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
Екологічний аналіз виробничої діяльності заводу ГТВ ЗАТ Росава в м. Біла Церква при промисловому виробництві продукції
Дипломна
робота складається з 4 розділів. В першому розділі приведена загальна характеристика
підприємства ЗАТ "РОСАВА". В другому розділі проведений аналіз
основних виробничих пі ...
Історичний аналіз створення та розвитку екологічного права в Україні
Актуальність
теми. Еколого-правова наука України ще зовсім молода.
Екологія
- це наука, яка висвітлює проблеми взаємодії живих організмів з тим природним
середовищем, в якому вони перебу ...
Еколого-економічні проблеми водокористування та шляхи їх вирішення
Водні запаси на Землі
величезні, вони утворять гідросферу - одну з потужних сфер нашої планети.
Гідросфера - найважливіший елемент біосфери. Вона поєднує всі води земної кулі,
включаючи оке ...