Павлюкова Н.Ф.

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

ОСОБЛИВОСТІ АКУМУЛЯЦІЇ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ ДЯКИМИ ДЕРЕВНИМИ РОСЛИНАМИ

Для вирішення багатьох наукових і практичних завдань в галузі агрохімії, біогеохімії, екології та фізіології рослин необхідно розглядати грунт і рослину як систему, що об’єднується потоком хімічних елементів. Аналогічний підхід повинен використовуватися і в роботах присвячених вивченню проблеми забруднення середовища важкими металами, оскільки в даному випадку перш за все представляє інтерес не накопичення в грунті важких металів, а вплив цього процесу на живі організми. В роботах з даної тематики важливим також є з’ясування ролі факторів, які регулюють надходження елементів-забруднювачів не тільки в грунт, але й в рослини.

В теперішній час розвиток фітоекстракційних технологій продовжується із залученням як генетично модифікованих, так і природних гіперакумуляторів. Проте в розвитку цього підходу до очищення забруднених грунтів ще бракує всебічного розуміння комплексу гомеостатичних механізмів рослин та функціонування певних бар’єрних механізмів («грунт-рослина», «корінь-листок») на шляху надходження токсикантів до цілої рослини або її певних вегетативних органів [1].

Тому є актуальним питання вивчення видоспецифічних особливостей акумуляції свинцю в системі «грунт-рослина» за різного рівня забруднення грунту зазначеними елементами.

Об’єктами досліджень були деревні рослини. Суміш важких металів нікелю, кадмію та свинцю вносили у вигляді водного розчину в концентраціях 5, 10 і 20 ГДК.

Аналіз отриманих експериментальних даних дозволив встановити, що за рівнем накопичення свинцю в асиміляційних органах інтактних рослин досліджені види розподіляються у дві групи. До першої відносяться ялина звичайна, сосна кримська, сумах пухнастий і сумах пухнастий ф.розсіченолиста. В листках зазначених видів свинцю акумулювалося від 2,63 до 6,48 мкг/г сухої речовини. У рослин другої групп (туя західна та туя складчаста) свинцю міститься від 10 до 28 мкг/г сухої речовини.

Внесення до грунту сполук важких металів в концентрації 5 ГДК призводить до поступового зростання вмісту свинцю в листках деревних рослин. Аналізуючи дані щодо інтенсивності процесу транслокації і акумуляції іонів свинцю в асиміляційних органах необхідно зауважити, що найменші темпи акумуляції свинцю відмічені у сумаху пухнастого. Так, вміст елементу в його листах зростав на 14 % відносно контролю. У ялини звичайної та сосни кримської зазначені процеси проходили інтенсивніше в середньому в 2 рази (відношення вмісту свинцю в листках зазначених рослин становило 26 та 30 % до контролю). Найактивніше транс локація іонів свинцю з грунту через кореневу систему до листків відбувалася у обох видів туї. Так, в органах асиміляції туї складчастої його вміст зростав у 2,3, а у туї західної – в 3,9 разів.

Про високу інтенсивність процесів транслокації свинцю до органів асиміляції обома видами туї свідчать і доволі високі значення індексів внутрішньо тканинного забруднення. Вони в 1,3-2,2 рази перевищували відповідні показники для інших деревних рослин.

Підвищення концентрації комплексу внесених сполук важких металів до 10 ГДК призводило до відповідного зростання вмісту свинцю в асиміляційних органах рослин, але з тією різницею, що у туї західної темпи його транс локації до листків дещо уповільнювались (зафіксоване зростання рівня акумуляції лише на 55 % в порівнянні з попереднім варіантом), тоді як у туї складчастої – лишалися на високому рівні (зростає в 3,8 рази). У решти видів інтенсивність процесів транс локації свинцю до органів асиміляції лишається практично на рівні попереднього варіанту досліду (не перевищує 98 %).

За внесення в чорнозем звичайний сполук важких металів у максимальній концентрації для акумуляції свинцю зберігаються вищенаведені тенденції. В глиці сосни кримської та листках сумахів вміст свинцю був доволі невеликим і коливався від 15 до 30 мкг/г сухої речовини. Зазначені види становлять групу рослин, у яких більш ефективно функціонують бар’єрні механізми між коренем та листком, що дає їм можливість найменше акумулювати іонів свинцю в асиміляційних органах.

До другої групи належать види хвойних рослин, у яких абсолютні показники накопичення свинцю становили 120-410 мкг/г сухої речовини. Причому для туї західної збереглася закономірність щодо найвищого рівня акумуляції свинцю в органах асиміляції. З отриманими результатами добре узгоджуються значення внутрішньотканинного забруднення, які були у 3-7 разів більшими, ніж у видів, що входять до першої групи. Тобто у обох видів туї та ялини звичайної процеси транс локації іонів свинцю до хвої відбуваються значно інтенсивніше.

Таким чином процесам транслокації важких металів в системах «грунт-корінь» та «корінь-орган асиміляції» притаманний дозозалежний ефект. Також доведена видоспецифічна здатність рослин до часткового вилучення важких металів з активного кругообігу, шляхом їх іммобілізації в тканинах кореневої системи. Інтенсивність процесів транслокації іонів більшості важких металів (свинцю) до органів асиміляції хвойних рослин у порівнянні з листяними зростає, що може свідчити про меншу ефективність функціонування бар’єрних механізмів у перших.

Найвищий фітоекстракційний потенціал характерний для туї західної, здатної до значної акумуляції у вегетативних органах іонів свинцю (від 170 до 800 мкг/г сухої речовини) для свинцю в коренях, та від 100 до 440 мкг/г сухої речовини свинцю в хвої).

Перелік посилань

Скопецька О.В. Комплексний еколого-фізіологічний аналіз міграції та нагромадження свинцю в агроекосистемах / Скопецька О.В., Косик О.І., Мусієнко М.М. // Физиология и биохимия культурных растений. - 2004. - № 1. С. 27-35.