«Сборник материалов XVII открытой научно-практической конференции старшеклассников по биологии Ученые будущего в рамках городской программы Молодые ученые за здоровье нации 5-6 апреля 2013 Санкт-Петербург 2013 Городская ...»

Комитет по образованию Санкт-Петербурга

Городская программа «Профилактика заболевания, вызываемого

вирусом иммунодефицита человека, в Санкт-Петербурге»

ГБОУ ЦО «Санкт-Петербургский городской Дворец творчества юных»

Эколого-биологический центр «Крестовский остров»

Санкт-Петербургский государственный университет

Сборник материалов

XVII открытой научно-практической

конференции старшеклассников по биологии «Ученые будущего»

в рамках городской программы «Молодые ученые за здоровье нации»

5-6 апреля 2013 Санкт-Петербург 2013 Городская открытая научно-практическая конференция старшеклассников по биологии “Ученые будущего” проводится ежегодно уже более 20 лет.

Одна из главных целей конференции — создание научной среды общения для начинающих исследователей и предоставление возможности получить опыт самостоятельной презентации результатов своих исследований, в том числе в виде полноценных публикаций.

ББК 71. Председатель редакционной коллегии Заведующий Эколого-биологическим центром ГБОУ ЦО ”СПб ГДТЮ” А. Р. Ляндзберг Редакция:

д.б.н. А. И. Гранович,, к.б.н. В. М. Хайтов, Н. Я. Машарская, А. В. Полоскин, С. А. Бондарев, К. А. Смыкова, Д. А. Аристов В сборнике опубликованы статьи и тезисы докладов лауреатов XVII городской открытой научно-практической конференции старшеклассников «Ученые будущего» по биологии.

Издание рассчитано на школьников, педагогов и научных работников.

ISBN:

© ГОУ «Санкт-Петербургский городской Дворец творчества юных», 2013.

© Авторы статей, 2013.

© К.А. Смыкова, А.В. Полоскин, 2013, составление, макет, предисловие.

Редакция: Санкт-Петербург, Крестовский пр.,19. Эколого-биологический центр “Крестовский остров” ГБОУ ЦО СПб ГДТЮ. Тел. (812) 2370738.

Городская открытая научно-практическая конференция старшеклассников по биологии «Ученые будущего» http://bioconf.spb.ru/ E-mail:[email protected] Семнадцатая открытая научно-практическая конференция школьников «Ученые будущего» успешно завершила свою работу в нынешнем, 2013 году. Это весеннее ежегодное мероприятие стало привычным.

Оно воспринимается как важный и необходимый компонент «ландшафта» довузовской биологической работы со школьниками Санкт-Петербурга. Судя по количеству гостей-участников конференции ее звучание все сильнее и в других регионах России.

Я уверен, что значение конференции растет. И дело здесь не только в том, что организаторы отработали реализуемые модели, что ее регулярность и уровень проведения привлекает большое количество участников. Дело в том фоне на котором с неизменным успехом она проходит. Фон, который изменяется год от года и особенно в последнее время характеризуется существенными перестройками в системе как школьного, так и ВУЗовского образования. В обоих случаях вводятся в действие новые принципы, которые призваны значительно изменить существовавшие ранее подходы. Изменяется роль биологии в среднем образовании, нарастают тенденции примата поверхностных знаний. В обоих случаях (среднее, высшее образование) увеличивается бюрократизация процесса. То есть, резко возрастает значение и времяемкость того, что не имеет отношения к сущностным характеристикам качества. Внедряется особый понятийный и терминологический аппарат, призванный обосновать, что смысл Образования исчерпывается «образовательной услугой».

На этом фоне успех конференции (не по формальным показателям, а по мотивации участников, глубине выполняемых ими работ) – итог особенно важный и вселяющий оптимизм. Он свидетельствует о том, что вопреки внедрению новой идеологии школьники находят интерес и возможность заниматься любимым делом. Немаловажно, что рядом оказываются неравнодушные наставники, которые видят смысл в совместных учебно-исследовательских, а подчас и по-настоящему научных проектах с ребятами. Учителей, которые стесняются произносить словосочетание «образовательная услуга».

Этот сборник как раз и есть один из показателей, итогов конференции. В нем сосредоточены мотивация, интерес к наук

е, любовь к природе, труд, умения участников. В виде научных публикаций – статей и тезисов представлены научные работы более пятидесяти школьников. Заметим, что именно такая форма позволила ребятам оттачивать и еще одно важнейшее умение – изготовление научных текстов, четко, лаконично, строго и понятно представляющих результат их исследований. Работу над этой составляющей научной деятельности конференция «Ученые будущего» (в лице ее организаторов) также может занести себе в актив.

В сборнике широко представлены различные научные направления. Фундаментальная и прикладная экология, биохимия, генетика, молекулярная биология, этология, физиология, паразитология, фаунистические исследования – вот далеко не полный список направлений исследований. С удовлетворением должен отметить, что последние годы проведения конференции и публикации подобных сборников не свидетельствуют о каком-либо сужении круга интересов участников. Очень важно, что и сама конференция проносит идею важности всех областей и подходов, независимо от сиюминутной популярности той или иной области.

Разнообразны представленные работы и в методическом отношении. С одной стороны читатель найдет здесь экспериментальные работы, выполненные на серьезном научном оборудовании (идентификация мутаций, биохимия и общая физиология животных, растений и даже клинические исследования). С другой стороны – в сборнике представлены работы, требующие таланта экспериментатора в постановке этологических опытов. Широк спектр исследований, связанных с прикладной экологией. С использованием методов оценки окружающей среды, общепринятых и оригинальных методик индикации, делаются обоснованные заключения о состоянии и динамике природных биоценозов. На высоком уровне выполнены работы, затрагивающие фундаментальные аспекты экологии популяций и сообществ, в частности, морской биологии.

Понятно, что методический арсенал представленных работ кардинально отличается в зависимости от области и определенной цели работы. Различается и вклад молодых исполнителей в постановку задач исследования. Интересно, что и в этом сборнике можно найти работы выполненные в виде элемента более крупной задачи целой научной группы. С другой стороны есть и работы, представляющие инициативные исследования авторов. Примем как данность это отражение разнообразия современной биологии и пожелаем всем авторам сборника и участникам будущих конференций реализовать свои интересы в различных областях биологии.

Традиционно в заключение хотел бы еще раз поблагодарить сотрудников Эколого-биологического центра «Крестовский остров», спонсоров конференции, волонтеров (студентов, аспирантов университетов).

Снова подчеркну: реализация образовательных идей, которые заложены в конференции и отражением которых является представляемый сборник – становится все более актуальной.

Перед Вами сборник материалов городской открытой научно-практической конференции старшеклассников “Ученые будущего”, которая состоялась 5-6 апреля 2013 года. Конференция проводилась под эгидой городской программы комитета по образованию СПБ «Профилактика заболевания, вызываемого вирусом иммунодефицита человека, в Санкт-Петербурге» и была организована Экологобиологическим центром “Крестовский остров” Санкт-Петербургского городского Дворца творчества юных, в рамках программы «Молодые ученые за здоровье нации» при участии и поддержке Биологопочвенного факультета Санкт-Петербургского государственного университета.

В 2013 году на конференцию было заявлено 147 исследовательских работ из Санкт-Петербурга, Правдинска, Казани, Новочеркасска, Астрахани и Ленинградской областей. В конференции приняли участие 248 человек, из них 149 докладчиков, 51 эксперт, 36 гостей.

Исследовательские работы участников представлялись на устной и стендовой сессиях, при этом в рамках стендовой – работало 7 тематических секций. В этом году наибольшее количество работ – было представлено на секции «Этологии», чуть меньше на секциях «Растениеводство и почвоведение»

и «Зоология беспозвоночных и гидробиология».

Экспертный совет, состоящий из специалистов и научных сотрудников университета и академических институтов города, возглавляемый заведующим кафедрой зоологии беспозвоночных, д.б.н. Андреем Игоревичем Грановичем, выделил 29 наиболее интересных, качественно выполненных работ и отметил их авторов дипломами лауреатов конференции, с большинством этих работ можно ознакомиться в данном сборнике.

Некоторые докладчики удостоились специальных дипломов, учрежденных организациями- партнерами конференции: Ленинградским зоопарком, Ботаническим институтом РАН, журналом “Костер”.

Особенно хочется отметить школьников, получивших именные призы Е.А. Нинбурга “За фундаментальный подход в проведении научно-исследовательской работы в области биологии" и П.Н. Митрофанова “За увлеченность научным творчеством и первые успехи в проведении биологических исследований”. Лауреатами этих призов стали работы: Мусиной Юлии и Рубежовой Екатерины “ Характеристика водного диуреза при блокаде V2 рецепторов вазопрессина” и Маклеева Олега “Бюджет времени степного орла в условиях Казанского зооботсада” соответственно. Стоит отметить, что впервые за многие годы один из двух главных призов конференции покинул Санкт-Петербург, и это особенно приятно.

В настоящий сборник помещены статьи лауреатов конференции, а также тезисы докладов участников конференции.

Предисловие редактора Вы держите в руках сборник статей и тезисов конференции «Ученые будущего», который, как и в предыдущие годы, позволяет юным ученым пробовать себя на непростом поприще составления научных текстов.

В этом году в создании сборника принимали участие более 50 школьников, среди которых были представители школ как Санкт-Петербурга, так и г. Правдинска. Хочется отметить вклад всех ребят в создание данной публикации: в этом году работа над сборником проходила крайне продуктивно и, что не может не радовать, в срок. Кроме того, очень приятно видеть, что среди наших авторов есть не только начинающие, но и продолжающие свой научный путь, которые публикуют материалы своего исследования уже не первый год.

Мне хотелось бы поблагодарить за бескорыстный труд по рецензированию статей и тезисов конференции А. Е. Усатова (ЮФУ), А. А. Шебесту (СПбГУ), О. В. Галанину (СПбГУ), Д. Н. Щербину (ЮФУ), О. Ф. Пелипенко (ЮФУ), М. Н. Калыгина (СПбГУ), М. А. Петрову (СПбГУ), А. И. Стрекалова (МГУ), А. В. Стрекалову (МГУ), А. А. Дмитриеву (Комитет по охране природы РГО), О. В. Федорову (СПбГУ), С. В. Бурцева (СПбГУ), Е. П. Нейман (СПбГУ).

Сравнительная характеристика разноокрашенных сортов календулы лекарственной Лекарственные средства растительного происхождения играют важную роль в лечении целого ряда заболеваний. Достаточно сказать, что около 40% отпускаемых медикаментов изготавливают из растительного сырья. А при лечении некоторых заболеваний растительные средства занимают ведущее место [1].

Применение лекарственных растений в медицинской практике обусловлено наличием в их составе биологически активных веществ – действующих веществ, которые при введении в организм даже в очень малых количествах вызывают определенный физиологический эффект.

Количество действующих веществ в растении, а следовательно, и физиологический эффект их влияния на организм подвержен значительным колебаниям. Качественный и количественный состав веществ, содержащихся в лекарственных растениях, зависит от условий их произрастания (климатических условий, почвенного состава, влажности, высоты расположения местности над уровнем моря и т.д.), фазы развития, времени сбора, способов сушки и хранения сырья и других факторов [3]. Среди биологически активных веществ растительного происхождения особое место занимают флавоноиды, гликозиды, каратиноиды и дубильные вещества, содержащиеся в растительном сырье и обладающие уникальными фармакологическими свойствами.

Целью наших исследований стало изучение лекарственного сырья календулы лекарственной разноокрашенных сортов, при разном сроке сбора сырья, а также в сыром сырье и при хранении.

В задачи исследования входило:

1. Сделать анализ почвы до посева сортов календулы и после её уборки.

2. Оценить некоторые морфометрические характеристики растений календулы.

3. Определить такие физиолого-биохимические параметры растений календулы, как наличие аскорбиновой кислоты, хлорофилла, каротиноидов, флавоноидов, дубильных веществ, влажности и зольности.

В наших исследованиях использовались пять сортов календулы лекарственной с окраской лепестков от кремово-белого до красно-оранжевого.

«Кремово-белая». Неприхотливое растение из семейства Астровых. Соцветия растения махровые, кремово-белой окраски, диаметром 7-8 см. Высота растений 20 см. Светолюбива, предпочитает легкие почвы. Выращивается прямым посевом семян в грунт. Сорт подходит для цветников и получения срезки.

«Каблуна Голд». Календула холодостойка, выдерживает до -5°С, цветет до заморозков, светолюбива. Цветение обильное, особенно при удалении отцветших соцветий. Соцветия золотистожелтые, махровые диаметром 7-10 см. Высота растений 60-70 см. Сорт подходит для оформления участка и получения срезки.

«Зеленоглазая красавица». Растение отлично выглядит в больших массивах, бордюрах, букетах. Соцветия – круглые корзинки, махровые, яркой оранжевой окраски с красивым зеленым центром, диаметром 6-7 см. Высота растений 60 см. температура прорастания семян 15°С.

«Оранжевое чудо». Растения отлично выглядят в больших массивах, бордюрах и букетах. Соцветия – круглые корзинки, махровые, яркой оранжевой окраски, диаметром 6-7 см. Высота растений 60 см.

«Красная с черным центром». Уникальная по своей окраске календула. Яркое, компактное растение высотой 50-60 см с необычной окраской соцветий. Соцветия махровые и полумахровые, округлые, красной окраски с темным центром и воротничком. Прекрасно выглядит в больших массивах, бордюрах и букетах.

Растения выращивались в условиях открытого грунта ЭБЦ «Крестовский остров» в летнеосенний период 2012 года. Календула требовательна к плодородию почвы, поэтому в наших исследованиях ее посев осуществлялся после хорошо удобренных пропашных культур на освещенном участке. Каждый сорт занимал в посеве один рядок по 10 штук семян в каждом. Посев семян осуществлялся с междурядьями 50 см, на глубину 2 см. Расстояние между семенами в рядке 20 см.

Одновременно с посевом семян в почву вносили 30 г гранулированного суперфосфата на 1 кв. м.

Лекарственным сырьем календулы являются соцветия. Цветки календулы собирались сразу после начала цветения, когда раскрыто не менее половины язычковых цветков. При запоздании сбора календула утрачивает свои лечебные качества: во время сушки её цветки теряют ценные вещества, а вместе с ними и цвет. К тому же запоздание с проведением сбора приводит к завязыванию семян и снижению интенсивности цветения.

Собирали календулу с 28 августа по 7 октября, раз в пять дней. Таким образом, было проведено 8 сборов цветочных корзинок календулы. Сбор цветочных корзинок прекратили за три недели до начала заморозков. Срезали цветочные корзинки в сухие дни, после того как сойдет роса. Корзинки срывали вместе с небольшим кусочком цветоноса, примерно 3 см, чтобы не повредить донышко цветка. К сушке приступали сразу же после сбора цветков. Сушили сырье в комнатных условиях, раскладывая его тонким слоем на бумаге, и за время сушки часто переворачивали. Готовность сырья определяли легким нажатием пальца. Если при этом корзинки распадались, сырье считали высушенным. Запах у заготовленного нами сырья был слабо ароматным, а вкус горьковатым. Для дальнейших исследований хранили календулу в бумажных пакетах в прохладном, но не сыром месте. Рядом с сырьем календулы других растений не было.

В цветках календулы содержатся: горькое вещество календен, эфирные масла (ими обусловлены запах цветков и их фитонцидные свойства), дубильные вещества, сапонины, органические кислоты, витамин С и Е, калий, кальций, магний и др. Отдельно стоит отметить каротиноиды и флавоноиды, которые содержатся в цветках и оказывают сильное антимикробное действие [4].

В наших исследованиях проводился фитохимический анализ растительного сырья календулы (всего соцветия) трех сроков сбора первого, третьего и седьмого по следующим параметрам: содержанию флавоноидов, каротиноидов, хлорофиллов, витамина С (в сухом и свежем сырье), влажности и зольности (в сухом сырье).

Таким образом, в наших исследованиях было 15 вариантов опытов:

1 вариант – сорт «Кремово-белая», первого сбора 2 вариант – сорт «Кремово-белая», третьего сбора 3 вариант – сорт «Кремово-белая», седьмого сбора 4 вариант – сорт «Каблуна Голд», первого сбора 5 вариант – сорт «Каблуна Голд», третьего сбора 6 вариант – сорт «Каблуна Голд», седьмого сбора 7 вариант – сорт «Зеленоглазая красавица», первого сбора 8 вариант – сорт «Зеленоглазая красавица», третьего сбора 9 вариант – сорт «Зеленоглазая красавица», седьмого сбора 10 вариант – сорт «Оранжевое чудо», первого сбора 11 вариант – сорт «Оранжевое чудо», третьего сбора 12 вариант – сорт «Оранжевое чудо», седьмого сбора 13 вариант – сорт «Красная с черным центром», первого сбора 14 вариант – сорт «Красная с черным центром», третьего сбора 15 вариант – сорт «Красная с черным центром», седьмого сбора Каротиноиды и хлорофиллы в листьях растений и корзинках соцветий (мг/л) определяли спектрофотометрически в суммарной вытяжке пигментов в 80% ацетоне [1]. Содержание аскорбиновой кислоты в свежем и высушенном сырье определяли титриметрически с использованием краски Тильманса [2]. Качественное определение содержания флавоноидов в свежих корзинках соцветий проводили в спиртовой вытяжке с добавлением ацетата свинца и с помощью цианидиновой пробы [1]. Качественное определение содержания дубильных веществ проводили в водном отваре свежего сырья с добавлением 1% раствора желатина в изотоническом растворе [1]. Количество влаги в сухом сырье определяли высушиванием при 100°С [1]. Определение «сырой» золы корзинок соцветий календулы проводили озолением при 500°С [3].

Пики цветения календулы во всех вариантах пришлись на третий и пятый сроки сбора соцветий. Раньше и активнее других зацвела календула сорта «Кремово-белая».

Самое большое количество соцветий было собрано у растений сорта «Кремово-белая», наименьшее у растений сорта «Каблуна Голд». Самый большой выход лекарственного сырья дали сорта «Кремово-белая» и «Зеленоглазая красавица», меньше на 2-3 г лекарственного сырья было получено от сортов «Оранжевое чудо» и «Красная с черным центром». Наименьшее количество лекарственного сырья было получено от сорта «Каблуна Голд».

На одно растение в среднем приходилось от 6,3 штук цветочных корзинок у сорта «Кремовобелая» до 2,5 штук цветочных корзинок у сорта «Каблуна Голд». У сортов «Оранжевое чудо», «Красная с черным центром», «Зеленоглазая красавица» на одно растение приходилось на 21%, 27% и 40% соответственно цветочных корзинок меньше, чем у сорта «Кремово-белая».

Сухая масса одной свежей и сухой цветочной корзинки была самой большой у сорта «Зеленоглазая красавица» (2,93 г у свежей цветочной корзинки и 0,39 г у сухой), а наименьшей у сорта «Кремово-белая» (1,18 г у свежей цветочной корзинки и 0,18 г у сухой).

Самая большая зеленая масса 10 растений как свежих, так и сухих была отмечена у сорта «Кремово-белая» - 520,4 г и 112,2 соответственно.

В зеленой массе сортов растений содержалось воды у сортов «Кремово-белая» - 78%, «Каблуна Голд» - 86%, «Зеленоглазая красавица» - 86%, «Оранжевое чудо» - 86%, «Красная с черным центром» - 69%.

У всех исследованных нами сортов календулы наибольшее содержание аскорбиновой кислоты наблюдалось при более ранних сроках сборах лекарственного сырья. Самое большое количество аскорбиновой кислоты содержалось в свежих цветочных корзинках первого сбора у сорта «Каблуна Голд» - 197,4 мг/100 г. У сорта «Кремово-белая» в первом сборе содержание аскорбиновой кислоты составило 163,8 мг/100г, а в седьмом сборе в 3,3 раза меньше. У сортов «Каблуна Голд», «Зеленоглазая красавица», «Оранжевое чудо», «Красная с черным центром» содержание аскорбиновой кислоты в седьмом сборе было в 3,4, 1,9, 3,2, 2,6 раза меньше соответственно, чем в первом. Следовательно, у сорта «Зеленоглазая красавица» за период сбора соцветий календулы меньше всего снижается содержание аскорбиновой кислоты.

Содержание каротиноидов в сухой массе соцветий календулы было больше всего у наиболее интенсивно окрашенных оранжевых сортов календулы. Сорта «Кремово-белая» и «Каблуна Голд»

как окрашенные наименее интенсивно содержали каротиноидов в 8 – 10 раз меньше, чем интенсивно окрашенные сорта. У сорта «Красный с черным центром» с красно-оранжевой окраской цветов содержание каротиноидов в 1,5 раза меньше, чем у интенсивно окрашенных оранжевых сортов. Сырье, седьмого сбора теряет в содержании каротиноидов в 2 – 3 раза.

Содержание хлорофилла в сухом сырье всех исследованных нами сортов оказалось одинаковым. Оно несколько снижалось в цветочных корзинках седьмого сбора.

Для обнаружения флавоноидов, как уже указывалось выше, использовали цианидиновую пробу: появление красного окрашивания с концентрированной соляной кислотой и металлическим магнием свидетельствовало о том, что исследуемые образцы содержат флавоноиды. О наличии флавоноидов свидетельствовала и реакция с основным ацетатом свинца, давшая желтое окрашивание.

Присутствие дубильных веществ было достоверно подтверждено реакцией с раствором желатина. При этом наблюдали, образование белой мути в извлечениях, исчезающей от избытка реактива.

Содержание влаги в сухом сырье не превышало 8,9%, что свидетельствует о правильном его хранении.

После сжигания растительного материала в золе остаются минеральные элементы в виде окислов. Колебание содержания в растительном материале минеральных элементов зависит от разных причин. Так как в наших исследованиях условия выращивания были одинаковыми, то разница в содержании зольных элементов могла зависеть от сорта растений календулы. Однако содержание зольных элементов в цветочных корзинках исследуемых сортов календулы близки, что говорит о том, что этот показатель у всех, исследованных нами сортов одинаков.

Выводы:

1. Из пяти исследованных сортов календулы лекарственной наибольший выход лекарственного сырья был получен от сортов «Зеленоглазая красавица» и «Кремово-белая».

2. В слабо окрашенном сорте «Кремово-белая» содержание каротиноидов почти в 10 раз меньше, чем в интенсивно окрашенных в оранжевый цвет сортах. Сырье, седьмого сбора теряет в содержании каротиноидов в 2 – 3 раза у всех исследованных сортов.

3. У всех исследованных нами сортов наибольшее содержание аскорбиновой кислоты наблюдалось при более ранних сроках сборах лекарственного сырья.

4. Содержание хлорофилла, в сухом сырье всех исследованных нами сортов, и зольных элементов оказалось одинаковым.

5. Во всех исследованных нами сортах и вариантах было отмечено содержание таких биологически активных веществ как флавоноиды и дубильные вещества.

Список литературы:

1.Ладыгина Е.Я., Сафронич Л.И., Отряшенкова В.Э. и др. Химический анализ лекарственных растений. Учебное пособие для фармацевтических вузов. Под ред. проф. Гринкевич Н.И., доц.

Сафронич Н.Н. М.: изд. «Высшая школа», 1983, 176 с.

2. Мейснер Е. - «Витамины варить - здоровью вредить». «Учительская газета», №10, СПб, 2006.

3. Сало В.М. Зеленые друзья человека. М.:, издательство «Наука», 1975, 269 с.

4. Чиков П.С. Лекарственные растения. Справочник.. – 2-е издание. – М.: Агропромиздат, 1989, 431 с.

Введение. Моногенные заболевания являются причиной многих распространенных патологий (Айала, Кайгер, 1988). Одним из наиболее подробно изученных моногенных заболеваний является семейная гиперхолестеринемия (СГ) - аутосомно-доминантное заболевание человека, вызываемое чаще всего мутациями в гене рецептора липопротеинов низкой плотности (ЛНП) [2,4,5]. Частота гетерозиготной формы СГ составляет в большинстве популяций людей белой расы 1 случай на обследованных, а гомозиготной - 1:1000000 [3]. У больных СГ наблюдается повышение уровня холестерина в крови, увеличение риска развития ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда.

Ранняя диагностика СГ путем анализа ДНК является актуальной задачей, так как позволяет назначать детям по достижении ими совершеннолетия агрессивную гипохолестеринемическую терапию, преимущественно препаратами класса статинов. Своевременное начало терапии даст возможность носителям мутаций полностью избежать названных осложнений гиперхолестеринемии. Большое значение для диагностики СГ имеет изучение спектра мутаций, приводящих к развитию этого нарушения в Российской популяции. Поскольку спектр мутаций специфичен для разных народов и этнических групп пациентов [2], для эффективной диагностики заболевания его изучение должно быть проведено в каждой стране.

В настоящее время известно более 700 различных мутаций в гене рецептора ЛНП. Одной из таких мутаций является вариант p.L426P, ранее обнаруженный лишь у одного пациента с СГ из Китая [6]. Замена аминокислотного остатка лейцина на пролин в полипептидной цепи рецептора ЛНП обусловлена транзицией c. 1277 T>C. Эта мутация была идентифицированf впервые в России в семье с СГ из города Сарова аспиранткой Отдела молекулярной генетики ФГБУ “НИИЭМ” СЗО РАМН Т.Ю. Комаровой. Целью нашей работы стала разработка и апробация метода тестирования данной мутации путем рестрикционного анализа, а также ДНК-диагностика СГ у детей пробанда.

Методы. Геномная ДНК для проведения анализа была выделена из крови, взятой из вены предплечья у матери и двух ее детей из г. Сарова.

ПЦР. Полимеразную цепную реакцию проводили в реакционной смеси объемом 30 мкл следующего состава: 10 пкМ фланкирующих праймеров, 5 единиц ДНК-полимеразы, 1,5 мМ MgCl2, по 200 мкМ каждого из четырех нуклеозидтрифосфатов, 3мкл 10х реакционного буфера (ООО “Лаборатория МЕДИГЕН”, Новосибирск) и 100 нг геномной ДНК. Праймеры для амплификации экзона 9 гена рецептора ЛНП были синтезированы по опубликованной последовательности [5].

Эти праймеры, 5’ TCCATCGACGGGTCCCCTCTGACCC 3’ (левый) и 5’ AGCCCTCATCTCACCTGCGGGCCAA 3' (правый), отжигаются при температуре 62°С и дают продукт ПЦР длиной 273 п.н. ПЦР проводили в центрифужных пробирках объемом 0,5 мл на аппарате “Терцик” с набором программ, определяющих температурный режим ПЦР.

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ В 8% ПОЛИАКРИЛАМИДНОМ ГЕЛЕ. Электрофорез проводили в вертикальных пластинах полиакриламидного геля (80х100х2мм). Состав геля (общий объем 15 мл 8% геля): 10х буфер ТВЕ – 1,5 мл, 10% персульфат аммония – 150 мкл, ТЕМЕД – 12,5 мкл, дистилированная вода – 9,3 мл, акриламидная смесь, 30% (акриламид+бис-акриламид, соотношение бисакриламид:акриламид=1:29) – 4 мл. Напряженность поля при электрофорезе в ПААГ составляла 13 В/см.

ОКРАШИВАНИЕ ДНК. Гель помещали в емкость с водой и добавляли раствор бромистого этидия до конечной концентрации 0.5 мкг/мл. Окрашивание проводили при покачивании 10 минут, окрашенный гель промывали дистиллированной водой. Наблюдение флуоресценции проводили при освещении геля ультрафиолетовым светом. При фотографировании наблюдаемой флуоресценции использовали красный светофильтр.

РЕСТРИКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ. Рестрикционный анализ проводили с использованием эндонуклеазы рестрикции BstDEI и прилагаемого к ней 10-кратного реакционного буфера («Сибэнзим», Новосибирск). Эта рестриктаза узнает последовательность CTNAG в ДНК и имеет температурный оптимум при 60°С. Гидролиз проводили в пробах объемом 20 мкл. Эндонуклеазу добавляли из расчета 0,5 мкл (5 единиц) на пробу. Гидролиз ДНК рестрикционной эндонуклеазой проводили в водяном термостате “Multitemp” фирмы LKB в течение 2 часов.

Результаты. В семье из трех человек из г. Сарова в результате секвенирования последовательности гена рецептора ЛНП у пробанда была идентифицирована точечная мутация с.1277 T>C (L426P [L405P]) в экзоне 9 гена рецептора ЛНП, приводящая к замене остатка лейцина на остаток пролина в 405 положении зрелого белка. Ввиду необходимости подтверждения результатов секвенирования, а также определения наличия мутации у двух малолетних детей пробанда с подозрением на гиперхолестеринемию, представлялось необходимым проведение рестрикционного анализа. Для быстрой детекции этой однонуклеотидной замены подходит фермент Dde I, подобранный при помощи компьютерного поиска (http://tools.neb.com/NEBcutter2/index.php http:// watcut.uwaterloo.ca/watcut/watcut/template.php?act=snp_new). На сайте поставщика эндонуклеаз, компании «СибЭнзим», данного фермента не оказалось, однако по нуклеотидной последовательности был подобран его изошизомер (L426P [L405P]) методом ПДРФ-анализа Дорожки: 1 и 5 – образцы без мутации, 2 - 4 – продукты T>C (L405P; CTG>CCG) в семье пацигидролиза ДНК девятого экзона гена рецептора липопротеи- ентки из г. Сарова.

нов низкой плотности матери-пробанда и двух ее детей, 6 – Как показано на рисунке 1, в норме прообразец амплифицированной ДНК, не обработанный рестрик- дукт амплификации (273 п.н) расщеплятазой, М – маркер молекулярного веса с шагом 100 п.н. Слева ется Dde I на два фрагмента (141 и и справа подписаны размеры фрагментов, представленных на п.н.). При мутации с.1277 T>C сайт узэлектрофореграмме. Электрофорез проводили в 8% ПААГ, навания для Dde I в последовательности амплифицированной ДНК 9-го экзона у матери и двух ее детей (фрагменты 273 и 141+132 п.н.) показывает, что все они являются гетерозиготными носителями мутации р. L426P.

Обсуждение. Особо следует остановиться на том, является ли обнаруженная нами замена c.

1277 T>C (L426P) достаточной причиной для развития гиперхолестеринемии. Данная мутация приводит к замене остатка лейцина на остаток пролина. Девятый экзон гена рецептора ЛНП является консервативной областью гена, и практически все однонуклеотидные полиморфизмы в нем ассоциированы с развитием семейной гиперхолестеринемии. Важно, что мутация описывалась ранее у пациентов из Китая, как значимая (Mak et al., 1998). Также и по данным SiftBlink (программы, предсказывающей влияние аминокислотной замены на функционирование белка) она считается недопустимой для нормальной активности рецептора. Существенно, что полипептидная цепь рецептора ЛНП у большинства изученных позвоночных животных (от акулы до шимпанзе) является консервативной по данной аминокислоте, что также свидетельствует о ее функциональной значимости.

Обнаруженная нуклеотидная замена имеется у всех трех членов семьи из г. Сарова, и у всех них наблюдается гиперхолестеринемия (см. табл. 1). Это также может являться свидетельством связи данной мутации с развитием СГ.

Табл.1 Липидные данные и результаты диагностики в семье из г. Саров Обнаружение нами мутации у детей пробанда имеет большое значение для лечения СГ. Оба ребенка после достижения совершеннолетия, по-видимому, будут нуждаться в приеме статинов, а мальчику уже сейчас следует назначить терапию эзетимибом (эзетролом) – веществом, блокирующем адсорбцию холестерина в кишечнике. Это связано с тем, СГ протекает тяжелее и чаще вызывает осложнения в виде инфарктов миокарда или мозговых инсультов у лиц мужского пола, чем у лиц женского пола.

Таким образом, идентификация нами мутации р.L426P у детей пробанда методом ДНКдиагностики позволит назначить им своевременное лечение и избежать осложнений гиперхолестеринемии.

Выводы. Нами предложен, разработан и опробован метод тестирования впервые идентифицированной в России мутации р.L426P [L405P] путем рестрикционного анализа. С помощью данного анализа установлено, что оба ребенка в семье пробанда унаследовали мутацию и нуждаются в дальнейшем диспансерном наблюдении и контроле уровня холестерина плазмы крови.

Список литературы:

1. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3-х т. Т. 3. Пер. с англ.: – Москва: Мир – 1988. – 335 с.

2. Мандельштам М.Ю. Что дало изучение семейной гиперхолестеринемии для понимания генетики дислипидемий?// Медицинская генетика. “Литера-2000”, Москва. – 2003. – Т.2, N 12. – С.

509-519.

3. Мандельштам М.Ю., Васильев В.Б. Моногенные болезни – недооцененная угроза здоровью населения // Медицинский академический журнал. – 2008. – Т.8, № 2. – С. 3 – 4. Goldstein J.L., Brown M.S. Molecular medicine. The cholesterol quartet // Science. – 2001. – Vol.

292. – P. 1310 – 1312.

5. Hobbs H.H., Brown M.S., Goldstein J.L. Molecular genetics of the LDL receptor gene in familial hypercholesterolemia // Hum. Mutat. – 1992. – Vol. 1. – P. 445 – 466.

6. Mak Y. T., C. P. Pang, B. Tomlinson Mutations in the low-density lipoprotein receptor gene in Chinese familial hypercholesterolemia patients // Arteriosclerosis, Thrombosis & Vascular Biology – 1998. – Vol. 18, № 10. – P. 1600 – 1605.

Индикация чистоты окружающей среды дельты Волги по состоянию пыльцы Capsella bursa- pastoris (L.) Medik сем. Brassicaceae.

Бурхайло Анна (Астрахань, школа 1, 10 класс) Курбатова Ольга (Астрахань, школа 1, 10 класс) Исследовано влияние загрязнения различных районов города Астрахань и Астраханской области на качество пыльцы сорного растения Capsella bursa-pastoris (L.) Medik. Астрахань относится к числу городов с неблагополучной экологической обстановкой. Проведенный нами анализ показал, негативное влияние промышленных загрязнений, а также выхлопных газов автомашин на качество пыльцы. В районах с высокой степенью загрязнения окружающей среды наблюдается большое количество стерильной пыльцы.

Ключевые слова: пастушья сумка, стерильность, качество пыльцы сорных растений, индикатор.

