Повна версія

Головна arrow Екологія arrow Екологічна фізіологія рослин

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Механічне забруднення природного середовища

Цей вид антропогенних впливів на рослини полягає у накопиченні на природних територіях різних відходів й сміття. Забруцники поділяються на:

  • 1) хімічно стійкі (що не розкладаються): такі, що не входять у природний колообіг речовин, а тому дуже повільно руйнуються в навколишньому середовищі;
  • 2) забрудники, що руйнуються біологічними процесами: входять у природний кругообіг речовин і тому швидко зникають або такі, що зазнають руйнування біологічними агентами в штучних системах.

Звалище сміття на узліссі

Рис. 12.2. Звалище сміття на узліссі

Механічні забруднення небезпечні прямим знищенням окремих рослин і загальним порушенням цілісності рослинного покриву. Особливо страждають від механічного забруднення рослини в заплавах річок і лісова рослинність (рис. 12.2.). Велику шкоду механічне забруднення наносить рослинам водойм усіх типів – від невеликих озер до Світового океану.

Забруднення важкими металами

Важкі метали є групою хімічних елементів з атомною масою більше ніж 40. Деякі з них є мікроелементами і потрібні для нормального росту рослин. Однак низка інших – свинець, кадмій, ртуть, нікельта інші – є екотоксикантами і шкідливі для рослин. їхня підвищена концентрація у ґрунтах засвідчуєтся у місцях виходу певних гірських порід і зонах дії ряду металургійних підприємств. На таких ґрунтах багато видів рослин здатні накопичувати важкі метали, причому вміст в органах рослин може в десятки і навіть сотні разів перевищувати їхній вміст у довкіллі.

Існує велика кількість даних, які розкривають характер токсичної дії важких металів на рослини. Потрапляючи в рослини, вони негативно діють на цілу низку фізіологічних процесів: фотосинтез, дихання, синтез білків. Одним з найбільш поширених негативних ефектів важких металів є їх взаємодія з SH-радикалами білків, що призводить до інактивації ферментів. Нині відомі більше 100 ферментів, що інактивуються важкими металами.

Багато важких металів впливають і на світлову фазу фотосинтезу, порушуючи транспорт елекіронів, переважно пов'язаний з фотосистемою II, що обумовлено зміною структури тилакоїдних мембран.

Важкі метали здебільшого інгібують поглинання клітинами кореня як катіонів, так і аніонів. Гальмування поглинання макро- і мікроелементів може бути обумовлене конкуренцією з важкими металами за переносники.

Є відомості про те, що важкі метали порушують структуру ДНК і РНК рослин.

У дії різних важких металів на рослини має місце певна специфічність. Надлишок свинцю в рослинах, пов'язаний з його високою концентрацією в ґрунті, інгібірує дихання і пригнічує процес фотосинтезу. Зовнішні симптоми негативної дії свинцю – поява темно- зеленого листя, скручування старого листя, чахле листя. Концентрація металу вища ніж 10 міліграм/кг сухої речовини є токсичною для більшості культурних рослин.

Кадмій у метаболізмі рослин є антагоністом низки елементів живлення (Zn, Cu, Mn, Ni, Se, Ca, Mg, P). За його впливу в рослин відбуваються затримка росту, ушкодження кореневої системи і хлороз листя. Типовим результатом дії кадмію і деяких інших важких металів е зменшення вмісту хлорофілу, причому концентрація хлорофілу Ь знижується більшою мірою, ніж хлорофілу а.

Виявлена негативна дія нікелю на ріст рослин – цей важкий метал викликає хлороз листя, затримує ріст коренів.

У дослідах Е.А. Макарова і С. А. Солдатова (2012) з люцерною під дією важких металів у тканинах рослин змінювалося співвідношення вільної і зв'язаної води. Частка вільної води порівняно з контролем збільшувалася на 73–83%, при цьому зростала транспірація. У результаті рослини ставали низькопосухостійкими.

Проте багато рослин здатні накопичувати здебільшого в надземних органах велику кількість важких металів у концентраціях, що багаторазово перевищують їх в ґрунті. Ці рослини так і називаються рослинами-акумуляторами. Вони процесі еволюції сформували конститутивні механізми стійкості до важких металів. Це дозволяє їм акумулювати токсичні елементи в метаболічно інертних органах й органелах або включати їх у хелати і тим самим переводити у фізіологічно безпечні форми.

Концентрація важких металів в культурних і їстівних дикорослих рослинах важлива й для людини, тому як зазвичай саме рослинна їжа виступає основним джерелом надходження важких металів в організм людини і тварин. За різними даними, з нею надходить від 40 до 80% важких металів, і тільки 20–40% – з повітрям і водою. Тому від рівня накопичення металів в рослинах, які використовуються в їжу, значною мірою залежить здоров'я населення.

Рослини виробили цілу низку пристосувальних механізмів, які не допускають надходження важких металів у клітини або знижують їхню шкідливість. Ці механізми захищають клітинний метаболізм від наявних у довкіллі важких металів. Вони реалізуються через: зв'язування важких металів клітинною стінкою і речовинами (ексудатами), що виділяються клітиною; зниження надходження в клітину важких металів і викид їх з цитоплазми в апопласт; хелатування в цитоплазмі пептидами і білками; репарацію пошкоджених білків і компартментацію металів у вакуолі.

Важливу роль відіграє знезараження важких металів шляхом їхнього реагування з органічними кислотами й утворенням нешкідливих хімічних сполук. Цю роль часто виконують малати і цитрати, які потім транспортуються у вакуолі і тим виводяться з активного метаболізму. Існує також і особливий клас сполук, які не утворюються за нормальних умов, але лише у відповідь на накопичення металів, – це металотіонеїни і фітохелатіни. В основному це низькомолекулярні білки, які включають у свої молекули атоми важких металів і тим самим їх інактивують.

 
<<   ЗМІСТ   >>