Экологические стрессы у растений

Металлофиты делят на абсолютные, которые обитают только на обогащённых металлом почвах, и локальные, которые встречаются на обогащённых почвах лишь в пределах определённого района и растущие также на обычной почве. Металлофиты используют как индикаторы месторождений. Например, купрофильные виды мхов используют как индикаторы медных месторождений. В Африке распространена специфичная эндемичная флора на почвах, обогащённых медью. У растений, растущих вдоль отвалов месторождений, чётко выражена внутривидовая дифференциация, выявлены растения устойчивые к Cu, Zn, Ni. В составе сообществ на почвах отвалов рудников также встречаются обычные виды местной флоры. Их адаптации произошла за счёт формирования устойчивых популяций.

Однако к очень высоким концентрациям ТМ растения не могут адаптироваться. На территориях, обогащенных тяжелыми металлами, угнетается развитие зональной растительности вплоть до её исчезновения . Например, в Заире и Зимбабве месторождения меди были обнаружены на травянистых пустотах и безлесных участках в тропическом лесу и саванне .

Растения, произрастающие на техногенных почвах, загрязненных тяжелыми металлами, не могут адаптироваться к постоянно и быстро увеличивающемуся загрязнению. Для них характерны – наличия серпентиноморфозов, проявляющихся в карликовости растений, аномальном расположении листьев и появлении тератологических изменений .

Растения являются чуткими индикаторами геохимической среды: накапливают различные металлы из загрязненных почв и воздуха. Увеличение содержания меди, цинка, кадмия, никеля , железа и других металлов в почвах городов вызывает повышение концентрации металлов и в растениях .

По степени накопления выделяют следующие группы элементов: Cd , Rb , Cs – поглощаются легко; Cu , Zn , Mo , Pb , Ag , Co , As – имеют среднюю степень поглощения ; Mn, Ni, Li, Be, Cr – поглощаются слабо; Se, Fe, Te, Ba – довольно трудно доступны растениям .

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).