Техногендік факторлардың өсімдіктегі биомассаның жинақталуына әсері
МАЗМҰНЫ
Аннотация .............................................................................................................
Анықтамалар..........................................................................................................
Қысқартулар..........................................................................................................
Нормативтік сілтемелер ......................................................................................
Кіріспе....................................................................................................................
1.Аналитикалық шолу...........................................................................................
1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілуі және жинақталуына
клетка қабығының рөлі...............................................................
1.2. Ауыр металдардың (Cu, Cd) өсімдіктерге тигізетін улы әсері ..................................................................................................................................
2. Негізгі бөлім
2.1. Зерттеу жұмыстарының әдістемелері............................................................
2.2.Зертте жұмыстарының материалдары............................................................
2.3. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері..............................................................
3. Еңбек қорғау қағидалары..............................................................................
4. Қорошаған ортаны қорғау..............................................................................
Қорытынды....................................................................................................
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі................................................................
АННОТАЦИЯ
Дипломдық жұмыс «Техногендік факторлардың өсімдіктердің биомассасының жинақталуына әсері» тақырыбына орындалған. Дипломдық жұмыста ауыр метал иондарының астық тұқымдас өсімдіктердің тұқымдарының өнгіштігіне әсері және олрадың заладық қасиеттері зерттелген.
Жұмыстың жалпы көлемі 58 бет. Жұмыстың құрылысы кіріспе, негізгі бөлім, қорытынды, ұсыныстар, жұмыстың экономикалық тиімділігі, еңбек қорғау, қоршаған ортаны қорғау бөлімдерінен тұрады. Соңында 62 тұратын пайдаланылған әдебиеттер тізімі келтірілген.
Дипломдық жұмыс 10 суреттермен көркемделген. Эксперименттік деректер 4 кестелерде көрсетілген.
Аннотация .............................................................................................................
Анықтамалар..........................................................................................................
Қысқартулар..........................................................................................................
Нормативтік сілтемелер ......................................................................................
Кіріспе....................................................................................................................
1.Аналитикалық шолу...........................................................................................
1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілуі және жинақталуына
клетка қабығының рөлі...............................................................
1.2. Ауыр металдардың (Cu, Cd) өсімдіктерге тигізетін улы әсері ..................................................................................................................................
2. Негізгі бөлім
2.1. Зерттеу жұмыстарының әдістемелері............................................................
2.2.Зертте жұмыстарының материалдары............................................................
2.3. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері..............................................................
3. Еңбек қорғау қағидалары..............................................................................
4. Қорошаған ортаны қорғау..............................................................................
Қорытынды....................................................................................................
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі................................................................
АННОТАЦИЯ
Дипломдық жұмыс «Техногендік факторлардың өсімдіктердің биомассасының жинақталуына әсері» тақырыбына орындалған. Дипломдық жұмыста ауыр метал иондарының астық тұқымдас өсімдіктердің тұқымдарының өнгіштігіне әсері және олрадың заладық қасиеттері зерттелген.
Жұмыстың жалпы көлемі 58 бет. Жұмыстың құрылысы кіріспе, негізгі бөлім, қорытынды, ұсыныстар, жұмыстың экономикалық тиімділігі, еңбек қорғау, қоршаған ортаны қорғау бөлімдерінен тұрады. Соңында 62 тұратын пайдаланылған әдебиеттер тізімі келтірілген.
Дипломдық жұмыс 10 суреттермен көркемделген. Эксперименттік деректер 4 кестелерде көрсетілген.
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. Добров О. П. Техногенез-мощная геохимическая сила биосферы // Природа.- 1987.- №11- С. 87-92.
2. Овчаренко М. М. Тяжелые металы в системе почва-растение-удоврение // Химия в сельском хозяйстве.- 1995 г. - С. 4.
3. Состояние окружающей природной среды Новосибирской облости 1997 г. Новосибирск, 1998.- 158. с.
4. Алексеева Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях // Л.: Агропромиздат, 1987.- 141 с.
5. Дж. Уэст. Физиология дыхания // Основы. М.: Мир, 1988.- 200 с.
6. Панин М. С. Влияние техногенных факторов и агрохимической деятельности человека на содержание и миграцию тяжелых металлов в системе «почва-растение» // Состояние и рац-ое испол-е почв Респуб. Каз. // Сб. мат-лов. научн. тех. Конф.- Алматы, 1998.- С. 76-79.
7. Панин М. С. Формы соединений тяжелых металлов в почвах средной полосы Восточного Казахстана // Издательство «Государственный университет Семей» Семипалатинск, 1999.- 329 с.
8. Мукашева М. А. Гигиеническая характеристика экологической нагрузки на организм по микроэлементному анализу (при натуральных и экспериментальных исследованиях. // Автореф. диссер. канд. биол. наук.- Алматы, 1998.- 25 с.
9. Жансерикова А. Ж. Гигиеническая оценка и прогнозирование качества почвы в зоне Карашыганакского невтегазоконденсатного месторождения. // Автореф. диссер. кон. биол. наук.- Алматы, 1998.- 26 с.
10. Rіtter W. F. and Scarborough R.W. A revіew of bіoremedіatіon of contamіnated soіls and groun-water // J. Envіron . Scі. Health. -1995.- Vol. 30,- P. 333-357.
11. Cunnіngham S. D., Ow D.W. Рromіses and prospects of phytoremedіatіon // Plant Physіol.- 1996. -Vol. 110.- P. 715-719.
12. Alіkulov Z. A., Boguspaev K. K. The phytoremedіatіon of soіls polluted wіth toxіc metals іn Kazakhstan. // Биотехнология. Теория и практика.- 2000.-№1-2. (13). - С. 5-11.
13. Соколов М. С. Возможности получения экологически безопосной продукции растениеводства в условиях загрязнение атмосферы // Агрохимия, 1995. - №6- С. 107-125.
14. Солдат И. Е., Нетребенко Н. Н., Шептухова Л. Г., Лукин С. В. Влияние уровия загрязнения почвы тяжелыми металлами на их накопление в зерновых культурах// Зерновые культуры, 1999.- №3 - С. 25-26
15. Давидова С. Л. О токсичности ионов металлов // М.: Знание, 1991.- 32 с.
16. Кулешов Л. Н., Литвак Ш. И. Научные основы мониторинга земель РФ // М.: АПЭК, 1992. - С. 33-51.
17. Оксенгендлер Г. И. Яды и организмы: Проблемы химической опасности. СПб.: Наука, 1991.- 320 с.
18. Серегин И. В., Иванов В. Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высших растения// Физиол. Раст. 2001.- Т. 48.- №4.- С. 606-630.
19. Кабата-Пендиас, Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях// Пер с анг. М.: Мир, 1989. -439 с.
20. Орлов Д. С., Малинина М. С., Мотузова Г.В. и др. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник // М.: Агропромиздат, 1991.- 303 с.
21. Давыдова С. Л. О токсичности ионов металлов. М.: Знание, 1991.- 32 с.
22. Панин М.С. Эколого-биохимическая оценка техногенных ландшафтов Восточного Казахстана // Отв. ред. Ж. У. Аханов: МОН РК. Семипалатинский гос. Университет им. Шакарима.- Алматы, 2000.- 338 с№
23. Растения в экстремальных условиях минерального питания // Под. ред. Н. Я. Школьника., И. В. Алексеевой- Поповой. Л., 1983. - 176 с.
1. Добров О. П. Техногенез-мощная геохимическая сила биосферы // Природа.- 1987.- №11- С. 87-92.
2. Овчаренко М. М. Тяжелые металы в системе почва-растение-удоврение // Химия в сельском хозяйстве.- 1995 г. - С. 4.
3. Состояние окружающей природной среды Новосибирской облости 1997 г. Новосибирск, 1998.- 158. с.
4. Алексеева Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях // Л.: Агропромиздат, 1987.- 141 с.
5. Дж. Уэст. Физиология дыхания // Основы. М.: Мир, 1988.- 200 с.
6. Панин М. С. Влияние техногенных факторов и агрохимической деятельности человека на содержание и миграцию тяжелых металлов в системе «почва-растение» // Состояние и рац-ое испол-е почв Респуб. Каз. // Сб. мат-лов. научн. тех. Конф.- Алматы, 1998.- С. 76-79.
7. Панин М. С. Формы соединений тяжелых металлов в почвах средной полосы Восточного Казахстана // Издательство «Государственный университет Семей» Семипалатинск, 1999.- 329 с.
8. Мукашева М. А. Гигиеническая характеристика экологической нагрузки на организм по микроэлементному анализу (при натуральных и экспериментальных исследованиях. // Автореф. диссер. канд. биол. наук.- Алматы, 1998.- 25 с.
9. Жансерикова А. Ж. Гигиеническая оценка и прогнозирование качества почвы в зоне Карашыганакского невтегазоконденсатного месторождения. // Автореф. диссер. кон. биол. наук.- Алматы, 1998.- 26 с.
10. Rіtter W. F. and Scarborough R.W. A revіew of bіoremedіatіon of contamіnated soіls and groun-water // J. Envіron . Scі. Health. -1995.- Vol. 30,- P. 333-357.
11. Cunnіngham S. D., Ow D.W. Рromіses and prospects of phytoremedіatіon // Plant Physіol.- 1996. -Vol. 110.- P. 715-719.
12. Alіkulov Z. A., Boguspaev K. K. The phytoremedіatіon of soіls polluted wіth toxіc metals іn Kazakhstan. // Биотехнология. Теория и практика.- 2000.-№1-2. (13). - С. 5-11.
13. Соколов М. С. Возможности получения экологически безопосной продукции растениеводства в условиях загрязнение атмосферы // Агрохимия, 1995. - №6- С. 107-125.
14. Солдат И. Е., Нетребенко Н. Н., Шептухова Л. Г., Лукин С. В. Влияние уровия загрязнения почвы тяжелыми металлами на их накопление в зерновых культурах// Зерновые культуры, 1999.- №3 - С. 25-26
15. Давидова С. Л. О токсичности ионов металлов // М.: Знание, 1991.- 32 с.
16. Кулешов Л. Н., Литвак Ш. И. Научные основы мониторинга земель РФ // М.: АПЭК, 1992. - С. 33-51.
17. Оксенгендлер Г. И. Яды и организмы: Проблемы химической опасности. СПб.: Наука, 1991.- 320 с.
18. Серегин И. В., Иванов В. Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высших растения// Физиол. Раст. 2001.- Т. 48.- №4.- С. 606-630.
19. Кабата-Пендиас, Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях// Пер с анг. М.: Мир, 1989. -439 с.
20. Орлов Д. С., Малинина М. С., Мотузова Г.В. и др. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник // М.: Агропромиздат, 1991.- 303 с.
21. Давыдова С. Л. О токсичности ионов металлов. М.: Знание, 1991.- 32 с.
22. Панин М.С. Эколого-биохимическая оценка техногенных ландшафтов Восточного Казахстана // Отв. ред. Ж. У. Аханов: МОН РК. Семипалатинский гос. Университет им. Шакарима.- Алматы, 2000.- 338 с№
23. Растения в экстремальных условиях минерального питания // Под. ред. Н. Я. Школьника., И. В. Алексеевой- Поповой. Л., 1983. - 176 с.
Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 43 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 43 бет
Таңдаулыға:
Тақырыбы: Техногендік факторлардың өсімдіктегі биомассаның жинақталуына
әсері.
АННОТАЦИЯ
Дипломдық жұмыс Техногендік факторлардың өсімдіктердің биомассасының
жинақталуына әсері тақырыбына орындалған. Дипломдық жұмыста ауыр метал
иондарының астық тұқымдас өсімдіктердің тұқымдарының өнгіштігіне әсері және
олрадың заладық қасиеттері зерттелген.
Жұмыстың жалпы көлемі 58 бет. Жұмыстың құрылысы кіріспе, негізгі бөлім,
қорытынды, ұсыныстар, жұмыстың экономикалық тиімділігі, еңбек қорғау,
қоршаған ортаны қорғау бөлімдерінен тұрады. Соңында 62 тұратын
пайдаланылған әдебиеттер тізімі келтірілген.
Дипломдық жұмыс 10 суреттермен көркемделген. Эксперименттік деректер 4
кестелерде көрсетілген.
АНЫҚТАМАЛАР
1. поллютанттар – тірі ағзаларға заладық әсер көрсететін заттардың жалпы
атауы.
2. мембрана - өсімдік жасушасының құрамындағы арнайы, жартылай өткізгіштік
қасиетке ие ақуыздық қабат.
3. ризосфера – тамыр іргесіндегі кеңістік.
4. гемицеллюлоза - өсімдік жасушасын құрайтын басты материал.
5. фиторемедиация – ластанған экожүйені өсімдіктер арқылы сауықтыру.
ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ
UNESCO- Unіted Natіons Educatіonal, Scіntіfіc and Cultural Organіzatіon
ЖЭО- Жылу электр орталығы
ИСҚ- Индолил сірке қышқылы
МТ- Металлотионеиндер
ФХ- Фитохелатиндер
ФС- Фитосидерофорлар
МҚ- Мугеин қышқылы
ГМҚ- Гидрооксимугеин қышқылы
епиГМҚ- епи-гидрооксимугеин қышқылы
епиГДМҚ- епи-гидрооксидеоксимугеин қышқылы
ПТР- полимеразалық тізбек реакциясы
APRT- аденинфосфорибозилтрансфераза
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
Жасалған диссертациялық жұмыста келесі реактивтер мен қондырғылар
пайдаланылды:
1. Тұз қышқылы. Техникалық жағдайы. ГОСТ 4.204–77
2. Күкірт қышқылы. ГОСТ 14262-78
3. Натрий гидрооксиді ГОСТ 4328-77
4. Молибден үшоксиді ГОСТ 215-204-7
5. Темір хлориді ГОСТ 4147-74
6. Натрий орто фосфоры ГОСТ 5-3139
7. Магний хлориді ГОСТ 13446-34-9
8. Мырыш күкірт қышқылы ГОСТ 7446-20-0
9. Кадмий күкірт қышқылы ГОСТ 4456-75
10. Мыс күкірт қышқылы ГОСТ 4165-78
11. Қорғасын азот қышқылы ГОСТ 7446
12. рН- метр Метрум-744 20293 2000 ж.
13. Спектрофотометр СФ26, ГОСТ 15150-69 1991г
14. Спектрофотометр Genesys 10uv SN 2Y1E217001 USA 2001
15. Центрифуга Eppendorf 5417 2001 ж.
16. Вакуумный насос МО-5, №К 11895, 1984 г.
МАЗМҰНЫ
Аннотация
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... .
Анықтамалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қысқартулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Нормативтік сілтемелер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ..
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.Аналитикалық
шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ...
1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілуі және жинақталуына
клетка қабығының
рөлі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2. Ауыр металдардың (Cu, Cd) өсімдіктерге тигізетін улы әсері
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2. Негізгі бөлім
2.1. Зерттеу жұмыстарының
әдістемелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.2.Зертте жұмыстарының
материалдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.3. Зерттеу жұмыстарының
нәтижелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3. Еңбек қорғау
қағидалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ...
4. Қорошаған ортаны
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .
Пайдаланылған әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
КІРІСПЕ
Алғаш рет қоршаған ортаға химиялық элементтердің түсуі мен таралуы,
және олардың тірі ағзаларға зиянды әсерін жүйелі түрде зерттеу өзекті
мәселелер қатарынан орын алды [1].
Қазіргі кездегі дүние жүзі ғалымдарының басты мәселелердің бірі-
пестицидтерден кейін ауыр металдардың тірі ағзаларға әсерін әлсірету болып
табылады. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана
емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де қарқынды түрде жүзеге асуда.
Олардың қатарына өндіріс қалдықтары, тау-кен өндірісі, транспорт, түсті
және қара металл өндіру, құрамында ауыр металдар кездесетін тыңайтқыштарды
ретсіз пайдалану, жылу-электр орталықтары (ЖЭО) немесе жалпы урбанизацияны
жатқызуға болады.
Овчаренко М. М. (1995) мәліметтері бойынша жоғарыда келтірілген түсті
металл балқыту заводтардан әр жыл сайын қоршаған ортаға - 154650 т. мыс,
121500 т. мырыш, 89000 т. қорғасын, 12000 т. никель, 765 т. кобальт, 1500
т. молибден, 30,5 т. сынап, ал көмір және мұнай өнімдерін жағудан 1600 т.
сынап, 3600 т. қорғасын, 2100 т. мыс, 700 т. мырыш, 3700 т. никель және
автотранспорт газынан 260000 тонна қорғасын бөлінеді [2], ал
Новосибирскідегі Қоршаған ортаны қорғау комитетінің анықтауы бойынша ауаның
ластануының 70 %-дан көбі автотранспорттан болса, 11 %-дайы ЖЭО үлесіне
тиеді [3].
Ауыр металдармен ауаның, судың және топырақтың ластануы Қазақстанның ірі
өндірістік орталықтарында да экологиялық өзекті мәселе болып саналады.
Мысалы, Семей қаласының өндірістік орындарына жақын маңдағы топырақ
құрамындағы кейбір ауыр металл концентрациялары қалыпты жағдайдағы
топырақпен салыстырғанда мырыш-7,4, қорғасын-9,9, мыс-3,8, кадмий-13,3,
марганец-1,3, кобальт-2,4 есеге жоғарылаған. Ауыр металдардың топырақтағы
мөлшері, таяу маңдағы өсірілетін ауылшаруашылық өсімдіктері мен бау-бақша
дақылдарында бақылағанда 2-3,5 есеге дейін жоғарылаған [4].
Осыған байланысты қоршаған ортаны қорғау мамандардың алдына қойылып
отырған бірінші мәселе-ауыр металдардың қоршаған ортадағы жалпы және
белсенді мөлшерін анықтау. Екінші мәселе-табиғи объектілердің ластану
деңгейін болжау мақсатында ластаушы заттардың таралуына қарапайым және
айтарлықтай сенімді модельдерін жасау. Үшінші кезекте ластанудың келеңсіз
әсерлеріне жол бермеу мақсатында ауыр металдарды ғылыми негізделген түрде
залалсыздандыру және нормалау тұр [5].
Әртүрлі жолдармен ауаға тараған ауыр металдардың шаң түріндегі жалпы
фракцияларында өте ұсақ бөлшектері (0,001-0,005 мкм) және орташа деңгейдегі
фракциялары әр жерде ірі көлемдегі фракцияларына қарағанда 34-54 %-дай
мөлшерін құрайды. Осындай ұсақ деңгейдегі фракциялар Дж. Уэсти (1988)
мәліметтері бойынша адам тыныс алу жолдарындағы қан тамырлары мен тыныс алу
жүйелері үшін ең қауіпті болып саналады [6].
Ғылыми деректерге сай, трофикалық байланыстар арқылы адам ағзасы тағам
өнімдерінен 40-50 %, судан 20-40 %, ауадан 20-40 % улы заттарды қабылдайды
[7].
Осындай жолмен түскен ауыр металл иондары адам ағзасында әртүрлі
аурулардың қозуы мен пайда болуының басты себебі. Техногенді ластанған
аудандарда асқазан ауруы бірінші орында, тыныс алу жүйелері аурулары екінші
орында, қан айналу жүйелері аурулары үшінші орында тұр [8, 9].
Сондықтан қоршаған ортаны ауыр металл иондарынан тазарту және оны
сақтау, кезек күттірмейтін өзекті мәселе болып саналады.
Ластанған қоршаған ортаны қайта қалпына келтірудің физикалық, химиялық
және биологиялық жолдары белгілі. Олардың ішінде химиялық немесе физикалық
әдістермен топырақты тазарту өте қымбатқа түседі. Мысалы, АҚШ-та жоғарыдағы
әдіспен бір тонна топырақты тазартуда 50-ден 1000 долларға дейін қаржы
шығатындығы есептелген. Жалпы есептегенде 1 гектар жерді тазартуға 750 000
доллар шығын кетеді [10, 11].
Қоршаған ортаны қайта қалпына келтіру, әсіресе топырақты ауыр
металдардан мұндай жолдармен тазарту өте тиімсіз. Жоғарыда келтірілген
әдістердің ішіндегі ең тиімдісі-биологиялық әдіс. Әсіресе, ластанған
ортаны өсімдіктер көмегімен қайта қалпына келтіру жолдарын жасау соңғы
жылдары аса қарқынды дамуда.
