- •Российский государственный аграрный заочный университет Кафедра агрохимии, ботаники и физиологии растений. Контрольная работа по дисциплине: Физиология растений.
- •11) Пластиды и митохондрии, строение и функции.
- •24) Электрон – транспортная цепь фотосинтеза, природа её основных компонентов. Системы фотоокисления воды и выделения кислорода при фотосинтезе.
- •40) Составляющие водного потенциала: осмотический потенциал, матричный, потенциал давления.
- •56) Основные функции ионов в метаболизме: структурная и каталитическая.
- •70) Запасные и транспортные формы минерального и органического азота, накопления нитратов в тканях.
- •82) Системы регуляций функций целого растения трофическая, гормональная, электрическая.
- •95) Особенности загрязнения почв тяжёлыми металлами. Их токсичность для высших растений.
- •1.1. Биологическая роль и токсикологическое влияние тяжелых металлов
95) Особенности загрязнения почв тяжёлыми металлами. Их токсичность для высших растений.
Тяжелые металлы – это группа химических элементов с относительной атомной массой более 40. Появление в литературе термина «тяжелые металлы» было связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов. Однако в группу «тяжелых» вошли и некоторые микроэлементы, жизненная необходимость и широкий спектр биологического действия которых неопровержимо доказаны.
Различия в терминологии в основном связаны с концентрацией металлов в природной среде. С одной стороны, концентрация металла может быть избыточной и даже токсичной, тогда этот металл называют «тяжелым», с другой стороны, при нормальной концентрации или дефиците его относят к микроэлементам. Таким образом, термины микроэлементы и тяжелые металлы - категории скорее всего качественные, а не количественные, и привязаны к крайним вариантам экологической обстановки.
Функции живого организма нераздельно связаны с химизмом земной коры и должны изучаться в тесной связи с последним, количественное содержание того или иного элемента в организме определяется его содержанием во внешней среде, а также свойствами самого элемента, с учетом растворимости его соединений.
1.1. Биологическая роль и токсикологическое влияние тяжелых металлов
В последние годы все сильнее подтверждается важная биологическая роль большинства металлов. Многочисленными исследованиями установлено, что влияние металлов весьма разнообразно и зависит от содержания в окружающей среде и степени нуждаемости в них микроорганизмов, растений, животных и человека.
Фитотоксичное действие ТМ проявляется, как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойств и особенностей поведения конкретного металла. Однако в природе ионы металлов редко встречаются изолированно друг от друга. Поэтому разнообразные комбинативные сочетания и концентрации разных металлов в среде приводят к изменениям свойств отдельных элементов в результате их синергического или антагонистического воздействия на живые организмы. Например, смесь цинка и меди в пять раз токсичнее, чем арифметически полученная сумма их токсичности, что обусловлено синергизмом при совместном влиянии этих элементов. Подобным образом действует и смесь цинка с никелем. Однако существуют наборы металлов, совместное действие которых проявляется аддитивно. Ярким примером этого являются цинк и кадмий, проявляющие взаимный физиологический антагонизм (Химия…,1985). Очевидны проявления синергизма и антагонизма металлов и в их многокомпонентых смесях. Поэтому суммарный токсикологический эффект от загрязнения среды ТМ зависит не только от набора и уровня содержания конкретных элементов, но и особенностей их взаимного воздействия на биоту.
Таблица 1.1
Влияние токсичных концентраций некоторых тяжелых металлов на растения
Элемент |
Концентрация в почве, мг/кг |
Реакция растений на повышенные концентрации ТМ |
Pb |
100-500 |
Ингибирование дыхания и подавление процесса фотосинтеза, иногда увеличение содержания кадмия и снижение поступления цинка, кальция, фосфора, серы, снижение урожайности, ухудшение качества растениеводческой продукции. Внешние симптомы – появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва |
Cd |
1-13 |
Нарушение активности ферментов, процессов транспирации и фиксации СО2, торможение фотосинтеза, ингибирование биологического восстановления NО2 до NО, затруднение поступления и метаболизма в растениях ряда элементов питания. Внешние симптомы - задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев. |
Zn |
140-250 |
Хлороз молодых листьев |
Cr |
200-500 |
Ухудшение роста и развития растений, увядание надземной части, повреждение корневой системы, хлороз молодых листьев, резкое снижение содержания в растениях большинства незаменимых макро- и микроэлементов (К, Р, Fe, Mn, Cu, B и др.). |
Ni |
30-100* |
Подавление процессов фотосинтеза и транспирации, появление признаков хлороза |