BIOTEHNIŠKA FAKULTETA
DIPLOMSKO DELO
POLONA ZAKRAJŠEK
BIOTEHNIŃKA FAKULTETA
Ńtudijski program: Biologija in gospodinjstvo
Vsebnost kovin in radionuklidov v gobah na izbranih področjih v Sloveniji
DIPLOMSKO DELO
Mentorica:
Doc. dr. Katarina Vogel-Mikuń Somentor:
Doc. dr. Benjamin Zorko
Kandidatka:
Polona Zakrajńek
Ljubljana, maj 2014
Diplomsko delo je zaključek Univerzitetnega ńtudija biologije in gospodinjstva.
Opravljeno je bilo na katedri za botaniko in fiziologijo rastlin, Oddelka za biologijo, Biotehnińke fakultete Univerze v Ljubljani. Meritve koncentracij elementov in radionuklidov v vzorcih so bile s pomočjo rentgensko fluorescenčne spektrometrije in visokoločljivostne spektrometrije gama opravljene na Odseku za fiziko nizkih in srednjih energij Inńtituta »Joņef Stefan« v Ljubljani.
Ńtudijska komisija Oddelka za biologijo je za mentorico diplomskega dela imenovala doc.
dr. Katarino Vogel-Mikuń, za somentorja pa doc. dr. Benjamina Zorka.
Komisija za oceno in zagovor:
Predsednica: prof. dr. Alenka Gaberńčik
Univerza v Ljubljani, Biotehnińka fakulteta, Oddelek za biologijo Mentorica: doc. dr. Katarina Vogel-Mikuń
Univerza v Ljubljani, Biotehnińka fakulteta, Oddelek za biologijo Somentor: doc. dr. Benjamin Zorko
Inńtitut »Joņef Stefan«, Odsek za fiziko nizkih in srednjih energij Recenzentka: prof. dr. Marjana Regvar
Univerza v Ljubljani, Biotehnińka fakulteta, Oddelek za biologijo
Datum zagovora:
Delo je rezultat lastnega raziskovalnega dela.
Podpisana se strinjam z objavo svojega diplomskega dela v polnem tekstu na spletni strani Digitalne knjiņnice Biotehnińke fakultete. Izjavljam, da je diplomsko delo, ki sem ga oddala v elektronski obliki, identično tiskani verziji.
Polona Zakrajńek
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA
ŃD Dn
DK UDK 504.5:635.8(043.2).
KG onesnaņenost tal/mineralna sestava/kovine/radionuklidi/akumulacija v gobah/
Dragomer/Hotič/Kolovrat/Janče/Jastrebnik/Roņnik/Sitarjevec AV ZAKRAJŃEK, Polona
SA VOGEL-MIKUŃ, Katarina (mentorica)/ZORKO, Benjamin (somentor) KZ SI-1000 Ljubljana, Večna pot 111
ZA Univerza v Ljubljani, Biotehnińka fakulteta, Oddelek za biologijo LI 2014
IN VSEBNOST KOVIN IN RADIONUKLIDOV V GOBAH NA IZBRANIH PODROČJIH V SLOVENIJI
TD Diplomsko delo (univerzitetni ńtudij)
OP XVIII, 132 str., 10 pregl., 46 slik, 12 prilog, 124 vir.
IJ sl JI sl/en
AI Gobe v svojih trosnjakih kopičijo makro- in mikroelemente, potencialno strupene elemente (PSE) in radionuklide. Glivna vegetacija predstavlja pomemben prehranski vnos nekaterih bistvenih mineralov v relativno velikih koncentracijah, hkrati pa omogoča prenos onesnaņil na vińje trofične nivoje in s tem predstavlja resno tveganje za zdravje ņivali in ljudi. Namen diplomskega dela je bil določiti vsebnost mineralov, potencialno strupenih elementov in radionuklidov v tleh in izbranih vrstah gob, nabranih na različnih področjih Slovenije. Tla in gobe smo vzorčili na 7 različnih lokacijah: Dragomer, Hotič, Kolovrat, Janče, Jastrebnik, Lj.-Roņnik in Sitarjevec. Koncentracije elementov in specifične aktivnosti radionuklidov smo določili s pomočjo rentgensko fluorescentne spektrometrije (XRF) in visokoločljivostne spektrometrije gama (VLG). Rezultati analize prsti so pokazali, da so vsebnosti Fe, Mn, Zn in vseh neesencialnih elementov največje v zemlji z Jastrebnika. Kritične vrednosti Pb pa so preseņene v tleh s Sitarjevca, kjer je vzorčna lokacija zajemala območje nekdanjega rudnika Pb in Zn. Prav tako so bile na tem območju izmerjene največje koncentracije Pb in Zn v gobah. Koncentracije mineralov in PSE v trosnjakih gob so vrstno- specifične, določene vrste gob (npr. jurčki) pa v svojih trosnjakih potrjeno vsebujejo velik vir esencialnih makro- in mikroelementov, predvsem selena. Izračunali smo relativne deleņe elementov v 100 g gob. Z dnevnim vnosom 100 g sveņih uņitnih gob preseņemo slovenske in svetovne prehranske referenčne vnose selena za odrasle. Koncentracije selena so največje v vrsti Albatrellus pes-caprae (kozjenogi mesnatovec).
Rezultati analize VLG so pokazali prisotnost naravnih radionuklidov 238U, 226Ra, 210Pb, 228Ra, 228Th in 40K ter umetnega radionuklida 137Cs v tleh in gobah. Specifične aktivnosti večine naravnih radionuklidov so največje v tleh z Jastrebnika. Zaskrbljujoče so povprečne specifične aktivnosti 137Cs v tleh, vendar ne smemo zanemariti dejstva, da je vzorčenje zajemalo predvsem gozdni ekosistem za katerega je znano, da se tam onesnaņila kopičijo predvsem v opadu.
KEY WORDS DOCUMENTATION
DN Dn
DC UDK 504.5:635.8(043.2).
CX soil pollution/mineral composition/metals/radionuclides/mushrooms accumulation/
Dragomer/Hotič/Kolovrat/Janče/Jastrebnik/Roņnik/Sitarjevec AU ZAKRAJŃEK, Polona
AA VOGEL-MIKUŃ, Katarina (supervisior)/ZORKO, Benjamin (co-supervisior) PP SI-1000 Ljubljana, Večna pot 111
PB University of Ljubljana, Biotehnical faculty, Department of Biology PY 2014
TI METALS AND RADIONUCLIDES IN MUSHROOMS FROM SELECTED AREAS IN SLOVENIA
DT Graduation Thesis (University studies)
NO XVIII, 132 p., 10 tab., 46 fig., 12 ann., 124 ref.
LA sl AL sl/en
AB Mushrooms in their fruiting bodies accumulate significant quantities of macro- and microelements, potential toxic elements (PSE) and radionuclides. Fungal vegetation represent an important nutritional intake of some essential minerals in relativity high concentrations, while at the same time fungi allow for transferring pollutants to higher trophic levels and may represent a serious risk to animal and humans health.
The aim of the graduation thesis was to determine the content of certain minerals, PSE and radioactive isotopes in soil and selected mushroom species, collected from different areas in Slovenia. Mushrooms and soil samples were collected in 7 different locations: Dragomer, Hotič, Kolovrat, Janče, Jastrebnik, Lj.-Roņnik and Sitarjevec. Concentrations of elements and specific activity of radionuclides were determined by energy X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) and High-Resolution Gamma-ray Spectrometry (HRGS). The results showed that concentrations of Fe, Mn, Zn and all nonessential elements were the highest in soil collected in Jastrebnik. Critical levels of Pb were exceeded in soil collected in Sitarjevec, at the vicinity of former Pn and Zn mine. In addition the highest Pb and Zn concentrations in mushrooms, were measured in this area.
Concentrations of minerals and PSE in fruiting bodies of mushrooms are species-specific. Mushrooms (for example Boletus) in their fruiting bodies contain a great source of essential macro- and microelements, particularly selenium. We calculated the relative proportions of elements in 100 g mushrooms. With daily intake of 100 g fresh edible mushrooms Slovenian and world Dietary Reference Intakes (DRI) for selenium were exceeded. The largest concentration of selenium was in Albatrellus pes-caprae (Goat’s foot) specie.
The results of HRGS analysis showed the presence of natural radionuclides 238U, 226Ra, 210Pb, 228Ra, 228Th in
40K and an artificial radionuclide 137Cs. Specific activity of the majority of natural radionuclides are the highest in soil by Jastrebnik. Concerns are raised due to high average specific activity of 137Cs. However it has to be emphasized, that the samples were primarily collected in forest ecosystem, where pollutants are known to accumulate in plant litter.
KAZALO VSEBINE
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ... IV KEY WORDS DOCUMENTATION ... V KAZALO VSEBINE ... VII KAZALO PREGLEDNIC ... XI KAZALO SLIK ... XII KAZALO PRILOG ... XVII OKRAJŠAVE IN SIMBOLI ... XIX
1 UVOD ... 1
2 PREGLED OBJAV ... 3
2.1 GLIVE ... 3
2.1.1 Značilnosti in pomen gliv ... 3
2.1.2 Način prehranjevanja gliv ... 5
2.1.3 Splošne lastnosti mikorize ... 6
2.1.4 Oblike mikorize ... 7
2.2 MINERALNASESTAVAVTROSNJAKIHGOB ... 11
2.2.1 Bioakumulacija elementov v trosnjakih gob ... 13
2.2.2 Hiperakumulacija ... 16
2.3 KOVINE ... 17
2.3.1 Klasifikacija kovin ... 17
2.3.2 Onesnaževanje tal s kovinami ... 18
2.3.3 Vsebnost kovin v gobah ... 19
2.4 RADIONUKLIDI ... 20
2.4.1 Radioaktivni razpad... 20
2.4.2 Izvor radionuklidov ... 21
2.4.3 Vsebnost radionuklidov v trosnjakih gob ... 23
2.5 GOBEVPREHRANI ... 25
2.5.1 Gobe kot vir esencialnih elementov ... 26
2.5.2 Vsebnost selena v trosnjakih gob ... 27
3 NAMEN RAZISKAV ... 28
4 OSNOVNE HIPOTEZE ... 28
5 MATERIAL IN METODE ... 29
5.1 VZORČENJETALINTROSNJAKOVGOB ... 29
5.1.1 Opis vzorčnih ploskev ... 29
5.2 FIZIKALNO-KEMIJSKEMETODE... 35
5.2.1 Določanje celokupnih koncentracij elementov v vzorcih s pomočjo rentgensko fluorescenčne spektrometrije (XRF) ... 35
5.2.2 Določanje naravnih in umetnih radionuklidov s pomočjo visokoločljivostne gama spektrometrije (VLG) ... 39
5.3 STATISTIČNAANALIZAPODATKOV ... 42
6 REZULTATI ... 43
6.1 ANALIZETALNAPOSAMEZNIHVZORČNIHPLOSKVAH ... 47
6.1.1 Koncentracije esencialnih elementov v tleh ... 47
6.1.2 Koncentracije neesencialnih elementov v tleh ... 49
6.1.3 Koncentracija Pb v tleh ... 50
6.1.4 Analiza gozdov vzorčenih območij glede na vsebnosti elementov v tleh ... 51
6.1.5 Specifična aktivnost radionuklidov v tleh ... 52
6.1.6 Analiza grozdov vzorčenih območij glede na vsebnosti radionuklidov v tleh ... 54
6.2 ANALIZETROSNJAKOVGOBNAPOSAMEZNIHVZORČNIHPLOSKVAH ... 55
6.2.1 Koncentracije esencialnih elementov v gobah ... 55
6.2.2 Koncentracije neesencialnih elementov v gobah ... 56
6.2.3 Koncentracija Pb v gobah ... 56
6.2.4 Analiza grozdov vzorčenih območij glede na vsebnosti elementov v gobah ... 56
6.2.5 Specifična aktivnost radionuklidov v gobah ... 57
6.2.6 Analiza grozdov vzorčenih območij glede na vsebnost radionuklidov v gobah ... 58
6.3 ANALIZETROSNJAKOVGOBGLEDENADRUŅINO ... 59
6.3.1 Koncentracije esencialnih elementov v gobah ... 59
6.3.2 Koncentracije neesencialnih elementov v gobah ... 61
6.3.3 Analiza grozdov družin glede na vsebnost elementov v gobah ... 62
6.3.4 Specifična aktivnost radionuklidov v gobah ... 64
6.3.5 Analiza grozdov družin glede na vsebnost radionuklidov v gobah ... 65
6.4 ANALIZETROSNJAKOVGOBGLEDENAROD ... 66
6.4.1 Koncentracije esencialnih elementov v gobah ... 66
6.4.2 Koncentracije neesencialnih elementov v gobah ... 68
6.4.3 Analiza grozdov rodov glede na vsebnost elementov v gobah ... 68
6.4.4 Specifična aktivnost radionuklidov v gobah ... 70
6.4.5 Analiza grozdov rodov glede na vsebnost radionuklidov v gobah ... 71
6.5 ANALIZETROSNJAKOVGOBGLEDENAVRSTO ... 72
6.5.1 Koncentracije esencialnih elementov v gobah ... 73
6.5.2 Koncentracije neesencialnih elementov v gobah ... 73
6.5.3 Analiza grozdov vrst glede na vsebnost elementov v gobah ... 73
6.5.4 Specifična aktivnost radionuklidov v gobah ... 75
6.5.5 Analiza grozdov vrst glede na vsebnost radionuklidov v gobah ... 76
6.6 ANALIZETROSNJAKOVGOBGLEDENANAČINPREHRANJEVANJA ... 77
6.6.1 Koncentracije esencialnih elementov v gobah ... 77
6.6.2 Koncentracije neesencialnih elementov v gobah ... 78
6.6.3 Analiza grozdov načina prehranjevanja gob glede na vsebnost elementov v gobah . 78 6.6.4 Specifična aktivnost radionuklidov v gobah glede na način prehranjevanja ... 79
6.6.5 Analiza grozdov načina prehranjevanja gob glede na vsebnost radionuklidov v gobah 80 6.7 ANALIZETROSNJAKOVGOBGLEDENAUPORABNOST ... 81
6.7.1 Koncentracije esencialnih elementov v gobah ... 81
6.7.2 Koncentracije neesencialnih elementov v gobah ... 83
6.7.3 Analiza grozdov uporabnosti gob glede na vsebnost elementov v gobah ... 83
6.7.4 Specifična aktivnost radionuklidov v gobah ... 84
6.7.5 Analiza grozdov uporabnosti gob glede na vsebnost radionuklidov v gobah ... 84
6.7.6 Relativni deleži v svežih gobah glede na prehranske referenčne vnose za odrasle (DRI) (Pravilnik o spremembah in dopolnitvah Pravilnika o prehranskih dopolnilih; Uradni list RS, 2010) ... 85
6.7.7 Relativni deleži v svežih gobah glede na prehranske referenčne vnose za odrasle (DRI) (USDA DRI, 2004; NSF/ANSI 173,2003) ... 88
7 RAZPRAVA ... 91
7.1 VSEBNOSTIELEMENTOVVTLEHNAPOSAMEZNIVZORČNIPLOSKVI ... 91
7.2 SPECIFIČNAAKTIVNOSTRADIONUKLIDOVVTLEHNAPOSAMEZNIVZORČNI PLOSKVI... 92
7.3 VSEBNOSTIELEMENTOVVGOBAHNAPOSAMEZNIVZORČNIPLOSKVI ... 94
7.4 SPECIFIČNAAKTIVNOSTRADIONUKLIDOVVGOBAHNAPOSAMEZNI
VZORČNIPLOSKVI ... 98
7.5 VSEBNOSTIELEMENTOVVGOBAHGLEDENADRUŅINO ... 100
7.6 SPECIFIČNAAKTIVNOSTRADIONUKLIDOVVGOBAHGLEDENADRUŅINO 101 7.7 VSEBNOSTIELEMENTOVVGOBAHGLEDENAROD ... 102
7.8 SPECIFIČNAAKTIVNOSTRADIONUKLIDOVVGOBAHGLEDENAROD... 103
7.9 VSEBNOSTIELEMENTOVVGOBAHGLEDENAVRSTO ... 104
7.10 SPECIFIČNAAKTIVNOSTRADIONUKLIDOVVGOBAHGLEDENAVRSTO. 106 7.11 VSEBNOSTIELEMENTOVVGOBAHGLEDENANAČINPREHRANJEVANJA 108 7.12 SPECIFIČNAAKTIVNOSTRADIONUKLIDOVVGOBAHGLEDENANAČIN PREHRANJEVANJA ... 110
7.13 VSEBNOSTIELEMENTOVVGOBAHGLEDENAUPORABNOST ... 110
7.14 SPECIFIČNAAKTIVNOSTRADIONUKLIDOVVGOBAHGLEDENA UPORABNOST ... 111
7.15 RELATIVNIDELEŅIELEMENTOVVGOBAHGLEDENADRI(PRAVILNIK O SPREMEMBAH IN DOPOLNITVAH PRAVILNIKA O PREHRANSKIH DOPOLNILIH;URADNI LIST RS,2010; USDADRI,2004;NSF/ANSI173,2003) ... 112
8 SKLEPI... 115
9 POVZETEK ... 117
10 VIRI ... 119 ZAHVALA
PRILOGE
KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1: Lastnosti pomembnejńih tipov mikorize (Smith in Read, 1997; Smith in Read, 2008; Roger in Finlay, 2008) ... 7 Preglednica 2: Seznam nabranih vrst glede na njihovo uporabnost in način prehranjevanja ter prevladujoča vegetacijska gozdna zdruņba vzorčenih območij. ... 43 Preglednica 3: Koncentracije elementov v mladih uņitnih, pogojno uņitnih in uņitnih gobah [mg kg-1 SvS] in prehranski referenčni vnosi za odrasle (DRI) (Pravilnik o spremembah in dopolnitvah Pravilnika o prehranskih dopolnilih; Uradni list RS, 2010). ... 86 Preglednica 4: Relativni deleņi [%] elementov v 100 g sveņih mladih uņitnih, pogojno uņitnih in uņitnih gobah glede na najniņje dovoljene dnevne količine (NDK). ... 86 Preglednica 5: Relativni deleņi [%] elementov v 100 g sveņih mladih uņitnih, pogojno uņitnih in uņitnih gobah glede na najvińje dovoljene dnevne količine (NVK). ... 87 Preglednica 6: Relativni deleņi [%] elementov v 100 g sveņih mladih uņitnih, pogojno uņitnih in uņitnih gobah glede na priporočene dnevne vnose (RDA)... 87 Preglednica 7: Koncentracije elementov v mladih uņitnih, pogojno uņitnih in uņitnih gobah in prehranski referenčni vnosi za odrasle (DRI) (USDA DRI, 2004; NSF/ANSI 173,2003) ... 88 Preglednica 8: Relativni deleņi [%] elementov v 100 g sveņih mladih uņitnih, pogojno uņitnih in uņitnih gobah glede na priporočene dnevne prehranske referenčne vnose (RDA) in primerne dnevne prehranske referenčne vnose (AI). ... 89 Preglednica 9: Relativni deleņi [%] elementov v 100 g mladih uņitnih, pogojno uņitnih in uņitnih gobah ... 89 Preglednica 10: Relativni deleņi [%] elementov v 100 g sveņih mladih uņitnih, pogojno uņitnih in uņitnih gobah glede na priporočene dnevne vnose (RDA)... 17
KAZALO SLIK
Slika 1: Zgradba in glavne značilnosti ektomikorize in arbuskularne mikorize ... 9
Slika 2: Kroņenje radionuklidov v okolju (Kralj, 2011) ... 23
Slika 3: Območje vzorčenja (Google Earth, 2013). ... 29
Slika 4: Vzorčna ploskev - Dragomer vzorčenja tal in gob (Google Earth, 2013). ... 30
Slika 5: Vzorčna ploskev - Hotič vzorčenja tal in gob (Google Earth, 2013). ... 31
Slika 6: Vzorčna ploskev - Janče vzorčenja tal in gob (Google Earth, 2013). ... 31
Slika 7: Vzorčna ploskev - Jastrebnik vzorčenja tal in gob (Google Earth, 2013). ... 32
Slika 8: Vzorčna ploskev - Kolovrat vzorčenja tal in gob (Google Earth, 2013). ... 33
Slika 9: Vzorčna ploskev – Lj.-Roņnik vzorčenja tal in gob (Google Earth, 2013). ... 33
Slika 10: Vzorčna ploskev – Sitarjevec vzorčenja tal in gob (Google Earth, 2013). ... 34
Slika 11: Hidravlična stiskalnica in pribor za izdelavo tabletk ... 37
Slika 12: Princip delovanja rentgenske fluorescenčne spektrometrije (povzeto po Boņnar P., 2012). ... 38
Slika 13: Shema visokoločljivostnega spektrometra z germanijevim (Ge) detektorjem: (1) germanijev detektor obdan s svinčevim ńčitom, (2) Dewarjeva posoda s kriostatom in predojačevalnikom, (3), visokonapetostni usmernik, (4) ojačevalnik, (5) osciloskop, (6) računalnik z analogno-digitalnim pretvornikom in večkanalnim analizatorjem s potrebno organsko opremo (povzeto po Redek A., 2013; Gamma-ray detection system, 2010). ... 41
Slika 14: Koncentracija Fe [mg kg-1SS] v tleh na posamezni vzorčni ploskvi. (Povprečje ± standardna napaka, n=3). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Duncanov post-hoc test, p<0,05). ... 48
Slika 15: Koncentracije esencialnih mikroelementov (Mn in Zn) [mg kg-1SS] v tleh na posamezni vzorčni ploskvi. (Povprečje ± standardna napaka, n=3). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Duncanov post-hoc test, p<0,05). ... 49
Slika 16: Koncentracije neesencialnih elementov [mg kg-1SS] v tleh na posamezni vzorčni ploskvi. (Povprečje ± standardna napaka, n=3). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Duncanov post-hoc test, p<0,05). ... 50
Slika 17: Koncentracija Pb [mg kg-1 SS] v tleh na posamezni vzorčni ploskvi. (Povprečje ± standardna napaka, n=3). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Duncanov post-hoc test, p<0,05). S črtkano črno črto je označena opozorilna, s polno črno črto pa kritična vrednost Pb v tleh (Preglednica 2)... 51 Slika 18: Analiza grozdov vzorčenih območij glede na vsebnost esencialnih in neesencialnih elementov v tleh. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi elementi. ... 52 Slika 19: Specifična aktivnost naravnih radionuklidov [Bq kg-1SS] v tleh na posamezni vzorčni ploskvi. (n=1). ... 53 Slika 20: Specifična aktivnost umetnega radionuklida 137Cs [Bq kg-1SS] v tleh na posamezni vzorčni ploskvi. (n=1). ... 54 Slika 21: Analiza grozdov vzorčenih območij glede na vsebnost radionuklidov v tleh. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi radionuklidi. ... 55 Slika 22: Koncentracija Pb [mg kg-1 SS] v gobah na posamezni vzorčni ploskvi. (Povprečje
± standardna napaka, n=3 do 43). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 56 Slika 23: Analiza grozdov vzorčenih območij glede na vsebnost esencialnih in neesencialnih elementov v gobah. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y
= (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi elementi. ... 57 Slika 24: Analiza grozdov vzorčenih območij glede na vsebnost radionuklidov v gobah.
Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi radionuklidi. ... 59 Slika 25: Koncentraciji esencialnih makroelementov (Ca in K) [mg kg-1SS] v gobah glede na druņino (Povprečje ± standardna napaka, n=2 do 25). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05).
... 60 Slika 26: Koncentraciji esencialnih mikroelementov (Cu in Se)[mg kg-1SS] v gobah glede na druņino. (Povprečje ± standardna napaka, n=2 do 25). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05).
... 61
Slika 27: Koncentracije neesencialnih elementov [mg kg-1SS] v gobah glede na druņino.
(Povprečje ± standardna napaka, n=2 do 25). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 62 Slika 28: Analiza grozdov druņin glede na vsebnost esencialnih in neesencialnih elementov v gobah. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi elementi. ... 63 Slika 29: Specifična aktivnost naravnega radionuklida 40K [Bq kg-1 SS] v gobah glede na druņino. (Povprečje ± standardna napaka, n=2 do 16). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05).
... 64 Slika 30: Specifična aktivnost umetnega radionuklida 137Cs [Bq kg-1 SS] v gobah glede na druņino. (Povprečje ± standardna napaka, n=2 do 16). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05).
... 65 Slika 31: Analiza grozdov druņin glede na vsebnost radionuklidov v gobah. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi radionuklidi. ... 66 Slika 32: Koncentraciji esencialnih makroelementov (Ca in K) [mg kg-1 SS] v gobah glede na rod. (Povprečje ± standardna napaka, n=2 do 17). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05).
... 67 Slika 33: Koncentracija esencialnega mikroelementa Se [mg kg-1 SS] v gobah glede na rod.
(Povprečje ± standardna napaka, n=1 do 17). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 67 Slika 34: Koncentracije neesencialnih elementov [mg kg-1 SS] v gobah glede na rod.
(Povprečje ± standardna napaka, n=1 do 17). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 68 Slika 35: Analiza grozdov rodov glede na vsebnost esencialnih in neesencialnih elementov v gobah. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi elementi. ... 70 Slika 36: Specifična aktivnost naravnih radionuklidov (228Ra, 40K)[Bq kg-1 SS] v gobah glede na rod. (Povprečje ± standardna napaka, n=1 do 10). Črke nad stolpci prikazujejo
statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05).
... 71 Slika 37: Analiza grozdov rodov glede na vsebnost radionuklidov v gobah. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi radionuklidi. ... 72 Slika 38: Koncentracija Ca [mg kg-1 SS] v gobah glede na način prehranjevanja.
(Povprečje ± standardna napaka, n=2 do 86). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 77 Slika 39: Koncentraciji neesencialnih elementov (Rb in Sr) [mg kg-1 SS] v gobah glede na način prehranjevanja. (Povprečje ± standardna napaka, n=2 do 86). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 78 Slika 40: Analiza grozdov načina prehranjevanja glede na vsebnost esencialnih in neesencialnih elementov v gobah. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y
= (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi elementi. ... 79 Slika 41: Specifična aktivnost naravnega radionuklida 238U [Bq kg-1 SS] v gobah glede na način prehranjevanja. (Povprečje ± standardna napaka, n=1 do 48). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 80 Slika 42: Analiza grozdov načina prehranjevanja glede na vsebnost radionuklidov v gobah.
Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi radionuklidi. ... 81 Slika 43: Koncentracija Ca [mg kg-1 SS] v gobah glede na uporabnost. (Povprečje ± standardna napaka, n=6 do 50). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 82 Slika 44: Koncentracija Zn [mg kg-1 SS] v gobah glede na uporabnost. (Povprečje ± standardna napaka, n=6 do 50). Črke nad stolpci prikazujejo statistično značilno razliko (enosmerna ANOVA, Unequal N HSD post-hoc test, p<0,05). ... 82 Slika 45: Analiza grozdov uporabnosti glede na vsebnost esencialnih in neesencialnih elementov v gobah. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x- povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi elementi. ... 83
Slika 46: Analiza grozdov uporabnosti glede na vsebnost radionuklidov v gobah. Pred analizo grozdov, so bili podatki z-transformirani (y = (x-povprečje)/sd) zaradi boljńe primerjave med posameznimi radionuklidi. ... 85
KAZALO PRILOG
PRILOGA A: Mejne, opozorilne, kritične vrednosti kovin in mediane porazdelitve kovin v Sloveniji ter povprečne vrednosti specifičnih aktivnosti 40K, 238U, 226Ra v tleh, na svetu in v Sloveniji
PRILOGA B: Povprečne vrednosti koncentracije elementov [mg kg-1 SS] in specifičnih aktivnosti radionuklidov [Bq kg-1 SS] s pripadajočimi standardnimi napakami v tleh na posamezni vzorčni ploskvi
PRILOGA C: Povprečne vrednosti koncentracij elementov [mg kg-1 SS] in specifičnih aktivnosti radionuklidov [Bq kg-1 SS] s pripadajočimi standardnimi napakami v gobah na posamezni vzorčni ploskvi
PRILOGA D: Povprečne vrednosti koncentracij elementov [mg kg-1 SS] in specifičnih aktivnosti radionuklidov [Bq kg-1 SS] s pripadajočimi standardnimi napakami v gobah glede na druņino
PRILOGA E: Povprečne vrednosti koncentracij elementov [mg kg-1 SS] in specifičnih aktivnosti radionuklidov [Bq kg-1 SS] s pripadajočimi standardnimi napakami v gobah glede na rod
PRILOGA F: Povprečne vrednosti koncentracij elementov [mg kg-1 SS] in specifičnih aktivnosti radionuklidov [Bq kg-1 SS] s pripadajočimi standardnimi napakami v gobah glede na način prehranjevanja
PRILOGA H: Relativni deleņi v 100 g sveņih gob glede na prehranske referenčne vnose za odrasle (DRI) (Pravilnik o spremembah in dopolnitvah Pravilnika o prehranskih dopolnilih; Uradni list RS, 2010)
PRILOGA I: Relativni deleņi v sveņih gobah glede na prehranske referenčne vnose za odrasle (DRI) (USDA DRI, 2004; NSF/ANSI 173,2003)
PRILOGA J: Svetovne referenčne vrednosti elementov [mg kg-1 SS] v gobah glede na vrsto in primerjava z izmerjenimi povprečnimi vrednostmi elementov [mg kg-1 SS] v gobah s pripadajočimi standardnimi napakami glede na vrsto
PRILOGA K: Svetovne referenčne vrednosti specifičnih aktivnosti radionuklidov [Bq kg-
1 SS] v gobah glede na vrsto in primerjava z izmerjenimi povprečnimi specifičnimi aktivnostmi radionuklidov [Bq kg-1 SS] v gobah s pripadajočimi standardnimi napakami glede na vrsto
PRILOGA L: Analizi grozdov vrst glede na vsebnost elementov in radionuklidov v gobah
PRILOGA M: Matrika povezav med koncentracijami posameznih elementov in radionuklidov v gobah in tleh
OKRAJŠAVE IN SIMBOLI
Ag – srebro
AI – primeren dnevni prehranski referenčni vnos
Al – aluminij
ARSO – Agencija Republike Slovenije za okolje
As – arzen At – astat Au – zlato B – bor
BAF – bioakumulacijski faktor
7Be – radioizotop berilija Br – brom
14C – radioizotop ogljika Ca – kalcij
Ca2+ - kalcijevi ioni Cd – kadmij
109Cd, 55Fe, 241Am radioaktivni izvor – kadmijev, ņelezov, americijev
radioaktivni izvor Cl – klor
Co – kobalt Cr – krom Cs – cezij
137Cs – radioizotop cezija Cu – baker
DRI – prehranski referenčni vnosi za odrasle [mg dan-1]
EDS – energijsko disperzijski spektrometer
F – fluor H – vodik
3H – tritij
HPGe (High Purity Germanium) detektor – visokoločljivostni germanijev detektor Ge – germanij
I – jod
131I – radioizotop joda
ICRP – mednarodna komisija za radiolońko zańčito
IJS – Inńtitut Joņef Stefan K – kalij
40K – radioizotop kalija
KV – kritična imisijska vrednost LC – Lafarge cement
Mg – magnezij Mn – mangan Mo – molibden
MV – mejna imisijska vrednost MPS – mediane porazdelitve kovin v Sloveniji
MZ – meja zaznavnosti N – duńik
22Na – radioizotop natrija Nb – niobij
ND – ni določeno
NDK – najniņje dovoljene dnevne količine [mg dan-1]
NEK – nuklearna elektrarna Krńko Ni – nikelj
NVK – najvińje dovoljene dnevne količine [mg dan-1]
O – kisik
OV – opozorilna imisijska vrednost P – fosfor
UNSCEAR – znanstveni komite Zdruņenih narodov za posledice jedrskega sevanja
Pb – svinec
210Pb – radioizotop svinca
PDV/RDA – priporočen dnevni vnos [mg dan-1]
ppm (parts per million) – delci na milijon PSE – potencialno strupeni elementi PSV – preseņena referenčna svetovna vrednost [mg kg-1]
QUAES – Quantitative Analysis of Environmental Samples
226Ra, 228Ra – radioizotopa radija Rb – rubidij
222Ra – plin radon S – ņveplo
Sb - antimon Se – selen Si – silicij
Si (Li) detektor (Silicon Lithium Detector) – polprevodnińki detektor Sn – kositer
Sr – stroncij
90Sr – radioizotop stroncija
SRV – svetovna referenčna vrednost SS – suha snov
SvS – sveņa snov T1/2 – razpolovni čas Te - telur
TET – Termoelektrarna Trbovlje Ti – titan
Th – torij
228Th, 230Th, 232Th – radioizotop torija U – uran
235U, 238U – radioizotopa torija
UL – zgornja dopustna vrednost [mg dan-
1]
V – vanadij
VLG – Visokoločljivostna spektrometrija gama
XRF – rentgensko fluorescenčna spektrometrija
Y – itrij Zn – cink Zr – cirkonij
α, β, γ sevanje/razpad – sevanje/razpad alfa, beta, gama
1 UVOD
Glive zaradi svojih edinstvenih značilnosti in posebnosti uvrńčamo v samostojno kraljestvo. Za ta ņiva bitja je značilna odsotnost fotosinteznih barvil, zato potrebne organske snovi pridobivajo od ostalih ņivih ali mrtvih organizmov oz. od rastlin, ki jih proizvajajo same. Glive so tako lahko saprofitske, parazitske in simbiontske. Slednje v zameno za organske snovi, rastlini nudijo mineralne snovi in vodo, torej je odnos med glivo in gostiteljsko rastlino obojestranski. To simbiontsko skupnost glive in rastline imenujemo mikoriza. Poznamo več tipov mikoriznih simbioz, najpogostejńa pa sta endo- in ektomikoriza. Ńe posebej zanimive so glive, kjer pri določenih pogojih glivni micelij tvori trosnjake, ki jih poznamo pod imenom gobe.
