Взаимодействие тяжелых металлов с растениями

Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами с очень узким оптимальным и безвредным интервалом концентрации - в этом их опасность. Повышение концентрации тяжелых металлов в почве не всегда приводит к отрицательному воздействию на растения, так как некоторые из них в виде микроэлементов участвуют в физиологических процессах и необходимы растениям. Токсичное действие тяжелых металлов проявляется при увеличении их концентрации выше оптимальной (рис. 5.2). Токсичность тяжелых металлов возрастает по мере увеличения атомной массы и может проявляться по-разному.

Концентрация микроэлементов

Рис. 5.2. Отклик растений на стресы, вызванные дефицитом микрэлементов: 1 - жизненно необходимые микроэлементы; 2 - микроэлементы, не имеющие жизненно важного значения

Ртуть, свинец, медь, бериллий, кадмий, серебро подавляют щелочную фосфатазу, каталазу, оксидазу, рибонуклеазу. Алюминий, железо, барий образуют преципитаты и хелатированные комплексы с метаболитами, препятствуя их дальнейшему участию в обмене веществ, способствуют деградации важнейших метаболитов. Кадмий, медь, железо могут вызывать разрыв клеточных мембран и т.д. Повреждение ферментов относится к главным факторам токсического действия тяжелых металлов.

Растения имеют три защитных барьера против поступления тяжелых металлов: на границах почва - корень, корень - стебель, стебель - репродуктивные органы. Больше всего тяжелых металлов накапливается в корнях, меньше - в стеблях, а минимальное их количество находится в репродуктивных органах. Даже при стократном повышении концентрации ртути в почве (10 мг/кг) в растение она поступает в незначительном

Рис. 5.3. Концентрация свинца в различных органах даурской лиственницы в зависимости от его содержания в почве: 1- корни; 2 - кора; 3 - хвоя; 4 -ветви; 5 - ствол

Концентрацию тяжелых металлов в клетках растений регулируют металлотионеины - богатые серой низкомолекулярные белки, связывающие кадмий, цинк, ртуть, медь, серебро. Велико значение и транспирации. Растение перекачивает из почвы в атмосферу с током воды не только хлор, натрий, калий, но и ртуть, цинк, свинец. Процесс выделения этих металлов с испаряемой влагой можно рассматривать как средство избавления растений от вредных элементов. Совместное действие нескольких тяжелых металлов (кадмия, цинка, свинца) менее токсично, чем каждого в отдельности, что объясняется антагонизмом ионов при их поглощении растением.

При загрязнении атмосферы выбросами транспортных потоков значительное количество тяжелых металлов может поступать в растения некорневым путем по безбарьерному механизму. Аэрозольные частицы закрепляются на поверхности листьев, например с помощью гутационных выделений, способствующих образованию органоминеральных соединений.

Поиск по сайту: