Bioakumulacja azotanów i metali ciężkich

Przedstawienie jednolitego systemu uprawy, nawożenia i doboru gatunków w dostosowaniu do czynników glebowo-klimatycznych oraz reakcji fizjologicznej roślin, szczególnie warzyw, pozwalającej na uzyskanie plonu o niskiej zawartości azotanów, azotynów oraz metali ciężkich szkodliwych dla zdrowia konsumentów. Celem kursu jest zapoznanie studentów z najnowszymi osiągnięciami agroekologii w odniesieniu do produkcji warzyw i owoców o najwyższej wartości biologicznej i konsumpcyjnej ze szczególnym uwzględnieniem możliwości efektywnego obniżenia bioakumulacji azotanów oraz metali ciężkich, zwłaszcza kadmu i ołowiu. Efektem kształcenia jest rozumienie wpływu nadmiaru azotanów i metali ciężkich na podstawowe procesy fizjologiczne w roślinach (pobieranie wody, fotosynteza, oddychanie) oraz podejmowanie umiejętnych decyzji w zakresie możliwości ograniczania szkodliwych substancji w plonie roślin ogrodniczych.

Treści kształcenia

Toksyczność azotanów i azotynów dla zdrowia różnych grup konsumentów, normy dopuszczające maksymalną zawartość tych związków w produktach żywnościowych, w tym w warzywach świeżych, obowiązujące w Polsce i w innych krajach.

Czynniki genetyczne, glebowe, nawożeniowe (szczególnie nawożenie azotem) oraz klimatyczne mające wpływ na pobieranie azotanów przez rośliny.

Mechanizm pobierania, dystrybucji i metabolizm azotanów w roślinie, ze szczególnym uwzględnieniem metabolizmu węgla (fotosynteza, odddychanie) oraz jego wpływu na syntezę organicznych związków azotowych u roślin.

Normy dopuszczające maksymalną zawartość metali ciężkich w produktach żywnościowych obowiązujące w Polsce i innych krajach. Negatywny wpływ metali ciężkich na organizmy roślinne i zdrowie konsumenta.

Markery określające tolerancję i jej brak u roślin na podwyższoną zawartość metali ciężkich. Czynniki genetyczne, glebowe i nawożeniowe mające istotny wpływ na bioakumulację metali ciężkich, a zwłaszcza kadmu i ołowiu przez rośliny.

Podstawy prognozowania plonów, szczególnie warzyw z obniżoną zawartością metali ciężkich, a zwłaszcza kadmu i ołowiu.

Metody oznaczania zawartości azotanów w roślinach: paski wskaźnikowe, metoda kolorymetryczna, potencjometryczna. Porównanie metod.

Oznaczanie zawartości azotanów w różnych częściach użytkowych wybranych przez studentów warzyw i owoców metodą potencjometryczną (z wykorzystaniem jonometru Unicam).

Zmiany aktywności reduktazy azotanowej w liściach wybranych warzyw liściowych w zależności od czynników wewnętrznych (miejsce na roślinie) oraz zewnętrznych (doświetlanie, nawożenie azotem) na tle poziomu NO3- w analizowanych częściach roślin – analiza spektrofotometryczna

Wykazanie toksyczności kadmu na siewkach fasoli – pomiar fluorescencji chlorofilu z wykorzystaniem fluorymetru oraz badanie zawartości związków fenolowych w liściach – analiza spektrofotometryczna

Kopcewicz J., Lewak S., 2005. Fizjologia roślin, PWN, Warszawa.

Kabata-Pendias A., Mukherjee A.B., 2007. Trace elements from soil to human, Springer.

Oryginalne prace naukowe dostępne w Zakładzie Botaniki i Fizjologii Roślin oraz w Zakładzie Żywienia Roslin Wydziału Ogrodniczego UR w Krakowie.

