WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 37 |

Биогеохимическая оценка содержания тяжелых металлов в сосновых борах семипалатинского прииртышья

-- [ Страница 5 ] --

9) Аэрация почвы влияет на интенсивность поглощения элементов растениями. Максимум поглощения тяжелых металлов наблюдается при содержании кислорода в почве порядка 2-3% [100, 101]. Если же почвы становятся анаэробными, изменения рН соединениями железа и марганца могут воздействовать на подвижность и доступность питательных веществ. Такие элементы, как Co, Cu, Mo, Zn, не включаются в реакции окисления-восстановления в почвах. Однако концентрации Cu, Co, Zn в почвенном растворе (и, следовательно, доступность этих металлов растениями) могут возрастать вследствие выхода железа (III) и марганца из гидроокисей и их восстановления.

10) Температура. Оптимальная температура для поглощения элементов растением составляет 23-25 С, благоприятная для поглощения – в интервале от 15 до 30 С. Считается, что температура ниже +10 С отрицательно сказывается на поступление этих элементов в корни. При 40-50 С наблюдается уменьшение поглощения ионов, что связано с инактивацией мембранных транспортеров [123].

11) Валентность элемента. Среди катионов, как правило, более растворима и подвижна форма соединений с наиболее низкой валентностью (Fe2+ и Mn2+ и т.д.).

Поглощение растениями анионов возрастает с увеличением валентности металла (Mo+6, Cr6+, V5+) [302].

Накопление тяжелых металлов в растениях обусловлено физиологическими особенностями в большой мере, чем эдафическими факторами [289] особенно у гипераккумулирующих металлы видов [313, 317].

Растения, отражая видовые особенности содержания микроэлементов, несут, вместе с тем, локальную окраску состава среды их обитания. Концентрация металлов зависит не только от биологических особенностей растений и фазы их развития, но и от экологической ситуации в районе их произрастания [107]. Установлено, что место образования вида, рода, семейства отражается на доступности тяжелых металлов растениями. Физиологические особенности организма в период видообразования закрепляется наследственно, и в дальнейшем, организмы в любых условиях берут то, что им необходимо, даже из «бедной почвы» [118, 320] так, В.В. Ковальский [118] отметил, что растения металлофитных флор способны, независимо от концентрации тяжелых металлов в почве, концентрировать тот или иной элемент, в зависимости от того, эндемиком какой геохимической провинции они являются. Выявлено, что у растений разных видов различен биохимический состав клеточных стенок [228]. В клеточных стенках корней двудольных растений преобладают пектины с обилием карбоксильных групп, имеющие высокое сродство к двухвалентным катионам, а у однодольных в клеточной стенке мало пектиновых веществ и много гемицеллюлоз (гидроксильные группы), с которыми преимущественно связываются одновалентные катионы [321]. При насыщении этих сайтов и высоких концентрациях ионов в окружающей среде в процесс поглощения включаются и другие функциональные группы, дающие с тяжелыми металлами менее прочные связи. Прочность связи ионов с сайтами клеточной стенкой не равнозначна для разных тяжелых металлов и возрастает с увеличением валентности [294, 314]. В этой связи Marschner с соавторами [316] считают, что существует две стратегии влияния растений на биодоступность тяжелых металлов.

Стратегия I работает у двудольных и однодольных (кроме злаковых) растений и включает три компонента: связанную с плазматической мембраной индуцибельную редуктазу, повышенную экскрецию протонов, выделение восстанавливающих и хелатирующих агентов. Для злаков характерна стратегия II, основанная на выделении в ризосферу фитосидерофоров и наличии специфической поглощающей системы на поверхности корня. Природа и скорость выделения фитосидерофоров, синтезирующихся в апексах корня, различается у различных видов и даже сортов [315].

Mitsios I.K. с соавторами [318] предлагают еще одну стратегию, основанную на способности микроорганизмов выделять сидерофоры и возможности растений поглощать образующиеся комплексные соединения. В естественных условиях на внешних поверхностях корней и в тонком слое почвы, прилегающем к ним, всегда присутствуют микроорганизмы. Ризосферные микроорганизмы очень существенно влияют на биодоступность металлов, например, при комплексообразовании или изменениях рН и окислительно-восстановительных свойств облегчается транспорт тяжелых металлов к корням и их поглощение растениями. Кроме того, микроорганизмы изменяют химический состав почвы, минерализуя органическое вещество или вызывая распад почвенных минералов. В симбиотических процессах питательные вещества перемещаются из организмов-симбионтов прямо в растения.

Селективность поглощения тяжелых металлов отдельными культурами зависит и от преобладания тех или иных функциональных групп, а так же от концентрации ионов в наружной среде [228].

Оптимальное выполнение физиологических функций растительными организмами обеспечивается при вполне определенных содержаниях микроэлементов в окружающей среде. Реакция растений на содержание в среде обитания тяжелых металлов носит двухфазный характер:

- усиление функциональных приспособительных реакций;

- угнетение метаболических процессов, причем пороговая величина действующего фактора зависит от видовой или индивидуальной устойчивости растения.

У устойчивых видов первая фаза носит положительный и стабильный характер [157]. A.J. Baker [305] рассматривает адаптивную стратегию, как на уровне видов, так и внутри их. Установлено, что способность видов формировать металлоустойчивые популяции определяется их генетической изменчивостью [219, 304].



Данные о среднем содержании тяжелых металлов в растительных объектах у разных авторов значительно различаются [4, 99, 107]. В многочисленных экспериментах установлено, что практически все растения в той или иной степени способны защищаться от вредного влияния избытка тяжелых металлов. Различные механизмы такой защиты описаны разными авторами. А. Кабата-Пендиас и Х.

Пендиас [107] выделяют несколько сторон в механизмах защиты. Это внешние факторы, такие как низкая растворимость и низкая подвижность катионов в окружающей корни растений среде, а также антагонистическое действие ионов металлов. Внутренние факторы они считают истинной толерантностью, основанной на комплексе механизмов защиты метаболического порядка:

- селективное поглощение ионов;

- пониженная проницаемость мембран или другие различия в их структуре и функциях;

- иммобилизация ионов в корнях, иголках и семенах;

- удаление ионов из метаболических процессов путем отложения (образования запасов) в фиксированных или нерастворимых формах в различных органах и органеллах;

- изменение характера метаболизма - усиление действия энзиматических систем, которые подвергаются ингибированию, возрастание содержания антагонистических метаболитов или восстановление метаболических цепей за счет пропуска ингибированной позиции;

- адаптация к замещению физиологического элемента токсичным к энзиме;

- удаление ионов из растений при вымывании через листья, соковыделение, и выделение через корни.

I. Antonovics и др. [304] рассматривают следующие механизмы устойчивости растений:

- избирательное поглощение ионов;

- ограничение влияния ионов металлов на метаболизм путем их переноса в вакуоль;

- ограничение влияния ионов металлов на метаболизм путем перекачки их из клеток;

- ограничение влияния тяжелых металлов путем их перевода в безвредную форму;

- экскреция - вывод металла в «орган хранения»;

- увеличение потребности ферментных систем в ионах металла;

- альтернативные метаболические реакции;

- увеличение концентраций металлов, которые противодействуют ингибитору;

- увеличение концентрации ингибируемого фермента;

- сокращение потребности в продуктах ингибируемой системы;

- образование изоферментов с меньшим сродством к ингибитору или увеличенным относительным сродством к субстрату;

- изменения в протоплазме с сохранением функции фермента даже при замене физиологически нужных металлов токсичными;

- удаление избытка металла в результате отторжения органа, гуттации или выщелачивания растворенного металла дождем.

Важную роль в защите растений от избытка тяжелых металлов выполняет корневая система. При проникновении тяжелых металлов в корни растений происходит их хелатирование и, как следствие, уменьшение подвижности. Предполагается, что определенную защитную функцию в корнях могут выполнять клетки пояса Каспари, препятствующие движению вещества по межклеточному пространству и ограничивающие его переход в проводящие ткани [247, 249, 301, 303].

Сведения о распределении тяжелых металлов по органам и тканям растений весьма противоречивы. Одни авторы указывают на большую аккумуляцию их в надземных органах, другие – в корнях. Часто отмечаются различия в содержании тяжелых металлов в разных надземных органах (листьях, стеблях, плодах). Очевидно, соотношение концентраций элементов в органах и тканях растений очень изменчиво и связано как с видовой специфичностью растений, так и со свойствами самих элементов [84, 109, 187, 247, 249, 267].

Многие исследователи указывают на максимальное накопление тяжелых металлов в корнях растений. Этот факт говорит о том, что поступающий в корни металл депонируется в них и не полностью транспортируется в надземную часть растения. Растение может значительно влиять на биодоступность металлов через механизмы высвобождением корнем в ризосферу органических экссудатов, способных образовывать прочные комплексы или хелаты с рядом металлов. Обычно эти соединения представляют собой алифатические или фенольные кислоты, а так же фитосидерофоры [318], кроме того, корень может изменять транспорт растворенных веществ посредством высвобождения ионов Н+ или НСО3-, выделения СО2 в процессе дыхания, экскреции органических веществ, а также в результате изменения концентрации других ионов и растворенных веществ. В.П. Тарабрин в своей работе указывает, что основная роль в металлоаккумуляции принадлежит тканям коры корней [265]. По мере утончения, т.е. по мере увеличения относительной роли тканей коры в общей массе корня, концентрации металлов возрастают. Связывание тяжелых металлов корнями растений выводит их из активной биогеохимической миграции и является одним из факторов накопления металлов гумусовым горизонтом почвы, где концентрируется основная масса тонких корней.

Различный уровень включения металлов в биогенные циклы травянистыми фитоценозами, прежде всего, определяется содержанием в почвах конкретного металла. Такая прямая пропорциональность «содержание элемента в почвах - его вынос растительностью» имеет место для Ni и Сr. В случае Zn, Mn и Cd отмечен ограниченный переход металлов в надземную массу фитоценоза. Например, возрастающие более чем в 20 раз концентрации цинка в почвах ведут лишь к полуторному увеличению его выноса. Менее выраженное ограничение перехода металлов в надземную часть отмечено для Fe, Сr, Рb.

По данным B.C. Безеля с соавт. [22] в градиенте химического загрязнения почвы при возрастании токсической нагрузки более чем в 20 раз, совокупный годовой вынос элементов надземной массой травянистой растительности возрастает в разной степени: для Zn с 3840 до 5900 мкг/км2; для Сu с 650 до 2940, для Cd - с 30 до 70, Рb - с 660 до 860, для Со - с 1500 до 5700 мкг/км2. Максимальным является вынос Fe - с 15000 до 41000 мкг/км2, а вынос Ni и Сr в градиенте загрязнения снижается.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 37 |
 

Похожие материалы:

« САМБУУ Анна Доржуевна СУКЦЕССИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ В ТРАВЯНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ТУВЫ 03.02.01 – Ботаника 03.02.08 – Экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант – доктор биологических наук, профессор А.А. Титлянова Кызыл – 2014 СОДЕРЖАНИЕ Введение ……….…….………………….…………………….…………… 4 Глава 1. Физико-географические условия района исследования ……. 9 1.1. Географическое положение, геологическое строение и рельеф 9 1.2. Гидрография и ...»

« НЕСТЕРЕНКО СТАНИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МУХ-ЛЬВИНОК (DIPTERA, STRATIOMYIDAE) СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА И КРЫМА Специальность 03.02.05 – энтомология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент С.Ю. Кустов Краснодар 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 1 Аналитический обзор литературы 11 1.1 Положение Stratiomyidae в системе отряда Diptera 11 1.2 Морфологическая характеристика ...»

« Фисунов Глеб Юрьевич Функциональная геномика микоплазм при адаптации к стрессовым условиям внешней среды 03.01.04 – Биохимия 03.01.03 – Молекулярная биология Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель: д.б.н., профессор, член-корр. РАМН Говорун Вадим Маркович Москва – 2014 2 Оглавление Оглавление 1. Введение 1.1 Научная новизна и значимость работы 1.2. Цели и задачи 1.3. Обзор литературы Молекулярные системы бактерий, участвующие ...»

« Байгильдина Асия Ахметовна ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА И СТРУКТУРНОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЭНДОТЕЛИЯ ПРИ ГЕМОРРАГИЧЕСКОЙ ЛИХОРАДКЕ С ПОЧЕЧНЫМ СИНДРОМОМ 03.01.04 – биохимия Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Камилов Феликс Хусаинович Новосибирск 2014 2 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ…………………………………………………….5 ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………6 ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………….20 1.1. Характеристика ...»

« Егоров Максим Владимирович Состояние сердечно-сосудистой системы и механизмы его регуляции при искривлениях позвоночного столба у девушек 15-16 лет 03.00.13. – Физиология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Быков Е.В. Челябинск – 2006 2 СОДЕРЖАНИЕ Список использованных сокращений….……………….……………4 ВВЕДЕНИЕ………………………………………….………………5 Глава I Современные взгляды на функциональное состояние ...»

« Пильганчук Оксана Александровна ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА НЕРКИ, ONCORHYNCHUS NERKA (WALBAUM), ПОЛУОСТРОВА КАМЧАТКА 03.02.07 – генетика Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук Н.Ю. Шпигальская Петропавловск-Камчатский – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….4 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………….….10 Ареал, краткая биологическая характеристика и внутривидовая 1.1. организация ...»

« Бабин Константин Александрович ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА БИОГЕННЫХ АМИНОВ И СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ АЛКОГОЛЬНОМ ДЕЛИРИИ С СОПУТСТВУЮЩИМ ВИРУСНЫМ ГЕПАТИТОМ С 03.01.04 – биохимия Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.Э.Цейликман Челябинск - 2014 2 Оглавление Введение Глава 1 Обмен биогенных аминов и состояние свободнорадикального окисления при алкогольном делирии и вирусном гепатите С ...»

« МИНАЙЧЕВА Лариса Ивановна ГЕНЕТИКО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВРОЖДЕННЫХ ПОРОКОВ РАЗВИТИЯ В СИБИРСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ: МОНИТОРИНГ, МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ, ДИСПАНСЕРИЗАЦИЯ 03.02.07 - генетика Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Л.П.Назаренко Томск - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Список условных сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ВВЕДЕНИЕ . . . ...»

« Гусева Ольга Геннадьевна Напочвенные хищные жесткокрылые и пауки в агроландшафтах Северо-Запада России Шифр и наименование специальности: 03.02.05 – энтомология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Санкт-Петербург 2014 2 Содержание Стр. Введение ………………………………….…………………………….4 Глава 1. Обзор литературы Напочвенные хищные жесткокрылые и пауки в различных 1.1. агроландшафтах Значение напочвенных хищных жесткокрылых и пауков как 1.2. энтомофагов Питание ...»

« МЕЙСУРОВА Александра Федоровна БИОМОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИНДИКАТОРНЫХ ВИДОВ ЛИШАЙНИКОВ (НА ПРИМЕРЕ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ) Специальность 03.02.08 – экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант: доктор химических наук, профессор кафедры физической химии ФГБОУ ВПО Тверской государственный университет Пахомов Павел Михайлович Тверь-2014 1 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ОСНОВНЫЕ ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.