пористая система активированного угля: макропоры захватывают более крупные молекулы, микропоры — более мелкие

Рисунок 8. Механизм ионообменной реакции между ионообменной смолой и ионами с целью очищения воды. На иллюстрации видно, как группы H + и OH – замещаются на ионы солей.

Иониты уже сейчас широко используются для удаления ионов из жесткой воды посредством фильтрования или для очистки морской воды (с замещением ионов NaCl на Ca (OH)2) [14]. Активированный уголь используют не только как эндосорбент при интоксикации, но также как фильтр жидкостей и газов (например, внутри противогазов); гранулы активированного угля также удаляют ионы Cl – и органических загрязнителей из технических вод [15].

Таким образом, способность сорбентов связывать другие вещества стала одной из причин их активного применения в промышленности для фильтрации и очистки различных жидкостей [16].

Поэтому мы выбрали объектом наших исследований ионообменные и адсорбирующие сорбенты для исследования их способности удалять ионы солей из среды как метод снижения засоленности почв.

Модельная система, или Как все началось

Как «представителей» ионообменных сорбентов мы взяли органическую смолу Macro-Prep DEAE (МР) и неорганический минерал гидроксиапатит (HA / [Ca5(PO4)3(OH)2]) [17]. Каждый из них обладает своими уникальными свойствами (особая матрица, полимерная структура, лиганды — не будем останавливаться), важнейшее из которых: независимое от молекулярного веса, заряда или изоэлектрической точки поглощение.

Краткое отступление, или Как мы «измерили» стресс

Методика исследования — достаточно важная часть всего эксперимента. Мы постарались «измерить» ответ растений на воздействие солевого стресса с и без сорбентов при помощи внешних биометрических (то есть измеряемых) параметров: высота побегов, длина корней, сухая масса, всхожесть семян. А также исследовали метаболический ответ — провели гель-электрофорез (пропустили белки растений через молекулярное сито) и специфически окрасили на проявление трех ферментов: альдегидоксидазы (АО), супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КАТ).

Таким образом, мы стремились отследить развитие солевого стресса через ферменты окислительного стресса и адаптации [18].

Модельной системой — максимально изученной и упрощенной — был выбран яровой ячмень. Мы подвергли заранее подготовленные семена ячменя 15-дневному засолению в 150 mM NaCl.

Вот такие результаты мы получили (рис. 9а и 9б):

Рисунок 9а. Влияние ионитов и 150 mM NaCl на длину стеблей ярового ячменя. Слева направо: контроль, HA, MP, HA+NaCl, MP+NaCl, NaCl.

Рисунок 9б. Влияние ионитов и 150 mM NaCl на длину корней ярового ячменя. Слева направо: контроль, HA, MP, HA+NaCl, MP+NaCl, NaCl.

По фотографиям видно, что образцы, выращенные с использованием сорбентов, практически не отличаются от «нормальных» всходов. Так и есть: образцы, выросшие с сорбентами Macro-Prep DEAE и гидроксиапатитом, незначительно отличаются от здорового растения по своим ростовым параметрам.

Что происходило внутри растений?

После проведения электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ) мы смогли специфически окрасить нужные нам ферменты: альдегидоксидазу и антиоксидантные ферменты.

Мы ожидали очень сильный ответ растения на солевой стресс — развитие окислительного стресса.

Должно было произойти нечто подобное тому, что на рисунке 10.

Рисунок 10. Разрушение клетки под воздействием свободных радикалов (АФК)

Однако мы получили совершенно противоположный эффект. Все опытные образцы (кроме засоленного) показали минимальное развитие окислительного стресса в клетке (рис. 11 и 12). Это означает, что ферменты-защитники (антиоксиданты) растения в виде каталазы и супероксиддисмутазы смогли выстоять натиск свободных радикалов и противостояли развитию окислительного стресса — спутника солевого (рис.13).

Рисунок 11. Альдегидоксидаза в ПААГ. Интенсивность окрашивания показывает активность ферментов. 1. Контроль. 2. Гидроксиапатит. 3. Macro-Prep (ion exchange media). 4. Гидроксиапатит+NaCl. 5. Macro-Prep+NaCl. 6. 150 mM NaCl.

Рисунок 12. Супероксиддисмутаза (а) и каталаза (б) в ПААГ. Интенсивность окрашивания показывает активность ферментов. 1. Контроль. 2. Гидроксиапатит. 3. Macro-Prep (ion exchange media). 4. Гидроксиапатит+NaCl. 5. Macro-Prep+NaCl. 6. 150 mM NaCl.

Рисунок 13. Нормальный ответ растений (optimal response) — зеленый пик — является признаком повышения стрессоустойчивости

Фермент альдегидоксидаза (голубые полосы) показал умеренную активность, свидетельствуя о поддержании здорового метаболизма. Враг повержен, враг не страшен!

