Impact of water pollution on accumulation of magnesium and calcium by Stratiotes aloides L.

• Autorzy: Galczynska M. , Zakowiak K. , Bednarz K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ zanieczyszczenia wód na akumulację magnezu i wapnia przez Stratiotes aloides L.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Water soldier is a plant growing all across lowlands in Poland, in eutrophic reservoirs of still and slowly flowing water. Because this macrophyte is used as a fertilizer or a component in fodder for cattle or pigs, the purpose of this paper was to determine the content of magnesium and calcium in water soldier depending on pollution of water with selected heavy metals. The study used water and plant samples collected from the natural environment and a hydroponic experiment (6 variants of water pollution with heavy metals and two terms of plants’ exposure). Concentrations of magnesium and calcium in the mineralized samples were measured in three cycles with the atomic absorption spectrometry method on a spectrometer Solaar S AA. Water soldiers (from the hydroponic experiment) contained 5.911 g Mg kg–1 d.w. and 16.32 g Ca kg–1 d.w. It was determined that both addition of a heavy metal and the exposure time had a statistically significant effect on concentrations of magnesium and calcium in water soldier, as well as on their concentration in water. Except the control and regardless the exposure time, most magnesium remained in those water soldier specimens that had been exposed to iron and cadmium. The smallest amounts of magnesium in a plant were observed when water had been enriched with ions of zinc and cooper. After 6 weeks of exposing the plants to the metals, the content of magnesium was 12% lower than after 3 weeks. On the other hand, the smallest amount of calcium in water soldier was recorded for specimens exposed to iron and cadmium, while the largest amount was found in those grown with an addition of zinc and in the control group. The drop in calcium content measured on the second term, compared to the first one, was 6.119 g kg–1 d.w. Pollution of water with heavy metals has a negative effect on development of water soldier and on accumulation of calcium and magnesium. The reduced content of calcium and magnesium in plants collected from waters polluted with heavy metals will affect the value of water soldier both as a fertilizer and a fodder additive.

PL

Osoka aloesowata występuje na całym niżu na terenie Polski w zeutrofizowanych zbiornikach wód stojących i powoli płynących. Ze względu na stosowanie tego makrofitu do użyźniania gleb i jako komponentu pasz dla bydła i świń celem pracy było określenie zawartości magnezu i wapnia w osoce aloesowatej w zależności od zanieczyszczenia wód wybranymi metalami ciężkimi. W badaniach wykorzystano próbki wód i roślin pobrane ze środowiska naturalnego i z doświadczenia hydroponicznego (6 wariantów skażania wód i 2 czasy ekspozycji roślin na działanie jonów metali ciężkich). Pomiary zawartości magnezu i wapnia w zmineralizowanych próbkach wykonano techniką ASA w 3 powtórzeniach. Wykorzystana w doświadczeniu hydroponicznym osoka aloesowata zawierała 5,911 g Mg kg–1 s.m. i 16,32 g Ca kg–1 s.m. Na podstawie analizy statystycznej ustalono, że zarówno dodatek metalu ciężkiego, jak i czas ekspozycji miały istotny statystycznie wpływ na zawartość Mg i Ca w osoce aloesowatej i stężenie tych pierwiastków w wodzie. Najwięcej Mg, poza kontrolą, niezależnie od czasu ekspozycji, pozostało w osobnikach osoki aloesowatej poddanych działaniu Fe i Cd. Najmniejsze ilości Mg w roślinie stwierdzono po dodatku do wody jonów Zn i Cu. Po 6 tygodniach ekspozycji roślin na działanie metali zawartość Mg była o 12% mniejsza niż po 3 tygodniach. Najmniejszą zawartość Ca w osoce aloesowatej zanotowano u osobników poddanych działaniu Fe i Cd, a największą po dodatku Zn i w kontroli. Spadek zawartości Ca w II terminie w stosunku do I wyniósł 6,119 g kg–1 s.m. Zanieczyszczenie wód metalami ciężkimi ma niekorzystny wpływ na rozwój osoki aloesowatej oraz kumulację Ca i Mg. Zmniejszona zawartość Ca i Mg w roślinach pobranych z zanieczyszczonych metalami ciężkimi wód obniży wartość zarówno uzyskanego nawozu, jak i dodatku paszowego.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2011
• Tom: 16
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.31-41,fig.,ref.

Twórcy

autor

Galczynska M.

• Department of General and Ecological Chemistry West Pomeranian University of Technology, Slowackiego 17, 71-434 Szczecin, Poland

autor

Zakowiak K.

autor

Bednarz K.

