Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений - Влияние свинца и кадмия на активность окислительно-восстановительных ферментов урбанозема и фитоэкстракция тяжелых металлов
Растения являются маркерами геохимического состояния среды, ввиду аккумуляции металлов из воздуха и загрязненных почв, способны накапливать разные виды металлов в зависимости от деятельности промышленного предприятия (Argьello et al., 2007).
Увеличение концентрации металлов в почве снижает общую биологическую активность. Это, в свою очередь проявляется в росте и развитии растения, при этом реакция растения на избыток загрязнителя у всех по-разному. Эксперименты подтвердили неравномерность распределения металлов по органам растений. Концентрация химических элементов в растениях различается в разных его частях, зависит от возраста фазы и развития. В значительной степени концентрация металла высока в листьях. Это связано с накоплением ТМ ввиду перехода их в малоподвижное состояние (Ефремова, Губин, 2006; Опекунова, Захарян, 2012).
Содержание этих элементов в разных частях растений может находиться в широких диапазонах. Как известно, некоторые ТМ в небольших количествах необходимы растениям. Содержание Pb в диапазоне 2-6 мкг/кг сухого вещества способствует дефициту его в надземной части растения (Berti,1996; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989). К примеру, даже при высоком содержании Pb в почве, из-за того, что он находится в виде малорастворимых соединений, его содержание в почве не выходит за пределы 50 мг/кг. В сильно загрязненных Pb почвах индийская горчица способна накапливать лишь 200 мг/кг токсиканта, которая хотя и является генетически предрасположенной к усвоению ТМ (Добровольский, 2003).
Ионы Cd способствуют образованию некрозов и хлорозов на листьях и замедление роста стебля и корня растения. Биохимические и физиологические процессы объясняют данные явления. Cd на клеточном уровне ингибирует фотосинтез растений. Объясняется это взаимодействием Cd c ферментами, выполняющими роль катализаторов (Хаданович, 2010).
Ионы ТМ оказывают отрицательное влияние на деление клеток. Доказано, что сильное деление клеток осуществляется в апикальных меристемах корня и побега. Все органы растения формируются, главным образом, за счет функционирования меристематических клеток (Медведев, 2004). Исследования показали, что присутствие ТМ в больших дозах замедляют деятельность клеточных делений, уменьшают численность клеток на всех фазах митоза, увеличивают длительность митотического цикла (Серегин, Иванов, 2001).
Кроме отрицательного влияния на митотический цикл, ТМ способствуют замедлению на постсинтетический (G2) и пресинтетический (G1) этапы клеточного деления. Нарушения цитогенетических и меристематических процессов в клетке корня, также вызывает повышение концентрация ТМ.
К примеру, при увеличении концентрации Cd в растворе в фазе деления клеток у растения Crepis capillaries отмечается спирализация хромосом, образование тетраплоидных клеток, неравное распределение хромосом к полюсам клетки (Ваулина и др., 1978). Аналогично ведут себя и др. ТМ: Zn, Ni, Pb (Довгалюк и др., 2001; Демченко и др., 2005). Отмечено, что ТМ - Сd, Ni ведут к повреждению ядер, нарушают синтез РНК и подавляют активность рибонуклеазы. Основополагающей причиной нарушений клеточного деления является его связывание ионами металлов белков и ферментов, отвечающих за митоз.
В конечном итоге, активность белков уменьшается. (Иванов и др., 2003; Серегин, Кожевникова, 2006). В исследованиях, проведенных по изучению воздействия Pb и Cd на апикальные стеблевые меристемы (апекс, конус нарастания) однолетних злаков.
Замечено, что малая концентрация металлов в растворе способна не только уменьшить размер апекса, но и вести к снижению темпов заложения репродуктивных и вегетативных органов (Казнина, 2003). Большие концентрации уксуснокислого Cd (800 и более мг/кг субстрата) приводят к нарушению у растений органогенеза, остановке роста и развития конуса нарастания (Казнина и др., 2006).