Какой механизм кроется в победе сорбентов над солевым стрессом?

Иониты способны производить ионнообменные реакции как с большими, так и с малыми молекулами. Происходит «товарный обмен» ионами: токсичные ионы Na + связываются и затормаживаются в сетке сорбентов, взамен безопасные ионы (вид ионов варьирует в зависимости от сорбента: это могут быть, например, K + и Ca 2+ ) выделяются в среду и не вредят растению. Таким образом, сорбенты блокируют доступ токсичным солям в клетку растения, из-за чего мы наблюдаем минимальное влияние солевого стресса.

Работают ли сорбенты и на обычных овощах?

Да! Мы испытали иониты в аналогичном опыте на овощах разной степени чувствительности: относительно толерантном томате и чувствительной моркови посевной.

Результат оказался практически идентичным с небольшими колебаниями в ростовых показателях (у томата корни длиннее, чем у моркови. Что делать. — особенность вида).

В чем проявляется закон толерантности Шелфорда?

Закон толерантности Шелфорда гласит, что определенный экологический фактор устанавливает границы для развития популяции: процветание в оптимуме, а при избытке или недостатке проявления фактора — упадок в развитии (рис. 14). Мы предположили, что существует некая оптимальная концентрация для ионитов, при значении которых растения будут процветать.

Рисунок 14. Графическое изображение закона толерантности Шелфорда. Количество рыб демонстрируют процветание популяции. Как видно, при оптимальном значении факторов среды (в данном случае температуры), популяция находится в расцвете, при колебаниях в меньшие или большие стороны — уменьшается.

Мы заметили увеличение длины корней и побегов пшеницы при увеличении концентрации сорбентов. Однако это происходило недолго: пик был достигнут в отметке 30%, дальше наступило плато — отсутствие изменений в показателях (рис. 15). Что это значит?

Рисунок 15. Данное природное плато демонстрирует графическое понятие «плато» в зависимости: «увеличения длины побегов от повышения концентрации сорбентов». Как мы видим, был резкий рост, а затем наступила фаза плато — отсутствие изменений. Так как свободные ионы кончились, и больше ничего не угнетало растение.

Существует отметка, при которой максимальное число ионов солей связывается с сайтами обмена в «теле» сорбентов, а значит: нет больше соли — нет угнетения.

С ионитами разобрались — они работают. Как отходы ГРЭС способны помочь деградированным почвам?

После сжигания углей различного происхождения на ГРЭС и ТЭС остается неутилизируемый пылевидный остаток — зола уноса. Зола — неплохое удобрение для растений для получения необходимых микро- и макроэлементов [19]. Также добавление золы есть фактическое добавление мелких дисперсионных частиц в почву (рис. 16).

Рисунок 16. Микрофотография дисперсионных частиц золы уноса

Ученые установили, что зола уноса действует на почву очень благотворно, а именно:

  • улучшает текстуру почвы;
  • снижает плотность почвы (корням становится легче проникать в более глубокие слои);
  • увеличивает водозадерживающую способность почвы;
  • оптимизирует кислотность и буферную систему;
  • является альтернативой использования известняка и других удобрений;
  • способна ингибировать рост и развитие актиномицетов, болезнетворных бактерий и грибков в почве.

Зола с минимальными примесями все же влияет на электропроводимость почвы. Однако эту проблему возможно решить: естественное выщелачивание золы уноса снижает концентрацию в ней растворимых солей и примесей для последующего ее применения в сельском хозяйстве.

Дешево и сердито: и в строй вернули бросовые, деградированные почвы, и справились с отходами производства ГРЭС.

Заключение

Солевой стресс по сей день остается страшной угрозой для многих растений, не успевших приобрести надежные механизмы адаптации к засолению. Однако сорбенты нашли свое новое применение в, казалось бы, далекой области. Ионообменные сорбенты доказали свою эффективность в ликвидации солевого стресса. А использование золы уноса решает сразу две проблемы для экологии: как утилизацию золошлаковых отходов, так и улучшение физического и химико-биологического состояния почвы.

Благодарности

Хотелось бы поблагодарить заведующего, Омарова Рустема Тукеновича, и других сотрудников лаборатории биотехнологии растений ЕНУ им. Л.Н. Гумилева за предоставление собственной лаборатории и реактивов — без них это исследование бы не состоялось. А также моего научного руководителя, Аксенову Инну Валериевну, за искреннюю веру и всестороннюю помощь. Она поддерживала и направляла меня в течение всего пути, не давала опустить руки, первой показала чудеса и красоты науки, показала — что значит быть ученым. И теперь я с уверенностью говорю: наука — это вечность, а мы стоим у ее начала.

Источник

Читайте также:  Почему не чувствую праздник
Оцените статью