nature-2023_05(107_1)

№ 5 (107) май, 2023 г. DOI - 10.32743/UniChem.2023.107.5.15424 ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ НОВЫХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЫ Мухторова Нигора Бахромовна ассистент, Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Алиев Боходир Абдуганиевич д-р техн. наук, проф., Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова, Республика Узбекистан, г. Ташкент RESEARCH SORPTION PROPERTIES OF NEW SORBENTS BASED ON BENTONITE CLAY Nigora Mukhtarova Assistant Tashkent State Technical University named after Islam Karimov, Republic of Uzbekistan, Tashkent Bohodir Aliev Doctor of Technical Sciences, Professor Tashkent State Technical University named after Islam Karimov, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ Показана возможность получения новых селективных сорбентов из местных бентонитовых глин. Исследованы физико-химические и сорбционные свойства полученных сорбентов к ионам некоторых металлов. Установлено применение полученных сорбентов при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов и умягчении вод. ABSTRACT The possibility of obtaining new selective sorbents from local bentonite clays is shown. The physicochemical and sorption properties of the obtained sorbents to ions of some metals have been studied. The use of the obtained sorbents in the treatment of wastewater from heavy metal ions and water softening has been established. Ключевые слова: бентонитовая глина, бентонит, сорбция, фазовый состав, очистка сточных вод, сорбент. Keywords: bentonite clay, bentonite, sorption, phase composition, wastewater treatment, sorbent. ________________________________________________________________________________________________ В мире большое значение придается вопросам процессах, исследование и разработка новых и рационального использования природных ресурсов, высокоэффективных технологий очистки сточных особенно водных и земельных ресурсов. Тенденция вод диктует применение новых подходов к решению роста водопотребления и водопользования диктует технических задач и поиска различных способов осуществление мер, направленных на экономию и и источников очистки сточных вод. рациональное усовершенствование системы управле- ния и использования водных ресурсов. В развитии В литературных источниках широко освещены общества и производства водные ресурсы играют вопросы, посвященные физико-химическим исследо- очень важную роль как основной источник энергии, ваниям процессов очистки сточных вод, разработке носитель энергии, основной сырьевой компонент, составов и технологий получения новых видов ад- средство очистки и благодаря другим свойственным сорбентов для очистки сточных вод на основе до- им функциям. Внедрение замкнутых систем водо- ступных минерально-сырьевых и вторичных снабжения в производственных и технологических материалов, а также усовершенствованию их адсор- бирующих и других функциональных свойств [3]. _________________________ Библиографическое описание: Мухторова Н.Б., Алиев Б.А. ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ НОВЫХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЫ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2023. 5(107). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/15424

№ 5 (107) май, 2023 г. Целью исследования является разработка химической активации и модификации представляет технологии получения новых видов сорбирующих особый интерес. Результаты химического анализа материалов на основе ранее не использованных (таблица) показывают, что по химическому составу минеральных ресурсов и исследование процессов и содержанию некоторых элементов пробы бенто- очистки промышленных сточных вод. Объектами нитов Шафирканского района отличаются друг от исследования являются пробы бентонитовых глин друга. Из таблицы 1 видно, что по содержанию Шафирканского месторождения [3]. кремнезема все исследуемые пробы близки, и оно колеблется от 43,72 до 59,24 масс.%. Из-за запесочен- Как объекты исследований представляют боль- ности проба 3 и проба 4 имеют высокое содержание шой интерес ранее не исследованные для очистки кремнезема (SiO2), содержание которого при меха- промышленных сточных вод бентонитовые глины ническом обогащении значительно уменьшается. Шафирканского района Бухарской области. Поэтому А содержание оксида алюминия находится в диапа- изучение их химико-минералогического состава, зоне 12,87–18,08% [4]. основных сорбирующих свойств, разработка способов Таблица 1. Химический состав проб бентонитовых глин Шафирканского района Обозначение TiO2 Al2O3 Содержание оксидов, масс.% K2O SO3 ппп проб бентонита SiO2 Fе2O3 MgO CaO Na2O Проба 1 57,65 0,87 13,69 5,77 1,81 3,08 1,12 1,72 2,59 11,21 Проба 2 43,72 0,54 12,87 4,17 4,74 7,29 2,43 1,86 3,23 19,01 Проба 3 59,24 0,99 15,53 6,09 1,71 1,96 1,49 1,87 0,14 10,86 Проба 4 58,02 0,85 18,08 5,693 1,71 0,84 2,04 3,85 0,11 8,56 По данным из таблицы 1 видно, что содержание свойствам являются натриевые бентониты. Коли- СаО во всех исследуемых пробах колеблется от 0,84 до чество Na2О также имеет тенденцию изменения, так 7,29 масс.%. Для бентонитовых глин особое значение в пробе 1 – 1,12%, в пробе 4 его содержание доходит имеет содержание щелочных оксидов, поэтому са- от 2,04 масс.%. мыми качественными по своим физико-химическим а) б) Рисунок 1. Снимок скола (а) и глинопорошка (б) Шафирканского месторождения (увеличение х600) Микроскопические исследования проб бентони- При исследовании минералогического состава товых глин проводились при помощи оптического глинистых материалов наиболее эффективным мето- микроскопа МБС-10 в проходящем и поляризованном дом также является дифференциально-термический свете с установленной цифровой камерой с кратно- анализ [4]. стью увеличения до 600. С помощью этого метода можно определить внешний вид, форму, размеры, Кривые ДТА проб бентонитовых глин Шафиркан- наличие анизотропии, пор, дефектов, степень набу- ского проявления (рис. 2, 3) в начальной стадии хания и др. нагревания на кривых ДТА при 100–140 °С наблю- дается первый эндоэффект, соответствующий потере гигроскопической и межслоевой воды. 51

№ 5 (107) май, 2023 г. Рисунок 2. Кривые ДТА пробы № 1 бентонита Рисунок 3. Кривые ДТА пробы № 2 бентонита Шафирканского месторождения Шафирканского месторождения Также наблюдается второй и третий эндоэффект ряда задач по выяснению состояния микрокомпо- при температурах 500–540 °С и 660–740 °С. Эндоэф- нентов в водных растворах, поиск различных хими- фект при 500–540 °С можно отнести к процессу ческих условий концентрирования, определения их на разложения гидроксильных групп, находящихся природных глинистых адсорбентах бентонитовых в структуре бентонитовой глины Шафирканского глин. проявления. Третий ярко выраженный эндоэффект при 660–740 °С также можно отнести к процессам Систематическое изучение сорбции кобальта (II) разрушения кристаллической решетки структуры в зависимости от ряда факторов, одновременно дей- глины Шафирканского проявления. ствующих на сорбцию его на монтмориллоните, не проводилось, в том числе влияние рН среды, состава Проведенные исследования проб бентонитовых и концентрация солевого фона и т.д. глин Шафирканского месторождения, отобранных из разных участков, с использованием химиче- В присутствии аммиака (до 1,08 моль/л) Со (II) ского, оптического, электронно-микроскопического, образуются следующие комплексы и гидроксоком- рентгенофазового и дифференциально-термического плексы: Со (ОН)2 (8,70). методов анализа показали наличие в их составе в значительном количестве минералов группы смек- Со(ОН )2(8,7); Со(ОН )3–(9,9); Со(NH3)22+(3.7); тита – монтмориллонита, бейделита, иллита и др. Co(NH3)32+. разновидностей монтмориллонита, что свидетель- ствует, что они по химико-минералогическому со- По литературным данным [8], активные ионы ставу относятся к классу бентонитовых глин. Со (II) могут иметь форму октаэдрические Со(Н2О)62+ и частично тетраэдрические Со(Н2О)42+ строения, В ходе экспериментальных исследований про- причем эти формы находятся в равновесии. цессы распределения следов элементов между По-видимому, аналогичное явление имеет место и раствором, твердой фазой гидроксидов и оксидов при образовании аммиакатов Со (II). Учитывая все исследовались как в практических целях концентри- факторы, нами изучено влияние рН среды, присут- рования, разделения и глубокой очистки веществ, ствия аммиака и анионов нитрата на соосаждение так и для выяснения механизма элементарных актов, Со (II) при его концентрации от 4,5×10–4 моль/л. приводящих к сорбции микрокомпонентов. Солевым фоном служили растворы КNO3, NH4, В настоящее время выявлена роль отдельных NaO3, NH4CI и NHO2. При этом использовали раз- факторов, определяющих в конечном итоге вели- личный порядок смешения реагентов: чину сорбции, например рН среды в узких пределах. Однако многие из них изучены недостаточно. а) носитель – монтмориллонит (1,25 г) выделяли Весьма противоречивыми являются данные о влиянии из кислой среды вместе с кобальтом (соосаждение); состава и концентрации «фонового» электролита, мало изучено поведение микрокомпонентов при изме- б) соль кобальта добавляли к монтмориллониту нении концентрации их в широких пределах, состо- (сорбция); яние сорбентов в условиях сорбции. При этом менее всего изучена зависимость между состоянием сор- в) в тех же условиях потери Со (II) вследствие бента, как, например, природными глинистыми осаждения твердой фазы его, сорбция стенками сосу- адсорбентами типа монтмориллонит, и величиной дов и т.д. условно нами осаждалась. сорбции 3d-элементов и красителей в тех же усло- виях [1]. Величину сорбции оценивали по радиоактивно- сти центрифугата с применением изотопов 57,58 Со; В нашем случае изучение сорбции Cr (III, VI), время соприкосновения осадка с раствором состав- Zn, Ni, Co и ряда органических красителей на монт- ляло 30 мин. Остальные условия эксперимента и их мориллоните в широком интервале рН раствора методика описаны ранее [7]. и концентрации сортируемых компонентов (Сме = 2,5·10–5–4,5 · 10–4) мг/л было направлено на решение Сорбция кобальта (II) на бентонитовых глинах в 1 M КNO3 начинается при значениях рН, совпадаю- щих с началом гидролиза Со (II), то есть при рН = 5 и является полным в интервале рН = 8,3–9 (рис.5), в этих условиях возможно концентрирование Со (II) 52

№ 5 (107) май, 2023 г. с последующим отделением его от носителя, перео- соосаждение уменьшается в области рН = 7–10. саждением последнего при рН = 5 или вливанием Сорбция Со (II) падает до нуля b>3 моль NH 4 NO3 раствора, полученного при растворении сортирован- при рН = 8. ного микрокомпонента в минимальном количестве кислоты, в концентрированный раствор аммиака. Вместе с тем с увеличением концентрации соли В присутствии нитрата аммония наблюдается два мак- наблюдаются возрастные сорбции при рН = 7, симума соосаждения: при рН = 7–7,5 и рН = 10; то есть в области гидролиза кобальта (II) (рис. 4). с увеличением концентрации NH4NO3 от 1 до 3 молей Эти данные хорошо согласуются с литературными данными [7; 5]. Рисунок 4. Состояние и сорбция Со (II) в 1М KNO3 1 и 2 – доли ионов Со2+ и Со4(ОН)44+ соответственно; 3 и 4 – осаждение гидроокиси Со (II) соответственно Соосаждение никеля (II) с гидроксидами металлов его концентрирование при определении в сточных изучалось с целью выяснения механизма сорбции и водах. отделения никеля от других элементов [2], а также Рисунок 5. Состояние и сорбция Со (II) в 1М NH4NO3 1–7 – доли ионов Со (NH3)22+, Со(NН3)32+, Со(NН3)42+, Со (NН3)62+, Со(NН3)2(OH)2 и Со(ОН)3– соответственно, 8 – сорбция 2,5·10–4 г-иона/л Со(II) в 1M NH4NO3, 9 – то же в 1М KNO3 При прочих условиях было учтено, что ионы ни- При рН = 8 осаждается Ni2(OH)2, lgПР которой, по данным различных авторов, составляет: 13,81; 14,5; келя (II) в водных растворах подвергаются гидролизу 15,21; 18,06; 17,19, согласно данными описанными с образованием гидрокс-катионов: авторами Б. Сабирова, С. Жавлоний, З. Кадировой NiOH– (lgK1=5,0; К1 – константа гидролиза), Ni2(OH)3+ (lgβ1,2=9,0) и Ni4(ОН)44+(lgβ4,4=27,82), со- и Х. Усманова [9]. гласно данными описанными авторами Фортеза Вю, В присутствии аммиака (>1,08 моль/л) никель (II) Галан Э. и Горнежо Ж. [6]. образует аминные комплексы, в скобках указан lg кон- станты образования: Ni(NH3)2+(2,80); Ni(NH3)22+(5,04); 53

№ 5 (107) май, 2023 г. Ni(NH3)32+(6,77); Ni(NH3)42+(7,96); Ni(NH3)52+(8,71) глин с последующей десорбцией никеля на поверх- и Ni(NH3)62+(8,74) [10]. ности осадка. Сорбция никеля в 1 моль KNO3, 1 моль NaClO4 и 1 моль KNO3+0,5 моль K2CO3 практически Нами исследована сорбция никеля (II) в зависимо- одинакова. В 1 моль NH4NО3 максимум соосаждения сти от рН среды, в присутствии в растворе аммиака, наблюдается при pH>7,9 при повышении концен- ионов Сl–, CO32–, ClО4– и NO3–, при различных кон- трации NH4NO3 до 5 М уменьшаются соосаждение и центрациях сорбируемого компонента и фонового сорбция в областях рН = 8,9–10,5, а также величина его электролита на бентонитовых глинах. При этом соле- и положение первого максимума на оси рН. С ростом вым фоном служили растворы КNO3, NaClO4, NH4NO3 щелочности раствора сорбция никеля падает до нуля в и KNO3+K2CO3. Порядок смещения реагентов в усло- 2,5 растворе NH4NO3 в интервале рН = 8,9–11 (рис. 5). виях данного эксперимента изменяли следующим Эти данные имеют согласованность с данными опи- образом: санными авторами Смолко В.А., Антошкина Е.Г. [5]. а) носитель бентонитовых глин (1 г 25 мг) выде- Полученные данные наиболее удовлетворительно ляли из кислой среды вместе с сорбируемым компо- можно объяснить протеканием следующих процессов. нентом (соосаждение); В слабокислой среде при рН = 5 начинается гидро- лиз ионов никеля с образованием преимущественно б) сорбируемый компонент добавляли к осадку ионов Ni4(OH)44+, что подтверждается расчетами бентонитовых глин (сорбция); изменения доли гидролизованных форм при увели- чении рН среды. Расчеты выполнены по уравнению в) в тех же условиях определяли потери никеля баланса с использованием имеющихся констант вследствие осаждения твердой фазы его, сорбции образования гидроксокатионов: стенками сосудов и т.д., условно названные нами осаждением. Величину осаждения определяли по со- СNi=[Ni2+]+[NiOH+]+2[Ni2OH3+]+4[Ni4(OH)44+]. держанию никеля в центрифугате фотометрическим методом с помощью диметилглиоксима, время сопри- Доли NiOH+ и Ni2OH3+ незначительны по срав- косновения осадка с раствором составляло 20 мин. нению с долей тетраметра Ni(OH)44+. Сорбция никеля на монтмориллоните начинается только тогда, когда Сорбция никеля 4,5·10–5 г-ион/л в 1 м KNO3 на в растворе появляется Ni(OH)42+, и не происходит, бентонитовых глинах начинается при рН = 5 и явля- если в растворе находятся только аквилоны [7]. ется полном в интервале рН = 7,5–10. В этих условиях возможно концентрирование никеля с последую- щим отделением его от носителя переосаждением, последнего – при рН = 5 или вливанием концентри- рованного раствора аммиака к осадку бентонитовых Список литературы: 1. Бокиев Б.Р. К расчету искусственно аэрируемых биологических прудов // Вестник Таджикского технического университета им. акад. М.С.Осими (научный журнал). – Душанбе : ТТУ, 2009. – № 1 (5). – С. 64–69. 2. Кариев А.Р., Джамолов А.А., Комилов Д.К. Бентониты, их использование в народном хозяйстве : рекламно- информационный буклет. – Душанбе, 1997. 3. Сабиров Б.Т., Намазов Ш.С., Пулатов Х.Л. Комплексное исследование бентонитовых глин перспективных месторождений Узбекистана// Universum: технические науки: электрон. научн. журн. – 2020. – № 8 (77) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10621 (дата обращения: 23.04.2023). 4. Мухторова Н.Б., Алиев Б.А., Сабиров Б.Т. Исследование химико-минералогического состава Шафирканской бентонитовой глины для получения новых сорбентов // International Scientific Journal «Science and Innovation». – 2022. – Series A. – Vol. 1, Iss. 3. – P. 168–175. 5. Смолко В.А., Антошкина Е.Г. Кинетика набухания бентонита Зыряновского месторождения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». – 2014. – Т. 14, № 2. – С. 89–91. 6. Forteza V., Galan E., Gornejo J. Interaction of dexametasone and montmorillonite – adsorbtion – degradation process // Appl – Clay Sci. – 1989. – № 4 (5–6). – P. 437–438. 7. Hassan Hassanien Mohamed Darweesh. Nanoceramics: Materials, Properties, Methods and Applications. Part II // Submitted to Nanoscience. – 2018. – P. 40–66. 8. R. Romualdo Menezes, Pollyane M. Souto, Ruth H.G.A. Kiminami. Microwave Fast Sintering of Ceramic Materials // Sintering of Ceramics – New Emerging Techniques. Edited by Arunachalam Lakshmanan. – Риека, Хорватия, 2012. – P. 624. 9. Sabirov B.T., Javloniy C., Kadirova Z.R., Usmanov H.L. Prospects and problems of industrial use of bentonite clays of the Zerafshan region// Proceeding of the International conference on «Integrated innovative development of Zaraf- shan region: achievements, challenges and prospects». – Uzbekistan, Navoi, 2017. – P. 197–202. 10. Bakatula E.N., Cukrowska Е.М., Weiersbye І.М. [et al.] Removal of toxic elements from aqueous solution using bentonite modified with L-histidine// Water Science and Technology. – 2014. – T. 70, вып. 12. – C. 2022–2030. 54