Исследовано влияние загрязнения различных районов города Астрахань и Астраханской области на качество пыльцы сорного растения Capsella bursa-pastoris (L.) Medik. Астрахань относится к числу городов с неблагополучной экологической обстановкой. Проведенный нами анализ показал негативное влияние промышленных загрязнений, а также выхлопных газов автомашин, на качество пыльцы. В районах с высокой степенью загрязнения окружающей среды наблюдается большое количество стерильной пыльцы.

По ежегодной классификации Государственного комитета по гидрометеорологии и контролю окружающей среды Астрахань отнесена к числу загрязненных городов России. Городской воздух в основном загрязнен оксидом углерода (Ленинский район) и концентрациями формальдегида (Советский район)[3,6]. Это обусловлено не только техногенными факторами, но и особенностями географического положения нашего города. Астраханская область является единственным субъектом, преобладающая часть территории которого расположена в планетарной впадине, достигающей отметки 28 м ниже уровня Мирового океана[2,9].Высокому загрязнению воздуха способствуют неблагоприятные метеорологические условия. Ситуация обостряется летом при высокой температуре воздуха и штилевой погоде, которая в условиях города способствует застою воздуха и накоплению в нем вредных примесей. Но и ветер не всегда благо. При горизонтальном переносе воздушных масс возможен трансрегиональный перенос выбросов вредных веществ на Астраханскую область из соседних областей и Казахстана [3]. Естественная топография местности и климатические параметры являются важными условиями, создающими качество воздуха и предпосылки эпизодов высокого загрязнения. Последнее также обусловлено интенсификацией техногенного воздействия[4]. Основными загрязнителями атмосферного воздуха г.Астрахань являются: ООО «Газпром добыча Астрахань», Южный филиал ООО «Газпромэнерго», ОАО «Газпромрегионгаз» Астраханский филиал, Астраханское отделение ПЖД филиала ОАО «РЖД», ООО «ЛУКОЙЛ-Астраханьэнерго», Филиал ООО «Газпромтрансгаз» Ставрополь Астраханское ЛПУМГ. В последние годы наблюдается снижение выбросов промышленными предприятиями в атмосферу загрязняющих веществ. Это связано со спадом производства в г. Астрахань и некоторым улучшением работы предприятия ООО «Газпром добыча Астрахань».[3] Все указанные факторы способствуют тому, что отмечено около сотни веществ, оказывающих загрязняющее влияние на растения - организмы, которые реагируют на изменения в окружающей среде значительно раньше, чем животные. При этом страдают их вегетативные и генеративные органы, а значит жизнеспособность и оплодотворяющая способность пыльцы – фертильность.

В наших исследованиях нами предпринята попытка показать, что сорные растения, произрастающие на улицах города, во дворах, садовых участках могут быть индикаторами чистоты окружающей среды и доказать, что экологический мониторинг можно проводить в условиях обычной школы без применения дорогостоящих реактивов и химического оборудования. В качестве вида-индикатора уровня загрязнения различных районов города Астрахань взята пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris (L.) Medik.) из сем Brassicaceae, произрастающая повсеместно, присутствующая на объектах индикации в большом количестве. В городе всего произрастает 27 видов растений сем. Brassicaceae, из них 18 видов относятся к рудеральной флоре города [5]. На территории г. Астрахань и Астраханской области виды этого семейства, по нашим наблюдениям, начинают зацветать одними из первых с ранней весны (конец марта начало апреля) в различных местах обитания: на газонах, вдоль дорог и теплотрасс, еще на необустроенных клумбах, в парках и скверах, на мусорных свалках. Цветение заканчивается к середине июня. Сбор материала производился в период массового цветения в 2009-2012гг. Собранную пыльцу окрашивали ацетокарминовым методом [8]. Было изучено не менее 1500 пыльцевых зерен из каждого образца, собранного с 6 участков различных районов города и 4-х пригородных районов, один из которых располагается в 30 км от газоперерабатывающего завода в Аксарайске. Экологически чистым районом, среди тех, где взяты образцы (условный контроль) мы посчитали 1 находящихся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Изученная нами пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris (L.) зерна, окрашенного ацетокармином, имеет темнорозовый цвет, что является признаком морфологической зрелости. Стерильные или аномально разрушенной цитоплазмы, клетками без содержиРисунок 1. Пыльцевые зерна Capsella мого с различным количеством спор. Наиболее bursa-pastoris (фото автора), 1 – стериль- часто встречающиеся аномалии развития – смятые ные п.з., 2 – фертильные п.з.

жизнеспособность пыльцы исследованных растений неодинакова в разных по уровню загрязненности районах города и области. На более загрязненных участках, расположенных вблизи крупных автомагистралей, качество пыльцы снижается от 72% (№4) до 80% (№2). А район №2 расположен не только вблизи автомагистрали, но и рядом с Мясокомбинатом. Вблизи бывшего ОАО «АЦКК» (№5), где наблюдается достаточно сильное химическое загрязнение почвы, качество пыльцы составляет 81%.

Пыльца самого низкого качества обнаружена на участках №4 (Советский район г.Астрахань) и № 7 (с. Растопуловка), который располагается в 30 км от газоперерабатывающего завода в Аксарайске. В условиях контроля жизнеспособность пыльцы составляла 94%. Наиболее близки к контролю участки №1 и №3, расположенные в Трусовском районе, вдали от различных предприятий.

Проведенный нами анализ показал снижение качества пыльцы у Capsella bursa-pastoris (L.) Medik., произрастающих в экологически неблагоприятных районах города. Под воздействием промышленных загрязнений у Capsella bursa-pastoris (L.) Medik. возрастает количество стерильной пыльцы, что позволяет сделать вывод о зависимости качества пыльцы данного вида растения от экологических условий его места обитания. В данных исследованиях уровень стерильности пыльцевых зерен Capsella bursa-pastoris (L.) Medik не снижался до 70%, поэтому можно предположить, что данный рудеральный вид в процессе эволюции (стал обладать) обладает довольно высоким уровнем толерантности к негативному воздействию различных факторов среды. Необходимо продолжить исследования и проверить данные образцы на жизнеспособность. Несмотря на устойчивость данного вида к негативному воздействию окружающей среды, мы все же рекомендуем использовать Capsella bursa-pastoris (L.) Medik в качестве индикатора, но в комплексе с другими растениями, для мониторинговой работы. Материалы данной работы могут быть использованы для организации исследовательской работы школьников по экологическим направлениям.

Жизнеспособность пыльцы Capsella bursa-pastoris в различных районах Астраханской области Трусовский р-н пер. Грановского Ленинский р-н Мясокомбинат Трусовский р-н ул. Шоссейная Советский р-н ул. Дж. Рида Трусовский р-н АЦКК Кировский р-н ул. Адмиралтейская Приволжский р-н с. Растопуловка Приволжский р-н с. Осыпной бугор Камызякский р-н с. Чаган Астраханская обл.

Камызякский р-н с. Самосделка Список литературы:

1 Бармин А.Н. Серин О.В. и др. Геоэкологическая оценка и качество окружающей среды г. Астрахани // Астраханские краеведческие чтения: сборник статей / под ред. А.А. Курапова. – Астрахань: Издательство: Сорокин Роман Васильевич, 2009. Вып. I 2 Бесчетнова Э.И., Вознесенская Л.М., Климатические особенности Астраханской области // Материалы Всероссийской научной конференции «Астраханский край: история и современность».

– Астрахань, 1997. – С. 201-215;

3 Волынкин И.Н. Природа Прикаспийской низменности в пределах Астраханской области.

(рукопись) Ч.1. Физико-географическая характеристика. Астрахань. 2002.) 4 ГорбуноваА.Г., ДедковЮ.М., НасибулинаБ.М. Экологическая оценка атмосферного воздуха санитарно-защитной зоны промышленного комплекса в Астраханской области //Вестник 1С.1.

5 Горбунова А.Г., Насибулина Б.М. Качество атмосферного воздуха в г. Астрахани. // Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий: сборник статей II Всероссийской конференции. - Астрахань, 2009. С. 170- 6 Доклад об экологической обстановке на территории Астраханской области в 2010 году. Астрахань, 7 Матвеев С. Н.М.Биоэкологический анализ флоры и растительности (на примере лесостепной и степной зоны): Учебное пособие. С., Изд-во «Самарский университет», 2006. 311с.

8 Мейер-Меликян Н.П., ТокаревП.И. Основные типы скульптуры пыльцевых зерен древесных растений, произрастающих в России /Вестник Московского университета. /Сер. 16, Биология. N 2. - С. 48- 9 Паушева П.. Практикум по цитологии растений. М., 1988.с.21- Роль полифенолоксидаз в энзиматическом потемнении бананов Грега Михаил (ГБОУ СОШ №1 с углублённым изучением английского языка, 9 класс) Введение. Потемнение растительных тканей – процесс изменения их окраски, происходящий в результате химической реакции с участием или без участия ферментов. Многие фрукты и овощи, используемые в пищу, могут подвергаться потемнению при длительном хранении, созревании, изменении температуры, а также при разрезании и других повреждающих воздействиях. Потемнение растительных тканей и других пищевых продуктов, происходящее при воздействии высоких температур без участия ферментов, называют неферментативным потемнением. В то же время, потемнение, связанное с активностью ферментов и более характерное для низкотемпературного воздействия, получило название энзиматического.

Так, энзиматическое потемнение тканей растений, катализируемое ферментами полифенолоксидазами (ПФО), происходит во многих фруктах и овощах и приводит к потере их качества. В связи с этим, детальное изучение факторов, влияющих на активность полифенолоксидаз, имеет большое практическое значение в пищевой промышленности для контроля и регуляции их энзиматической активности в пищевых продуктах растительного происхождения.

Бананы являются одной из важнейших пищевых культур во всём мире. При охлаждении и повреждении их тканей начинается быстрое энзиматическое потемнение бананов, в котором ведущую роль играют полифенолоксидазы.

В связи с этим целью настоящей работы стало изучение энзиматического потемнения банана, связанного с активностью полифенолоксидаз.

В задачи работы входило: изучение влияния пониженных и повышенных температур на активность полифенолоксидазы ферментативного экстракта, а также изучение влияния аскорбиновой кислоты на активность полифенолоксидаз мякоти банана.

Обзор литературы. Банан относится к роду Musa, семейству банановые Musaceae, порядку Zingiberales (бананоцветные или имбирные). Плод банана – ягода. Предполагают, что банан имеет индийское происхождение.

Энзиматическое потемнение бананов, включающее катализируемое ПФО окисление фенольных соединений, имеет большую практическую значимость. Этот тип потемнения может происходить в растениях во время нормального жизненного цикла. Потемнение может также быстро наблюдаться при охлаждении и после механического повреждения растительных тканей.

Гриффитс [3] установил, что 3,4-дигидроксифенилэтиламин (дофамин) является специфическим фенольным субстратом ПФО при энзиматическом потемнении бананов.

Как правило, высокие концентрации фенольных соединений обнаруживаются в молодых фруктах. У бананов активность ПФО выше в мякоти, чем в кожуре, в то время как в груше и яблоке активность ПФО выше в кожуре, чем в мякоти [5]. Авторы объясняют это особым строением клеток кожуры, которые не содержат крупных вакуолей, а значит, не имеют достаточного количества дофамина.

В последнее время с использованием методов молекулярного клонирования охарактеризована ПФО плода карликового банана или банана Кавендиша (Musa cavendishii) [2]. Показана высокая активность ПФО в мякоти банана во время роста и созревания. В кожуре банана выявлен высокий уровень активности фермента на ранних стадиях развития, далее активность уменьшается до начала созревания и затем остается постоянной.

