Надходження важких металів у рослини та їх фітотоксичність
При просуванні по ксилемі метали можуть адсорбційно поглинатися її стінками, а також закомплексуватися присутніми у клітинному соці органічними сполуками. Однак, як вказує У. Ліндсей (Lindsay, 1972), важкі метали – Zn, Ni, Cu, Fe – не зв'язані тут у високостабільні ліганди [16, 123]. Проходячи переважно транзитом шлях по ксилемі, іони потрапляють у листки, перш за все, в апопласта. Для того, щоб проникнути в клітини листка, у якому відбувається основна синтетична діяльність рослин, іонам знову потрібно подолати клітинні мембрани. За аналогією з коренями тут діють механізми вибіркового поглинання. Основна його функція – забезпечення нормального вмісту іонів у цитоплазмі, тобто вона пов'язана з захистом життєво важливих органів і процесів. При потраплянні важких металів у листок їх надлишок може акумулюватися у різноманітних структурах листка і клітини: провідні тканини, апопласта, вакуолі.
Як відомо, елементи з ґрунту поглинаються переважно у вигляді іонів. Однак у рослинній тканині ця форма вже не домінує. Метали в іонній формі, очевидно, у помітній кількості можуть зустрічатися в ксилемі, апопласті і вакуолях, тоді як у цитоплазмі вони входять, в основному, у склад органічних сполук. Органічні сполуки, що виходять за межі клітин, можуть хелатувати іони металів, роблячи їх менш активними і пом'якшуючи тим самим вплив несприятливого ефекту (Wallace et. c, 1968) [16, 127].
За ступенем рухомості А.Л. Курсанов (1976) виділяє у тканинах три зони [16, 132]:
- вільний простір, звідки іони вимиваються легко;
- цитоплазму, яка важко віддає іони;
- вакуолі, де іони утримуються міцно.
Викладені уявлення допомагають пояснити ситуації, що виникають при забрудненні середовища важкими металами.
Важкі метали негативно впливають на різні боки життя рослин. М.Д. Степановою і Н.Ю. Гармаш було встановлено, що при високому вмісті у рослинних тканинах свинцю змінюється кількість N, Р, Са і Мо, при надлишку Cd – Са, Mn, Cu, Мо. Більшою мірою це стосувалося листків, меншою – насіння [19, 231].
При більш детальному вивченні білкового обміну виявилося, що надлишкова концентрація важких металів у рослинах впливає на його фракційний склад, при постійності вмісту глобулінів зростає кількість проламінів, глютелінів і нерозчинного залишку і дещо зменшується вміст альбумінів. Ця обставина вказує на погіршення складу білків, зокрема на зниження вмісту лізину.
Важкі метали, починаючи з певної концентрації, гальмують процес фотосинтезу і зменшують транспірацію рослин. При високому вмісті у середовищі, наприклад РЬ, продуктивність фотосинтезу в різних сільськогосподарських культурах виходить на рівень 10% від максимальної, а транспірація скорочується майже у 20 разів порівняно з контролем (Bazzaz et al., 1985) [16, 148].
Результатом пригнічення токсикантами фізіолого-біохімічних процесів є загальне послаблення опору рослин до хвороб і шкідників, що називається «вторинною» дією токсикантів.
Рис. 1. Фітотоксичність важких металів
Токсичну дію металів на рослини можна прослідкувати по росту:
· 0-2 – ріст відсутній;
· 2-3 – гостра нестача;
· 3-4 – середня нестача;
· 4-5 – оптимальний вміст;
· 5-6 – слабка токсичність;
· 6-7 – сильна токсичність;
· 7 – загибель рослини.
На відміну від симптомів нестачі, які для кожного елементу є специфічними, ознаки надлишку більш-менш однакові. Згідно зі схемою Busser, при поступовому зростанні концентрації іонів у середовищі спостерігається поступова поява ознак пригнічення рослинного організму:
· 1 – гальмування росту;
· 2 – хлороз листків;
· 3 – некрози верхівок і країв листків;
· 4 – відмирання коренів.
Якщо некрози листків і відмирання коренів виступають як прямий наслідок надлишкового вмісту елементу в рослинних тканинах, то хлороз і обмеження росту можуть бути також і результатом антагоністичних взаємовідносин надлишкового іону з іонами поживних речовин і виникнення таким чином індукованої нестачі у тканині.
Висока фітотоксичність властива Нg і Cd. Менш токсичними є Cu, Zn, Pb. У дослідах із зеленними культурами встановлено наступний ряд токсичності вивчених хімічних елементів: Cd > Ni > Zn, Cr > Pb [Foroughi et al., 1975] [19, 239]. Згідно з даними, фітотоксичність важких металів розміщується таким чином: Cd > Cu > Co = Ni > As = Cr > Zn > Mn = Fe > Pb.
Цікаві статті з розділу
Проблема водних ресурсів України
Сьогодні
в усьому світі збільшується інтерес до проблем водних ресурсів та прогнозування
їх впливу на здоров’я населення. Проблема забезпеченості людства водою є
глобальною, а для її виріше ...
Роль ферментативних антиоксидантів при окисному стресі
Стан
оточуючого середовища міст України на даний час потребує переходу до
інтенсивних методів запобігання його забруднення, зокрема до розробки
біологічних методів очистки. Одним з них є зе ...
Екологічна система
Тема реферату «Екологічна система» з дисципліни «Основи загальної екології».
Екологія (від грец. ойкос (еко) – будинок, житло, логос. –
навчання) – це наука про умови існування живих орган ...