Важно отметить, что ТМ, проявляя мутагенные действия, могут вызывать хромосомные изменения, соли же ТМ способствуют возрастанию хромосомных изменений в метафазе клетки. Это происходит ввиду взаимодействия молекул ДНК с ионами металлов, уменьшая стабильность структуры клеток (Wierzbicka, 1994; Яхин и др., 2009).
Как известно, ТМ оказывают отрицательное действие и на растяжение клеток. Например, Cd в концентрации 50 мг/кг ингибирует рост корневой системы у растений - ячменя, риса, кукурузы и пшеницы (Яхин и др., 2009).
Механизм растяжения ростом при воздействии ТМ проявляется в снижении эластичности стенок клеток. Имея большое сродство к SН-группам, в составе клеточной стенки образуются прочные связи белков с ионами металлов, которые препятствуют ее растяжению. Наличие ТМ повреждает структуру микротрубочек, что связано с уменьшением эластичности стенок клетки и нарушением водного баланса клетки (Иванов и др., 2003). ТМ способны образовывать активные формы кислорода и другие свободные радикалы. ТМ являются причиной окисления компонентов клеточных стенок (Ваулина и др., 1978). Это, в свою очередь, отрицательно отражается на росте растяжением. Также соли ТМ негативно влияют на минеральное питание, гормональный баланс, процессы дыхания и фотосинтеза (Sandalio et al., 2001).
Похожие статьи
-
Важное место за оценкой экологического состояния природной среды и создания методик по охране окружающей среды от загрязнения ТМ отведено огромное место...
-
Кадмий и растения - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Кадмий поступает в растения, в основном, за счет почвы. Значительная доля Cd, попадающего в почву, связывается с почвенными химическими комплексами,...
-
Техногенное загрязнение почв с каждым годом катастрофически возрастает, особенно в мегаполисах с преобладанием промышленных центров. Это свою очередь,...
-
Приземный слой атмосферы довольно сильно загрязнен катионами тяжелых металлов. Источником такого загрязнения являются как различные предприятия, так и...
-
Аккумуляция тяжелых металлов (Mn, Co, Ni) в растениях нижнего течения р. Иле
В последние годы наблюдается увеличение загрязнения окружающей среды, в том числе и тяжелыми металлами. Исследования подтвердили огромный ущерб...
-
Заключение - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Неконтролируемое загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) угрожает здоровью людей. В данной работе были представлены сведения о двух тяжелых...
-
Кадмий (Cd), Кадмий и почвы - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Кадмий и почвы В почвы кадмий поступает в составе отходов, образующихся при добыче и переработке цинковых, свинцово-цинковых, медно-цинковых руд; в виде...
-
Свинец и растения - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
По современным представлениям, свинец не является физиологически необходимым элементом для растений. Однако есть и другое мнение, согласно которому...
-
Деятельность человека оказывает значительное влияние на состояние литосферы. При этом наибольшую антропогенную нагрузку испытывает ее поверхностный слой...
-
Кадмий и удобрения - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
В зависимости от доз и наличия фосфорных удобрений, кадмий в почве накапливается в разных количествах. Опасным накоплением кадмия считается 3 мг/кг, в...
-
Свинец (Pb), Свинец и почвы - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Свинец и почвы Из атмосферы в почву свинец попадает чаще всего в форме оксидов, где постепенно растворяется, переходя в гидроксиды, карбонаты или форму...
-
С исторической точки зрения интерес проблеме загрязнений почв появился с исследованием плодородия, поскольку такие элементы, как железо, марганец, медь,...
-
Оценка последствий воздействия автотранспорта на придорожные участки включает в себя исследование механизмов распространения загрязнителей в окружающей...
-
Незамкнутость техногенного круговорота приводит к загрязнению природной среды, в том числе почвы, различными химическими веществами: тяжелыми металлами,...
-
Среди серосодержащих техногенных эмиссий наиболее фитотоксична двуокись серы. Установлено, что SO2 является сильнодействующим ассимиляционным ядом. В...
-
Проблема тяжелых металлов - Основы экологии
К тяжелым металлам (ТМ) относят более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных...
-
Биогеохимические свойства свинца и кадмия - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Свинец - голубовато-серый, мягкий, но тяжелый металл. Среднее содержание свинца в земной коре составляет 1,6-10-3%, его количество в почве колеблется от...