№ 5 (107) май, 2023 г. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ (В ТОМ ЧИСЛЕ БИОНАНОТЕХНОЛОГИИ) DOI - 10.32743/UniChem.2023.107.5.15379 ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВ ЛЕКТИНА ЦИАНОБАКТЕРИЙ Nostoc Calcicola 25 Алиева Дилшода магистрант Национального Университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Кадырова Гульчехра Хакимовна д-р биол. наук, вед. научн.сотр. Института микробиологии Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Шонахунов Тулкин Эркинович мл. науч. сотр. Института микробиологии Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Ташмухамедова Шохиста Собировна д-р биол. наук, проф. Национального Университета Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Рашидова Нодира базовый докторант Ташкентского фармацевтического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] ISOLATION AND STUDY OF SOME PROPERTIES OF CYANOBACTERIAL LECTIN Nostoc Сalcicola 25 Dilshodа Aliyeva Master of the National University Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Gulchekhra Kadirova Doctor of Biological Sciences, Leading Researcher of the Institute Microbiology of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent _________________________ Библиографическое описание: ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВ ЛЕКТИНА ЦИАНОБАК- ТЕРИЙ Nostoc Calcicola 25 // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Алиева Д. [и др.]. 2023. 5(107). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/15379

№ 5 (107) май, 2023 г. Tulkin Shonahunov Junior Researcher, Institute of Microbiology Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Shohista Tаshmukhamedova Doctor of Biological Sciences, prof., National University Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Nodira Rashidova Basic doctoral student of the Tashkent Pharmaceutical Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В настоящее время в области гликобиологии быстро развивается исследование различных свойств лектина. Лектины – это сложные белки, широко используемые в биомедицине для обнаружения гликанов, гликоконъюгатов или свободных сахаров, прикрепленных к поверхности клеток, биомаркеров, связанных с раковыми клетками и заболеваниями. В этом исследовании были проведены эксперименты по выделению, очистке и описанию некоторых свойств лектинового вещества местных штаммов цианобактерий Nostoc calcicola 25. В частности, было обнаружено присутствие в экстракте цианобактерий лектинового белка с помощью анализа на гемагглютинацию. Выявлено, что молекулярная масса лектина Nostoc calcicola 25 составляет 30 кДa. Установлено, что лектин цианобактерий Nostoc calcicola 25 является термолабильным, его активность полностью теряется в течение 30 мин при 70оС. ABSTRACT Currently, in the field of glycobiology, research on the various properties of lectin is rapidly developing. Lectins are complex proteins widely used in biomedicine to detect glycans, glycoconjugates or free sugars attached to the surface of cells, biomarkers associated with cancer cells and diseases. In this study, experiments were carried out to isolate, purify and characterize some of the properties of the lectin substance of local strains of cyanobacteria Nostoc calcicola 25. In particular, the presence of a lectin protein in the extract of cyanobacteria was detected using a hemagglutination assay. It was revealed that the molecular weight of the Nostoc calcicola 25 lectin is 30 kDa. It has been established that the lectin of cyanobacteria Nostoc calcicola 25 is thermolabile, its activity is completely lost within 30 min at 70°C. Ключевые слова: лектин, цианобактерии, Nostoc calcicola, гемаглютинация, температура, рН среды. Keywords: lectin, cyanobacteria, Nostoc calcicola, gemagglutinatsiya, temperature, medium pH. ________________________________________________________________________________________________ Введение сшиванию нескольких клеток крови, поскольку лек- тины специфически взаимодействуют с концевыми Лектины (гемагглютинины) представляют со- остатками сахара на поверхности эритроцитов [8]. бой связывающие углеводы белки/гликопротеины Таким образом, агглютинация эритроцитов является неиммунного происхождения, которые агглютини- характерной чертой лектинов, которая играет роль в руют клетки или осаждают гликоконъюгаты. Они определении активности лектинов на основе анализа распознают и обратимо взаимодействуют либо со гемагглютинации [3]. свободными углеводами, либо с гликоконъюгатами, не изменяя своей структуры [15]. Различные некова- В последнее время возрос интерес к лектинам раз- лентные силы, такие как водородные связи, гидро- личных морских видов, таких как водоросли, губки, фобные взаимодействия и силы Ван-дер-Ваальса, моллюски, рыбы и членистоногие, в связи с их потен- участвуют во взаимодействиях лектин-сахар. Белки циальной ценностью для различных медицинских при- считаются лектинами, если они отвечают следую- менений [14, 5]. Морские водоросли являются щим условиям: (а) должны связывать углеводы, отличным источником новых молекул лектина для ис- (б) не должны модифицировать углеводы, с кото- следований и имеют широкое применение в различ- рыми они связываются, и (в) должны отличаться от ных областях, таких как фармацевтика, медицина, иммуноглобулинов [16]. Кроме того, у лектинов пищевая наука, гликобиология и биохимия [12, 13]. «домен узнавания углеводов» находится в их поли- Лектины водорослей представляют собой молекулы с пептидной последовательности, которая лежит в ос- низкой молекулярной массой и могут быть менее ан- нове способности большинства лектинов связывать тигенными при использовании в биологических моде- углеводы, что было выявлено при анализе их амино- лях, как показано в нескольких исследованиях кислотной последовательности. Лектины способны биологического применения лектинов водорослей агглютинировать эритроциты, лимфоциты и микроб- [20]. Водоросли относятся к числу самых разнообраз- ные клетки на основании их углеводной специфич- ных организмов в царстве растений. Это фотосинтези- ности [20]. Агглютинация приводит к поперечному рующие, преимущественно водные организмы, 56

№ 5 (107) май, 2023 г. лишенные сосудистых тканей, настоящих корней, с добавлением стеклянной крошки в соотношении 1:3. стеблей, листьев и обладающие простыми репродук- После механического измельчения сухой биомассы тивными структурами. Согласно новейшей системе водорослей, для получения белкового экстракта в по- классификации, основанной на ультраструктуре пла- рошок цианобактерий добавляли Трис-HCl буфер (рН- стид, водоросли подразделяются на четыре группы, 7,6) содержащий 0,15 М NaCl и 0,01 М фенилметан которые далее подразделяются на восемь отделов сульфонил фторида (ФМСФ) в объеме 1: 3 (V/V) и [9]: группа 1 – прокариотические водоросли, содер- непрерывно экстрагировали в течение 4 часов. жащие отдел (1) Cyanophyta; 2 группа – эукариоти- ческие водоросли, содержащие отделы (2) Анализ активности гемагглютинации Glaucophyta, (3) Rhodophyta, (4) Chlorophyta; группа 3 – эукариотические водоросли, содержащие отделы Анализ активности гемагглютинации проводили (5) Euglenophyta и (6) Dinophyta; группа 4 – эука- путем последовательного разбавления белкового об- риотические водоросли, содержащие отделы (7) разца 0,1 М Трис-HCl буфером (pH-7,6), содержащим Heterokontophyta и (8) Pyrmnesiophyta. 0,15 М NaCl, с последующим добавлением фермента- тивно обработанных эритроцитов. Результат опреде- Таким образом, лектины представляют собой ляли как соотношение наибольшего разбавления, наиболее универсальную группу белков, используе- способное агглютинировать эритроциты. В иссле- мых в биологических и биомедицинских исследова- довании на гемагглютинины экстракта цианобактерий ниях. Они обладают огромным потенциалом, так как использовались эритроциты кролика, обработанные играют важную роль в межклеточном распознавании трипсином, поскольку по литературным данным [18] и широко используются для доставки лекарств. цианобактерии чувствительны к ферменту лектин- Лектины водорослей обладают различными био- трипсину [19]. медицинскими свойствами, такими как противо- опухолевые, анти-ВИЧ, противовоспалительные, Помимо визуального наблюдения, мы также противогрибковые, противомикробные и т.д. [10, 21]. наблюдали процесс гемагглютинации с помощью мик- роскопа (рис. 2). Тот факт, что эритроциты со време- Исходя из вышеизложенного, целью данной нем слипаются и оседают, указывает на то, что работы является выделение и изучение некоторых происходит процесс гемагглютинации. свойств лектинов местных штаммов цианобактерий Для учета серологических реакций использовали Nostoc calcicola 25. микроскоп OLYMPUS BX 41 (Япония). Материалы и методы исследования Очистка лектинов Объект исследования Первичное выделение лектинов осуществляли пу- тем высаливания белков кристаллическим (NH₄)₂SO₄ Объектом исследований являлись местные [22] из водной фазы гомогенатов цианобактерий в штаммы азотфиксирующих и солеустойчивых циано- фосфатно-солевом буфере (PBS). бактерий N. calcicola 25 выделенные из засоленных и загрязненных пестицидами сероземных почв Кашка- Для очистки препарата лектина использовали дарьинской области Узбекистана [1, 7]. гель-фильтрацию на сефадексе G-100 [17] и электро- фореза в полиакриламидном геле в присутствии Культивирование цианобактерий додецилсульфата натрия (SDS-PAGE). Цианобактерии культивировали на минеральной В полученных фракциях измеряли концентрацию питательной среде ВG -110. Жидкую среду ВG -110 белков спектрофотометрическим методом в полосах наливали в стеклянные колбы (300 – 500 мл) таким об- 206 и 280 нм и концентрацию лектинов с помощью ре- разом, чтобы занимаемый объем был не более 1/3 – 1/4 акции гемагглютинации. объема колбы. Сосуды с засеянным материалом помещали на свет с люминесцентными лампами, при Влияние показателей pH и температуры 2500 -3000 лк, температуре 28оС и концентрации СО2 на активность лектина – 2%. Влияние показателей pH на активность лектина Определение сухого веса (влажности) путем инкубации очищенного лектина при 25° C в те- биомассы клеток цианобактерий и выделение бел- чение 30 минут в 0,1 M буферах с различными показа- телями pH определялась реакцией гемагглютинации. кового экстракта культуры Для этого использовали буферы цитратфосфата с pH=4,0-7,5 и Трис-HCl с pH=7,0-9,0. Для определения Определение сухого веса биомассы клеток прово- pH стабильности, очищенный лектин (50 мкл) инкуби- дилось согласно методике [2]. Стеклянные бюксы по- ровали с буферами (50 мкл) при 25 °C при различных мещались в сушильный шкаф и сушились в течение 2 ч pH, затем образцы нейтрализовали, а активность про- при температуре 110С. Затем бюксы вынимали пин- веряли через 30, 60 и 90 мин. Остаточная активность цетом из сушильного шкафа и переносили в эксикатор определяли в стандартных условиях анализа. Актив- с безводным CaCl2. Через 1 ч бюксы взвешивали с точ- ность гемагглютинации измеряли также в интервале ностью до 0,1 мг. Высушивание и взвешивание повто- температур от 20 до 100°C. Термическая стабиль- ряли с соблюдением указанной последовательности ность проверяли предварительной инкубацией операций, пока масса не достигала постоянного значе- очищенного лектина при заданных температурах ния, то есть колебания в ее определениях не превы- шали ± 0,1 мг. Полученную таким образом сухую биомассу цианобактерий хорошо измельчали в ступке 57

№ 5 (107) май, 2023 г. через 10, 30, 40 и 60 минут инкубации и анализиро- ферментами, что приводит к обнажению криптиче- вали на гемагглютинацию в стандартных условиях ских остатков, находящихся на поверхности эритро- анализа [4]. цитов. Известно, что эритроциты животных, особенно овец и кроликов, более подходят для обнаружения Результаты и их обсуждение лектинов в водорослях, чем эритроциты человека [6]. Следовательно, было показано, что лектин из Nostoc Как известно, лектины обладают свойством свя- calcicolа 25 агглютинирует обработанные ферментом зываться с сахарами на клеточных мембранах, тем эритроциты кролика. самым реформируя физиологию мембран, что при- водит к агглютинации и другим биохимическим изме- В наших исследованиях лектины из цианобакте- нениям в клетках [11]. рий выделяли, используя метод извлечения глико- протеинов. Присутствие в экстракте цианобактерий Лектины цианобактерий были обнаружены с лектинового белка было обнаружено с помощью использованием эритроцитов животных. Воспри- анализа на гемагглютинацию (рис.1, 2). имчивость эритроцитов к некоторым лектинам по- вышается при мягкой обработке протеолитическими 12345 6 78 Рисунок 1. Исследование гемагглютинации лектинового белка Nostoc calcicolа 25 1-неразведенные эритроциты; 2-8-разведение эритроцитов до 107 в 0,1 М Трис-HCl буфере АБ Рисунок 2. Гемагглютинация эритроцитов крови кролика под воздействием лектина, где: А – начальное состояние; Б – через 30 мин после добавления лектинового образца Nostoc calcicolа 25 (Увеличение: 40х10) Далее, молекулярную массу очищенного лектина что лектин цианобактерий сохраняет свою активность оценивали методом электрофореза в полиакрила- диапазоне pH среды от 5 до 7,8, при этом оптималь- мидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (SDS-PAGE). Было обнаружено, что молекулярная ный рН составляет 7,0 и 7,5. Установлено, что лектин масса лектина Nostoc calcicola 25 составляет 30 кДa (рис.3). цианобактерий Nostoc calcicola 25 является термо- Влияние температуры, pH среды на активность лабильным, его активность полностью теряется лектина изучали методом гемагглютинации. Показано, в течение 30 мин при 70оС (рис. 4, 5). 58

№ 5 (107) май, 2023 г. Активность (%)Рисунок 3. Электрофорез в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (SDS-PAGE) лектина Nostoc calcicola 25: М-маркер с молекулярной массой (ColorBurst Electrophoresis Marker); 1-3 - варианты чистого лектина цианобактерий 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 6 7 7,5 8 9 pH Рисунок 4. Влияние pH среды на активность лектина, выделенного из Nostoc calcicola 25 (время инкубации = 90 мин.) Рисунок 5. Влияние температуры на активность лектина цианобактерий Nostoc calcicola 25 59

