ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

Среди многочисленных веществ, загрязняющих биосферу,  тяжелые металлы  (ТМ) считаются самыми опасными. Они поступают в почву, водоемы и атмосферу как в результате естественных процессов (выветривание горных пород, вулканическая деятельность), так и в результате хозяйственной деятельности человека (горнодобывающая, металлургическая, химическая промышленность, транспорт, внесение минеральных удобрений) (Титов и др., 2007)

ТМ группа химических элементов, имеющих плотность более 5 г/дм3. Этот термин заимствован из технической литературы, где металлы классифицируются на легкие и тяжелые [1]. Для биологической классификации целесообразнее руководствоваться не плотностью, а атомной массой. С этих позиций к «тяжелым металлам» относят химические элементы с атомной массой более 40 а.е.м. (атомных единиц массы) [1; 5] или более 50 а.е.м. [6;7 5].

По известной биологической классификации, в основе которой лежит количество химических элементов в растениях, тяжелые металлы принадлежат к группам микро – и ультрамикроэлементам [1]. Цинк, медь, железо, никель и другие известны физиологам как микроэлементы («следовые, малые, редкие, рассеянные»), жизненная необходимость и широкий спектр биологического действия которых неопровержимо доказаны [1; 5; 9; 10].

Известно, что в настоящее время около 80 элементов содержится в живых организмах, при этом 15 из них (Fe, J, Cu, Zn, Cr, Co, Mo, Ni, Se, V, Mn, As, F, Si, Li) признаны жизненно необходимыми (эссенциальные). Однако при высоких концентрациях они оказывают отрицательное влияние на живые организмы. Be, Cd, Hg, Pb – неэссенциальные, полезная роль которых на данный момент в какой-либо биологической функции неизвестна, поэтому указанные элементы не важны для растительных и животных организмов и опасны для человека при относительно низких концентрациях [2; 3; 4].

Цель данной работы – изучить влияние некоторых тяжелых металлов рост и развитие семян высших растений.

В качестве объектов исследования использовали семена растения редиса и кресс-салата. Действующим фактором являлись растворы солей свинца, меди, кобальта, никеля, висмута - 0,1 М: Pb(NO3)2, Cu( NO3)2, Co(NO3)2, Ni(NO3)2, Bi(NO3)3. Обработку субстрата растворами металлов проводили в момент высадки семян. В остальное время по мере подсыхания его увлажняли растворами данных солей. В контрольных вариантах для высадки растений (водная культура)  и обработки субстрата использовали дистиллированную воду.  Субстратами для растений служили промытые, прокаленные чашки Петри с фильтровальной бумагой. Повторность опыта трехкратная. Результаты опыта фиксировались на третьи и седьмые сутки после инкубации.

Результаты эксперимента приведены в Табл.1 и 2.

Таблица 1  

Влияние солей различных тяжелых металлов на прорастание семян (3 сутки)

Как видно из таблицы, семена редиса при такой концентрации солей практически не проросли, хотя на дистиллированной воде всхожесть семян 100%. Семена кресс-салата не проросли только на растворе соли висмута. Однако наиболее ингибирующим действием обладают соли свинца и меди.

   Таблица 2

Влияние солей различных тяжелых металлов на прорастание семян (7 сутки)

Как видно из таблицы, семена редиса при данной концентрации солей практически не проросли и на 7 сутки эксперимента. Семена кресс-салата также не проросли только на растворе соли висмута. На растворах других солей семена продолжают развиваться.

Известно, что металлы по их действию на рост некоторых растений можно условно разделить на три группы: сильнотоксичные (Сu, Tl, Ag), среднетоксичные (Cd, Ni, Hg) и слаботоксичные (Pb, Co, Zn и Sr) [8].

В результате нашего эксперимента установлено, что все использованные в опыте металлы по действию на семена редиса являются сильнотоксичными.

Семена кресс-салата достаточно устойчивы к действию солей тяжелых металлов. Как мы видим соли кобальта и никеля являются слаботоксичными, свинца и меди – среднетоксичными, а висмута – высокотоксичными по действию на семена кресс-салата.

При одинаковой концентрации ионов в растворе (при 10-1 М) для семян редиса их токсичность уменьшалась в следующем порядке: Pb2+≈Cu2+≈Co2+≈Ni2+≈Bi3+.. Для семян кресс-салата данный ряд выглядит следующим образом: Co2+˂Ni2+˂Pb2+˂Cu2+˂Bi3+..

Можно предположить, что чувствительность растений к одинаковой концентрации солей металлов различная. Как видно из результатов эксперимента, кресс-салат обладает наибольшими адаптационными возможностями по сравнению с редисом.

Таким образом, действие солей тяжелых металлов различные виды растений не одинакова. Максимальным угнетающим действием обладает нитрат висмута, минимальным нитрат никеля.

Список литературы

1.     Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. – Л.: Агропромиздат (Ленинградское отделение), 1987. – 142 с.

2.     Добровольский Г.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и глобальная геохимия // Тяжелые металлы в окружающей среде. – М.: Изд-во МГУ, 1980. – С. 3-12.

3.     Ершов Ю.А. Химия биогенных элементов. – М.: Высшая школа, 1993. – 560 с.

4.    Калетина Н.И. Токсикологическая геохимия. Метаболизм и анализ токсикантов. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.– 970 с.

5.     Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высш. шк., 1998. – 287 с.

6.    Панин, М.С. Экология почв. – Алматы: Раритет, 2008. – 520 с.

7.     Садовникова Л.К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. – М.: Высш. шк., – 2006. – 334 с.

8.     Серегин И.В. Распределение тяжелых металлов в растениях и их действие на рост Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. Москва – 2009 - 53 с.

9.     Титов А.Ф., Таланова В.В., Казнина Н.М. и др. Устойчивость растений к тяжелым металлам. — Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.- 2007 - 172 с.

10.Черненькова Т.В. Реакция растительности на промышленное загрязнение: монография. – М.: Наука, 2002. – 191 с.