دانلود تحقیق رابطه گیاهان و شوری

سازگاری گیاهان با محتوای نمک/ فلز محیط اطرافشان:
ساختار غده ای و دفع نمک
چکیده:
یک ارزیابی کمی از سطح آلودگیهای فلز و شوری در محدوده بیابانهای کیزیلکوم به عمل آمده و همچنین یک تحلیل از نمونه های گیاه/خاک موجود، در ارتباط با مکانیسم عادی سلولها و سازگاری گیاهان با محیط و آلوده کننده های صنعت کشاورزی به عمل آمده است.

با فعالیتهای مقدماتی در این زمینه مدارکی از بازمانده های شنزارها و باطلاقها آلوده با کادمیوم، مس، آهن، نیکل، منگنز، کروم، استرانسیوم، Lead،مس، نمکهای سمی و آلوده کننده های آلی به دست آمد، که در ابتدا این مناطق توسط گیاهانی که از این عوامل اجتناب می کردند و یا به آن سازگاری داشتند اشغال شدند.

تحلیلهای اولیهٴ ما نشان می دهد که گیاهان بومی بیابانی در اینجا در خاکهایی با محتوای فلزات و نمکهای سمی, تمایل بسیار زیادی به انباشته کردن این یونهای سنگین فلزی در بافتهای اپیدرمی و زیر اپیدرمی خود, به خوبی بافتهای پارانشیمی در ساختارهای براکته و براکته اول و قطعات گل دارند.

یک ساز و کار دفاعی مشخص و راهبردی برای سازگاری خاص توسط اندامهای تولید مثلی مابین عملکرد سیستمهای رویشی و زایشی گیاهان مقاوم که ضامن موفقیت تولید مثلی آنها و تولید دانه و جوانه زنی آنها است به وجود آمده است.

در کنوپودیاسه ها نظیر برخی گونه های گندمیان ،ساختار های غده ای معمولا دو سلولی اند که شامل سلول پایه و سلول راسی اند, که به ساختار غده های نمکی، ترایکوم و میکروهیر) (microhair مربوط می شوند.

تصور بر این است که ترشح نمک یک راهبرد تطبیقی برای تنظیم مقدار یونها در بافتهای گیاهی می باشد.

ما تصور می کنیم که بروز تفاوت در ساختار غده ای در برخی کنوپودیاسه ها و گونه های گندمیان در فلور کنیزیلکوم، منجر به تفاوت در عملکرد مربوط به هر دوی آنها در انباشته کردن یونهای مختلف یا فرایندهای ترشحی می شود.

بلورهای کریستالی ترشح شده توسط غده های نمکی اپیدرم و تجزیه و تحلیل با طیف سنجی اشعه x- ray نشان از وجود کاتیونهای Ca - k – Na و آنیونهای So4 , cl و کربنات است ,اگر چه که یونهای دیگری نظیر Sr - Si -Mg هم در آن دیده شده است.

همچنین از نظر ساختاری روشهای بکار گرفته شده توسط میکروسکوپ SEM بروز تنوع بسیار زیادی را در ساختارهای میکرومورفولوژی در مومهای کوتیکولی(ترشح کوتیکولی) و ساختارهای سیلیکونی که عموماً مربوط به گیاهان چند ساله نظیر سالسولا و گونه های گندمیان است نیز در اینجا دیده شد.

مکانیسم طبیعی سلول گیاهی در تحمل نمک/فلز در این مطالعه نشان می دهد که باید مطالعات دقیق تر و گسترده تری را نسبت به فرضیه هایی که در ارتباط با انطباق لازم برای انتشار و بقای گیاهان ، همچنین رشد آنها تحت محیط خشک و خشن و همزمانی آن با محیط شور و فلزدار ، طلب می کند.

فن آوری phytoremediation یک فن آوری ارزشمند برای مطالعه اثرات فلزات سنگین به نظر می رسد که از مهمترین آلوده کننده های خاک به شمار می روند.

مقدمه:
علت اساسی مشکلات زیست محیطی در منطقه بیابانی kyzylkum اغلب در محدوده مناطق agro-industria واقع شده است.

