ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Влияние свинца и кадмия на активность окислительно-восстановительных ферментов урбанозема и фитоэкстракция тяжелых металлов

За последние годы российскими и зарубежными учеными были достигнуты значительные результаты в области исследования влияния тяжелых металлов на окружающую среду. Устойчивость растений к тяжелым металлам впервые была освещена в отечественном издании по физиологии растений в качестве самостоятельной главы (Кузнецов, Дмитриева, 2005, 2006).

По научным данным и нашим собственным исследованиям высокие концентрации тяжелых металлов приводили к необратимым функциональным изменениям в клетках и тканях растений, дисбалансу физиологических процессов, в результате чего происходило замедление роста и развития растений. А в отдельных случаях, при воздействии высоких концентраций тяжелых металлов приводило к гибели растения. Наоборот, при воздействии тяжелых металлов в низких концентрациях не приводило к изменению основных физиологических процессов, а иногда происходила активизация части из них. Отсюда вытекает, что адаптивные механизмы поддерживают функционирование основных физиологических процессов: таких как, дыхание, фотосинтез, водный обмен на должном уровне. Эти механизмы позволяют растению расти и развиваться в загрязненных тяжелыми металлами почвах.

Наши исследования показали изменение в направленности протекания биохимических процессов в почве после внесения свинца и кадмия. Кадмий проявлял сходное влияние со свинцом на окислительно-восстановительные процессы в почве. Загрязнение почвы свинцом и кадмием в концентрации 5-60 мг/кг почвы уменьшало активность почвенных окислительно-восстановительных ферментов. Задерживало разложение перекиси водорода, ускоряло реакции окисления органических веществ, переход соединений ароматического ряда в составляющие гумуса, ввиду избирательного воздействия свинца и кадмия на окислительно-восстановительные ферменты. При одинаковой концентрации они уменьшали активность каталазы, полифенолоксидазы и стимулировали активность пероксидазы. Эти ферменты выполняют основные функции в почве и проявляют ее биологическую активность и плодородие. Исследованные ферменты показывали большую чувствительность к низким концентрациям кадмия и более высоким концентрациям свинца. Кадмий закреплялся в почвенном профиле менее прочно по сравнению со свинцом, чем и объясняется его более токсическое проявление на ферментативную активность (Сущук, 2012).

Посев овса посевного почву, загрязненную свинцом и кадмием в концентрации 40-60 мг/кг почвы повышал активность почвенных окислительно-восстановительных ферментов. Активность каталазы в урбанизированной почве, загрязненной свинцом и кадмием под посевами выравнивалась. Отмечалось умеренное повышение активности пероксидазы и полифенолоксидазы.

При воздействии тяжелых металлов на овес посевной были выявлены определенные закономерности в изменении устойчивости к свинцу и кадмию - в зависимости от токсичности металла, концентрации и фазы развития растений. Итоги экспериментов подтвердили высокую токсичность кадмия на овес посевной, по сравнению со свинцом, а также обнаружены действия свинца и кадмия на рост вегетативной и корневой массы овса посевного.

В результате работы сделаны следующие выводы:

    1. Активность каталазы, полифенолоксидазы снижалась пропорционально росту концентрациями свинца, как и кадмия по сравнению с незагрязненной почвой в течение всего эксперимента, а активность пероксидазы повышалась. Влияние кадмия на активность почвенных ферментов проявлялся в более сильной степени по сравнению со свинцом. 2. Посев овса посевного в почву загрязненную кадмием и свинцом стимулировали активность каталазы, пероксидазы и полифенолоксидазы в загрязненной почве по сравнению с активностью почвы без посевов. 3. ТМ в дозах 40, 60 мг/кг почвы ухудшали параметры корня и стебля овса посевного. Сильное угнетение и изменение биохимических процессов отразилось при Cd загрязнении. 4. Овес посевной обладает фитоэкстракционной способностью в отношении Pb и Cd. ТМ в большей степени аккумулировались в надземной части, нежели в корнях.

Выше изложенное не уменьшает проблему, связанную с загрязнением тяжелыми металлами значительных территорий и нахождение способов усовершенствования адаптации растений к этим условиям. Напротив, развитие индустрии, увеличение численности населения и потребления, разрушение сельскохозяйственных естественных экосистем, высушивание рек, болот, лесов, земель приведут в ближайшем будущем к ухудшению состояния природной среды (Арутюнов, Стрекопытова, 2006). Это подводит нас к одной из глобальных проблем современности: защите и сохранению биологического разнообразия флоры и фауны, экосистем, уникальных для нашей планеты.

В природе не существуют естественных механизмов самоочищения. На сегодняшний день приоритет принадлежит фиторемедиации, которая позволяет извлекать тяжелые металлы из почвы (Минкина и др., 2009).

Исходя из этого, исследования в области устойчивости живых организмов и растений к тяжелым металлам должны быть продолжены.

Похожие статьи




ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Влияние свинца и кадмия на активность окислительно-восстановительных ферментов урбанозема и фитоэкстракция тяжелых металлов

Предыдущая | Следующая