Экологические стрессы у растений

Гладков Евгений

Соотношение между концентрациями химических элементов в органах и тканях различны и связаны с видовой специфичностью растений и со свойствами самих элементов. При загрязнении окружающей среды медью наблюдается ее усиленное накопление в надземных частях многих растений.Особенно много меди накапливается в надземных частях овощных культур.В корнеплодах, плодах и клубнях концентрация меди значительно ниже, чем в вегетативных органах, что говорит о незначительном

оттоке и слабом передвижении металла при флоэмном транспорте. У плодовых деревьев медь и свинец накапливаются преимущественно в листьях и плодах (Едгорова, 2003). Природа вида обуславливает колебания накопления химических веществ растениями. Так, двудольные усваивают значительно большее количество ТМ, чем однодольные. На содержание тяжелых металлов значительное влияние оказывает фенофаза развития растения: максимальное количество металлов накапливается в конце периода роста.

Т.о. накопление тяжелых металлов в растениях зависит от видовых особенностей и от свойств самого металла.

Рост большинства высших растений подавляется при концентрации меди в почвенном растворе 10^{– 7} – 10^{– 5} М/л. У Agrostis tenuis рост растения ингибируется при

10^{– 6} – 10^{– 4} М меди и 10^{– 4} М цинка (Wainwright, Woolhouse 1977). Показано, что кадмий в концентрации 5.10^{– 4} М значительно угнетает рост пшеницы (Мельничук, 1990), в концентрации 1,35.10^{– 6} М – рост сои (Гуральчук, 1994). При высоких концентрациях цинка – 180 мг/л и меди – 5 мг/л наблюдалось полное отсутствие корней у картофеля (Леонова, 1999).

Общими проявлениями токсического действия тяжелых металлов считают торможение роста побегов и изменение формы листьев, под действием разных металлов форма листьев изменяется разным образом; развивается хлороз и нарушение водного обмена. Симптомы действия меди на растения следующие: листья растений начинают темнеть, происходит угнетение образования побегов, корни утолщаются и становятся более короткими. При прямом попадании высоких концентраций меди на надземные органы растения наблюдается скручивание и опадание листьев, молодые листья приобретают темно-зеленую окраску. Наиболее воприимчивы к избытку меди молодые ткани и органы.

Медь влияет на проницаемость сосудов ксилемы для воды и на устойчивость растений к неблагоприятным факторам окружающей среды (Кабита – Пендиас, 1989). Первой реакцией водной культуры

подсолнечника на воздействие меди и свинца, является падение тургора листьев и корней, на воздействие Ni – появление отрицательного геотропизма листьев (Сливинская, 1991). При более длительном воздействие меди наблюдается побурение корней и стеблей, на листьях появляются бурые или красные прожилки. У айвы, абрикоса и яблони наблюдается уменьшение годичного прироста диаметра побегов и толщины листовой пластинки (Едгорова, 2003).

На клеточном уровне происходит изменение структуры хлоропластов, объема клетки и др. Накапливаясь в тканях растений, тяжелые металлы вызывают ингибирование процессов роста и развития в результате снижения активности ауксинов, гиббереллинов и цитокининов, нарушения процессов фотосинтеза, изменения содержания важнейших его продуктов – углеводов, подавления ключевых ферментов их обмена. Падение уровня сахаров и фитогормонов блокирует эвокацию цветения, т.е. переход к генеративному морфогенезу почек, возобновление побегов деревьев и кустарников.

1.2.2. Действие тяжелых металлов на клетки растений

В клетках действию тяжелых металлов подвергаются в первую очередь плазматические мембраны. При избытке меди выделяют две основные группы реакций: нарушение трансмембранного переноса веществ и оксидативная деградация липидов.

Показано, что медь и цинк в токсических концентрациях вызывают увеличение проницаемости клеточных мембран, на что указывает потеря клетками корня ионов К⁺ и Н. По мере выхода ионов калия из клетки увеличивается поступление ионов Ca^2⁺, однако обмен не эквивалентен. Дальнейшее повышение концентрации тяжелых металлов нарушает структуру клеточных мембран, на что указывает неспецифическое снижение поступления Ca^2* при избытке многих тяжелых металлов.

Многие металлы способствуют образованию активных токсичных форм кислорода. Возможно, причиной активации свободнорадикальных процессов может быть более интенсивное подавление нециклического фотофосфорилирования по сравнению с циклическим , в результате чего изменяется соотношение НАДФ Н2 и АТФ, и торможения работы цикла Кальвина вследствие угнетения активности РБФК. Это приводит к образованию супероксидных радикалов. Вторая причина – усиления окисления аскорбата до дегидроаскорбата также происходит с образованием свободных радикалов.

Конец ознакомительного фрагмента.