№ 5 (107) май, 2023 г. Следует отметить, что лектин цианобактерий является характерной чертой лектинов, которая играет проявлял термостабильность до 50оС и сохранял роль в определении активности лектинов на основе 100%-ную активность при 45°С. Следовательно, анализа гемагглютинации. Также было обнаружено активность лектина выделенного из цианобактерий присутствие в экстракте цианобактерий лектино- Nostoc calcicola 25 сохраняется в диапазоне темпе- вого белка с помощью анализа на гемагглютинацию. ратуры от 20оС до 50оС (рис.5). Выявлено, что молекулярная масса лектина Nostoc calcicola 25 составляет 30 кДa. Большинство лектинов, Заключение выделенных из водорослей и цианобактерий пред- ставляют собой низкомолекулярные белки со значе- Водоросли - являются перспективным объектом ниями от 3,5 до 57 кДа. Установлено, что лектин для выделения биологически активных соединений. цианобактерий Nostoc calcicola 25 является термола- Лектины водорослей представляют собой молекулы бильным, его активность полностью теряется в тече- с низкой молекулярной массой и могут быть менее ние 30 мин при 70оС. Показано, что лектин циано- антигенными при использовании в биологических бактерий сохраняет свою активность диапазоне pH моделях, как показано в нескольких исследованиях среды от 5 до 7,8. Экстремальные значения pH могут биологического применения лектинов водорослей. изменить нативную структуру лектина за счет измене- Лектины способны агглютинировать эритроциты, ния состояния ионизации аминокислотных остатков, лимфоциты и микробные клетки на основании их что может привести к денатурации лектина. Таким углеводной специфичности. Известно, что на поверх- образом, в данной работе сообщается об очистке и ности эритроцитов присутствует большое количе- характеристике нового типа лектина, выделенного ство сиалогликопротеинов. Агглютинация приводит из цианобактерий Nostoc calcicola 25, которая легко к поперечному сшиванию нескольких клеток крови, культивируется в лабораторных условиях, что упро- поскольку лектины специфически взаимодействуют щает в будущем, получение полезного лектина. с концевыми остатками сахара на поверхности эрит- роцитов. Таким образом, агглютинация эритроцитов Список литературы: 1. Кадырова Г.Х. Таксономия и некоторые свойства местных азотфиксирующих цианобактерий рода Nostoc // Доклады АН РУз.-Ташкент, 2012. - No1. -С.71-7. 2. Пименова М.Н., Гречушкина Н.Н., Азова Л.Г., Нетрусов А.И., Семенова Е.В., Колотилова Н.Н., Захарчук Л.М., Зинченко В.В., Мыльникова С.И., Нефедова М.В., Ботвинко И.В. Руководство к практическим занятиям по микробиологии [Текст] / Под ред. Егорова Н.С. – М.: Изд. МГУ. – 1995. – 224 с. 3. Ambrosi M, Cameron NR, Davis BG (2005) Lectins: tools for the molecular understanding of the glycocode. Org Biomol Chem 3:1593–1608. 4. Bennet H.J. and Roberts I.S. (2005) Identification of a new sialic acid-binding protein in Helicobacter pylori. FEMS Immunol Med Microbiol 44: 163-169. 5. Cheung RCF, Wong JH, Pan W, Chan YS, Yin C, Dan X, Ng TB (2015) Marine lectins and their medicinal applica- tions. Appl Microbiol Biotechnol 99:3755–3773. 6. Freitas ALP, Teixeira DIA, Costa FHF, et al. (1997). A new survey of Brazilian marine algae for agglutinins. J Appl Phycol 9:495–501. 7. Kadirova G.Kh., Z.S.Shakirov Identification of nitrogen-fixing and salt-resistant cyanobacteria Nostoc calcicola iso- lated from the rhizosphere of cotton in Uzbekistan // Environmental Science An Indian Journal, 2012. – Vol. 7, Issue 8. - Р.305-309. 8. Khan F, Khan RH, Sherwani A, Mohmood S, Azfer MA (2002) Lectins as markers for blood grouping. Med Sci Monit 8:RA293–RA300. 9. Lee RB. (1999). Phycology. Cambridge, UK: Cambridge University Press. 10. Nascimento KS, Cunha AI, Nascimento KS, et al. (2012). An overview of lectins purification stratergies. J Mol Recognit 25:527–41. 11. Neves SA, Freitas ALP, Souza BWS, et al. (2007). Antinociceptive properties in mice of a lectin isolated from the marine alga Amansia multifida Lamouroux. Braz J Med Biol Res 40:127–34. 12. Praseptiangga D (2015) Algal lectins and their potential uses. Squalen Bull Mar Fish Postharvest Biotech 10:89–98. 13. Praseptiangga D (2017) Development of seaweed-based biopolymers for edible films and lectins. IOP Conf Ser: Mater Sci Eng 193:012003. 14. Rabelo L, Monteiro N, Serquiz R, Santos P, Oliveira R, Oliveira A, Rocha H, Morais AH, Uchoa A, Santos E (2012) A lactose-binding lectin from the marine sponge Cinachyrella apion (Cal) induces cell death in human cervical ade- nocarcinoma cells. Mar Drugs 10:727–743. 15. Ram Sarup Singh & Amandeep Kaur Walia Lectins from red algae and their biomedical potential J Appl Phycol (2018) 30:1833–1858. 60

№ 5 (107) май, 2023 г. 16. Rudiger H, Gabius HJ (2001) Plant lectins: occurrence, biochemistry, functions and applications. Glycoconj J 18:589–613. 17. Sarangi I, Ghosh D, Bhutia SK, Mallick SK, Maiti TK. Anti-tumor and immunomodulating effects of Pleurotus ostreatus mycelia-derived. Int Immunopharmacol. 2006 Aug;6(8):1287-97. 18. Singh RS, Bhari R, Kaur HP. (2011b). Characteristics of yeast lectins and their role in cell-cell interaction. Biotechnol Adv 29:726–31. 19. Silva, A.J., Cavalcanti, V.L.R., Porto, A.L.F. Gama W.A., Brandão-Costa R.M. P. & Raquel Pedrosa Bezerra (2020) The green microalgae Tetradesmus obliquus (Scenedesmus acutus) as lectin source in the recognition of ABO blood type: purification and characterization. J Appl Phycol 32, 103–110. 20. Sharon N, Lis H (2004) History of lectins: from hemagglutinins to biological recognition molecules. Glycobiology 14:53R–62R. 19 21. Teixeira EH, Arruda FVS, da Silva BR, do Nascimento KS, Carneiro VA, Cavada BS, Nagano CS, Sampaio AH (2012) Biological applications of plants and algae lectins: An overview. In: Chang CF (ed) Carbohydrates—compre- hensive studies on glycobiology and glycotechnology. In Tech, Croatia, pp 533–558. 20 22. Wang H.X. and Ng Tzi Bun (2004) Isolation of allicepin, a novel antifungal peptide from onion (Allium cepa) bulbs. Journal of Peptide Science. Mar;10(3):173-7. 21 61

№ 5 (107) май, 2023 г. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ, БИОИНФОРМАТИКА DOI - 10.32743/UniChem.2023.107.5.15412 О ПАРАМЕТРЕ МОЩНОСТИ БИОРАЗНООБРАЗИЯ Гуламов Мухамад Исакович канд. физ.-мат. наук, д-р биол. наук, проф. Бухарского государственного медицинского института имени Абу Али Ибн Сино, Республика Узбекистан, г. Бухара E-mail: [email protected] ABOUT BIODIVERSITY POWER PARAMETER Muhamad Gulamov Candidate of Physico-Mathematical Sciences, Doctor of Biological Sciences, professor of Bukhara State Medical Institute named after Abu Ali Ibn Sino, Republic of Uzbekistan, Bukhara АННОТАЦИЯ Данная работа посвящена исследованию параметра мощности разнообразия (биоразнообразия). На основе анализа физической и математической природы понятие мощности в наших предыдущих исследованиях по биоразнообразии предлагается в формализованным виде функции коэффициента мощности разнообразия (биоразнообразия) и анализируются ее свойства. ABSTRACT This work is devoted to the study of the power parameter of diversity (biodiversity). Based on the analysis of the physical and mathematical nature of the concept of power and our previous studies on biodiversity, a formalized form of the power factor function of diversity (biodiversity) is proposed and its properties are analyzed. Ключевые слова: разнообразие, биоразнообразия, мощность биоразнообразия, уровни биоразнообразия, частота встречаемости особей видов. Keywords: diversity, biodiversity, biodiversity power, levels of biodiversity, frequency of occurrence of individual species. ________________________________________________________________________________________________ В настоящей время говорят о важности роли би- В данной работе будем рассматривать вопрос о оразнообразия в жизни планеты. Можно сказать, что параметре мощности разнообразия (биоразнообра- мировое сообщество в данный период уже готово зия). Прежде чем раскрыть и описать параметр воспринять на уровне понимания важность макси- мощности разнообразия (биоразнообразия), было бы мального сохранения биоразнообразия в планетар- целесообразно остановиться на понятии «мощность». ном масштабе, иначе само существование Понятия мощности в физике играет большую роль. человеческой цивилизации в опасности. Доказатель- Не вдаваясь в физические подробности термина ство этому – существующие современные экологи- мощности, остановимся на обобщенном его смысле, ческие ситуации (с начало XXI века) в планетарном мощность – это темп, с которой выполняется работа, масштабе. Всевозможные СМИ об этом каждый день передается энергия или ответная реакция. В мате- сообщают. матике мощность множества – характеристика мно- жеств, обобщающая понятие количества элементов В предыдущих наших работах мы рассматривали конечного множества. В основе этого понятия лежат вопросы, касающиеся разнообразия (биоразнообра- естественные представления о сравнении множеств. зия), такие как: а) размышления о природе разно- Исходя из этих понятий словосочетания «мощности образия; б) о параметре сложности разнообразия; разнообразия (биоразнообразия)» можно опреде- в) о природе обновления разнообразия; г) о концепции лить как величину ответных реакций разнообразия «экологическое поле выживаемости»; д) к вопросу (биоразнообразия) на воздействия внешней силы динамики структурных изменений биоразнообразия или характеризующие количество разнообразных и е) к вопросу механизмов структурных изменений элементов сообщества (экосистемы). В контексте разнообразия [7; 6; 5; 4; 13; 14], в связи с чем нет данной работе понимать мощности разнообразия необходимости останавливаться на объяснении тер- (биоразнообразия) как величину, характеризующую мина разнообразия (биоразнообразия). _________________________ Библиографическое описание: Гуламов М.И. О ПАРАМЕТРЕ МОЩНОСТИ БИОРАЗНООБРАЗИЯ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2023. 5(107). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/15412

№ 5 (107) май, 2023 г. количество разнообразных видов сообщества (эко- процессом. Все существующие в планетарном мас- системы), было бы более целесообразно. штабе экологические катастрофы на сегодняшний день – следствие такого необдуманного подхода [1; 2]. В природе примеры, отражающие мощности Биоразнообразие – это основа существования циви- разнообразия, многочисленные: множество элемен- лизации человечества на Земле и в настоящем, и в бу- тарных частиц, множество химических элементов, дущем, никакое искусственное «биоразнообразие» не множество биологических видов конкретного сооб- может заменить естественное биоразнообразие. Лю- щества (экосистемы) и так далее. Если в последнем бые проводимые мероприятия должны исходить из примере множество биологических видов конкрет- учета мощности биоразнообразия исследуемого гео- ной экосистемы заменим на биоразнообразие экоси- графического ландшафта, чтобы после мы не стемы, то это говорит о мощности биоразнообразия навлекли на себя другую более глобальную экологи- вполне естественно. ческую проблему. В зависимости от природы воздействия внешней Далее параметр мощности биоразнообразия силы разнообразия (биоразнообразия) экосистема примем как функцию коэффициента мощности био- может уменьшаться или увеличиваться. Внешнее воз- действие может быть природным (климатическим, разнообразия и обозначим символом ������. По природе экологическим) или искусственным (урбанизация). Вполне ясно, что чем выше урбанизация, тем значение ������, непрерывное в интервале [0,1], описы- меньше природного биоразнообразия. Хотя в послед- вается неравенством 0 ≤ ������ ≤ 1. Тогда его формали- ные годы научно-техническое развитие информа- зованное выражение можно представить в ционой технологии позволает антропогенной среде следующем виде: содержать богатое биоразнообразие. Примером явля- ется одна из современных технологий получения ������ = ������ , «мясных» белков из различных растительных основ. ∑���������=��� 1 ������������ Это, в свою очередь, намного сокращает скотоводство вследствие сокращения пастбищных земель и т. д. здесь ������ – функция коэффициента мощности разнообразия (биоразнообразия); Важность рассматриваемого вопроса заключается в том, что, не изучая мощности биоразнообразия ис- ������ – число видов в биоразнообразии, следуемого географического ландшафта (незави- ������������ – число особей ������-го вида биоразнообразия. симо от масштаба местности), проведение какого-либо На основе вышеизложенного качественный вид планирования народно-хозяйственных мероприятий параметра мощности биоразнообразия можно пред- может оборачиваться необратимым экологическим ставить следующим образом. Рисунок 1. Качественный вид функции коэффициента мощности разнообразия (биоразнообразия) Исходя из данной формулировки, параметр Если будем сравнивать природу функции коэф- мощности биоразнообразия теоретически может принимать значения 0 и 1. Значение ноль означает, фициента сложности биоразнообразия ������������, частоту что биологического вида не существует, значение 1 встречаемости особей видов (������������) [5; 13] и индекс означает, что у всех видов количество особей равно, по одной штуке. В реальности такое сообщество с ������ такой структурой биоразнообразия нереально, не имеет биологического смысла. Стремление значения Шеннона биоразнообразия (���̅��� = − ∑ ������������ log ������������) [11] мощности биоразнообразия к единице означает мак- с параметром мощности биоразнообразия ������, тогда симально выровненное обилие видов или частоту встречаемости особей видов в биоразнообразии [11; получим, что параметр мощности биоразнообразия ������, 12]. Значение ������ в пределах 0 < ������ < 1 имеет био- функция коэффициента сложности биоразнообразия логический смысл. (������������ ) и частота встречаемости особей видов (������������) про- ������ порциональны, а индекс Шеннона (���̅���) обратно про- порционален. Такое соотношения с точки зрения биологии целесообразно. 63

№ 5 (107) май, 2023 г. Взаимодействие экологических факторов при- функции коэффициента мощности биоразнообразия водит к структурным изменениям в биоразнообра- зии экосистем [9; 8; 3; 12; 13]. В таких случаях (������) максимально. возможно варианты, что численность видов не изме- Эколог Брэдли Кардинале, помощник профессора нится в биоразнообразии до и после структурных из- менений, но значения функции коэффициента университета Мичиган, провел исследовательскую работу по изучению связи между биологическим мощности биоразнообразия (������) могут измениться, разнообразием водорослей и качеством воды, в ре- причиной этому служит изменение численность зультате чего он заявил, что раскрыл эту тайну: при особей видов в биоразнообразии. При минимальном дифференциации экологической ниши устойчивость количестве видов и многочисленности особей видов среды естественно растет, потому что контроль рас- в биоразнообразии значение функции коэффици- пространяется повсюду [7; 10]. Из этого следует, что функция коэффициента мощности биоразнообразия ента мощности биоразнообразия (������) минимально, а при максимальной численности видов и малочис- (������) может служить показателем распространения ленности особей видов в биоразнообразии значение контроля по экосистеме. С учетом вышеизложенного можно предлагать следующую экспертного характера таблицу значения параметра мощности биоразнообразия. Таблица 1. 0–0.25 Значения параметра мощности биоразнообразия 0,25–0,5 0,5–0,75 Низкий уровень мощности биоразнообразия 0,75–1,0 Ближе к среднему уровень мощности биоразнообразия Выше среднего уровень мощности биоразнообразия Высокий уровень мощности биоразнообразия Такую таблицу можно применять при практи- При минимальном количество видов и много- ческих мероприятиях по планированию местности, численности особей видов в биоразнообразии зна- географического ландшафта, по изменению соци- чение функции коэффициента мощности альной инфраструктуры, при градостроительстве, а также при проводимых научно-природоохранных биоразнообразия (������) минимально, а при максималь- работах. Одним словом, если мы хотим жить в уни- ной численности видов и малочисленности особей сон с природной «симфонией», другими словами, видов в биоразнообразии значение функции коэф- согласно природным правилам, мы обязаны ис- следовать мощности биоразнообразия вокруг себя, фициента мощности биоразнообразия (������) макси- прежде чем проводить какое-то планирование мест- мально. ности. Это одно из необходимых условий сегодняш- него дня. В двух различных экосистемах с одинаковой Заключение численностью видов (������) и различной численностью Функция коэффициента мощности разнообразия особей видов (������������) функция коэффициента мощности (биоразнообразия) (������), функция коэффициента разнообразия (биоразнообразия) (������) различная. сложности биоразнообразия (������������) и частота встречае- мости особей видов (������������) пропорциональны, а индекс Значение функции коэффициента мощности био- ������ разнообразия (������) еще может служить показателем уровня распространения контроля по всей экосистеме, Шеннона (���̅���) обратно пропорционален. то есть показателем дифференциации экологических ниш экосистемы. Список литературы: 1. Бродский А.К. Введение в проблемы биоразнообразия. – СПб. : Издательство СПбГУ, 2002. – 143 с. 2. География и мониторинг биоразнообразия. – М. : Изд-во НУМЦ, 2002. – 253 с. 3. Гуламов М.И. Алгебра экологии : монография. – Ростов-на-Дону, 2021. – 64 с. 4. Гуламов М.И. О концепции «Экологическое поле выживаемости» // Universum: химия и биология. – 2021. – № 6 (84) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11707. 5. Гуламов М.И. О параметре сложности разнообразия // Universum: химия и биология. – 2017. – № 2 (32) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/4247. 6. Гуламов М.И. О природе обновления разнообразия // Universum: химия и биология. – 2017. – № 10 (40) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5124. 7. Гуламов М.И. Размышления о природе разнообразия // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. – 2016. – № 4 (22) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/3024. 64

№ 5 (107) май, 2023 г. 8. Гуламов М.И. Теоретико-групповой подход к исследованию взаимодействия экологических факторов // Экологическая химия. – 2012. – Т. 21, вып. 1. – С. 1–9. 9. Гуламов М.И., Краснов В.С. Теория взаимодействия экологических факторов. – Тверь : Тверской госуниверситет, 2009. – 64 с. 10. Конвенция о биологическом разнообразии. Институт биологии моря ДВО РАН. Институт «Открытое общество». Центр Интернет ДВГУ. Владивосток 1998–2003 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.imb.dvo.ru/misc/trdap/ (дата обращения: 07.06.2014). 11. Мегарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. – М. : Мир, 1992. – 181 с. 12. Одум Ю. Экология. – М. : Наука, 1986. – Т. 2. – 376 с. 13. Gulamov M. On question of the dynamics of structural changes in biodiversity // Journal of science. – Lion, 2022. – № 31. – Р. 3–8. 14. Gulamov M. On the question of the mechanisms of structural changes in diversity // Danish Scientific Journal. – 2022. – № 65. – Р. 3–6. 65

№ 5 (107) май, 2023 г. ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ DOI - 10.32743/UniChem.2023.107.5.15297 ВЛИЯНИЕ БИОСТИМУЛЯТОРОВ РОСТА НА УКОРЕНЕНИЯ ОДРЕВЕСНЕВШИХ ЧЕРЕНКОВ ДЕКОРАТИВНЫХ КУСТАРНИКОВ В УСЛОВИЯХ РИСКОВОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Велижанских Любовь Васильевна канд. с.-х. наук, доц. Государственного аграрного университета Северного Зауралья, РФ, г. Тюмень E-mail: [email protected] Корнелюк Екатерина Михайловна учебный мастер Государственного аграрного университета Северного Зауралья, РФ, г. Тюмень E-mail: [email protected] IN INFLUENCE OF BIOSTIMULANTS OF GROWTH ON ROOTING OF LIGNIFIED CUTTINGS OF ORNAMENTAL SHRUBS IN CONDITIONS OF RISKY FARMING Lyubov Velizhanskikh Candidate of Agricultural Sciences, docent, Department of State Agrarian University of North Zauralye, Russia, Tyumen Ekaterina Kornelyuk Training master, Department of State Agrarian University of North Zauralye, Russia, Tyumen АННОТАЦИЯ Проводимыми научными исследованиями и производственной практикой в условиях рискового земледелия большинство кустарниковых растений, обладает высокой способностью к размножению зеленными и одревес- невшими черенкам. При этом укореняемость черенков составляет 50-75 %. В этой связи наиболее целесообразнее одревесневших черенков при размножении декоративных кустарников использовать ростовые вещества, методом обработки одревесневших черенков стимуляторами роста. Чаще всего биостимуляторами роста растений, являются различные органические соединения, которые влияют физиологические процессы роста и развития растений. ABSTRACT Conducted scientific research and industrial practice in conditions of risky farming, most shrubby plants have a high ability to reproduce green and lignified cuttings. At the same time, the rooting capacity of cuttings is 50-75%. In this regard, it is most expedient for lignified cuttings to use growth substances when propagating ornamental shrubs, by treating lignified cuttings with growth stimulants. Most often, plant growth biostimulators are various organic compounds that affect the physiological processes of plant growth and development. Ключевые слова: Пузыреплодник клинолистный, чубушник, сорта, биостимуляторы, черенки , приживаемость, Обыкновенный, Диаболо. Keywords: Wedge-leaved pemphigus, chubushnik, varieties, biostimulants, cuttings, survival, Common, Diabolo. ________________________________________________________________________________________________ Введение декоративных культур, требующих более глубокой специализации в зависимости от пород и сортов, Значение вегетативного способа размножения почвенно-климатических условий и экономических особенно возросло в наше время, вследствие ин- требований. Способ размножения зелеными черен- тенсификации культуры растений в многолетних ками очень перспективен, он позволяет выращивать _________________________ Библиографическое описание: Велижанских Л.В., Корнелюк Е.М. ВЛИЯНИЕ БИОСТИМУЛЯТОРОВ РОСТА НА УКОРЕНЕНИЯ ОДРЕВЕСНЕВШИХ ЧЕРЕНКОВ ДЕКОРАТИВНЫХ КУСТАРНИКОВ В УСЛОВИЯХ РИСКОВОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2023. 5(107). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/15297