1.ТАҚЫРЫПҚА АНАЛИТИКАЛЫҚ ШОЛУ
1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілу және жинақталу процестеріне
тамыр клетка қабығының атқаратын рөлі
Өсімдіктердің клетка қабығының негізі-целлюлоза. Одан басқа оның
құрамында пектинді заттар, гемицеллюлоза, белоктар, бейорганикалық
катиондар және тағы басқа заттар бар. Бұл заттар бір-бірімен байланысқан
және кристалды құрылысты целлюлозалы-микрофибрилдермен клетка қабығының
алғашқы қуыстарын түзеді. Өсімдік клетка қабығының биохимиялық
компоненттері өсімдіктің түріне байланысты әртүрлі қатынаста. Бірінші
кезекте иондарды сіңіретін, катион алмастыратын пектинді және
гемицеллюлозалар қатынасы. Қосжарнақты өсімдіктердің тамырының клетка
қабығында пектинді заттардың көп болуы еківалентті катиондармен жоғары
байланыста болуымен, ал даражарнақты өсімдіктерде пектинді заттардың аз
болуы гемицеллюлозаның көп болуы бірвалентті катиондармен байланысының
артық болуында [13].
Тамыр клеткасы қабығының негізгі ион алмастырушы теріс зарядталған
функционалдық топтар (карбоксилдер, гидроксилдер, фосфаттар) полисахаридтер
және гликопротеидтер, сонымен қатар аз мөлшерде оң зарядталған белоктардың
аминтоптары болады [14].
Қоршаған ортадағы ауыр металдардың жоғары концентрациясы өсімдік
тамырының клетка қабығына сіңіріліп қана қоймай әртүрлі қосылыстар түрінде
оның бетіне шөгіп қалады. Мысалы, мырыштың концентрациясы жоғарылаған
жағдайда пияз өсімдігінің тамыр клеткасы қабығының бетіне онымен
байланысқан гранула формасындағы көптеген преципитаттар мөлшері артатындығы
туралы мәліметтер кездеседі [15]. Қорғасынды бос ион күйінде пайдаланғанда
клетка қабығының бетінде көп кездескен, ал Pb-ЭДТА күйінде қолданғанда
мүлде болмаған [16]. Хлорелла клетка қабығында қорғасын мен мырыш фосфатты
комплекс түрінде байқалған [17], ал алюминий гидроксид түрінде кездескен
[18].
Ауыр металдардың клетка қабығымен байланысы біртекті емес. Бұршақ,
атбұршақ, жүгері және т. б. өсімдіктерде клетка қабығымен мырыш, темір,
молибденнің жинақталған байланысы жоғары болса, бұл кезде марганецтің
мөлшері төмен кездескен. Әртүрлі өсімдіктердің тамыр клетка қабығымен
жоғары байланыста болатын кадмий, қорғасын, мырыш, сынап, алюминий болса,
бұл кезде литий элементінің өте төмен екендігі байқалған [19].
D. T. Clarcson және І. B. Hanson (1980) зерттеулерінде арпа өсімдігінің
жекеленген тамыр клетка қабығында екі валентті негізінен үш валентті иондар
байланысы бір валентті иондарға қарағанда жоғары кездескен [20].
Клетка қабығының функционалдық топтарымен ауыр металдар арасындағы өзара
байланысы константты тұрақтылық шамасымен түсіндірілуі мүмкін.
Өсімдіктердің клетка қабығындағы полисахаридтермен олардың бетіндегі ауыр
металдардың реакциялық байланысын зерттеу жұмыстарында константы тұрақтылық
шамасы (Log K) мыс үшін 5,4, мырыш үшін 4,7 болатындығы көрсетілген. Осы
зерттеулер нәтижесінің қорытындысы бойынша мыстың клетка қабығымен
байланысы мырышқа қарағанда жоғары. Қорғасынның өсімдік клетка қабығымен
байланысы кадмийге қарағанда жоғары, ол 6,4 және 4,9-ға сәйкестігі
анықталған [21].
Сонымен қатар, кейбір зерттеушілердің алған нәтижелері бойынша
металдардың клетка қабығымен берік байланысы олардың арасындағы өзара
байланыс типтеріне де тәуелді. Металл мен клетка қабығындағы бос карбоксил
және аминдік топтармен коваленттік байланыс түзуі мүмкін және металдар
өсімдік клетка қабығының құрамына кіретін белоктар, сульфигидридтер және
карбоксил топтарымен иондық байланысқа түседі [22]. Металдар клетка
қабығымен байланысып қоймай оның құрылысына, функциясының түзілуінде
негізгі роль атқаратындығын айта кеткен жөн [23]. Мысалы, темір, мыс,
марганец элементтері клетка қабығында белок көпіршелері құрамына кіріп,
фибрилдер мен целлюлозалардың бір-бірімен байланысын қамтамасыз етеді [24].
Клетка қабығының серпінділік қасиетінің айтарлықтай төмендеуі, қатаюы және
өткізгіштігінің азаюы клетка қабығындағы пектинді заттар мен пиктаттардың
түзілуі алюминий және бірқатар ауыр металдармен бір-бірімен байланысында
болуы мүмкін [25].
Қазіргі кезде өсімдік тамырының клетка қабығына сіңірілген ауыр
металдардың бос карбоксил топтармен байланыс барлығын дәлелдейтін көптеген
фактілер жинақталуда. H. Krausz және E. Broda (1965) зерттеулерінде
хлорелланың клетка қабығындағы полисахаридтердегі карбоксил топтардың мырыш
элементімен байланысын анықтаған [26]. Ал, С. Д. Давыдовтың (1982)
еңбектерінде мырышты адсорбциялайтын пектинді заттардағы карбоксил топтар
ғана емес, белоктардың да үлесі бар екендігі туралы мәліметтер келтірілген
[27].
Көптеген ізденістер нәтижелері және олардың авторларының тұжырымдары
бойынша клетка қабығының құрамына кіретін пектинді заттармен алюминийдің
және тағы басқа элементтердің бір-бірімен өзара байланысы әртүрлі химиялық
байланыстар жүйесімен іске асатындығын көрсетеді. 1) Бос карбоксил топтар
мен макромолекулалардың металл тұздары көпіршелері арқалы байланысы (иондар
әрекеті); 2) Катиондармен ОН--топтары арасындағы байланыс (бұл процесс
өздігінен іске аспайды, полисахаридтердегі карбоксил топтардың болуына
байланысты); 3) Координациялық байланыстардың түзілуі (алюминий мен клетка
қабығының пектинді макромолекулалардың ассоциациялық шартты байланысы).
Полисахаридтердің алюминиймен жоғары қабілетті байланысы туралы мәліметті
W. І. Horst (1970) еңбектерінде кездестіруге болады [28].
Металдар клетка қабығының катион алмастырушы бөлігімен өте берік
байланысқан, оларды азайту немесе бөліп шығару үшін ұзақ және жақсы
гидролиз қажет [29]. J. Daіnty және A. B. Hope (1952) өсімдіктердің клетка
қабығындағы функционалдық топтарды жүйелі түрде жою арқылы жүргізген
тәжірибелерінде келесідей тоқтамға келді. Олардың ұйғарымынша тек бос
карбоксил топтардың болмауы металдардың сіңірілуін төмендетеді [30]. Осы
байламның дұрыстығын жүгері және бұршақ өсімдіктері тамыры сіңірген мырышты
зерттеу барысында екі өсімдікте де негізгі ион адсорбциялаушы сайт
карбоксил топтар ал, оларды жою 79-87 %-ға иондардың сіңірілуі төмендегенін
көрсеткен [31].
Әртүрлі әдістердің көмегімен анықталғандай (жарық және электронды
микроскоп, дифференциалды центрифугалау, потенциометрия т.б.) тек тамыр
клеткасы ғана емес өсімдіктердің жер үсті мүшелері де металл иондарын
сіңіріп жинақтай алады [32]. Металл иондарының жоғары мөлшері саңырауқұлақ,
ашытқы, балдырлар, көптеген жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктер-суоты
(Agrostis L. ), үйбидайық (Lolium L.), бидай (Triticum L.), жүгері (Zea
L.), қызанақ (Lycopersicon L.), бұршақ (Pisum), пияз ( Allium L.) тағы
басқа өсімдіктерде кездескен [33]. Сонымен қатар ауыр металдардың
қосжарнақты және даражарнақты өсімдіктерде жинақталуы әртүрлі. Мысалы,
жоңышқаның (Medicago L.) клетка қабығында мыс және марганец элементтері көп
кездессе, райграс (Arrhenatherum L.) өсімдігінде мырыш және темір
элементтері жоғары болған [34].
Көптеген зерттеушілердің тұжырымдары бойынша ауыр металдар өсімдік
клетка қабығымен берік байланыста болады [35]. Дегенмен, кейбір
зерттеушілердің көзқарасы бойынша клетка қабығының әлсіз байланысы
салдарынан ауыр металдар клетка цитоплазмасында жинақталады деген
мәліметтер де бар [36].
Клетка қабығы ауыр металдардың шоғырланатын негізгі көзі, ол
цитоплазмаға түсетін ауыр металдардың улы әсерін біртіндеп төмендетеді,
осыған байланысты ауыр металдар клетка деңгейіндегі метаболиттік сайттарға
қосылмайды [37].
Көптеген авторлар төзімді өсімдіктердің тамырының клетка қабығы ауыр
металдарды жинақтайтын жүйе ретінде және төзімділік механизімін
анықтайтындығы туралы мәліметтер келтіреді [38].
A. Brookes (1981) қызметтестерімен өсімдіктердің клетка қабығы ауыр
металдарға төзімділіктің рөлін атқара алмайды деген тұжырым жасаған [39].
Олар төзімді және төзімсіз генотиптерде көде селдірек (Deschampsia P. B.)
және жұпарбас (Anthoxanthum L.) өсімдіктерінің клетка қабығы фракцияларында
бірдей мөлшерде мырыштың болатындығымен түсіндірген. Бірақ, жұпарбас
өсімдігінің тек қорғасынға төзімділік механизмі клетка қабымен
анықталатындығы туралы мәліметтер бар [40]. Сонымен қатар Turner R. G. және
Marshall C. (1972) әртүрлі популяциядағы суоты өсімдіктерінің төзімділік
индексі мен клетка қабығындағы мырыштың шоғырлануы арасындағы корреляциялық
коэффицентін шығарған. Олар ауыр металдарға төзімділік әртүрлі
генотиптердің клетка қабығындағы иондардың жоғары мөлшерде шоғырлануымен
анықталады деген тұжырымға келген [41].
Ауыр металдардың өсімдік тамырының клетка қабығында шоғырлануы және
клеткада жинақталуы өсімдіктердің жер үсті мүшелерін улы иондар әсерінен
қорғайтын төзімділік механизмі болып табылады [42]. Ауыр металдардың
тамырда жинақталуы жер үсті мүшелеріне қорғасынның [43], мыстың [43],
кадмий мен мырыштың [44] және т. б. ауыр металдардың аз тасымалдануы
өсімдіктердің төзімділігі екендігін бірқатар зеттеушілер көрсетті. C. D.
Foy [45] қызметтестерімен ауыр металдардың клетка қабында шоғырлануын,
өсімдік тамырында жинақталуын төзімділік механизміне жатқызуға болады,
бірақ ауыр металдардың өсімдіктердің жер үсті мүшелеріне тасымалдануына
жеткіліксіз дәлел екендігін айтады.
Өсімдіктердің бір ауыр металға төзімділігі басқа металдарға
төзімділігін анықтамайды, ол өсімдік түріне, ауыр металдардың қасиетіне
байланысты [46,].
1.2 Ауыр металдардың (Cu, Cd) өсімдіктерге тигізетін улы әсері
Ауыр металдардың топырақта көп мөлшерде болуы оларға сезімтал өсімдік
түрлерінің жойылуына және белгілі бір аймақтағы өсімдіктердің азайып
кетуіне әкеледі. Ауыр өндірістік орындардың дамуына байланысты табиғатта
“техногенді аймақтар” пайда болады [47]. Табиғатта ауыр металдардың көп
мөлшерде болуынан өсімдік түрлерінің осы жағдайға тек төзімділері ғана
қалады. Қоршаған ортадағы химиялық төтенше жағдайларға өсімдіктердің
бейімделуі мен табиғи сұрыпталуын популяциялар ішіндегі организмдердің
биохимиялық және физиологиялық өзгергіштігі анықтайды. Ауыр металдармен
ластанған аймақтарда өсімдіктердің төзімділігі арта түседі де, төзімсіз
және сезімтал түрлері толығымен құрып кетеді [48].
Ауыр металдардың өсімдіктерге әсерінің алғашқы және жалпы белгілері-
өсімдіктің өсуі және биомасса жинақтауының төмендеуі, хлороз, некроз пайда
болуы және осының салдарынан өсімдіктің өнімі мен сапасы төмендейді. Ауыр
металдар өсімдіктердің тамыры мен жер үсті мүшелерінің өсуін тежейді.
Көптеген зерттеушілердің мәліметтеріне қарағанда тамырдың өсуі көбірек
тежеледі, тамыр түктерінің саны және биомассасы азаяды.
Ауыр металл әсерінен алдымен тамырдың меристема аймағы, содан кейін
созылу және тамыр түктерінің түзілуі жүретін аймағының клеткалары бұзылады.