Bibliografia

• Brammer E.S. 1979. The littoral role of the water-soldier (Stratiotes aloides L.) Acta Univ. Ups., 540: 1-22.
• Brammer E.S., Wetzel R.G. 1984. Uptake and release of K+, Na+ and Ca2+ by the water soldier, Stratiotes aloides L. Aquat. Bot., 19(1-2): 119-130.
• Cook C.D.K., Urmi-Konig K. 1983. A revision of genus Stratiotes (Hydrocharitaceae). Aquat. Bot., 16: 213-249.
• Efremov A.N., Sviridenko B.F. 2008. The Ecobiomorph of water soldier Stratiotes aloides L. (Hydrocharitaceae) in the West Siberian part of its range. Inl. Wat. Biol., 1(3): 225-230.
• Gruca-Królikowska S., Wacławek W. 2006. Metale ciężkie w środowisku [Heavy metals in the environment]. Zesz. Nauk., 1-2: 41-55. (in Polish)
• Hall J.L. 2002. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance. J. Exp. Bot., 53: 1-11.
• Królikowska J. 1997. Eutrophication processes in shallow, macrophyte-dominated lake-species differentiation, biomass and contribution of submerged macrophytes in Lake Łuknajno (Poland). Hydrobiologia, 342: 411-416.
• Maleva M.G., Nekrasowa G.F., Bezel V.S. 2004. The response of hydrophytes to environmental pollution with heavy metals. Rus. J. Ecol., 35(4): 230-235.
• Obolewski K., Glińska-Lewczuk K., Kobus Sz. 2009. Próba oceny wpływu jakości wód na strukturę jakościowo-ilościową epifauny zasiedlającej Stratiotes aliodes L. na przykładzie starorzecza Łyny [An attempt at assessing the effect of water quality on the qualitative and quantitative structure of epifauna colonizing Stratiotes aliodes L., a case study of oxbow lakes in the Łyna River channel]. J. Elementol., 19(1): 119-134. (in Polish)
• Pasternak K., Kocot J., Horecka A. 2010. Biochemia magnezu [Biochemistry of magnesium]. J. Elementol., 15(3): 601-616. (in Polish)
• Pindel Z., Woźniak Ł. 1998. Naturalne warunki występowania wybranych ozdobnych gatunków roślin wodnych i bagiennych [Natural conditions for presence of some ornamental water and peatbog plants]. Fol. Univ. Agric. Stetin. 187, Agricultura, 70: 83-87. (in Polish)
• PN-82/C-04576/08. Woda i ścieki. Badania zawartości związków azotu. Oznaczanie azotu azotanowego metodą kolorymetryczną salicylanem sodowym [Water and wastewater. Determination of content of nitrogen compounds. Determination of nitrate nitrogen by colorimetry with sodium salicylate]. (in Polish)
• PN-89/C-04537/02. Woda i ścieki. Oznaczenie rozpuszczonych ortofosforanów kolorymetryczną metodą molibdenianową z chlorkiem cynowym jako reduktorem [Water and wastewater. Determination of dissolved orthophopshates with the molybdenum colorimetric method using tin chloride as a reducing agent]. (in Polish).
• PN-ISO 7150-1/2002. Oznaczenie azotu amonowego. Manualna metoda spektrometryczna [Determination of ammonia nitrogen. The manual spectrophotometric method]. (in Polish)
• Renman G. 1989. Life histories of two clonal populations of Stratiotes aloides L. Hydrobiologia, 185: 211-222.
• Roelofs J.G.M. 1991. Inlet of alkaline river water into peaty lowlands: effects on water quality and Stratiotes aloides L. stands. Aquat. Bot., 39: 267-293.
• Sakakibara H, Takei K., Hirose N. 2006. Interactions between nitrogen and cytokinin in the regulation of metabolism and development. Trends Plant Sci., 11(9): 440-448.
• Schachtman D.P., Reid R. J., Ayling S.M. 1998. Phosphorus uptake by plants: from soil to cell. Plant Physiol., 116: 447-453.
• Sculthorpe C.D. 1967. The biology of aquatic vascular plants. Edward Arnold Ltd, London.
• Smolders A.J.P., Lamers L.P.M., den Hartog C., Roelofs J.G. M. 2003. Mechanisms involved in the decline of Stratiotes aloides L. in the Netherlands. sulphate as a key variable. Hydrobiologia, 506(1): 603-610.
• Smolders A.J.P., Roelofs J.G.M., den Hartog C. 1996. Possible causes for the decline of the water soldier (Stratiotes aloides L.) in the Netherlands, Arch. Hydrobiol., 136: 327-342.
• Smolders A.J.P., van Riel M.C., Roelofs J.G.M. 2000. Accumulation of free amino acids as an early indication for physiological stress (nitrogen overload) due to elevated ammonium levels in vital Stratiotes aloides L. stands. Arch. Hydrobiol., 150: 169-175.
• Suutari E., Salmela J., Paasivirta L., Rantala M.J., Tynkkynen K., Luojumki M., Suhonen J. 2009. Macroarthropod species richness and conservation priorities in Stratiotes aloides (L.) lakes. J. Insect. Conserv., 13: 413-419.
• Szmeja J. 2006. Przewodnik do badań roślinności wodnej [A guidebook for studying aquatic plants]. Wyd. UG, Gdańsk. (in Polish)
• Tarkowska-Kukuryk M. 2006. Water soldier Stratiotes aloides L. (Hydrocharitaceae) as a substratum for macroinvertebrates in a shallow eutrophic lake. Pol. J. Ecol., 54: 441-451.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu