Известно, что биотестирование по проращиванию семян должно проводиться без задержки после отбора пробы воды для того, чтобы избежать изменений при физико-химических реакциях, так как речная вода более восприимчива к химическим реакциям.
Исходные данные. В табл. 1 приведены результаты испытания по биотестированию речной воды с использованием редиса красного круглого с белым кончиком при разной продолжительности хранения пробы воды.
Пробу воды отбирали перед водозабором города Йошкар-Ола реки М. Кокшага.
Таблица 1
Влияние продолжительности хранения пробы речной воды
|
Азимут посадки φ, град |
Длина корня L, мм при продолжительности хранения пробы i, сут |
||||||
|
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
|
|
0 |
19 |
17 |
15 |
18 |
32 |
24 |
17 |
|
30 |
40 |
20 |
27 |
18 |
17 |
20 |
29 |
|
60 |
0 |
20 |
27 |
0 |
38 |
22 |
18 |
|
90 |
5 |
27 |
0 |
40 |
17 |
28 |
19 |
|
120 |
10 |
25 |
23 |
39 |
0 |
18 |
18 |
|
150 |
28 |
33 |
8 |
30 |
20 |
16 |
13 |
|
180 |
27 |
0 |
16 |
35 |
30 |
23 |
17 |
|
210 |
0 |
28 |
27 |
34 |
48 |
10 |
4 |
|
240 |
5 |
36 |
5 |
12 |
41 |
21 |
19 |
|
270 |
29 |
16 |
28 |
41 |
21 |
6 |
18 |
|
300 |
22 |
28 |
17 |
31 |
35 |
22 |
16 |
|
330 |
32 |
0 |
38 |
32 |
34 |
18 |
12 |
При проведении испытания семена редиса красного размещали по 12 штук на четырех чашках Петри по азимуту через 30° от северного направления. После 72 часов проращивания у всех проростков проводили измерение длины корня, причем эту длину корня измеряли у всех семян, включая и непроросшие, у которых значение длины корня принимали равным нулю. При изменении азимута посадки сравнивали длину корня при разной продолжительности хранения (рис. 1).
Из графика видно, что при более длительном хранении пробы длина редиса красного круглого достигает максимальных значений. При этом длина корня принимает минимальные значения при продолжительности хранения пробы до восьми суток.
Биотехнические закономерности. Для описания распределения длины корней растения от азимута посадки семени получена обобщенная формула
(1)
где L - длина корня каждого проростка растения в чашке Петри, мм; L1 - первая составляющая, учитывающая влияние загрязнения в чистом виде, мм; L0 - теоретическое независимое значение длины корня от азимута посадки семени, мм; L2 - вторая составляющая колебательного возмущения растения по длине корня каждого проростка в чашке Петри за 72 часа, характеризующая влияние стороны света, мм; A - половина амплитуды колебательного возмущения корней проростков, мм; p - половина периода колебательного изменения по азимуту посадки семени, град; φ - азимут посадки семени, град; a1 ... a7 - параметры модели (1).
Рис. 1. Пространственный график длины корня
Для испытания в день отбора воды получена двухчленная закономерность
(2)
Первая составляющая показывает стабильное распределение длины корней растений, то есть характеризуется устойчивым законом. Вторая составляющая характеризует колебательное возмущение семян редиса красного от азимута посадки семян (рис. 2).
первая составляющая
вторая составляющая
общий график модели
Рис. 2. Графики закономерностей распределения проростков семян от азимута посадки
По остальным повторам испытания при разной продолжительности хранения пробы речной воды графики распределения длины корня от азимута представлены на рис. 3.
продолжительность хранения пробы 4 суток
продолжительность хранения пробы 8 суток
продолжительность хранения пробы 12 суток
продолжительность хранения пробы 16 суток
продолжительность хранения пробы 20 суток
продолжительность хранения пробы 24 суток
Рис. 3. Графики влияния продолжительности хранения пробы речной воды на рост корней
редиса красного круглого
Высокие коэффициенты корреляции (в правом верхнем углу графиков) уравнений убеждают в высокой адекватности полученных статистических моделей.
Табличная модель. По данным табл. 2 проанализируем предельные значения отдельных составляющих и компонентов полученной формулы (1) по результатам испытания.
Приспособляемость популяции семян редиса красного (табл. 2) к внешним воздействиям показывается коэффициентом k. При этом приспособляемость может быть кризисно-негативной или кризисно-позитивной. При условии будем считать приспособляемость растений к поливаемой воде сомнительной, а при условии k < 1 достаточно надежной.
Из данных табл. 2 видно, что наибольшую приспособляемость 1,2250 в направлении позитивной адаптации семена редиса красного круглого имеют при азимуте посадки 30 град. при проведении испытания в день отбора пробы воды. Коэффициент приспособляемости, вычисляемый по формуле , равен при таком расположении семени 1,2250. Наименьшее позитивное влияние 0,1667 наблюдается при 120 град.
Таблица 2
Значимость и приспособляемость проростков в речной воде
|
Азимут посадки φ, град |
Составляющие модели (1), мм |
L, мм |
Коэффициент значимости |
Коэффициент приспособляемости k |
||
|
L1 |
L2 |
α2 |
α2 |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
0 |
16,19 |
4,75 |
19 |
0,85 |
0,25 |
0,2941 |
|
30 |
16,19 |
19,69 |
40 |
0,40 |
0,49 |
1,2250 |
|
60 |
16,19 |
-6,64 |
0 |
- |
- |
- |
|
90 |
16,19 |
-17,78 |
5 |
3,24 |
-3,56 |
-1,0988 |
|
120 |
16,19 |
2,73 |
10 |
1,62 |
0,27 |
0,1667 |
|
150 |
16,19 |
16,53 |
28 |
0,58 |
0,59 |
1,0172 |
|
180 |
16,19 |
4,70 |
27 |
0,60 |
0,17 |
0,2833 |
|
210 |
16,19 |
-11,96 |
0 |
- |
- |
- |
|
240 |
16,19 |
-11,76 |
5 |
3,24 |
-2,35 |
-0,7253 |
|
270 |
16,19 |
1,83 |
29 |
0,56 |
0,06 |
0,1071 |
|
300 |
16,19 |
11,75 |
22 |
0,74 |
0,53 |
0,7162 |
|
330 |
16,19 |
8,90 |
32 |
0,51 |
0,28 |
0,5490 |
|
0 |
21,55 |
-1,85 |
17 |
1,27 |
-0,11 |
-0,0866 |
|
30 |
21,55 |
0,60 |
20 |
1,08 |
0,03 |
0,0278 |
|
60 |
21,55 |
1,70 |
20 |
1,08 |
0,09 |
0,0833 |
|
90 |
21,55 |
-4,50 |
27 |
0,80 |
-0,17 |
-0,2125 |
|
120 |
21,55 |
5,04 |
25 |
0,86 |
0,20 |
0,2326 |
|
150 |
21,55 |
0,60 |
33 |
0,65 |
0,02 |
0,0308 |
|
180 |
21,55 |
-8,23 |
0 |
- |
- |
- |
|
210 |
21,55 |
1,08 |
28 |
0,77 |
0,04 |
0,0519 |
|
240 |
21,55 |
11,72 |
36 |
0,60 |
0,33 |
0,5500 |
|
270 |
21,55 |
7,84 |
16 |
1,35 |
0,49 |
0,3630 |
|
300 |
21,55 |
-5,43 |
28 |
0,77 |
-0,19 |
-0,2468 |
|
330 |
21,55 |
-17,59 |
0 |
- |
- |
- |
|
0 |
18,63 |
- 1,57 |
15 |
1,24 |
-0,10 |
-0,0806 |
|
30 |
18,63 |
4,04 |
27 |
0,69 |
0,15 |
0,2174 |
|
60 |
18,63 |
2,59 |
27 |
0,69 |
0,10 |
0,1449 |
|
90 |
18,63 |
- 3,97 |
0 |
- |
- |
- |
|
120 |
18,63 |
-4,39 |
23 |
0,81 |
-0,19 |
-0,2346 |
|
150 |
18,63 |
2,73 |
8 |
2,33 |
0,34 |
0,1459 |
|
180 |
18,63 |
6,43 |
16 |
1,16 |
0,40 |
0,3448 |
|
210 |
18,63 |
0,48 |
27 |
0,69 |
0,02 |
0,0290 |
|
240 |
18,63 |
-7,12 |
5 |
3,73 |
-1,42 |
-0,3807 |
|
270 |
18,63 |
-5,47 |
28 |
0,67 |
-0,20 |
-0,2985 |
|
300 |
18,63 |
4,09 |
17 |
1,10 |
0,24 |
0,2182 |
|
330 |
18,63 |
9,61 |
38 |
0,49 |
0,25 |
0,5102 |
|
0 |
30,16 |
9,99 |
18 |
1,68 |
0,56 |
0,3333 |
|
30 |
30,16 |
20,29 |
18 |
1,68 |
1,13 |
0,6726 |
|
60 |
30,16 |
15,20 |
0 |
- |
- |
- |
|
90 |
30,16 |
1,77 |
40 |
0,75 |
0,04 |
0,0533 |
|
120 |
30,16 |
-8,76 |
39 |
0,77 |
-0,22 |
-0,2857 |
|
150 |
30,16 |
-9,27 |
30 |
1,01 |
-0,31 |
-0,3069 |
|
180 |
30,16 |
-1,86 |
35 |
0,86 |
-0,05 |
-0,0581 |
|
210 |
30,16 |
4,94 |
34 |
0,89 |
0,15 |
0,1685 |
|
240 |
30,16 |
4,68 |
12 |
2,51 |
0,39 |
0,1554 |
|
270 |
30,16 |
-0,59 |
41 |
0,74 |
-0,01 |
-0,0135 |
|
300 |
30,16 |
-3,49 |
31 |
0,97 |
-0,11 |
-0,1134 |
|
330 |
30,16 |
-0,91 |
32 |
0,94 |
-0,03 |
-0,0319 |
|
0 |
24,10 |
2,60 |
32 |
0,75 |
0,08 |
0,1067 |
|
30 |
24,10 |
8,95 |
17 |
1,42 |
0,53 |
0,3732 |
|
60 |
24,10 |
1,24 |
38 |
0,63 |
0,03 |
0,0476 |
|
90 |
24,10 |
-8,50 |
17 |
1,42 |
-0,50 |
-0,3521 |
|
120 |
24,10 |
-10,63 |
0 |
- |
- |
- |
|
150 |
24,10 |
-4,96 |
20 |
1,21 |
-0,25 |
-0,2066 |
|
180 |
24,10 |
3,87 |
30 |
0,80 |
0,13 |
0,1625 |
|
210 |
24,10 |
11,24 |
48 |
0,50 |
0,23 |
0,4600 |
|
240 |
24,10 |
14,66 |
41 |
0,59 |
0,36 |
0,6102 |
|
270 |
24,10 |
13,69 |
21 |
1,15 |
0,65 |
0,5652 |
|
300 |
24,10 |
9,18 |
35 |
0,69 |
0,26 |
0,3768 |
|
330 |
24,10 |
2,47 |
34 |
0,71 |
0,07 |
0,0986 |
|
0 |
18,81 |
4,22 |
24 |
0,78 |
0,18 |
0,2308 |
|
30 |
18,81 |
- 2,60 |
20 |
0,94 |
-0,13 |
-0,1383 |
|
60 |
18,81 |
-0,92 |
22 |
0,86 |
-0,04 |
-0,0465 |
|
90 |
18,81 |
4,47 |
28 |
0,67 |
0,16 |
0,2388 |
|
120 |
18,81 |
-3,91 |
18 |
1,05 |
-0,22 |
-0,2095 |
|
150 |
18,81 |
- 1,39 |
16 |
1,18 |
-0,09 |
-0,0763 |
|
180 |
18,81 |
3,60 |
23 |
0,82 |
0,16 |
0,1951 |
|
210 |
18,81 |
1,22 |
10 |
1,88 |
0,12 |
0,0638 |
|
240 |
18,81 |
-2,48 |
21 |
0,90 |
- 0,12 |
-0,1333 |
|
270 |
18,81 |
-2,17 |
6 |
3,14 |
-0,36 |
-0,1146 |
|
300 |
18,81 |
0,44 |
22 |
0,86 |
0,02 |
0,0233 |
|
330 |
18,81 |
2,02 |
18 |
1,05 |
0,11 |
0,1048 |
|
0 |
15,29 |
5,12 |
17 |
0,90 |
0,30 |
0,3333 |
|
30 |
15,29 |
6,29 |
29 |
0,53 |
0,22 |
0,4151 |
|
60 |
15,29 |
6,39 |
18 |
0,85 |
0,36 |
0,4235 |
|
90 |
15,29 |
5,13 |
19 |
0,80 |
0,27 |
0,3375 |
|
120 |
15,29 |
2,44 |
18 |
0,85 |
0,14 |
0,1647 |
|
150 |
15,29 |
-1,16 |
13 |
1,18 |
-0,09 |
-0,0763 |
|
180 |
15,29 |
-4,20 |
17 |
0,90 |
-0,25 |
-0,2778 |
|
210 |
15,29 |
-4,39 |
4 |
3,82 |
-1,10 |
-0,2880 |
|
240 |
15,29 |
-0,41 |
19 |
0,80 |
-0,02 |
-0,0250 |
|
270 |
15,29 |
3,97 |
18 |
0,85 |
0,22 |
0,2588 |
|
300 |
15,29 |
0,46 |
16 |
0,96 |
0,03 |
0,0313 |
|
330 |
15,29 |
-3,07 |
12 |
1,27 |
- 0,26 |
-0,2047 |
Максимальный кризис для проростков наблюдается при 90 град. с негативным приспособлением к условиям роста с коэффициентом приспособляемости, то есть когда семена редиса красного круглого располагались в северной части чашки Петри. Однако он меньше позитивного максимума 1,2250. При хранении пробы воды в течение 24 сут коэффициент приспособляемости составил 0,4235.
Подробнее о моделировании: набрать в Google «Мазуркин Петр Матвеевич» Статья подготовлена и опубликована при поддержке гранта 3.2.3/12032 МОН РФ.