Wiedza: Student tłumaczy procesy fizjologiczno-biochemiczne związane z przemianami azotu i metali ciężkich na poziomie komórki i całej rośliny. Definiuje metody związane z oceną właściwości produktów ogrodniczych, ze szczególnym uwzględnieniem cech jakościowych. Wyjaśnia wpływ działalności rolniczej na środowisko naturalne, kształtowanie środowiska oraz zasady rolnictwa zrównoważonego w zakresie obniżania zawartości metali ciężkich i azotanów w plonie. Przedstawia podstawy nowoczesnych technologii wykorzystywanych w produkcji ogrodniczej i doskonaleniu roślin uprawnych pod względem obniżania zawartości azotanów i metali ciężkich w plonie użytkowym. Tłumaczy zjawiska fizyczne, niezbędne do rozumienia zasady działania urządzeń pomiarowych, wykorzystywanych w badaniach jakości produktów ogrodniczych/ocenie stanu fizjologicznego roślin.

Umiejętności: Student wyjaśnia i kwalifikuje zjawiska, wpływające na jakość produktów ogrodniczych, a także na zmiany stanu środowiska naturalnego, będące efektem działalności człowieka. Pracuje indywidualnie i w zespole, wykonując bardziej skomplikowane eksperymenty badawcze. Używa metod, technik, narzędzi dla rozwiązania szczegółowych zagadnień związanych z praktyką ogrodniczą (jakością produktów ogrodniczych). Prawidłowo interpretuje, wnioskuje na podstawie wyników samodzielnie przeprowadzonych eksperymentów oraz przedstawionych do oceny wyników badań z innych źródeł. Wykazuje zdolność do podejmowania działań w oparciu o techniki i sposoby ich optymalizacji, pozwalające na poprawę jakości produktów ogrodniczych.

Kompetencje społeczne: Student prawidłowo ocenia ryzyko i skutki wykonywanej działalności w zakresie szeroko rozumianego rolnictwa i środowiska. Demonstruje świadomość ważności zachowania się w sposób profesjonalny oraz przestrzegania zasad etyki. Rozumie potrzebę i zna możliwości dokształcania się (np. studia drugiego stopnia) i podnoszenia kompetencji osobistych, społecznych i zawodowych. Prezentuje świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz podnoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. Docenia znaczenie społecznej, zawodowej i etycznej odpowiedzialności za produkcję żywności wysokiej jakości oraz kształtowanie i stan środowiska naturalnego.

Na ocenę 2: Student nie potrafi rozwiązać zadań problemowych

Nie potrafi korzystać z narzędzi, służących do rozwiązania zadań problemowych ani argumentować wyników eksperymentu.

Nie zna metod badawczych. Nie oblicza zadanych wielkości parametrów fizjologicznych. Nie przestrzega zasad pracy laboratoryjnej oraz w zespole, nie posiada znajomości zasad ryzyka

Na ocenę 3: Potrafi rozwiązać zadania, ale niedostatecznie je analizuje

Posługuje się narzędziami, służącymi do rozwiązania zadania problemowego. Wymienia metody i zna ich zasadę.Oblicza wielkości ze znacznymi błędami. Podporządkowuje się pracy w zespole i przepisom, zna zagrożenia wynikające z niewłaściwie podejmowanych decyzji, ale ich nie stosuje.

Na ocenę 4: Rozwiązuje i analizuje zadania, właściwie ocenia metody

Stosuje narzędzia, potrafi analizować zjawiska pod kątem ich wpływu na produkcję ogrodniczą. Potrafi wyjaśnić szerzej zasadę metod badawczych. Oblicza wielkości z drobnymi błędami. Jest świadomy zagrożeń środowiskowych i częściowo uwzględnia je w swoich działaniach, docenia pracę w zespole.

Na ocenę 5: W pełni rozwiązuje zadania problemowe, odnosząc się do konkretnych zastosowań w praktyce ogrodniczej. Stosuje w pełni narzędzia, porównuje je oraz dobiera do rozwiązania konkretnego problemu, potrafi wskazać na zastosowanie praktyczne.

Ocenia metody pod kątem ich przydatności w badaniach praktycznych. Oblicza wielkości parametrów fizjologicznych bezbłędnie

Przypisuje znaczącą wagę do zagrożeń środowiskowych, uwzględnia w swoich działaniach, wykazuje twórcze zaangażowanie w pracy zespołowej i indywidualnej.