ازبکستان یک مساله بسیار مهم دارد و آن مناطق بسیار خشک آن از جمله جنوب شرقی و بخش مرکزی kyzulkumو درۀ Feryana جایی که معادن طلا و اورانیوم و همچنین استخراج نفت و گاز در آن صورت می گیرد .

بیشترین ضربه انسان هم (شهر نشینی، صنعت ، کشاورزی، صنایع دستی، تجارت) از طریق آلودگی و آبیاری با آفت کشها، نیتراتها، آلوده کنندههای آلی و فلزات سنگین گوناگون به این منطقه تحمیل شده است.

(Goldshtain1997.Solodov1998.Toderich et al 2001.Tsukatani et al 2001)

شوری دومین مشکل بزرگ اکولوژیکی و همچنین مشکل تولید جاری در بخش کشاورزی در مناطق خشک و نیمه خشک در کشورهای آسیای میانه است.

اخیراً با استفاده پیشین USSR از رودخانه های بزرگ آسیای مرکزی برای تولید و صادرات از جمله: پنبه، نفت، مواد معدنی، نتیجه بالا آمدن سطح آب waterlogoing – شوری ثانویه (نتیجه انسانی) و فاجعه بزرگ انسانی را که همان مناطق نمکی در محدوده پس رفتۀ کوههای اورال را به دنبال داشته است.

برآورد شده است که ظرفیت زهکشی بسیار ضعیف، شبکه آبیاری بسیار بد منطقه، سیل، طغیان آب، کارآیی پایین سیستم زهکشی و غیره، باعث شده که محتوای مواد معدنی در آبهای سطحی و زیر زمینی افزایش یابد.

(Kamalpr 1995 .

Goldstein 2000 .

Tsukatani et al 2001 .

Toderich et al 2001 a.b)
امروزه مساله بسیار مهم اما بسیار مشکل، ترمیم و احیا و توسعه پایدار و قابل ملاحظه در برابر اثرات شوری و غرق آبی که منجر شده 65% منطقه در پایین تر از Syrdarya – آمو دریا و درۀ رودخانه زرافشان قرار گیرد.

گروهی از محققان اخیراً نشان دادند که استفاده از گیاهانی که قدرت انباشته کردن فلزات سنگین را در اندامهای هوایی شان دارند می توانند روش کارآمدی برای پاک سازی خاکها از این عوامل آلوده کننده باشند.

(Kiekens 1982, Williams et al 1994.Leblan et al 1999.Escarre et al 2000) j.m russeil در 1992 نظریه ای داد مبنی بر اینکه عوامل سمی انواعی از مواد شیمیایی و ترکیبات آلی هستند که شامل رنج وسیعی از ترکیبات مختلف باویژگیهای ساختاری متفاوت می باشند .

پیشرفت معنی داری در سالهای اخیر در جهت توسعه مناطق اخیر و همچنین گیاهان با اصلاح ژنتیکی برای Bioremediation در مناطق آلوده از نظر زیست محیطی بکار برده شدند.

)Rug her al 1996,Heaton 1998, Meagher er al 2001(.

کاوشهای اساسی بر روی مکانیسم سلولی گیاهان و تاثیر phytoremediation از طریق عوامل و یا آلوده کننده های آلی، وعده ای بزرگ برای بکار گیری گیاهان بیابانی و تلاش برای پاک سازی محیط زیست در مقیاس بزرگ در نظر گرفته شده است.

فاکتورهای مربوط به ساخت ترکیباتی نظیر تانن، نیترات، فلزات، نمکها، اگزالات و برخی ترکیباتی که شاید برای رشد و نمو گیاه بسیار سمی باشند به حد کافی برای گیاهان مناطق خشک آسیای میانه مورد مطالعه قرار نگرفته است.

گیاهان بومی منطقه یک نوع برتری بزرگ بر مبنای سازگاری با آب و هوا و شرایط منطقه و همچنین آلودگیهای خاک منطقه دارند.

تعدادی از گیاهان به عنوان نماینده ای از جنسهای Eremopyrum ,Aeloropus ,Salsola و یک گونه پیشگام تحت شرایط خاک فلزدار و شور بررسی شدند.

(Liphschitz & Waisel 1976 .