-
Свинец и удобрения - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Свинец в минеральных удобрениях является естественной примесью, содержащейся в агрорудах, поэтому его содержание в удобрениях зависит от исходного сырья...
-
Классификация почвенных загрязнений Под загрязнением почв понимают увеличение концентраций содержащихся в почве веществ выше предельно допустимого...
-
Введение - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Хозяйственная деятельность человека приводит к загрязнению компонентов окружающей среды. Одним из таких компонентов является почва. Почвы - это не только...
-
Атмосфера обладает мощной способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Движение воздуха приводит к рассеиванию примесей. Пылевые частицы выпадают...
-
Атмосферный воздух и действие загрязняющих веществ на растения Воздушная оболочка Земли выполняет многочисленные функции. Она служит средой обитания и...
-
Наряду с зелеными растениями большую роль в почвообразовательном процессе играют микроорганизмы. Это преимущественно одноклеточные, лишенные хлорофилла...
-
Особо важное место среди многих последствий хозяйственной деятельности человека занимает процесс прогрессирующего накопления в окружающей среде тяжелых...
-
Тяжелые металлы - Загрязнения окружающей среды
В нашей республике добываются и перерабатываются сурьма, хром, свинец молибден. Эти и другие металлы: ртуть кадмий цинк, ванадий, марганец, висмут,...
-
Оценка содержания тяжелых металлов на территории агротехногенной зоны г. Ставрополя
В настоящее время проблема загрязнения почв техногенных и сельскохозяйственных территорий тяжелыми металлами является актуальной. Тяжелые металлы...
-
Словарь терминов - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry) - Агентство по токсическим веществам и регистрации заболеваний. Основано в Атланте, штат...
-
Общие сведения. Тяжелый металл голубовато-серого цвета, очень пластичный, мягкий. Т. плавл. 327,4 °C; т. кип. 1725 °C; плотность 11,34 г/см? (20°C)....
-
Кадмий (Kd) Общие сведения. Серебристо-белый металл. Т. плавл. 321,03°; т. кип. 767°; плотн. 8,642 г/см ?. Наряду с ртутью и свинцом кадмий относится...
-
Свинец и человек - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями во всем мире признается одной из главных проблем экологии и охраны здоровья населения. Свинец...
-
Антропогенный загрязнение почва фитотоксичность Актуальность темы . Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и...
-
Содержание Таллия в земной коре (кларк) составляет 1,0-0,43-10-4 %, в гранитном слое 1,8-10-4 %. Распределение Таллия в земной коре показывает, что его...
-
Влияние отходов на почву - Экология нефтегазодобывающих комплексов
При этом следует рассматривать вопросы агроэкологической оценки загрязняющего влияния ОБР, БСВ, Ш и отдельных химреагентов. Что касается воздействия ОБР...
-
Цель работы: изучить влияние рН среды и солей тяжелых металлов на изменение цвета флавоноидных пигментов в различных цветковых растениях Собрали...
-
Загрязнение почв тяжелыми металлами - Микробиологическая индикация загрязнения окружающей среды
Тяжелые металлы могут сильно понижать биологическую активность почв. Прежде всего, они понижают ферментативную активность почв, снижают уровень...
-
Общие сведения. Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты ее...
-
Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные...
-
Благодаря вышеперечисленным свойствам, почва обеспечивает живущим в ней организмам водоснабжение и минеральное питание. Недостаток воды в почве угнетает...
-
Регуляторы роста растений - Загрязнение веществами и соединениями, применяемыми в растениеводстве
Регуляторы роста растений ( РРР ) применяют с целью влияния на процессы роста, развития и жизнедеятельности растений, обеспечения урожайности, улучшения...
-
Почва - это поверхностный слой литосферы, твердой оболочки Земли, контактирующий с воздушной средой. Почва - плотная среда, состоящая из отдельных...
Влияние тяжелых металлов на рост и развитие растений - Влияние свинца и кадмия на активность окислительно-восстановительных ферментов урбанозема и фитоэкстракция тяжелых металлов