Vloga gliv je ključnega pomena pri vzajemnem delovanju ekosistemov. S svojim neposrednim in posrednim vključevanjem v ekosisteme sodelujejo v biogeokemičnem kroņenju snovi in s tem pripomorejo k večji biolońki pestrosti organizmov.
Onesnaņevanje atmosfere, tal in vode v zadnjem času predstavlja globalni problem človeńtva. Poleg naravno prisotnih strupenih elementov in radionuklidov so v okolju prisotna onesnaņila antropogenih virov, kot odraz človekove dejavnosti. V tleh prisotni potencialno strupeni elementi (PSE) in radionuklidi predstavljajo resno tveganje za zdravje ljudi in rastlinojedih ņivali, kajti rastlinska in glivna vegetacija v okolju predstavljata ključna prenańalca danih snovi v prehranjevalne verige vińjih trofičnih nivojev.
Industrijska revolucija je močno pripomogla k povečanju onesnaņevanja okolja s potencialno strupenimi kovinami in polkovinami. Za skupno poimenovanje polkovin in kovin, ki jih uvrńčamo med potencialne onesnaņevalce, se je uveljavil izraz potencialno strupeni elementi (PSE), saj izraza polkovine in kovine, zajemata ńirńi spekter elementov, ki ni povezan zgolj z onesnaņevanjem (Duruibe in sod., 2007).
Podobno kot v svetu, je tudi prebivalstvo Slovenije izpostavljeno naravnemu ionizirajočemu sevanju in nekaterim antropogenim virom ionizirajočega sevanja, predvsem
zaradi uporabe ionizirajočega sevanja v različnih vejah industrije, medicini in naravoslovno-tehnińkih raziskavah ter vpliva preostale černobilske kontaminacije. Poleg naravnih radionuklidov so v okolju prisotni tudi umetni radionuklidi, ki predstavljajo splońno kontaminacijo. Antropogeni radionuklidi so posledica poskusnih jedrskih eksplozij in nesreč z jedrskimi snovmi. Med umetnimi radionuklidi se največkrat omenjajo 137Cs,
90Sr, kot posledica černobilske kontaminacije, 131I in drugi terapevtski radionuklidi ter 3H in 14C, ki sta tako naravnega kot umetnega izvora.
Prisotnost PSE in radionuklidov v okolju predstavlja glavno skrb za zastrupljanje različnih ekosistemov in s tem posledično ogroņanje zdravja ljudi. Po hitrem vzponu in razvoju industrijske dejavnosti ter po nesreči v jedrski elektrarni Černobil so ugotavljali vlogo ektomikoriznih vińjih gliv pri posredovanju PSE in radionuklidov v njihove gostiteljske rastline ter različne prehranjevalne verige.
Gobe, nabrane v njihovih naravnih habitatih, v svojih trosnjakih vsebujejo cel spekter makro- in mikroelementov, neesencialnih elementov, elementov v sledeh, problematičnih PSE in radionuklidov. V nasprotju z vaskularnimi rastlinami, pri katerih je bila opaņena visoka koncentracija kovinskih elementov v korelaciji s prav tako kovinsko bogatimi tlemi, gobe lahko akumulirajo ekstremno visoke koncentracije PSE in radionuklidov tudi, če rastejo na tleh z nizko vsebnostjo le-teh. Zaradi sposobnosti hiperakumulacije PSE in radionuklidov v njihovih trosnjakih, so gobe praktični in zanesljivi pokazatelji onesnaņevanja tal in okolja.
Vključevanje uņitnih gob, iz naravnega okolja, v prehrano, predstavlja prehranski vnos nekaterih bistvenih mineralov v relativno velikih koncentracijah, po drugi strani pa sopojavnost PSE in radionuklidov v trosnjakih gob predstavlja tudi tveganje za nańe zdravje. Namen diplomskega dela je bil določiti vsebnost mineralov, PSE in radionuklidov v tleh in izbranih vrstah gob, nabranih na različnih področjih Slovenije.
2 PREGLED OBJAV
2.1 GLIVE
Glive uvrńčamo v enega izmed petih samostojnih kraljestev (Whittaker, 1969), njihova raznovrstnost pa sega v vsa okolja. Kraljestvo gliv predstavlja raznolika skupina heterotrofnih enoceličnih, večceličnih in koenocitičnih evkariontskih organizmov, katerih skupna značilnost je odsotnost fotosinteznih barvil. Pojavljajo se v saprofitski (gniloņivke), parazitski (zajedalke) in simbiontski (v soņitju z avtotrofnim organizmom) obliki. Glede na obliko rasti jih delimo na kvasovke, plesni in gobe, poleg tega pa velik temelj sistematike gliv predstavlja tudi njihovo razmnoņevanje, ki je izjemno raznoliko; spolno in nespolno (Burgar, 2011).
Zadnje ocene kaņejo, da na svetu obstaja okoli 5.100.000 glivnih vrst (Blackwell, 2011). V Evropi je do sedaj opisanih 75.000 različnih vrst gliv, od tega je kar 15.000 vrst gob. Goba je vsaka gliva, ki tvori nadzemni oz. podzemni trosnjak in jo lahko vidimo s prostim očesom (Senn-Irlett in sod., 2007). Trosnjak je morfolońki del gobe, njegova naloga je sprońčanje in razvijanje spor, v naravi pa jih najhitreje opazimo in ločimo po različnem spektru oblik in barv. Gobe na podlagi trosnjaka vključujejo vrste iz dveh različnih taksonomskih skupin Basidiomycetes (zaprtotrosnice) in Ascomycetes (prostotrosnice) (Adejumo in Awosanya, 2005). Omenjeni taksonomski skupini se razlikujeta predvsem po obliki struktur, ki omogočajo nastajanje in v končni fazi tudi sprońčanje spor.
2.1.1 Značilnosti in pomen gliv
Glive so evkariontski organizmi, ki jih od bakterij in arhej razlikujemo po večjem ńtevilu ločenih kromosomov, nahajajočih se v jedru (Mahajna in sod., 2008). So heterotrofni organizmi brez fotosinteznih barvil, kar je vzrok, da ne morejo same fiksirati energije.
Potrebne organske snovi za uspeńno rast in razvoj tako pridobivajo od rastlin, ki jih kot avtotrofni organizmi v procesu fotosinteze pridobivajo same. Pridobivanje energije pri glivah poteka na dva načina: neposredno iz rastlinskega ali ņivalskega materiala (Dighton, 2003), ali s transportom od simbiotskih partnerjev (Smith, 1997).
Telo gliv (vegetativno obliko) predstavlja steljka, ki je lahko enocelična ali pa mnogocelična, sestavljena iz dolgih, prostih in različno prepletenih votlih nitastih celic t.i.
hif, ki se med seboj povezujejo in prepletajo v micelij (Vrńčaj, 1990). Celična stena pri večini gliv je sestavljena iz hitina, pri nekaterih se pojavlja ńe celuloza in drugi glikani.
Rezervne snovi pri glivah so prisotne v obliki glikogena, v obliki mańčobnih spojin, nikoli pa v obliki ńkroba, kar je značilnost rastlin (Burgar, 2011).
Geomikologija je veda, v kateri je poudarjena vloga gliv v geolońkih procesih (Gadd, 2007). Glive se s svojim pomembnim obstojem vključujejo v različne procese, kot so kroņenje organskih in anorganskih snovi ter kroņenje elementov, različne transformacije kamnin in mineralov, med drugim tudi preperevanje, ter s tem svojim udejstvovanjem pripomorejo k pravilni dinamiki ekosistemov. Kljub ključnemu pomenu in vključevanju gliv v biokemično kroņenje snovi v zemeljskih procesih je njihova vloga velikokrat zanemarjena (Hawksworth, 2009). S svojim neposrednim ali posrednim vključevanjem v različne ekosisteme, glive sodelujejo v vseh večjih ekolońkih procesih in pripomorejo k biodiverziteti različnih organizmov. Glive torej predstavljajo pomembno vlogo pri samem delovanju ekosistemov (Kalucka, 2009).
V najńirńem pomenu besede so glive odlični kazalci antropogenega stresa, ki ga opazimo kot spremembe v lastnosti gozdnih tal, k čemur privedejo različni antropogeni dejavniki, kot so: zakisovanje tal, kopičenje duńikovih spojin, PSE in ostalih onesnaņil. Zaradi hiperakumulacijskih sposobnosti kopičenja strupenih elementov, lahko glive uporabljamo kot uspeńne pokazatelje onesnaņenosti tal s PSE (Al Sayegh Petkovńek in Pokorny, 2006).
Glive imajo pozitiven pomen v človekovem vsakdanjem ņivljenju, saj se tako kvasovke, kot tudi vińje glive ņe dolgo uporabljajo v prehrani ljudi, v Aziji (predvsem vrsta Ganoderma lucidum) pa tudi v raziskavah tradicionalne medicine. Ńtevilne glive se uporabljajo v prehrambni industriji, saj pripomorejo k izboljńanju okusa in pripravi alkoholnih pijač. Na tem mestu so nepogreńljive kvasovke, ki so nenadomestljive v tehnologiji proizvodnje piv, vin, pekovskega kvasa in kruha, kisov in destilatov ter plesni, katerih uporaba je ključnega pomena pri izdelavi sirov in sirnih izdelkov (Pieroni in sod., 2005). Zaradi njihove dobre absorpcije snovi mnogo uņitnih vrst pogosto gojijo in si
prizadevajo, da bi jih uspeńno uporabili v različnih proizvodnjah hrane (predvsem Agaricus spp., Pleurotus spp. in Lentinula edodes). Med drugim jih uporabljajo tudi v prehranski farmaciji, kjer ņelijo z uporabo njihovih micelijev zagotoviti ņivilo, ki domnevno zagotavlja zdravje in zdravstvene koristi, vključno s preprečevanjem in zdravljenjem bolezni. Raziskave so pokazale tudi, da se v prehrambnih industrijah posluņujejo različnih obogatitev uņitnih gob s koristnimi elementi, kot je selen. Dober primer obogatitve z različnimi elementi prestavlja tudi litij, ki se v farmaciji pogosto uporablja v nekaterih zdravilih kot sestavina za stabiliziranje počutja (Falandysz in Borovička, 2013).
2.1.2 Način prehranjevanja gliv
Poznamo tri osnovne tipe prehranjevanja gob, lahko se prehranjujejo kot saprofiti (razgrajevalke ali gniloņivke), ali kot zajedavke ali paraziti in kot simbionti v povezavi z avtotrofnim organizmom (Arzenńek in sod., 2010).
Glavno skupino recikliranja v naravi predstavljajo saprofitne glive, t.i. gniloņivke, le-te razgrajujejo kompleksne organske snovi in hkrati v tem procesu sodelujejo tudi pri aktivnem vračanju mineralnih snovi v kroņenje. Gniloņivke se prehranjujejo z odmrlimi organskimi snovmi, predvsem rastlinskimi. Najdemo jih na odmrlem lesu, odpadlih vejah, travi, listju, torej na vseh stvareh, ki jim zagotavljajo organske snovi in minimalno količino vode (Arzenńek in sod., 2010). Saprofitske glive s pomočjo izločanja encimov razgrajujejo in razkrajajo odmrlo organsko snov, se vključujejo v razgrajevanje enostavnih ogljikovih sestavin (npr. mono- in disaharidov) in v manjńe molekule razgrajujejo predvsem celulozo in hemicelulozo, redkeje tudi lignin (Arnolds, 1992). Proizvodnja encimov pri saprofitskih vińjih glivah igra pomembno vlogo pri transformaciji (spremembi) humusnih snovi, vključno z nastankom humusa in njegovo mineralizacijo. Ekstracelularni encimi saprofitov omogočajo dostop do organskih snovi v mikropornem sloju zemlje, pomagajo pri preoblikovanju organske snovi v zemlji, ki je pogosto netopna ali se lahko absorbira le na mineralni povrńini v topne produkte, ter zmanjńujejo strukturno kompleksnost organske snovi v zemlji (Falandysz in Borovička, 2013).
Zajedavke ali paraziti so v nasprotju s saprofiti neposredno udeleņeni v presnovi ņivih organizmov. Sicer so zajedavke večinoma niņje glive, poznamo pa nekatere zajedavke,
rastoče na odmrlem lesu, ki jih uvrńčamo med vińje glive, kot sta jelov koreničnik (Heterobasidion annosum) in sivorumena mraznica (Armillaria mellea) (Vrńčaj, 1990).
Največjo skupino gliv predstavljajo mikorizne glive ali simbionti, kjer soņiteljice ali simbionti ņivijo v soņitju s partnerjem. Vińje glive so največkrat v soņitju predvsem z drevesi in travami. Micelij oz. podgobje gob se spaja s koreninami rastlin in iz njih črpa potrebne organske snovi, ki jih goba potrebuje za svojo rast in razvoj. Simbioza je odnos, ki je obojestranski in je koristen za oba udeleņenca, saj v danem primeru gliva rastlini nudi zalogo rudnin in ji hkrati sluņi predvsem kot rezervoar vode. Predstavniki vińjih simbiotskih gliv se največkrat uporabljajo v prehrani, za nabiralce pa ima ta skupina gliv dobro lastnost, saj se vsako leto ob pribliņno istem času pojavijo na istem kraju. Večino mikoriznih gob se za uņivanje in medicinske namene nabira v njihovih naravnih habitatih, saj jih ni mogoče gojiti v laboratoriju na gojińčih, tako, kot saprofite (Arzenńek in sod., 2010).
2.1.3 Splošne lastnosti mikorize
Mikorizna simbioza je najstarejńa, razńirjena oblika soņitja med glivo in rastlino. Izraz mikoriza (gr. mukes – gliva, rhiza – korenina) je leta 1885 prvič uporabil Frank in z njim opisal prvo trajno simbiozo med hifami gliv in koreninami vińjih rastlin ter jo definiral kot glivno korenino, ki sluņi kot organ za sprejemanje vode in hranil (Kraigher, 1996). Gre za, evolucijsko gledano, zelo star mutualističen odnos, v katerem imata oba partnerja korist.
Gostiteljska rastlina glivo preskrbuje z ogljikovimi hidrati, gliva pa rastlini posreduje mineralna hranila (Vodnik, 2012). Glive in rastline v tem primeru opisujemo kot partnerje v simbiozi in o njih govorimo kot o mikoriznih asociacijah, ki niso zgolj vpletene v proces, temveč predstavljajo glavni organ za sprejem hranil pri kopenskih rastlinah. Ravno ta mutualistična simbioza je prvim kopenskim rastlinam, ki ńe niso imele izoblikovanih pravih korenin, omogočila naselitev kopnega (Smith in Read, 1997). Za razumevanje delovanja naravnih ekosistemov je nujno potrebno poznavanje mikoriznih tipov, njihove vrstne sestave in ńtevilčnosti (Kraigher in sod., 1996).