Имеются данные, что ПФО является стабильным белком и часто присутствует в латентной форме в зрелых тканях [1], что свидетельствует о том, что фермент синтезируется на ранних стадиях развития и остается жизнеспособным во время роста и развития. Можно предположить, что естественное потемнение плода банана при созревании связано с потерей компартментализации клетки и вызывается освобождением предсуществующей (латентной) ПФО, которая синтезируется на очень ранних стадиях развития плода [2].

Для предотвращения энзиматического потемнения используются химические и физические методы. Так, возможно использование химических агентов, ингибирующих ПФО, взаимодействующих с продуктами реакции, или изменяющих среду таким образом, что реакция потемнения не развивается. С этой целью применяются закисляющие компоненты. Широко используется лимонная кислота. Кроме снижения рН, она, по-видимому, связывает Cu2+ из активного центра ПФО.

Применяют также молочную, малоновую и виннокаменную кислоту [8].

Оптимальная температура для хранения бананов – 13оС. При помещении бананов в холодильник происходит нарушение структурно-функциональной организации мембран клеток бананов.

Подобно всем живым организмам, бананам свойственна способность к «гомеовязкостной адаптации мембран» путем изменения жирно-кислотного состава липидов мембран [6]. Чем ниже температура, при которой находятся бананы, тем выше степень ненасыщенности жирных кислот мембранных липидов, и тем более жидкой будет мембрана при данной температуре. При чрезмерном охлаждении бананов, происходят фазовые переходы мембранных липидов из жидкокристаллического в гелеобразное состояние, нарушается компартментализация клеток. В результате происходит выход фенольных субстратов и ПФО из клеточных компартментов и энзиматическое потемнение бананов. Предполагают, что потемнение кожуры бананов может иметь защитную функцию и предохранять от окисления мякоть плода [4].

Материалы и методы. Объектами исследования являлись ягоды банана (Musa sp.), которые приобретали в магазине в зрелом состоянии, не имеющими признаков потемнения.

Для изучения влияния воздействия низких и повышенных температур ягоды выдерживались в холодильнике (+4оС) и в термостате (+55оС) в течение 9 дней. Изменение внешнего вида плода банана фотографировали.

Для экстракции ферментов растительный материал (3 г) гомогенизировали и экстрагировали 0,02 М K, Na-фосфатным буфером (рН 7,4, соотношение 1:5) в течение 30 минут. Затем растительный экстракт центрифугировали (15 минут, 5500g), мезгу отбрасывали, а супернатант использовали для определения активности фермента.

Активность фермента определяли на спектрофотометре при помощи пирокатехина, который в полифенолоксидазной реакции взаимодействует с кислородом с образованием окрашенного соединения.

Состав реакционной среды: 0,5 мл 0,05 М пирокатехина (Sigma, США), 0,5 мл ферментной вытяжки в фосфатном буфере (рН 7,4). Конечный объем среды - 3 мл. Реакцию запускали добавлением пирокатехина. Кислород в кювету подавался за счёт интенсивного перемешивания в перерывах между измерениями. Оптическую плотность измеряли при 420 нм в течение 180 секунд с момента начала реакции с 30-секундным интервалом. В контрольную кювету вместо пирокатехина добавляли фосфатный буфер.

Активность фермента рассчитывали в микромолях окисляемого пирокатехина на 1 г сырой массы в ферментной фракции в минуту по формуле: А = E·V/m·Ep·t·l, где А - активность полифенолоксидазы; DE - изменение оптической плотности за 1 минуту; V - общее разведение ферментного препарата; m - навеска растительного материала, г; t - время реакции, 1 мин; l - длина оптического пути, 1 см; Ер - коэффициент микромолярной экстинкции, 1/мкМ·см.

Для выявления действия аскорбиновой кислоты на работу полифенолоксидазы в кювету добавляли 0,5 мл 0,05 М аскорбиновой кислоты (Sigma, США), 0,5 мл ферментной вытяжки в фосфатном буфере (рН 7,4) и ожидали в течение 15 минут. Затем добавляли пирокатехин (0,5 мл) и добавляли буфер до конечного объёма среды - 3 мл.

Все эксперименты проводили в трёх-пяти кратной повторности. Результаты работы обработаны статистически с использованием критерия Стьюдента при 95% уровне значимости.

Результаты и обсуждение.

На первом этапе исследования были проведены эксперименты по воздействию низких температур на потемнение плодов банана. Плоды хранились при комнатной температуре и в холодильнике. Оказалось, что хранение в холодильнике стимулирует процессы потемнения (рис. 1), что хорошо согласуется с литературными данными [4], тогда как хранение плодов при повышенной температуре существенных изменений в скорости потемнения не вызывало.

Активность полифенолоксидазы плодов банана была относительно высока, однако при тепловой обработке плода в течение 24 ч наблюдалось некоторое снижение активности фермента (рис.

2).

Снижение активности полифенолоксидазы при хранении плода в условиях повышенных температур (55°С) может быть объяснено нарушением структуры белка, Рис. 1. Влияние низких температур на потемнение правое фото – 120 часов хранения. На каждом фото экспериментов (рис. 2) и согласулевый банан хранился при комнатной температуре, а ются с литературными источниками [2], [4].

правый – в холодильнике.

Полифенолоксидаза охлаждённого после суточного пребывания в тёплых условиях плода не активировалась по сравнению с контролем (рис. 2). Эти данные опять же согласуются с нашими визуальными экспериментами и литературными данными [7]. Следует отметить, что снижение активности полифенолоксидазы только до контрольного уровня указывает скорее на стабильность фермента, чем на денатуративные процессы при нагревании. Исходя из этого, ПФО можно отнести к термостабильным ферментам.

Очень интересные данные были получены при использовании восстановительного агента – аскорбиновой кислоты. Добавление её в раствор с ферментативной вытяжкой приводило к существенному ингибированию полифенолоксидазы даже у охлаждённого банана (рис.

3). Совершенно очевидно, что подобного эффекта можно добиться при введении аскорбата в клетки Рис. 2. Влияние температурной обработки на активность самого плода. В этом слу- полифенолоксидазы плодов банана. По оси ординат – активчае хранение плодов не станет сопровождаться столь интенсивным потемнением.

На основании результатов работы можно высказать предположение, что сохранения товарного вида плодов банана можно добиться с помощью кратковременной (не более суток) высокотемпературной обработки плодов или же с помощью стимуляции накопления естественных антиоксидантов (например, аскорбиновой или лимонной кислот) в плоде.

Выводы.

1. Потемнение плодов банана стимулируется при их охлаждении и практически не изменяется при их тепловой обработке.

тивность фермента, мкг пирокатехина/г сырой массы в минуту.

Список литературы:

1. Dry I.B., Robinson S.P. 1994. Molecular cloning and characterization of grape berry polyphenol oxidase. Plant Mol. Biol. 26: 495-502.

2. Gooding P.S., Bird C., Robinson S.P. 2001. Polyphenol oxidase activity and gene expression in the fruit of Goldfinger bananas (AAAB, FHIA-01). Infomusa. 10: 17-22.

3. Griffiths L.A. 1959. Detection and identification of the polyphenoloxidase substrate of the banana.

Nature. 184: 58-59.

4. Lyons J.M. 1973. Chilling injury in plants. Ann. Rev. Plant Physiol. 24: 445-466.

5. Macheix J.J., Fleuriet A., Billaud J. 1990. Fruit phenolics. CRC Press, Boca Raton, 378 P.

6. Murata N., Los D.A. 1997. Membrane fluidity and temperature perception. Plant Physiol. 115: 875Vierling E. 1991. The roles of heat shock proteins in plants. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol.

Biol. 42: 579-620.

8. Whitaker J.R., Lee C.Y. 1995. Recent advances in chemistry of enzymatic browning: an overview.

In: Enzymatic browning and its prevention. Washington. ACS Symp. Ser. 600. P. 2-7.

The role of polyphenoloxidases in enzymatic browning of bananas.

Bananas are the plants of the genus Musa, the fruit of which are one of the most important food crops in the world. The main problem of the storage of banana fruit is their enzymatic browning, which leads to the reduction their palatability and, respectively, to the reduction of their terms of storage. It is believed that the browning of the banana fruit is related to the activity of polyphenoloxidase, the output of which in the cytoplasm occurs during the physiological maturation and mechanical damage to the tissues of the banana fruit.

The aim of this work was to determine the participation of polyphenoloxidase in enzymatic browning of the banana fruit, as well as to identify the ways of its prevention. The results showed that the cooling of the banana actually stimulates the browning of the fetus, while the preliminary warming up reduces the intensity of browning. In addition, the low intensity of the browning was correlated with the reduced polyphenoloxidase activity in the tissues of the fruit. The addition of ascorbic acid almost completely inhibited the activity of polyphenoloxidase in the tissues of the banana.

Оценка состояния атмосферного воздуха в рекреационной зоне г.Правдинска Научные руководители : Бутько Валентина Викентьевна, Крылова Ольга Олеговна,

ГАОУ ДОД КОДЮЦЭКТ

Во всем мире загрязнение воздуха, вызванное сжиганием топлива, наносит невосполнимый ущерб хвойным лесам. Гибнут ранее высокопродуктивные леса, и в этом не виноваты ни болезни, ни вредители. Главная причина гибели деревьев – загрязнение воздуха. В черте города Правдинска находится уникальный природный комплекс – Сосновый бор. Сосновый лес – излюбленное место отдыха горожан и гостей города. Здесь всегда многолюдно, здесь любят отдыхать старики, дети и молодежь. В лесу бывает много автотранспорта, ежегодно много деревьев страдает от весенних пожаров. Сосновый бор – это «легкие» нашего города. Именно поэтому я решила узнать о состоянии воздуха.

Цель нашего исследования: определить состояние атмосферного воздуха рекреационной зоны города Правдинска – Соснового бора.

Задачи:1.Исследовать состояние хвои сосны обыкновенной.

2.Дать оценку состояния воздуха в данной зоне отдыха.

3. Сравнить данные исследования 2011 и 2012 годов.

4. Разработать проектные предложения по сохранению леса в черте города, по улучшению состояния воздуха.

Гипотеза : в связи с тем, что Сосновый бор располагается в центральной части города, он доступен со всех сторон для проезда автомобильного автотранспорта, рекреационная нагрузка на него довольно высокая, можно предположить, что качество воздуха в нем будет определено как ниже удовлетворительного.

Материал и методика исследования. Исследования проводились с сентября по декабрь 2011года и в декабре 2012 года. Объект изучения - хвоя сосны обыкновенной. Предмет изучения – состояние воздуха в Сосновом бору г. Правдинска. Использовалась стандартная методика «Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны» [Ашихмина,2000,] ( см. список литературы 1,2,3). Сосна является растением-индикатором, очень чувствительна к меняющемуся составу атмосферы. В лесных незагрязненных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений, и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зелёные пятна и некротические точки микроскопических размеров.

Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в исследовании 200-300 пар хвоинок второго и третьего года жизни с каждого из 5-10 деревьев сосны обыкновенной с одного участка, в возрасте 15-20 лет. Вся хвоя делится на 3 части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания) и подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в рабочую таблицу с указанием даты отбора проб на каждом ключевом участке. Делается вывод о состоянии атмосферном воздухе.

Результаты исследования. На исследуемой территории было заложено 5 площадок, на каждой площадке выбиралось 5-6 деревьев сосны обыкновенной. С каждого дерева было собрано по 200-300 хвоинок.

На участке № 1, расположенном в центре леса, в северной его части от насыпи, в 2011 году здоровые хвоинки составляли 50,2%, хвоя с пятнами - 43,8%, усыхающая хвоя - 6,0 % (табл. 1).В 2012 году здоровые хвоинки составляли 51,7%, хвоя с пятнами – 42,8%, усыхающая хвоя –5,6 % (табл. 2). Соотношение здоровых хвоинок и хвоинок с пятнами и усыханием практически не изменилось.

На участке №2, расположенном на окраине леса, в восточной его части, за насыпью, в 150м от первого участка в 2011 году из 1265 хвоинок 38,9% составляли здоровые хвоинки, 30,9% - хвоинки с пятнами и 30,2 % - хвоинки с усыханием (табл. 1). В 2012 году соотношение здоровых и поврежденных хвоинок на данном участке также не изменилось (табл. 2).

Участок№3 располагался за насыпью, в центре леса. С 5 деревьев отобрано 1246 хвоинок, из них 58,2% - здоровые хвоинки, 37,3% - хвоинки с пятнами, 4,5% - с усыханием (табл. 1). В году с 5 деревьев было отобрано 884 хвоинки, из них большую часть составляли здоровые хвоинТабл. 1.

Состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнения воздуха ванных хвоинок денных хвоинок пятнами усыханием Состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнения воздуха ние хвоинок ванных хвоинок денных хвоинок пятнами усыханием ки (60,5%); хвоинки с пятнами и усыхающие соответственно – 35,4% и 4,1% (табл. 2).На данном участке отмечено наибольшее количество здоровых хвоинок.

Участки №4 и №5 находятся в 300м от первых трех, с южной стороны, на окраине леса, рядом с автомобильной дорогой. На 4-ом участке в 2011 году собрано 1263 хвоинки, из них 1,9% - здоровые, 35,4% - с пятнами, 62,7% – с усыханием (табл. 1). В 2012 году соотношение хвоинок не изменилось, но незначительно увеличилось количество здоровых хвоинок (2011 год – 1,9%: 2012 год – 5,0%) (табл. 1, 2).

В 2011 году результаты исследования показали, что большинство исследованных деревьев на участках больны, только на двух участках (№1 и №3) процент здоровых хвоинок несколько выше, составляет 50,2% и 58,2% соответственно. Очень низкий показатель здоровых хвоинок на 4 и 5участках (1,9% и 0,81%), и очень высокий показатель усыхающих хвоинок (62,73% и 89,02%) (рис.1.).

В 2012 году соотношение здоровых и повреждённых хвоинок на исследуемых участках сохранилось.Самый высокий показатель здоровых хвоинок сохраняется на 3-м участке (60,5 %) (рис.2).

Такие показатели, видимо, связаны с присутствием в воздухе выхлопных газов, поскольку рядом проходит автомобильная дорога, по которой передвигаются и трактора, и автомашины. Кроме того, ежегодно весной деревья страдают от задымления горящей сухой травы на обочине дороги.

Возможно, какое-то влияние имеет близость местной ГЭС, которая находится в 500 метрах от леса.

1.Исследования проведены на 5 участках леса, состояние хвоинок, а соответственно и деревьев сосны обыкновенной на разных участках леса не однородно, значит и качество воздуха разное.

Рис.1. Соотношение здоровых хвоинок, хвои- 2011 и 2012 годах, практически совпадают нок с пятнами и хвоинок с усыханием на ис- (рис.1 и рис.2).

следуемых участках в 2011 году. 4.Разработаны проектные предложения.

Проектные предложения.

1.Организовать из старшеклассников отряд «Зеленый патруль», который будет дежурить и контролировать появление пожаров от горящей травы весной, в течение мартаапреля.

2.Обратиться к местной администрации города с пожеланием установить шлагбаумы, запрещающие въезд автомашинам на территорию зоны отдыха.

3. Проводить природоохранные акции по уборке мусора в сосновом лесу города.

4.Через листовки, местные СМИ вести разъяснительную работу среди населения го- Рис.2. Соотношение здоровых хвоинок, рода, особенно среди молодежи, о правилах хвоинок с пятнами и хвоинок с усыханием на поведения в Сосновом бор. исследуемых участках в 2012 году.

Список литературы:

1.Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под редакцией Р.Шуберта. Пер. с нем. М.: Мир, 1988.

2.Школьный экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. - М.: АГАР, 2000.

3. http://area7.ru/metodic-material.php?8013/.

Влияние различных факторов на размеры ловчих воронок Иванова Александра (школа 56, 10 класс) Федоров Денис (школа 196, 8 класс) Научные руководители: Е. В. Агафонова, М. В. Соколовская Введение. Семейство Муравьиные львы (Mymeleontidae) относится к отряду сетчатокрылых (Neuroptera), как и для других представителей данного отряда, для муравьиных львов характерно развитие с полным превращением, причем личинки этих насекомых являются хищниками. У некоторых видов, в частности – у Myrmeleon formicarius, личинки строят в песчаном грунте ловушки, представляющие собой воронкообразные углубления. Мелкие насекомые, в основном – муравьи, попадая на сыпучий край ловчей воронки, скатываются к ее центру, где, зарывшись в песок, сидит личинка, и становятся добычей хищника (Кривохатский, 1999). Личинки на поверхности почвы подвержены риску стать добычей хищников. Строя воронки и находясь в результате под слоем песка, эти животные, как полагает Hauber (1999), минимизируют возможность нападения со стороны мелких рептилий или птиц.

На участках национального парка «Себежский», характеризующихся песчаными почвами, вблизи озер Осыно и Зеленец нами были обнаружены многочисленные поселения личинок муравьиного льва. В некоторых из них суммарное количество ловчих воронок достигало нескольких сотен.

Мы решили протестировать несколько предположений о возможности влияния различных факторов на размещение и размеры ловчих воронок личинок муравьиного льва.

Были выдвинуты следующие предположения: размеры ловчей воронки тем больше, чем крупнее личинка-хозяин; размеры ловушек зависят от механического состава почвы; размеры ловушки тем больше, чем выше уровень конкуренции; размеры ловчих воронок зависят от «уловистости»: ловушка больше, когда меньше шансов поймать добычу (т.е. «уловистость» низкая); размеры ловчих воронок увеличиваются при голодании.

Цель работы – изучить влияние различных факторов на размеры ловчих воронок личинок муравьиного льва.

В задачи исследования входило:

Сравнить размеры ловчих воронок и длину тела личинок-хозяев Сопоставить диаметры ловушек, расположенных на участках с почвами разного механического состава.

Изучить характер размещения ловчих воронок муравьиного льва на склонах противопожарной канавы Сравнить параметры ловчих воронок личинок муравьиного льва, расположенных в компактных скоплениях и на удалении друг от друга Сопоставить размеры ловушек у личинок, регулярно получающих пищу и находящихся в условиях пищевой депривации.

Материалы и методы. Изучение поселений личинок муравьиных львов проводилось в июле 2012 года на территории национального парка «Себежский» (Псковская область, Себежский район). Под поселением мы понимаем группу ловчих воронок муравьиного льва, расположенных локально и территориально разобщенных.

Нами было обследовано 4 поселения, получивших условные названия по месту их расположения:

«Канава». Поселение располагалось на склонах противопожарной канавы, проложенной в сосновом лесу поблизости от озера Зеленец. Почва в этом районе была песчаной.

Ловушки располагались по обоим склонам канавы. Для обследования нами был выбран участок одного из склонов длиной 50 метров. Для проверки предположений о различной доступности корма на разных участках склона мы выделили на обследуемом участке три уровня. К верхнему уровню были отнесены ловчие воронки, расположенные на отвале канавы. К среднему уровню причисляли воронки, находившиеся на расстоянии более 20 см от края канавы и более 60 см от ее дна (полоса шириной 40 см). К нижнему уровню были отнесены воронки, которые были расположены на полосе от дна канавы вверх по склону (ширина полосы 40 см). Схема вы Рис. 3. Схема выделения уровней на склоне и отвале канавы деленных на склонах и отвалах канавы уровней представлена на рис. 1.

Общее количество ловушек на обследованном участке поселения составляет 409.

«Берег». Поселение располагалось в сосняке на берегу озера Зеленец, на некотором расстоянии 0,5 – 3 м от воды. Почва в этом районе была представлена супесью. Длина обследованного участка – 30 метров, ширина – от 50 см до 2 метров (в зависимости от характера расположения ловчих воронок). Общее количество воронок на обследованном участке составило 67.

«Дорога». Данное поселение располагалось на обочине дороги в песчаной почве на опушке сосняка зеленомошника. Воронки размещались узкой полосой вдоль дороги. Общее количество воронок на обследованном участке составило 68.

«Лес». Поселение размещалось по обочине дороги, проходившей в сосняке беломошнике.

Почва в данном районе была песчаной. Воронки размещались узкой полосой вдоль дороги.

Общее количество воронок на обследованном участке составило 42.

При обследовании поселений мы нумеровали ловчие воронки (с использованием ламинированных номерков) и в указанном ниже порядке проводили следующие промеры:

Определяли диаметр воронки (с помощью линейки) Измеряли глубину воронки в самом глубоком месте (с использованием самодельного приспособления – «глубинометра»; сперва, медленно двигая по тонкому стержню горизонтальную полоску, устанавливали отрезок от дна воронки в самом глубоком месте, затем вынимали «глубинометр» и замеряли установленный отрезок с помощью линейки).

Определяли длину личинки – хозяина воронки (с помощью линейки). Длину личинки определяли не во всех случаях, на разных участках было измерено от 30 до 45 личинок. В поселении лес измерений длины тела личинок не проводилось.

В поселении «Канава» также обязательно определяли, на каком уровне склона расположена ловушка (см. выше).

После измерений поселение фотографировали. При обработке фотоснимков проводили повторное (контрольное) измерение диаметра ловушки и расстояний между ближайшими ловчими воронками. В случае если ловушки размещались группой, причем расстояние между ближайшими не превышало 5 см, их относили к «компактным группировкам». Ловчие воронки, находящиеся на расстоянии более 20 см от ближайшей, были причислены к «одиночно расположенным воронкам».

Для определения обилия насекомых, перемещающихся по территории поселений личинок муравьиного льва, и «уловистости» разных воронок нами были проведены наблюдения за тремя контрольными участками, находящимися на разных уровнях склона канавы: на верхнем, среднем и нижнем. Продолжительность наблюдений за каждым участком составила 2 часа, наблюдения проводились в период с 16.30 до 18.30 на следующий день после дождя.

Для наблюдений за динамикой размеров ловчих воронок у личинок муравьиного льва в 1, 1, Рис. 2. Длина личинок муравьиного льва При обработке данных были использованы критерий Стьюдента, критерий Фишера, критерий Манн-Уитни, а также парный критерий Вилкоксона (с использованием пакета статистических программ STATISTICA 6.0).

Обсуждение. Размеры ловчих воронок личинок муравьиного льва зависят, как показали наши исследования от различных факторов.

Одним из факторов, оказывающих безусловное влияние на конструкцию воронки, являются ра змеры личинкихозяина. Корреляция между размерами тела личинок и размерами ловушки выявлена нами во всех трех колониях, где производились соответствующие измерения.

Следует отметить, что более сильная корреляционная связь наблюдалась между длиной тела личинки и диаметром воронки (в пределах от 0, до 0,56), тогда как при сопоставлении размеров тела и глубины ловушки коэффициент корреляции был несколько ниже (от 0,36 до 0,48).

Встречаемость личинок разных размерных групп в обследованных нами колониях в значительной степени отличалась. Если между личинками из поселений «Берег» и «Вдоль дороги»

не выявлено достоверных различий по длине тела насекомых, то личинки из колонии «Канава» были достоверно меньше, чем в двух остальных (критерий Сьюдента, р 0,05) (рис.

2). Соответственно, достоверно меньше, чем в других поселениях были и диаметры ловушек (критерий Сьюдента, р 0,05) (рис. 3).

