Влияние ультразвукового облучения на ризогенную активность растительных объектов - Влияние тяжелых металлов на растения

 

Влияние тяжелых металлов – свинца и кадмия – на растения

 

Ионы свинца и кадмия оказывают тормозящее влияние на изоцитратлиазную активность в первые сутки и ингибируют малатсинтазную активность через 5 суток проращивания. Результатом такого действия является торможение роста корешка в длину. Известно, что ионы Cd2+ запирают кальциевые каналы, вследствие чего тормозятся реакции глюконеогенеза, в семенах сои (Glicine max L.) при проращивании (Бездудная, 2008).

Было установлено, что нитраты свинца и кадмия в концентрациях кадмия до 40 мг/л и свинца до 400 мг/л не оказывают существенного влияния на прорастание семян ячменя и редиса. Отмечены тенденции в снижении размеров корешка у редиса (Горкова, 2002).

Свинец. Промышленные предприятия являются одним из ведущих источников антропогенного загрязнения окружающей среды свинцом. Огромное влияние на загрязнение свинцом оказывал автотранспорт.

Кларк металла в незагрязненных почвах равен 5…10 мг/кг (Кабата-Пендиас, 1989). А.П. Виноградов (1957) приводит значение кларка свинца в почве – 10 мг/кг. Фоновые концентрации свинца для почв России составляют 10…15 мг/кг (Барсукова, 1997). В Алтайском крае, по данным Г.Г. Морковкина (2002), повышенное содержание свинца от 1 до 2 медианного фона (медианный фон – 16,0 мг/кг) отмечается в Приалейской степи. Самое высокое содержание свинца регистрируется в Змеиногорском районе.

Установлено, что в небольших количествах свинец необходим растительным организмам. Несмотря на то, что свинец присутствует во всех живых организмах и доказаны, с одной стороны, его жизненная необходимость, а с другой – токсичность, биологическая роль и механизмы действия элемента изучены весьма слабо (Ильин, Сысо, 2001). Средний уровень его содержания в растениях незагрязненных и безрудных областей довольно постоянен и лежит в пределах 0,1…10 мг/кг сухой массы (Кабата-Пендиас, 1989).

Свинец относительно слабо поглощается растениями (Галиулин, 1994). В растения попадает 0,003…0,005 % всего свинца почвы. Скорость поглощения свинца растениями увеличивается при подкислении почвы и при увеличении температуры.

ПДК в растительной продукции в России (мг/кг): в овощах, фруктах при естественной влаге, зерне для пищевых целей – 0,5, в семенах – 1, в кормовом зерне, грубых и сочных кормах (в расчете на сухую масс-су) – 5 (Ильин, Сысо, 2001). Избыток свинца в растениях ингибирует дыхание и подавляет процесс фотосинтеза, вследствие чего не только снижается урожайность растений, но и резко ухудшается качество продукции (Ягодин и др., 1995).

Кадмий.Кадмий попадает в почву с локальными выбросами промышленных комплексов, производящих или использующих кадмий, тепловых энергетических установок, с минеральными удобрениями. Концентрация кадмия в почвах варьирует в широких пределах. Среднее содержание находится в диапазоне от 0,07 мг/кг до 1,1 мг/кг, при этом фоновые уровни кадмия в почвах не превосходят 0,5 мг/кг, более высокие значения свидетельствуют об антропогенном вкладе в содержание кадмия в верхнем слое почвы. Кларк металла – 0,16 мг/кг (Кабата-Пендиас, 1989).

ПДК кадмия в почве в разных странах колеблется от 2 до 5 мг/кг (Ильин, Сысо, 2001). В Алтайском крае, по данным Г.Г. Морковкина (2002), высокое содержание кадмия в сравнении с медианным фоном (0,20 мг/кг) характерно для Рубцовского, Курьинского, Смоленского, Советского, Первомайского районов.

Активность кадмия в любой почве сильно зависит от pH среды. Кадмий наиболее подвижен в кислых почвах. Сорбция кадмия – очень быстрый процесс и в большинстве случаев происходит за 10…15 минут на 95 %.

Критические концентрации кадмия в листьях сельскохозяйственных растений, вызывающие снижение урожайности на 10 и 25 %, составляют 15 и 70 мг/кг сухого вещества соответственно. Естественные (фоновые) содержания кадмия в растениях невелики и составляют (мг/кг сухого вещества): в траве – 0,07…0,27, картофеле – 0,03…0,30, зерне злаков – 0,013…0,220 (Ильин, Сысо, 2001). Повышенные концентрации кадмия в корнеобитаемой среде вызывают у растений замедление роста и развития (Титов, 2002), нарушения в протекании основных физиологических процессов (Barcello, Pochenrieder, 1990). Кроме того, кадмий тормозит фотосинтез, нарушает транспирацию и фиксацию CO2.

Механизм ингибирующего действия свинца и кадмия на онтогенез растений обусловлен взаимодействием их ионов с остатками серусодержащих аминокислот (Молчанов, 2009).

На основании анализа представленных данных можно отметить, что действие ультразвука в жидких средах на растительные объекты разнонаправлено. Положительно могут влиять на рост и развитие растений ультразвуковой капиллярный эффект, способствующий диффузии росторегулирующих веществ в растительные объекты, а также стерилизация среды. В то же время процессы диффузии и экстракции, лизиса клеток в результате кавитационного воздействия при увеличении времени озвучивания должны приводить к снижению биологической активности растительных объектов. Существующие теоретические подходы не позволяют apriori рекомендовать режимы наиболее эффективной ультразвуковой обработки. Их можно установить только на основании экспериментальных данных, которые представлены ниже.

 

 

Вы здесь: Home Влияние ультразвукового облучения на ризогенную активность растительных объектов