2.1.4 Oblike mikorize
Glede na način stika med glivo in rastlino ter specifičnega gostitelja poznamo različne oblike mikorize: ektomikorizo, arbuskularno mikorizo, ektoendomikorizo, arbutoidno mikorizo, monotropoidno mikorizo, erikoidno mikorizo in orhidejsko mikorizo (Smith in Read, 1997). V preglednici 1 so zbrani podatki o oblikah mikorize s skupinami gliv, ki vstopajo v posamezno obliko, skupine rastlinskih partnerjev, izbrane lastnosti mikorize in splońno geografsko pojavljanje posamezne oblike mikorize.
Preglednica 1: Lastnosti pomembnejših tipov mikorize (Smith in Read, 1997; Smith in Read, 2008; Roger in Finlay, 2008)
Vrsta mikorize
Rastlinski simbiont
Glivni simbiont
Lastnosti oblike mikorize
Splošna geografska razporeditev
ektomikoriza
golosemenke in kritosemnke: Pinaceae, Betulaceae, Fagaceae, Salicaceae,
Dipterocarpaceae, Myrtaceae, Fagaceae
Ascomycota, Basidiomycota in nekateri
predstavniki Glomeromycota
plańč hif je na povrńini kratke korenine, Hartigova mreņa (hife so med epidermalnimi in
kortikalnimi celicami in ne vstopajo v celice), ekstramatrikalni micelij
zmerni in borealni gozdni sistem
arbuskularna mikoriza
golosemenke, kritosemenke, nekatere praprotnice in mahovi
Glomeromycota
aseptirane hife: arbuskuli v celicah primarne skorje korenine (intracelularna kolonizacija primarne skorje gostiteljske korenine)
zmerni in tropski travnińki sistemi, tropski gozdovi, aridne in puńčavske zdruņbe
ektendomikoriza golosemenke, kritosemenke
Basidiomycota in Ascomycota
hife s septami, glivni plańč se lahko zmanjńa ali ga ni, Hartigova mreņa; hife vstopajo v koreninske celice (intracelularna kolonizacija)
/
arbutoidna
mikoriza Ericales Basidiomycota
hife s septami, glivni plańč, Hartigova mreņa;
intracelularna kolonizacija /
monotropoidna
mikoriza Monotropaceae Basidiomycota
hife s septami, glivni plańč, Hartigova mreņa;
intracelularna kolonizacija /
erikoidna mikoriza Ericales, nekateri
mahovi Ascomycota
hife s septami, ni glivnega plańča, intracelularna kolonizacija
borealni ekosistemi
orhidejska mikoriza Orchidaceae Basidiomycota
hife s septami, ni glivnega plańča, intracelularna kolonizacija
/
2.1.4.1 Ektomikoriza
Ektomikoriza je definirana kot mutualistična simbioza kratkih korenin lesnih rastlin in talnih micelijev gliv, njen razvoj je povezan predvsem kot odgovor prilagoditev na ekosisteme, kjer je vsebnost hranil nizko razpoloņljiva (Smith in Read, 1997). Ekosistemi, v katerih prevladujejo drevesne vrste, ki s svojimi glivnimi simbiotskimi partnerji tvorijo ektomikorizo, so prevladujoči v gozdovih borealnega in zmernega pasu, predvsem na kislih tleh, kjer je razpadanje listnega opada počasno. V nekaterih gozdovih je mineralizacija duńika tako počasna, da je duńik glavni omejitveni dejavnik rasti, mobilizacija ter moņnost vgraditve duńika, ki ga omogoča ektomikorizna simbioza pa tam predstavlja izreden ekolońki pomen (Read, 1991).
Glive, ki tvorijo ektomikorizo z lesnimi vrstami rastlin, predstavljajo ključno povezavo med viri hranil in rastlinskimi simbionti in s tem pripomorejo k delovanju in stabilnosti gozdnega ekosistema. Stabilnost gozdnega ekosistema je povezana predvsem s floristično pestrostjo gozdov, ki je v veliki meri omogočena prav s strani pestrosti glivne zdruņbe v tleh (Kraigher, 1996).
2.1.4.2 Zgradba in pomen ektomikorize
Simbiotske ektomikorizne glive so predvsem iz poddebel Basidiomycotina in Ascomycotina, nekaj jih je tudi iz poddebla Zygomycotina (rod Endogone) ter Deuteromycotina – Fungi imperfecti (Smith in Read, 1997). Ektomikoriza je evolucijsko najmlajńa oblika mikorize, ki jo srečamo pri drevesnih vrstah iz druņin Betulaceae, Salicaceae, Fagaceae in Pinaceae, glivni partner pa je praviloma vińja gliva (Read, 1991).
Ektimikorizno korenino označuje prisotnost treh struktur (Smith in Read, 2008):
glivni plašč, ki obdaja korenino, njegova funkcija pa je predvsem prenos in skladińčenje hranil;
Hartigova mreţa, ki je labirint hif med epidermalnimi in kortikalnimi celicami primarne skorje kratkih korenin in predstavlja izmenjevalno območje med glivo in rastlino;
ekstramatrikalni micelij, ki tvori povezavo med tlemi, povrńino korenin in viri hranil (Slika 1).
Slika 1: Zgradba in glavne značilnosti ektomikorize in arbuskularne mikorize
Ko hife ektomikorizne glive pridejo v stik s povrńino ustrezne nemikorizne kratke korenine, jo ovijejo in tvorijo plańč, se vzpostavi ektomikorizna simbioza. Iz plańča izrańčajo hife v talni substrat, njihova glavna naloga pa je sprejemanje hranil in vode ter transportiranje prek glivnega plańča v Hartigovo mreņo, kjer se skladińčijo in presnavljajo.
Hife Hartigove mreņe pa prenesejo hranila in vodo k celicam gostiteljske rastline, od katere v zameno dobijo organske ogljikove spojine (Brunner, 2001).
Ektomikoriza se razvije v zgornjih plasteh organskega dela tal in na prehodu med organskimi in mineralnimi sloji, medtem, ko se korenine rastlin prepletajo tik pod sveņe napadlim opadom, torej se nahajajo v fermentacijskem horizontu. Poleg saprofitnih gliv so
tudi ektomikorizne glive aktivno udeleņene pri dekompoziciji in imajo v primerjavi z glivnimi razgrajevalci prednost v konkurenčnem boju za duńik, predvsem zaradi njihove povezanosti z rastlinami, saj niso omejene glede preskrbe z ogljikovimi spojinami (Smith in Read, 1997).
Struktura in delovanje ektomikoriznega micelija sta pomembna dejavnika za mobilizacijo hranil. Moņnost mobilizacije in vgraditve ogljika, duńika, fosforja ter drugih elementov je izrednega ekolońkega pomena (Smith in Read, 2008). S tem, ko mikorizne glive omogočajo hitrejńe kroņenje duńika, fosforja in ostalih organsko vezanih elementov, preprečujejo izgubo hranil pri vińjih rastlinah (Kraigher, 1996).
Funkcije mikorize lahko opredelimo na morfolońkem, fiziolońkem in ekolońkem nivoju. Z morfolońkega vidika micelij mikoriznih gliv vpliva na tip razrańčanja in razporeditve korenin v tleh, na hitrost sprejemanja hranil in na dostopnost manjńih snovi v tleh.
Razrańčenost micelija po velikih povrńinah in razdaljah omogoča dostopnost večjega volumna tal, večjo povrńino in dolņino absorpcijskih organov ter zmanjńanje transportne poti med korenino in tlemi. Gostiteljsko rastlino pred vdorom patogenih organizmov in strupenih elementov v tleh varuje glivni plańč, ki v danem primeru deluje kot mehanska prepreka (Kraigher, 1996).
Gledano s fiziolońkega nivoja micelij mikoriznih gliv veņe mineralne snovi v tleh, sprejema organske komponente hranil (N, P), shranjuje fosfate in ostala hranila v glivnem plańču, veņe ali selektivno sprejema ione strupenih kovin ter imobilizira delovanje patogenih organizmov v glivnem plańču (Paradi in Baar, 2005).
S pomočjo encimov lahko ektomikorizne glive uporabijo N in P v oblikah, ki so sicer ńe vedno v veliki meri nedosegljive za korenine rastlin (Landeweert in sod., 2001). Dokazano je, da poteka mobilizacija hranilnih snovi iz aminokislin, peptidov, proteinov, ogljikovih hidratov, hitina in nukleinskih kislin v glivi (Chalot in Brun, 1998) skupaj s transportom duńika in fosforja iz glive v gostiteljsko rastlino (Antibus in sod., 1997). Proizvodnja organskih kislin vodi do kemijskega izpiranja mineralne povrńine in posledično
mobilizacije hranilnih snovi, kot so K, P, Ca in Mg, ki se na tak način premestijo v gostitelja (Wallander in Wickman, 1999).
Ravno tako ima micelij mikoriznih gliv velik pomen na ekolońkem nivoju, kajti preko njega je moņen prenos hranil med osebki znotraj iste vrste in tudi med osebki različnih vrst v ekosistemu. S tem, ko mikorizne glive sodelujejo pri časovni in prostorski razporeditvi hranil v ekosistemu, hkrati tudi vplivajo na raznolikost biolońkih komponent v celotnem ekosistemu (Kraigher, 1996).
2.2 MINERALNA SESTAVA V TROSNJAKIH GOB
Rudninske snovi se v vińjih glivah pojavljajo predvsem kot spojine kalija, kalcija in fosforja. V manjńi meri vsebujejo tudi spojine magnezija, ņeleza in v sledeh fluor, baker, mangan, kobalt, titan in celo svinec, medtem, ko je v rdeči muńnici prisoten vanadij (amavadin). S staranjem gob se količine nakopičenih snovi povečujejo, vzrok temu je daljńa izpostavljenost in posledično črpanje teh snovi iz tal. Porazdelitev mineralnih snovi v gobah je različna, največ jih vsebuje klobuk (zlasti koņica), manjńa vsebnost mineralnih snovi pa je prisotna v betu. Količina akumuliranih mineralnih snovi je v največji meri odvisna od sestave tal, trosnjaki pa lahko kopičijo iz tal snovi, ki sicer nimajo nobene vloge v normalni presnovi gob, kar se pokaņe npr. pri glivah, ki rastejo v bliņini virov svinca (Vrńčaj, 1990).
Prva poročila o kemijski sestavi v trosnjakih vińjih gliv so bila zapisana ņe pred 100 leti in so zajemala prisotnost več makroelementov v trosnjakih, vključno Mg in Zn. Leta 1929 pa je Friese poročal o presenetljivo visoki koncentraciji Fe v trosnjaku glive Suillus variegatus (peńčena lupljivka), kar so pred 46 leti ponovno potrdili. Zanesljivi podatki pa so se pojavili z razvojem naprednih inńtrumentov in potrjene analitske metode, zlasti po letu 1970. Raziskave o visokih koncentracijah strupenih kovinskih elementov (Hg, Cd), strupenih metaloidov (As), esencialnih in strupenih nekovin (Se) ter drugih elementov (Ag, Au, Cs, Rb, V, Zn) najdenih v gobah iz naravnih habitatov so privedle do ńtevilnih ńtudij, večinoma iz evropskih drņav (Falandysz in Borovička, 2013).
Akumulacija mineralnih snovi v trosnjake gob je na splońno odvisna od metabolične presnove vrste, hkrati pa je ključnega pomena kemična sestava podlage, iz katere gobe črpajo hranilne snovi (Radulescu in sod., 2010).
Gobe v svojih trosnjakih kopičijo makro- in mikroelementov, neesencialne elemente, elemente v sledeh in problematične PSE. Mikorizne in saprofitne gobe sodelujejo v biogeokemičnih procesih vseh mineralnih snovi iz podlage oz. substrata, v katerem se njihov micelij razvija. Kljub temu, da imajo gobe ključen pomen pri biogeokemičnih procesih, so biolońki mehanizmi in okoljski dejavniki, ki vplivajo na koncentracijo elementov v njihovih trosnjakih za enkrat ńe slabo poznani (Gucia in sod., 2012).
Znotraj različnih ektomikoriznih gliv je mobilizacija tako organskih kot anorganskih snovi vrstno-specifična (Plassard in sod., 2011), tudi laboratorijski poskusi s področja akumulacije so pokazali, da lahko miceliji gob dobro črpajo različne tipe mineralov in kovin (Fomina in sod., 2006).
Povezave z ektomikoriznimi glivami in kovinami so bile ņe večkrat opisane in predstavljene. Kljub preteklim raziskavam je kompleksno kemično delovanje vińjih gliv v korelaciji s tlemi in gostiteljsko rastlino ter posledično sprejemom, transportom in kopičenjem različnih kemijskih elementov v gobi ńe vedno vroča točka raziskovanja in ńe ne dobro razumljiv fenomen (Falandysz in Borovička, 2013).
Za hife ali rizomorfe je značilno, da se pri nekaterih vrstah razńirjajo po velikem območju gozda in so ključen dejavnik pri sodelovanju privzema mineralnih in tudi drugih snovi.
Zelo razńirjene hife imajo nekatere izmed predstavnic znotraj rodu Armillaria (mraznice), kar tudi dokazuje prisotnost Ag in Hg v trosnjaku Armillaria soldipes, saj so zaradi močno razńirjenih rizomorfov bolj dovzetne za privzem PSE iz tal, poleg učinkovitega privzema vode in mineralnih spojin (Falandysz in sod., 2012). Kot primer močno razńirjenih hif pri glivah v literaturi navajajo vrsto Armillaria bulbosa, saj jih le-ta lahko razńiri na več kot 150.000 m2 (Smith in sod., 1992).
2.2.1 Bioakumulacija elementov v trosnjakih gob
V nasprotju z vaskularnimi rastlinami, pri katerih je bila opaņena visoka koncentracija kovinskih elementov v korelaciji s prav tako kovinsko bogatimi tlemi, gobe lahko akumulirajo ekstremno visoke koncentracije kovin tudi, če rastejo na tleh z nizko vsebnostjo kovin. Poleg tega raziskave kaņejo, da imajo gobe spremenljivo in visoko specifično sposobnost za akumulacijo elementov v sledeh (kovin, metaloidov in halogenih elementov) iz tal in kopičenje v njihovih trosnjakih (Falandysz in Borovička, 2013).
Fizikalne in kemijske lastnosti talnega substrata, po katerem ima gliva razńirjene svoje hife, lahko pripomorejo k dejstvu, da gliva sprva akumulira potrebne mineralne snovi, ńele na to absorbira in kasneje akumulira PSE. Prisotnost elementov v sledeh v vińjih glivah je odvisna od razńirjenosti njihovih micelijev. Kopičenje tako nestrupenih, kot strupenih elementov pa je odvisno od same genetske strpnosti posameznih vrst gob (Meharg in Cairney, 2000).
Miceliji gliv v tleh in trosnjaki, ki jih tvorijo, so zaradi svojih lastnosti (zelo velika povrńina micelija je v stiku z veliko povrńino zgornjih talnih horizontov, izmenjava snovi s podgobjem in tlemi je zelo intenzivna zaradi neposrednega stika z odmrlo organsko snovjo) boljńi akumulatorji PSE iz tal kot ostali organizmi. Primarno na sprejem elementov vpliva njihova vsebnost v tleh in v manjńi meri tudi vrstno-specifična zmoņnost glive, da kopiči različne elemente (Rudawska in Leski, 2005).
Gobe imajo zelo učinkovit mehanizem, ki jim omogoča hitro kopičenje nekaterih PSE iz okoljskega ekosistema. Znano je, da nekatere gobe v svojem naravnem habitatu kopičijo velike koncentracije PSE, kot so svinec, kadmij, ņelezo, baker, mangan, cink, krom, nikelj, aluminij in ņivo srebro (Kalač in Svoboda, 2001). Po drugi strani ńtudije navajajo, da imajo gobe nizko sposobnost kopičenja svinca, saj je njegov bioakumulacijski faktor manjńi od ena, vendar je ta strupena kovina v primerjavi s kadmijem in ņivim srebrom, prisotna bolj v zgornjih plasteh tal, kar je tudi vzrok za nizek bioakumulacijski faktor v korelaciji z glivami (Giannaccini in sod., 2012).