Banassora 1990 , Naidoo 1999) همچنین قابل درک است که سیستمهای رویشی و زایشی گیاهان بشدت تحت تاثیر عوامل و تغییرات محیط بیابان هستند.(Jordan & Kruyer 1998 .Toderich 2001) مورفولوژی و ساختار غده های نمکی و مکانیسم انباشته کردن یونها برای گیاهان بیابانی آسیایی هنوز ناشناخته است.

مطالعه این ترکیبات (خاستگاه و منطقه پراکنش و غیره)برای گیاهان آسیایی از موضوعات مورد علاقه است برای اینکه آنها اغلب اختصاص به گیاهان و گونه های خاص یا جنسهای خاص دارند.

پس بنابراین ویژگی، به این منظور اختصاص یافته اند که عملکرد خاصی را برای نقش حمایتی خود انجام دهند.

همچنین فرایندهای دفاع شیمیایی ممکن است یک مشخصه تاثیر گذار مهم غذایی برای گونه های دامی باشد.

مطالعه سیستم انتقال یون در ساختار گیاهی، تنها اطلاعات مهمی راجع به عملکرد و ارتباط گیاه و خاک به ما می دهد.

اما نمی تواند یک شیوه مناسب برای تحلیل اکوسیستمهای طبیعی گیاهان و واکنشهای آنها نسبت به عوامل زیست محیطی خشن و شاید پیش بینی های لازم راجع به توزیع و فراوانی گونه های گیاهی و تغییرات ایجاد شده چه به صورت طبیعی و چه با دخالت انسان را نشان دهد.

این پژوهش قصد دارد که با بهره برداری عملی و کاربردی گیاهان بیابانی آسیایی برای احیای پوشش گیاهی و بازیافت سرزمینهای آسیب دیده از فلزات و نمک در بیابان Kyzylkum کمک کند.

ما پژوهش خود را بر روی آلوده کننده های فلزی در بیابان Kyzylkum بخاطر اثر سمیت بسیار زیاد آن تجمع آنها، گسترش و اثر تخریب زیستی آن بر محیط، تحت خشکی بسیار زیاد این بیابان متمرکز کردیم.

هدف اصلی این پژوهش مطالعه سیستمهای طبیعی remediation گیاه و خاک همانند، شکل شناسی ساختار غده ای در اندامهای گلدار در برخی گیاهان بیابانی آسیایی که تحت عوامل فلز دار و شوری زیاد زندگی می کنند.

اگر چه که این مشکلات تحت اثر عوامل طبیعی و یا با دخالت انسان صورت پذیرفته است.

مواد و روشها ارزیابی کمی از اثر زیست محیطی آلوده کننده هایی که سبب شوری منطقه می شوند و همچنین آلودگیهای ایجاد شده توسط صنایع و معادن در بیابانهای خشک Kyzylkum در وهله اول با استفاده از عکسهای هوایی با مقیاس 500000 :1 بررسی شد (Goldstine 1997).

منطقه مورد مطالعه یک منظرۀ نا متجانس که شامل: ماسه، تپه های گچی، رسی و Solontchacks و همچنین با فرورفتگیهای طبیعی مشاهده می شود.

گونه های مورد مطالعه تحت سلطه شدید حالت بیابانی و قاره ای و بسیار خشک، که تحت تاثیر بارندگیهای محدود و نامنظم و ناپایدار است و میزان حداقل بارندگی سالانه(MAD) mm180-100 است.

این منطقه تحت سلطه خاکهای شنی است که فقیر از پوشش گیاهی است.

بیشتر پایگاههایی که انتخاب کردیم نزدیک به معادن اورانیوم، طلا و یا مجموعه های صنایع گاز بوده است.

در هر منطقه مورد مطالعه است دانه هایی با هسته خاکی ( به اندازه cm 10-5) که از درون Quadrats با مقیاس 100 در 100 متر برداشته شده است.

گونه های گیاهی نمونه برداری شده در منطقه ای به وسعت 20در20 کیلومتر برداشت شدند.و نمونه های بریده شده را در دمای 105درجه سانتیگراد خشک کردند و در ادامه در مدت 24 ساعت در دمای 500 درجه سانتیگراد نگهداری کردند و با هم مخلوط شدند و به درون ظرفهای پلاستیکی منتقل شدند.

بعد از این کار چند بار بوسیله فرایند اسپکترومتریک برای تعیین فلزات موجود در گیاه که درون ICP-MS قرار دادند مورد بررسی قرار گرفتند (Perkin Elmer – Sciex – ELAN 6000) .

نمونه های گیاهی آزمایش شده در این پژوهش در کل دورۀ زندگی مورد مطالعه قرار گرفتند.

بسیاری از گیاهان علفی یا خشبی و یا چوبی درختچه ای بودند، اگر چه بسیاری از خشبی های بزرگ 3-1 متر بلندتر و شبه درختان در این مطالعه بررسی شدند.

Assimilatory و اندامهای جنسی در 16 گونه گیاهی از Salsola(چه یکساله و چه پایا)Eremopyrun orientale , Aeluropus litoralis در مناطق مختلف از لحاظ اونتوژنی در زیر میکروسکوپ نوری و الکترونی مورد بررسی قرار گرفتند.

برشهای آناتومی از براکته ها، پریانت، پرچم، جنین و میوه در رنگ آمیزی سافرانین و Fast green ، هماتوکسلین و تولوئیدن بلو مورد آزمایش قرار گرفتند.

دو روش آماده سازی نمونه ها SEM.i.e و فیکس شیمیایی و فرآیند انجماد و شکست انجام شد.

برای فیکس شیمیایی اندامهای گلدار گیاهان به صورت مختلف مورد بررسی قرار گرفتند در %3 گلوتار آلدیید در بافر سدیم کالودی لات فسفات (PH 7.5 ) که برشها در مدت 3 ساعت در آن قرار داده شدند.

سپس در فرآیند انجماد و شکست به شکل 24h-55 درجه سانتیگراد نمونه ها با کربن پوشانده شده بودند.

نمکهای ترشح شده بر روی قطعات برگی شکل (براکته، براکته اول، قطعات پوششی گل) و به وسیله اشعهx-ray مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند(edx ) و به وسیله JEOL JSM – T330 A SEM مورد بررسی قرار گرفتند.

اجزای متبلور موجود در اندامها ته نشین شدند به صورت غده های نمکی به صورت متنوع با توجه به تنوع بوم شناختی گیاهان مناطق جدا شدند.

ویژگیهای اکولوژی بیابان kyzalkum Kyzalkum (شنزار قرمز) ما بین دو رودخانه بزرگ آسیای میانه و مرکزی قرار گرفته است.

به سمت شرق syrdarya و از سمت غرب و جنوب غربی به آمو دریا می رسد.

این دو رودخانه از دو رشته کوه بزرگPamir-Alay, Tiyen-Shan و ترکستان، در غرب و جنوب شرقی و آبراهی به دریای آرال در شمال غربی دارد.(شکل1) ازبک(chul ) از زمینهای پست و کم ارتفاع بین m 550-100 آغاز می شود .

این منطقه محیط نا متجانس از تلماسه ها، تپه های گچی، رس و solontchak را به خود اختصاص می دهد.

آب و هوای این منطقه تحت تاثیر آب و هوای قاره ای بسیار خشک، با حداقل بارندگی در زمستان، به صورتی نا پایدار و میزان بسیار زیاد تبخیر با نوسانات فصلی و سالانه دمای هوا روبه رو است.

در نتیجۀ بروز چنین وضعیتی این منطقه حاوی پوشش نا متراکم ولی متنوع پوشش گیاهی است.

بیشتر مکانهای انتخابی در مکانهای مرطوب، درون و یا نزدیک به مناطق اورانیوم، طلا و معادن نفت و گاز واقع شده است.

این فضای در نظر گرفته شده شامل بخشی است که تحت تاثیر استخراج نفت و گاز و استحصال اورانیوم و ویژگی های این منطقه تحت تاثیر استخراج و استحصال این مواد است.

این آلودگیها توسط عناصر و فلزات سنگین و آلوده کننده های آلی اطراف مکانهای استخراج و همچنین ضایعات و بازمانده های این مناطق استحصالی است.

و منحصراً در زیر تپه های مرکزی منطقهKyzylkum واقع شده است که (عبارتند از) مثل: Arislantau-Dzhemtau-Tamdutau-Auminzantau-Kuldzhuktau و