Мы можем предложить несколько возможных объяснений данной ситуации. Основываясь на данных о размерах личинки на разных стадиях развития (Nonato, Lima, 2011; Allen, Croft, 2011), можно предположить, что колония «Канава» образовалась позже, чем остальные, в связи с чем доля личинок первого года развития в ней существенно выше. Такая ситуация может быть связана с периодическим проведением противопожарных мероприятий на территории национального парка.

Еще одной причиной, которая потенциально могла бы привести к существенным различиям в размерах личинок в разных поселениях, является на наш взгляд, возможные различия в обилии и доступности корма на разных участках леса. Проведенные немногочисленные наблюдения показали, что количество насекомых, зафиксированных в рамках тестового времени на контрольных площадках на склонах канавы, было сравнительно мало.

Мы предполагали, что размеры воронок могут также отличаться на территориях, характеризующихся разными типами почвы. У муравьиных львов, безусловно, существует избирательность почвы при откладке яиц (Кривохатский, 2009).

При обследовании окрестностей озера Зеленец были найдены поселения личинок муравьиного льва на участках с двумя различными типами почв: песчаной и супесью. Для сравнения диаметров ловчих воронок в поселениях, расположенных на разных типах почв, мы выбрали те их них, между которыми не было выявлено достоверных различий в размерах личинок: колонию «Берег» (тип почвы: супесь) и колонию «Вдоль дороги» (песчаный тип почв). Мы выяснили, что отсутствуют достоверные различия в размерах ловушек между двумя этими поселениями (рис. 3). Таким образом, можно заключить, что различия между свойствами таких типов почв, как песок и супесь, не оказывают существенного влияния на размеры воронок.

Нам представлялось интересным оценить также возможность влияния на размеры ловушек таких факторов как обилие добычи, ее доступность, уровень конкуренции.

В обследованном нами поселении «Канава» ловчие воронки личинок муравьиного льва располагались на отвале и склоне противопожарного рва неравномерно. Подавляющее большинство ловушек размещалось на верхнем уровне канавы (67% на верхнем уровне, 29% на среднем и 4% на нижнем). Мы предположили, что наблюдаемое распределение ловчих воронок может быть связано с различиями в обилии и доступности потенциальной добычи на этих участках. Проведенные нами наблюдения показали, что, действительно, количество насекомых, пересекающих контрольную площадку, расположенную на нижнем ярусе канавы существенно меньше, чем на среднем и верхнем уровне. При сравнении диаметров ловушек, размещающихся на разных уровнях, выяснилось: ловушки на нижнем уровне были в целом меньше по размерам, чем те, которые находились в участках с более высоким обилием насекомых (рис. 4).

Для проверки гипотезы о влиянии конкуренции на размеры ловушек мы сравнили диаметры ловчих воронок, размещающихся в плотных скоплениях, и ловушек, расположенных одиночно в двух поселениях. В обеих обследованных колониях диаметр ловушек, находящихся в непосредственной близости одна от другой, достоверно превосходил таковой у одиночно расположенных ловушек (критерий Манн-Уитни, р 0,01 в первой колонии, р 0,05 во второй колонии). Можно заключить, что высокий уровень конкуренции, имеющий место при компактном расположении ловчих ям личинок муравьиного льва, обуславливает увеличение размеров ловушек, что, очевидно, приводит к увеличению вероятности попадания в нее добычи.

Непосредственно влияние доступности и обилия добычи на поведение личинок муравьиного льва можно рассматривать, анализируя результаты опытов по полной пищевой депривации животных. У той части муравьиных львов, которая в рамках проводимых экспериментов на несколько дней была лишена питания, не было выявлено достоверных однонаправленных Диаме тр воронки (с м) изменений в размерах ловушек. В то же время, те личинки, которые регулярно получали питание, постепенно увеличивали размеры своих ловушек. Наши данные хорошо согласуются с данными Р. Prado и его соавторов (1993), обнаруживших, что личинок Myrmemeleon uniformis, испытывающих постоянную нехватку пищи, диаметр воронок достоверно меньше, чем у регулярно питающимся.

Данная работа не была бы выполнена без помощи и поддержки со стороны моих коллег – юннатов, моих руководителей и сотрудников национального парка «Себежский».

Выводы. Диаметр и глубина ловчей воронки положительно коррелирует с длиной тела личинки – хозяина ловушки (коэффициент корреляции от + 0,38 до + 0,58) Достоверных различий в диаметре ловчих воронок, построенных личинками муравьиного льва в песчаной почве и супеси, не выявлено В поселении, расположенном на склонах противопожарной канавы, доля ловушек, находящихся на верхнем и среднем ярусе склона, достоверно превышает долю ловчих воронок, размещающихся внизу склона.

Диаметр ловушек, находящихся в компактных скоплениях в непосредственной близости одна от другой, достоверно превосходил таковой у одиночно расположенных ловушек (критерий Манн-Уитни, р 0,01 в первой колонии, р 0,05 во второй колонии) У личинок муравьиного льва, в рамках проводимых экспериментов на несколько дней лишенных питания, не было выявлено достоверных однонаправленных изменений в размерах ловушек. В то же время, те личинки, которые регулярно получали питание, постепенно увеличивали размеры своих ловушек.

Список литературы:

1. Кривохатский В.А. Муравьиные львы (Neuroptera, Myrmeleontidae) Палеарктики: Морфология, классификация, зоогеография (автореферат докт. диссертации) – СПб – 2009 – 20 с.

2. Allen G.R., Croft D.B. Soil Particle Size and the Pit Morphology of the Australian Ant-Lions Myrmeleon diminutus and M. pictifrons (Neuroptera: Myrmeleontidae) / Australian Journal of Zoology – vol. 33, №6 – р. 863 - 3. Hauber, M. E. (1999). Variation in pit size of antlion (Myrmeleon carolinus) larvae: The importance of pit construction. // Physiol. Entomol.- vol. 24 – p. 37– 4. Nonato L., Lima T. Predation behavior of the Myrmeleon brasiliensis (Neuroptera:

Myrmeleontidae) larval instars/Rev. Colomb. Entomol. – vol.37, N 2 – 2011 – p. 312 - 5. Prado P., Bed L., de Faria M. Asymmetric Competition in a Natural Population of Antlion Larvae/ Oikos – vol. 68, No. 3 – 1993 – p. 525- Комплексная оценка состояния водотока реки Лапки Охтинского лесопарка.

ЭБЦ «Крестовский остров», Лаборатория экологии животных и биомониторинга «Эфа»

Река Лапка, протекающая по территории Охтинского лесопарка, берет своё начало из болот у северо-западного склона Колтушских высот, протекает под кольцевой автодорогой СПБ, затем пересекает железную дорогу и оканчивается разливом перед ул. Коммуны. В 200 метрах восточней ул. Коммуны расположен коллектор, отводящий воду из разлива реки Лапки в реку Лубью.

Рядом со стадионом «Хоккея на траве» располагается старица Лапки, сформировавшаяся в результате того, что часть русла была засыпана. Поскольку Охтинский лесопарк является популярной зоной для отдыха, мы предположили, что под влиянием рекреационной нагрузки в Лапку попадают различные биогенные вещества, приводящие к загрязнению и эвтрофированию водоема, поэтому было решено провести комплексную оценку её состояния.

Поэтому, целью работы является проведение комплексной оценки состояния водотока реки Лапки путем химического анализа воды и методом биоиндикации.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Выбор точек для отбора проб воды и качественных проб бентосных беспозвоночных; визуальная оценка состояния прибрежной территории и водотока в выбранных точках 2. Оценка содержания растворенного кислорода в выбранных точках с помощью оксиметра 3. Химический анализ проб воды на содержание нитритов, нитратов, ортофосфатов и ионов аммония.

4. Оценка класса качества воды в реке Лапке с помощью биотического индекса Вудивиса и индекса Майера.

5. Опрос отдыхающих в Охтинском лесопарке о состоянии рекреационной зоны.

Характеристика точек отбора проб. В связи с особенностями расположения реки Лапки и местами её пересечения с КАД и железнодорожными путями было выбрано 7 точек, расположенных вдоль береговой линии. Пробы воды отбирались на расстоянии 50–100 см от берега и на глубине 15–20 см.

Территории рядом с точками № 1,2,3 густо заросшие.

Точки № 1 расположена до пересечения с КАД, точка № 2 после КАД, а точка № 3 в промежутке между КАД и ЖД.

Точка № 4 представлена разливом реки в виде небольшого проточного озерца, берега которого являются популярным местом для отдыха.

Рисунок 1. Карта Охтинского лесопарка Точка № 7 - старица реки Лапки, по берес обозначениями точек отбора проб. гам и в воде которой находится много мусора. Несмотря на внешнюю непривлекательность, запах и расположенную рядом автомобильную стоянку, эта часть парка является одним из наиболее популярных мест отдыха.

Результаты и обсуждения. По степени кислотности самый высокий показатель оказался в точке № 7. Такой результат можно объяснить тем, что некоторые автолюбители моют машины с использованием моющих средств, которые стекают в водоем. Поскольку старица не является проточным водоемом, это может приводить к заметному повышению уровня рН. В остальных точках Рисунок № 2 Степень кислотности Рисунок № 3. Содержание растворенного Рисунок № 4. Содержание аммонийного азота. Рисунок №5. Содержание нитритов и нитратов.

достаточным для поддержания жизнедеятельности экосистемы водотока. Самый низкий показатель получен для точки №1, что объясняется Рисунок №6. Содержание ортофосфатов результатам проведенного анализа на содержание аммонийного азота можно проследить, что его концентрация уменьшается по направлению течения.

Самыми высокими оказались значения для точек №1, 2 и 3, превышающие ПДК. Такое большое количество аммонийного азота, помимо большого количества листового опада, можно объяснить ещё и тем, что рядом с точками отбора находится дачное поселение. В следствии сельскохозяйственной деятельности, а именно внесения аммонийных удобрений почву, в водоток с дождевыми стоками могут попадать катионы аммония.

По содержанию аммония при переходе от точки № 3 к точке № 4 видно резкое снижение концентрации. Это явление можно объяснить тем, что точка №4 является местом расширения водотока и здесь, происходит видимое самоочищение реки.

В точке № 7 концентрация аммония оказалась равна 0 мг/л. Можно предположить (опираясь на данные, полученные по концентрации нитратов), что стадия перехода от нитратов к аммонию ещё не началась. Наиболее высокое значение по нитритам было получено для точки №4, что можно объяснить тем (опираясь на результаты анализов на содержание аммония и нитратов), что в этой точки на момент отбора проб азотсодержащие соединения почти полностью перешли от нитратов к нитритам. Поэтому их содержание здесь оказалось довольно высоким.

Содержание нитритов, полученное для точки № 6 является наименьшим. Такой результат можно объяснить тем, что в этой точке на дне отсутствует листовой опад, и поэтому содержание биогенов в ней не велико.

Концентрация нитратов в точке № 3 является наибольшей. Это можно объяснить тем, что территория рядом с точкой является популярным местом для выгула собак, и сюда попадает большое количество биогенов, а также большое количество листового опада, что приводит к накоплению азотсодержащих органических веществ.

Наименьшая концентрация нитратов была выявлена в точке № 6. Это явление можно объяснить тем, что в данной точке на дне нет листового опада, а поэтому биогенов в неё попадает очень мало.

Концентрация нитратов, полученная для точки № 7 можно объяснить тем, что в момент отбора проб азотсодержащие соединения находились в состоянии перехода от нитритов к аммонию.

Опираясь на полученные нами данные, в ходе определения гидробионтов, отобранных в отмеченных точках, были получены результаты, характеризующие водоем в общем, как по индексу Вудивисса так и по индексу Майера бета-мезосапробным (незначительно загрязненным водоемом). Самой загрязненной по обеим методикам оказалась точка №7 (полисапробной), а самой чистой – точка № 6 (олигосапробной).

Результаты анкетирования. Нами было проведено анкетирование людей, отдыхающих на лесопарковой территории. Всего было опрошено 30 человек разных возрастных категорий.

Проанализировав их ответы, мы выяснили, что основным решением проблемы загрязнения оказалось образование волонтерского движения, для уборки территории и назначение главного лица, которое будет отвечать за благосостояние лесопарка.

1. По результатам визуальной характеристики, состояние русла реки Лапки в точках отбора проб неодинаково. В местах, наиболее популярных среди отдыхающих, наблюдается наличие бытового мусора и сильная замутнённость воды. Наиболее загрязнённой по внешнему виду является точка № 7.

2. Концентрация растворенного кислорода во всех точках является достаточной для поддержания нормальной жизнедеятельности экосистемы водоёма.

3.1 В точках № 1, 2 и 3 содержание аммония составило 3 мг/л, что превышает ПДК (2,6 мг/л).

В точке № 7 аммонийный азот отсутствовал;

3.2 Во всех точках концентрации нитритов не превышали ПДК (3,3 мг/л). Самая высокая концентрация была выявлена в точке № 4 (0,0896 мг/л), а самая низкая – в точке № 6 (0,0008 мг/л);

3.3 Концентрации нитратов во всех точках не превышали ПДК (45 мг/л). Самая высокая концентрация была выявлена в точках № 3 и № 7 (5,4 мг/л), а самая низкая - в точке № 6 (0,066 мг/л).

3.4 Концентрации ортофосфатов в точках отбора проб не превышали ПДК (3,5 мг/л). Самая высокая концентрация была выявлена в точке № 4 (0,374 мг/л), а самая низкая – в точке № 1 (0, мг/л).

4. По результатам оценки класса качества воды по биотическому индексу Вудивисса и индексу Майера, были получены одинаковые результаты, характеризующие реку Лапку как умеренно загрязнённый водоток.

5. По результатам опроса было выяснено, что люди считают реку Лапку загрязнённой, и то, что большинство из них готовы приложить собственные усилия для её очищения.

Таким образом, выдвинутая нами гипотеза подтвердилась.

Изучение и сравнение некоторых способов обогащения среды у группы обыкновенных Наша работа посвящена изучению и сравнению некоторых способов обогащения среды обыкновенных южноамериканских носух (Nasua nasua L.) в условиях неволи. В природе носухи ведут активный образ жизни, большую часть времени они перемещаются и лазают по деревьям [1]. Но, исходя из наших четырехлетних наблюдений (2009-2012 гг.) за группой носух при содержании в неволи, мы заметили, что с каждым годом они все больше проявляют отдых (более 60 % от общего времени). Поэтому главной целью наших наблюдений стало: увеличить уровень активности носух и стимулировать проявление их естественного поведения. Этого можно добиться с помощью обогащения окружающей обстановки.

В задачи нашего исследования входило:

1. Провести наблюдения фонового периода (перед обогащением) для самца, самки и детеныша носух.

2. Сравнить поведение и реакцию на обогащение среды самца, самки и носенка в опыте «канат».

3. Сравнить поведение и реакцию на обогащение среды самца, самки и носенка в опыте «бревно с отверстиями».

4. Сравнить поведение и реакцию на обогащение среды самца, самки и носенка в опыте «водные ванны».

5. Сравнить поведение и реакцию на обогащение среды самца и самки носухи в опыте «открытие уличного вольера».

6. Сравнить поведение и реакцию на обогащение среды самки и носенка в опыте «ссаживание самки с детенышем».

7. Проанализировать наблюдения периода пост – обогащения.

Наблюдения проводились с 11.09.2011 г. по 2.09.2012г. на базе мини-зоопарка ЭБЦ «Крестовский остров» ГБОУ ЦО «СПбГДТЮ». Объекты наблюдения: самка Маша (6 лет), самец Миша (6 лет), и носенок Тема (3 года) южноамериканские носухи. Маша и Миша содержатся в вольере, размером 10м2, Тема - в вольере, размером 4м2.

Для описания поведения носух применялся метод сплошного протоколирования и составления этограмм. Для того чтобы рассчитать степень сходства этограмм, мы использовали коэффициент сходства Серенсена – Чекановского [3]. Все расчеты производились в среде Excel.

Наблюдения за группой носух проходили в три этапа: фоновый период (перед обогащением), пост – обогащение (после обогащения), и период обогащения, состоящий из пяти опытов.

В опыте «канат» мы подвешивали канат к потолку в вольере у животных. Они могут лазать, висеть и играть с канатом.

В опыте «бревно с отверстиями» мы ставили носухам в клетку пень, в котором просверлено четыре отверстия одинакового диаметра, куда клалась следующая пища: изюм, мучные черви, финики и мед. Порядок раскладки пищи в ходе опыта не менялся.

В опыте «водные ванны» мы ставили носухам в клетку таз синего цвета, диаметром 30 см., глубиной - 20 см. Таз наполнялся водой, а на дно клалась любимая еда носух – сырое яйцо, и у животных был стимул достать его [2].

Опыт «открытие уличного вольера» заключается в достройке уличного помещения для самца и самки. Из основного в уличный вольер носухи попадали через открытое окно с лестницей.

Вольер хорошо благоустроен, его размер в длину 5 м., в ширину 1 м.

Опыт «ссаживание самки с Темой» происходил в вольере, где обитали самка с самцом. На момент наблюдений самку пересадили в уличный вольер, вход в основное помещение уже был закрыт.

Каждый опыт длился 7 дней. Все наблюдения снимались в дневное время (когда носухи наиболее активны), после кормления носух на видеокамеру в течение 30 минут.

В результате наблюдений фонового периода у носух было выявлено 14 форм поведения, которые мы разбили на следующие группы: исследовательское – копает; сидит, нюхая; ходит, нюхая;

передвижение - ходит, бегает, прыгает; игровое – играет; автогрумминг – чешется, вылизывает себя; отдых – лежит, спит, стоит, сидит; ходит в туалет. При сравнении этограмм критерий Серенсена – Чекановского у самки и самца, и самки и Тёмы оказался равен 0.8, а у самца и Тёмы он равен 1. У самки в отдыхе отсутствует форма поведения «спит». У самцов в исследовательском поведении - «копает», в автогрумминге – «вылизывает себя», в отдыхе - «стоит». При сравнении поведения носух выяснилось, что они преимущественно отдыхали и исследовали территорию, Тема еще часто передвигался.

При проведении опыта «канат» у самки было выявлено 14, у самца – 10, и у Тёмы – 33 формы поведения. Коэффициент сходства Серенсена - Чекановского у самки и самца равен 0,4; у самки и Тёмы – 0,3; самца и Тёмы – 0.2.

Для удобства обработки и восприятия полученных данных, мы решили разбить выявленные формы поведения на группы: мечение канат»; исследовательское поведение - формы поведения, выявленные у носух при общении с предлагаемым объектом; индифферентное поведение - формы поведения, не имеющие отношения к предлагаемому объекту.

В группу исследовательское поведение входит большее количество форм, чем в другие группы. (Рис. 1). При этом у самки и самца индифферентное поведение встречается чаще, чем исследовательское, поскольку они большую часть времени отдыхали, в отличие от Темы. Мы сделали вывод, что самец доминировал над самкой, поскольку она не решалась первой подойти к канату, всегда вперед пропускала самца. Мы считаем, что в дальнейшем самке и самцу нет смысла вешать в вольер канат, так как интереса к нему у них не наблюдалось, и на их активность опыт не повлиял.

Тёме в дальнейшем стоит повесить в вольер канат, поскольку он в ходе опыта стал еще более активным.

При проведении опыта «водные ванны» у самки было выявлено 17, у самца – 14, и у Тёмы – 31 форм поведения. Выявленный коэффициент сходства форм поведений самца и самки - 0,4; самки и Тёмы – 0,1; самца и Тёмы – 0.2. Формы поведения у носух, исходя из значений коэффициента, сильно разнятся. У самки и самца зафиксировано наибольшее сходство форм поведения. Это подтверждает наши выводы о том, что если животные обитают в одном вольере, то у них сходное поведение. На данном графике отражено количество форм поведения у носух, выявленных в опыте (Рис. №2).

В ходе опыта нами была выявлена новая группа поведения - агрессия. Она встречалась у самца, который огрызался на самку. Агрессия происходила тогда, когда самка первая подходила к тазу с яйцом. Следовательно, и в этом опыте самец является доминантом. В группе исследовательское поведение у самца и самки большая часть форм поведения касается различных манипуляций с яйцом, а у Тёмы большинство манипуляций связано с тазом и водой. Из этого мы сделали вывод, что для самца и самки главным в опыте было достать из воды яйцо, и при этом сделать это как можно быстрее и постараться сильно не намокнуть от воды. А для Тёмы главным было занять себя игрой с тазом, водой, и получить вознаграждение в качестве яйца.

В дальнейшем самке, самцу и Тёме можно ставить в вольер таз с водой и яйцом, так как у всех особей после опыта наблюдалось повышение активности.

исследовательское метка каната индифферентное исследовательское поведение индифферентное (нет интереса) При проведении опыта «бревно с отверстиями» у самки было выявлено 24, у самца – 22, и у Тёмы – 35 форм поведения.

Коэффициент сходства этограмм у самца и самки равен 0,4; самки и Тёмы – 0,3; самца и Тёмы – 0.2. Формы поведения сильно разнятся, как и в предыдущих опытах.

Большее количество форм поведения у носух входит в группу исследовательское поведение (Рис. 3). Но при этом у самки и самца, в отличие от Тёмы, чаще проявлялось индифферентное поведение.

При выяснении пищевых пристрастий носух, мы выяснили, что больше всего Тему привлекали мучные черви, скорее всего из - за того, что всю остальную предлагаемую пищу, он в зоопарке получал, а червей он видел впервые. Мы выяснили, что самку и самца привлекает такая пища, которую легче достать и съесть, это были финики. Именно с ними чаще манипулировали.

У самца и самки главной задачей в опыте было достать пищу и подкрепиться, а для Тёмы главнее была игра с пнем. Но при этом у всех особей было выявлено достаточно много форм поведения. Опыт идеально подходит для носух, так как у всех наблюдался интерес к пню с пищей.

В ходе опыта «открытие уличного вольера» мы составили этограммы индивидуального поведения Темы и самки. Всего у самца и самки было выявлено 10 форм поведения, которые мы разбили на следующие группы: исследовательское – ходит, нюхая; перемещение – ходит, бегает; автогрумминг – чешется; отдых - лежит, спит; пищевое - ест, пьет; ходит в туалет; убегает из вольера и пищит. При сравнении этограмм критерий оказался равен 0.9. У самца в группе отдых отсутствует форма поведения «спит», в группе кормовое поведение отсутствует форма поведения «пьет».

Мы выяснили, что самка чаще всего отдыхала (25%), а самец - передвигался (20%) (Рис. № 4).

Активность самца и самки зависела от погодных условий и от того, сколько посетителей было во время наблюдений.

Мы считаем, что самец и самка носухи предпочитают более спокойную и тихую среду обитания.

Большую часть времени носухи проводят в помещении основного вольера, так как все выявленные формы поведения в уличном вольере встречаются только по одному разу.

В связи с нашими полученными результатами в опыте «открытие уличного вольера», которые показывают нам, что уличный вольер никак не повлиял на поведение носух и большую часть времени они проводят в основном вольере, мы считаем, что для самца и самки носухи нет смысла пересаживания в новые места обитания.