№ 5 (107) май, 2023 г. в массовых количествах генетически однородный На территории частного питомника, были зало- корнесобственный посадочный материал и механи- жены мелкоделяночные опыты на сортах жимолости зировать многие технологические операции. Для де- с использованием биостимуляторов при размно- коративных культур не менее перспективным жении одревесневшими черенками по методике является и способ размножения одревесневшими че- (Моисейченко В.Ф., Трифонова М.Ф., Заверюха А.X., ренками, который также предусматривает использо- Ещенко В.Е.) [2]. вания черенковых маточников [4]. Для укоренения использовались черенки чу- Целью нашего исследования явилось влияние бушника обыкновенного. Пузыреплодника сорта биостимуляторов роста на укоренения одревеснев- Диабло: Согласно инструкции для обработки черенки ших черенков декоративных кустарников в усло- связывали по 10 штук и в водные растворы биости- виях рискового земледелия. муляторов погружали черенки на 24 часа при ком- натной температуре. Затем обработанные биостиму- Задачами исследования являлись ляторами черенки высадили по схеме 6х4 см под  Влияние биостимуляторов роста на прижива- временные плёночные укрытия и открытом грунте. емость одревесневших черенков чубушника и пузы- Повторность четырех кратное по 22 черенков каж- реплодник. дой. В качестве субстрата для укоренения использо-  Влияние биостимуляторов роста на развитие вали перегной с добавлением 10% и 10% песка надземной части корневой системы растений чу- речного [3, 4]. В качестве регуляторов роста исполь- бушника. зовали Цитокининовая паста и Корнивин.  Влияние биостимуляторов роста на развитие надземной части корневой системы растений пузы- Результаты исследований реплодника. Посадку черенков декоративных кустарников Методика проведения исследования проводили в середине апреля 2021года. Первое рас- пускание почек через 6 суток рост побегов 10 суток (табл.1). Таблица 1. Влияние биостимуляторов роста на приживаемость одревесневших черенков чубушника и пузыреплодника в 2021 г. Варианты опыта Чубушник сорт Обыкновен- Пузыреплодник калинолистный ный, % сорта Диабло, % Вода(контроль) Цитокининовая паста Пленочное укрытие 72,3 Корневин 75,4 78,1 84,3 Вода(контроль) Цитокининовая паста 86,6 62,3 Корневин 76,9 92,0 87,8 Открытый грунт 68,9 81,7 88,4 Данные, приведённые в таблице 1 свидетель- Процент приживаемости Пузыреплодника кали- ствуют, что, процент приживаемости чубушник нолистного сорта Диабло в пленочном укрытии сорта обыкновенный в пленочном укрытии обрабо- обработанным биостимулятором Корневином со- танный биостимулятором Корневин составило 92,0 %, ставило 84,3, что на 12 % больше чем с использова- что на 13,9% выше по отношению к контролю соот- нием воды в контрольном варианте, а обработанное ветственно, а обработанный биостимулятором биостимулятором Цитокининовая паста и составило Цитокининовая паста составило 86,6, что на 8,5% приживаемость 75,4 %, что выше на 3,1 %, что несу- превышает контрольный вариант с использованием щественно превышает по сравнению с контролем. воды. В открытом грунте обработанными биостимуля- В открытом грунте приживаемость черенков ниже торами Цитокининовая паста, Корневин составило и составило 68,9-88,4% на чубушнике сорта обыкно- 76,-87,8% по сравнению с контрольным вариантом венном соответственно. с использованием воды и составило 62,3%. (табл.2). 67

№ 5 (107) май, 2023 г. Таблица 2. Влияние биостимулятора роста на развитие надземной части корневой системы растений чубушника сорта Обыкновенный 2021 г. Варианты опыта Высота Количество при- Длина приро- Длина корне- Длина кор- надземной ча- вой зоны, см ней, см Вода (контроль) роста, шт ста, см Цитокининовая паста сти, см 9 70 Корневин Пленочное укрытие 14 12 100 23 2 17 15 125 Вода (контроль) 24 3 19 Цитокининовая паста 37 4 11 68 Корневин 18 15 81 НСР05 18 Открытый грунт 20 20 94 21 2 23 10,2 24 4 2.0 4 Значительное влияние биостимуляторов роста Из данных таблицы 3 мы, видим, что биостиму- оказали на высоту надземной части (табл. 2). Так, ляторы роста оказали влияние на высоту надземной высота надземной части укоренённых черенков части. И так, высота надземной части укоренённых че- чубушника сорта обыкновенного обработанный био- ренков пузырепладника калинолистного сорта Диабло стимулятором Корневином в пленочном укрытии обработанный биостимулятором Корневином в пле- составило 37 см, что существенно превышает конт- ночном укрытии составило 45 см, что существенно рольный вариант при использовании воды, что со- превышает контрольный вариант при использовании ставило 23 см, обработанным биостимулятором воды – 17 см. А в открытом грунте обработанное тем роста Цитокининовая паста 24 см. А в открытом же биостимулятором имеет не существенное значение грунте обработанные варианты тем же биостимуля- и составило 26 см, по сравнению с контролем, что тором имеют не существенное значение и составило составило 22 см. При выкопке осенью черенков 24 см, по сравнению с контролем, что составило 18 см. средняя длина корней при пленочном укрытии обра- При выкопке осенью черенков, средняя длина корней ботанным биостимулятором Корневин составила при пленочном укрытии обработанным биостиму- 44 см по сравнению с контрольным вариантом 21 см, лятором Корневин, составила 125 см по сравнению что на 23 см больше. В открытом грунте длина корней с контрольным вариантом 70 см, что на 55 см больше. обработанного Корневином составила 32 см по срав- В открытом грунте длина корней обработанных нению с контрольным вариантам с использованием Корневином составила 94 см по сравнению с конт- воды, что на 17 см больше (табл.3). рольным вариантам с использованием воды, что на 26 см больше. Таблица 3. Влияние биостимуляторов роста на развитие надземной части корневой системы растений пузыреплодника сорта Диабло, 2021 г. Варианты опыта Высота надземной Количество Длина Длина корневой Длина части, см прироста, шт прироста, см зоны, см корней, см Пленочное укрытие Вода(контроль) 17 2 12 13 21 Цитокининовая паста 29 3 27 16 35 Корневин 45 5 37,9 20 44 Открытый грунт Вода(контроль) 22 2 16 10 15 Цитокининовая паста 26 2 20 12 27 Корневин 26 4 23 18 32 НСР05 1,9 4,8 68

№ 5 (107) май, 2023 г. Выводы Приживаемость черенков при пленочном укрытии обработанных биостимулятором корневин показал По результатом наших исследований можно наилучший результат на чубушнике сорта Обыкновен- сделать следующие выводы: Что биостимуляторы ный при пленочном укрытии, о чем свидетельствуют существенно влияют на приживаемость одревеснев- данные и составило – 92 % и у пузыреплодника сорта ших черенков декоративных кустарников это можно Диабло, приживаемость составило 84,3 %. А также отметить в сравнение двух способов выращивание на высоту их надземной части обработанные корне- саженцев, в пленочном укрытии и отрытом грунте вином что составило 37 см чубушника сорта Обык- показало, что в пленочном укрытии создавались новенный и у пузыреплодника сорта Диабло 45 см. благоприятные микроклиматические условия, для У чубушника сорта обыкновенный средняя длина роста и развития декоративных растений, саженцы корней при пленочном укрытии обработанным био- выращенные в пленочном укрытии показали лучший стимулятором Корневин, составила 125 см, у пузыре- результат по сравнению с саженцами выращенных плодника сорта Диабло средняя длина корней при в открытом грунте. пленочном укрытии обработанным тем же биости- мулятором составила 44 см. Список литературы: 1. Велижанских Л.В., Афоничева С.С. Размножение черной смородины (Ribes nigrum L) черенкованием с применением регуляторов роста в условиях юга Тюменской области // В сборнике: Сборник трудов Международной научно- практической конференции молодых ученых и специалистов «Достижение аграрной науки для обеспечение продовольственной безопасности Российской Федерации». – 2021. – С. 519-524. 2. Моисейчанко В.Ф, Заверюха А.Х., Трифонова М.Ф. Основы научных исследований в плодоводстве, овощеводстве и виноградарстве. – М.: Колос, 1994. – 383 с 3. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. – Новосибирск: Наука Сибирское отделение, 1990. – 283 с. 4. Тимушева О.К. Роль регуляторов корнеобразования в зеленом черенковании сортов смородины черной в среднетаежной подзоне Республики Коми: результаты 2015-2016 г.г. // Проблемы и перспективы инновационного развития сельскохозяйственной науки Республики Коми. – 2017. – С. 200-205. 69

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ДЛЯ ЗАМЕТОК

Научный журнал UNIVERSUM: ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ № 5(107) Май 2023 Часть 1 Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 – 55878 от 07.11.2013 Издательство «МЦНО» 123098, г. Москва, улица Маршала Василевского, дом 5, корпус 1, к. 74 E-mail: [email protected] www.7universum.com Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета в типографии «Allprint» 630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3 16+