Ауыр металдар әсері күшті және ұзақ болса өсімдіктің тіршілік қабілеті
жойылады. Тамырдың қоректік заттарды сіңіру қабілетінің төмендеуі бара-
бара өсімдіктің өсуін, дамуын тежеп тіршілігін тоқтатуға дейін әкеледі
[49]. Ауыр металдар өсімдіктердің жер үсті мүшелерінің де өсуін тежейді,
мұның салдарынан ассимиляциялаушы мүшелердің дамуы бұзылып, өсімдіктің
құрғақ биомассасы төмендейді [50]. Атмосфераның металдармен ластануында
және металға бай биогеохимиялық аймақтарда өскен өсімдіктерде жапырақ
тақтасының ұсақтығы, қыртыстануы және деформациялануы сияқты морфологиялық
өзгерістер байқалады [51]. Мұндай морфологиялық өзгерістер өсімдіктегі
метаболизм процесінің бұзылуына байланысты. Ауыр металдар барлық
физиологиялық процестерге әсер етеді, бірақ жеке процестердің металдарға
сезімталдығы айтарлықтай әр түрлі. Қазір олардың белгілі бір процеске әсері
тікелей немесе жанама екендігі анық емес. Клетка метаболизмінің металл
әсерінен туған өзгерісінің маңызды бір белгісі-бірқатар ферменттердің
белсенділігінің өзгеруі болып табылады [52].
Кадмий. Ауыр металдардың ішінде ең улы және қоршаған ортаға кеңінен
таралғаны кадмий болып есептеледі . Қоршаған ортаның кадмиймен ластануы
кейінгі жылдары Швецияда, Америка Құрама Штаттарында бірнеше есе
жоғарылаған [53].
Кадмийдің айтарлықтай бөлігі топыраққа және суға жауын-шашын арқылы
түседі. Жыл сайын Балтық теңізіне 200 тонна кадмий түссе, оның 45% ауадан
келеді [54].
Бұл элемент тірі ағзаларға қауіптілігі жағынан бірінші класқа
жатқызылады. Кадмий адам және жануарлар ағзасына жиналуға қабілетті және
жүрек, қан тамыры әрекетіне басқа да аурулардың пайда болуына себепші [55].
Адам ағзасына 10 мг кадмийдің жиналуы улану белгілерін білдіреді.
Кадмийдің басқа ауыр металдармен салыстырғанда өсімдік тіршілігіне
қажеттілігі әлі толық дәлелденбеген, бірақ осы металмен ластанған ортада
оның өсімдікке түсуі жоғары. Зерттеушілердің көрсетуі бойынша өсімдіктің
құрғақ салмағына шаққанда 0,1-1 мкгкг Cd-дің болуы қалыпты деп есептеледі,
ал кейбір зерттеушілер өсімдік ұлпасында 0,05-0,2 мгкг кадмийдің болуы
қалыпты деп қарастырады және 3 мгкг мөлшері жоғары деңгей деп болжам
жасайды [56].
Кадмийдің өсімдіктердегі улы әсерінің алғашқы белгілері болып:
өсімдіктің өсуінің баяулауы, биомасса жинауының кемуі, хлороз, түсімнің
азаюы тағы басқа физиологиялық процестер жатады [57].
Cd-дің өсімдіктерге сіңірілуі. Өсімдікке кадмийдің сіңірілуіне топырақ
ертіндісінің қышқылдануының әсері бар екендігі анықталған. Өз кезегінде
топырақтың қышқылдануына қышқыл жауын-шашын мен физиологиялық қышқыл
тыңайтқыштың әсері бар. Топырақтың қышқылдануының жоғарылауы, кадмийдің
өсімдікке сіңірілуін арттыратыны анықталған. Осыған байланысты кадмиймен
ластанған топырақтың қышқылдық ортасы (рН) 6-6,5 төмен болмауын ұсынады
[58]. Табиғи жағдайда топырақтағы кадмийдің деңгейі негізінен 1 мгкг-ға
жуық (0,08 ден 10 мгкг-ға дейін ауытқиды). Бірақ, кадмийдің топырақтағы
өсімдікке оңай сіңетін жылжымалы формасы көп емес (топырақ ерітіндісіндегі
еріген формасы 0,07 % шамасында). Бұл кадмийдің топырақпен өте тығыз
байланысқа түсетіндігін көрсетеді . Кадмийдің өсімдікке сіңуіне және
мүшелер арасына таралуына осы элементтің биологиялық ерекшелігі негізгі
фактор болып табылады [59].
Өсімдіктердің табиғи жағдайда кадмийді сіңіруі әртүрлі. Оларды үш топқа
бөледі: Бірінші топқа бұл элементтің салыстырмалы төменгі мөлшерін
сіңіретін бұршақ тұқымдастар (Legumіnosae Juss) жатса, екінші топқа орташа
мөлшерін сіңіретіндер астық, (Gramіneae Juss) асқабақ тұқымдастар
(Cucurbіtaceae Hall), шатыргүлділер (Umbellіferae Morіs), лилия (Lіlіum)
тұқымдастары, ал үшінші топқа бұл элементтің жоғары концентрациясын
сіңіретін крестгүлділер, (Crucіfera Juss) күрделігүлділер (Asteraceae),
алабұталар (Chenopodіaceae) жатады. Бұл тұқымдастардың ішінде кадмийдің
төменгі немесе жоғары концентрациясын жақсы сіңіретіндер немесе сезімтал
түрлері де кездеседі . Мысалы, бірдей жағдайда өсірілген бидай және
қарабидай өсімдіктерін салыстырғанда, бидай кадмийді өзіне көп жинауы осы
фактіні айғақтай түседі . Кадмийге төзімді қызанақ және қырыққабат болса,
оған сезімтал салат, шпинат және тағы басқа жапырақты, жемісті өсімдіктер
жатады [60].
Cd-дің өсімдіктерде таралуы. Сәбіз, қызылша өсімдіктері және жапырақты
жемісті өсімдіктер топырақтан кадмийді көп сіңіре алады, және осы
сіңірілген металдың жартысы өсімдік тамырында байланысқан күйде қалса,
жарты бөлігі өсімдік сабағы арқылы басқа мүшелерге таралады. Кадмийдің
өсімдіктерге сіңірілуімен тасымалдануы даражарнақты және қосжарнақты
өсімдіктерде де әр түрлі.
Кадмий өсімдіктерде жалпы мынандай ретпен таралады. Ең көп мөлшері
тамырда, жер үсті мүшелеріне (сабақ, жапырақ) аз, жеміс пен ұрықта ең
төмен. Азықтық өсімдіктерде және астық тұқымдас өсімдіктердің дәніндегі
қалыпты жағдайдағы кадмийдің мөлшері 0,07-0,27 мгкг және 0,13-0,22 мгкг
(құрғақ затқа шаққанда) сәйкес [61].
Техногенді ластанған аудандардағы өсімдіктер мен өсімдік өнімдерінде
кадмийдің мөлшері кең деңгейде ауытқиды. Бұған Ресейдің Москва облысындағы
“Михайловка” тәжірибе алаңында жүргізілген зерттеулер дәлел бола алады. Бұл
талдауларда өсімдік дәніндегі кадмий мөлшері қалыпты жағдайдан көп ауытқуы
көрсетілген. Жоғары сапалы қара топырақта өсірілген өсімдіктерді өзара
салыстырғанда арпа өсімдігі дәнінде Cd-дің мөлшері жоғары, ал бидай
дәнінде қалыпты жағдайда болған. Ал, кейбір жағдайда картоп түйнегінде Cd-
дің мөлшері 0,27-0,60 мгкг-арасында ауытқыса, енді бірде оның мөлшері
қалыптағыдан едәуір жоғарылап кеткен. Осыған сәйкес кейбір зерттеушілердің
көзқарасы бойынша ауыр металдардың, соның ішінде кадмийдің өсімдік дәнінде
қалыптан тыс жоғарылайтынын атап кетеді.
С. Анталова (1990) мен басқалардың тәжірибесінде Cd -ауылшаруашылық
өсімдіктер өнімін 10-15 пайызға төмендететіндігі көрсетілген.
Зерттеушілердің мәліметтері бойынша кадмийдің топырақ-өсімдік арасындағы
таралуы көптеген факторларға байланысты. Ол өсімдік түріне, сортына,
топырақтың физикалық, химиялық қасиетеріне, климат жағдайына, және
қолданылған тыңайтқыш түріне байланысты өзгеріп отырады.
Кадмийді қорғасынмен салыстырғанда топырақ-өсімдік жүйесінде қасиетінің
өзгеше екендігі анықталған. Төрт жыл бойы жасанды жолмен ластанған ортада
жүргізілген тәжірибе нәтижелерінің қорытындысы бойынша, бірінші жылы
қорғасынның өсімдікке түсуі жоғары болған, бірақ төртінші жылы оның
өсімдіктердегі мөлшері қалыпты деңгей мөлшеріне (2-3 мгкг құрғақ затқа
шаққанда) дейін төмендеген. Ал кадмийдің мөлшері төртінші жылы да жоғары
(5-8 мгкг) деңгейде сақталған. Бұл алынған көрсеткіш кадмийдің топырақ-
өсімдік жүйесіндегі жылжымалы-белсенді күйі ұзақ уақыт сақталатынын
көрсетеді [61].
Cd-дің өсімдіктерге әсері. Бұршақ өсімдігімен жүргізілген тәжірибеде
қоректік ортадағы кадмийдің мөлшері 10 мгкг болғанда өсімдіктер бақылау
вариантымен қатар биомасса жинап гүлдеген, бірақ олардың жеміс түзу
қабілеті күрт төмендеген. Бұл тәжірибеде өсімдіктің бүрлену кезінде тамыр
және жерүсті мүшелерінде кадмийдің мөлшері жоғарылаған, бұдан кейін
төмендеп кеткен. Ал қоректік ортадағы кадмийдің концентрациясын
жоғарылатқанда өсімдіктің өсуі мен дамуы баяулап, жеміс түзілмеген.
С. Атабаева мен әріптестерінің ізденіс жұмысында бидай өсімдігінде (8-
күндік Омская-9 с.) Cu мен Cd-дің әсері салыстырмалы түрде зерттелген. Бұл
тәжірибеде кадмийдің 10-20-40-80 мгкг концентрациялары дәл осындай мыстың
концентрацияларына қарағанда өте улы әсер ететіні анықталған. Мысалы,
өсімдік сабағы бойынша мыстың 10 мгкг концентрациясы бидай өсімдігінің
өсуін 3 %-ға тежесе, кадмийдің дәл осы концентрациясы 10 %-ға төмендеткен.
Ал, 40 мгкг концентрацияда мыс 20 % -ға төмендетсе, кадмий 75 %-ға
тежеген. Осы тәжірибеде өсімдіктің биомасса жинауы сабағы бойынша 10 мгкг
мыста 4 %-ға, 40 мгкг мыста 15 %-ға дейін төмендесе, дәл осы
концентрациядағы кадмий оны (биомасса жинақтау процесін) 13 және 33 %-ға
дейін төмендеткен. Ал, тамырдың биомасса жинауы 10 мгкг мыста 4 %-ға
жоғарылап, 40 мгкг мыста 37 %-ға төмендесе, кадмийдің осы
концентрациясында 3 және 77 % -ға дейін төмендеген. Бұл кадмийдің басқа
элементтермен салыстырғанда өте улы екендігінің тағы бір дәлелі.
Арпа өсімдігінің жас өскіні кадмийді жақсы жинақтайды. Ал қарқынды өсу
кезінде бұл металдың мөлшері төмендейді, бірақ өсімдіктің онтогенезі
соңында бұл металдың мөлшері қайта жоғарылайды. Сонымен қатар кадмийдің көп
бөлігі астық тұқымдас және мәдени жеміс өсімдіктердің онтогенезі соңында
көп жинақталатынын айта кеткен жөн [62].
Cd-дің физиологиялық және биохимиялық процестерге әсері. Кадмий
өсімдіктердің мембрана өткізгіштігіне кедергі келтірумен қатар тыныс алу,
фотосинтез және бірқатар ферменттердің белсенділігіне кері әсерін тигізеді.
Кадмий жүгерінің тамыры меристемалық клеткасының митоздық бөліну кезінде
ядроның бөлінуіне кедергі келтіреді. Бұл кедергі қайтымсыз және клетканың
өлуіне әкеледі. Кадмийдің 6х10-6 М концентрациясы күнбағыс өсімдігінің
нитратредуктаза және глутаминсинтетаза ферменттерінің белсенділігін
жоғарылатқан, ал оның 1-ден 25 мМ концентрациясы 2 апталық жүгері
өсімдігінің малатдегидрогеназа, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа және гваякол-
пероксидаза ферменттерінің белсенділігін тежеген. Сонымен қатар кадмий
күріш тамырының пероксидаза ферментінің белсенділігін жоғарылатып, ондағы
пролиннің жинақталуына әкелген [63].
Бидайдың (8-күндік Омская-9 с.) АТФ-аза ферментінің белсенділігі
кадмийдің 10 мгкг, 20 мгкг, 40 мгкг концентрацияларында бақылаумен
салыстырғанда 19, 61, 63 %-ға дейін төмендеген. Кадмий іn vіtro жағдайында
АТФ-аза ферментінің белсенділігін жоғарылатса, іn vіvo жағдайында Н+К+
иондарының тасымалдануын тежеген.
Ю. П. Мельничук (1979) қызметтестерімен бірге ауыл шаруашылық
өсімдіктері тұқымдарының алғашқы өсу кезінде кадмийдің төменгі
концентрациясымен өңдегенде оң әсер беретіндігін көрсетеді. Ол қант
қызылшасы тұқымы үшін 1 х10-4 М, асбұршақ өсімдігі үшін 5х10-5М, 2,5х10-5
М, күріш өсімдігі үшін 2,5х10-5М концентрациялары. Кадмийдің хлорлы тұзы
ерітіндісінің 2,5х10-5М концентрациясы асбұршақ өсімдігінің тамыр
меристемасы клеткасының митоздық бөлінуінің G1-кезеңінде белок биосинтезі
мен РНҚ синтезін жоғарылатқан. Бұл мәліметтер кадмийдің 2,5х10-5
концентрациясы асбұршақ өсімдігінің тамыр меристемасы клеткасының митоздық
бөлінуінің G0-G1 кезеңдерін тежемейді, керісінше оны тұрақтандыратын әсер
беретіндігін жорамалдайды .
Мыс. Мыс-өсімдік тіршілігінде ауыстырылмайтын микроэлементтер қатарына
жатса, оның қоршаған ортадағы жоғары концентрациясы улы ауыр металл болып
саналады [64]. Бұл элементтің таралуының негізгі көзі мыс-никель балқыту
заводтары (50%), жанар-жағар май (22%), ағаш жағу (11%) және темір өңдеу
орындары (11%) болып табылады. Сонымен қатар кейбір мәдени өсімдіктерді
зиянкес, ауру қоздырғыштардан қорғауда (темекі, жүзім, күріш, мақта, томат)
құрамында мыс секілді ауыр металдар кездесетін фунгицидтерді қолдануда,
ауыр металдар топырақ бетіне көп шоғырланады. Өсімдіктерді бүрку арқылы
өңдеу олардың жер үсті мүшелеріне тікелей әсер етеді.
А. В. Кузнецов (1997) мәліметтері бойынша мұндай аймақтар Ресейде 1416
мың гектар жерді алып жатыр.
Өсімдіктердің белсенді өсіп-даму кезеңі мысқа өте сезімтал келеді.
Мыстың улы әсеріне өсімдіктердің морфологиялық белгілері: жапырақ
тақтасының кішіреюі, бұралуы, өсіп-дамуының баяулауы және хлороз, некроз
ауруларының пайда болуы.
Мыстың әсерінен өсімдік жапырағының паренхима клеткалары үлкейіп саны
азаяды, олардың арасындағы қуыстары кеңейеді.
В. В. Демидчик (2001) қызметтестерімен жүргізген тәжірибелерінің
нәтижелері бойынша мыстың негізгі шоғырланатын орны хлоропластар, ядро,
вакуольдер және клетка қабығы болып есептелді.
Мыстың улы концентрациясы жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктердің
хлорофилл биосинтезін төмендетеді. Сондықтан оның әсеріне фотосинтез
процесі өте сезімтал келеді, жұмысы бұзылады. Бірақ, мыстың әсерінен
болатын фотосинтездің биохимиялық, фотохимиялық реакциялары әлі толық
зерттелмеген [129, 130]. Тек, протохлорофиллидредуктазалар жұмысының
тежелетіндігі туралы болжам жасалған [131]. Мыстың жоғары концентрациясы
әсерінен фосфоенолпируваткарбоксилаза және рибулоза-1,5-
дифосфаткарбоксилаза ферменттері белсенділігі тежеледі [132, 133].
Мыстың әсерінен хлоропластардың белоктық құрамы өзгеріске ұшырайды [134,
135]. Мысалы, 30-күндік күріш өскініне мыстың 4х10-6 мольл ден жоғары
концентрациясымен әсер еткенде тилакоид мембранасының полипептидтік құрамы
өзгерген. Мыстың көбеюінен кейбір полипептидтердің пайда болуымен қатар,
қайсыбір полипептидтер жоғалып кеткен [134].
Мыс фотосинтезге әсер ететін концентрациядан төмен мөлшерінің өзінде
өсімдіктердің тыныс алуына кері әсерін тигізеді [136, 137]. А. В. Косицин
(1983) жұмыстарында мыстың жоғары концентрациясы азоттың айналымын, белок
биосинтезін және көмірсулар жұмысын бұзатындығы туралы мәліметтер
келтірілген [138]. Осы процестерге жауапты NO3-NO2-редуктазалар,
малатдегидрогеназалар, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназалар,
изоцитратдегидрогеназалар белсенділігін мыстың 10-6 мольл
концентрациясында тежелген [139].
Мыстың өзіндік физиологиялық рөлі кіші диометрлігі, жоғары атомдық
салмағы, валенттілігін жеңіл өзгертуге қабілеттілігі, тұрақты кешенді
қосылыстар түзуге қабілеттілігімен анықталады [120].
Мыс металдар арасында ионды формасымен (Cu+2 – Cu+) химиялық қасиетіне
байланысты ерекше орын алады. Сонымен қатар мыс басқа ауыр металдармен
салыстырғанда оттегімен, азотпен және құрамында күкірт бар қосындылармен
жақсы байланысқа түседі, сондай-ақ екі валентті металдардың кешенді
байланыс түзу қабілетті мына ретке қарай төмендейді Cu+2 Zn+2 Nі+2 Co+2
Fe+2 Mn+2 Mg+2 Ca+2 [128, 142].
Мысқа төзімділігі немесе сезімталдылығы бойынша өсімдіктерде бір
тұқымдасқа жататын түрлер арасында да ерекшеліктер бар. Бұл элементке
сезімтал жоңышқа, шпинат, қант қызылшасы т. б. өсімдіктер болса,
төзімділігімен райграсc, қарабидай, бидай ерекшеленеді [120, 122].
2. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
2.1. Зерттеу жұмыстарының материалдары
Ауыр металдардың табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің дәнінің өнуіне,
өсіп-дамуына және биомасса жинақтауына әсерін салыстырмалы зерттеу үшін
Алматы (2000-2002 жж) және Алтай (2003-2004 жж) ботаника бағынан келесі
өсімдік дәндері жиналды.
Agropyron repens L-Жатаған бидайық. Биіктігі 50-100 см. Тамырсабағы
жатаған ұзын өскінмен. Сабағы жасыл, тегіс, түксіз. Жапырақ қынабы тегіс
түксіз, кей жағдайда төмен шашақталған. Тілшесі қысқа, жапырағы тегіс
немесе бұралыңқы, ені 5-10 мм. Төменгі жағы тегіс жоғарғы жағы бұдырлы.
Масағы тік, ұзындығы 7-15 см. Масақтары тік кейде қисық орналасқан, ені 10-
20 мм. Жасыл немесе күлгін түсті 5-7 гүлдері бар. Масақ қабыршағы
сүйірленген ұзындығы 5-12 мм. Маусым, тамыз айларында гүлдейді.
Құрғақшылыққа, суыққа және тұздануға төзімді. Қалыпты жағдайда 25-30 цг
және одан жоғары өнім береді. 1000 дәннің салмағы 2,5±0,9 г. Жаңа жиналған
дәннің лабораториядағы өнгіштігі 80 % және 5-7 жылға дейін сақталады.
Қазақстанның барлық аймағында кездеседі. Құнарды мал азықтық көпжылдық
шөптесін өсімдік.
Phleum pratense L- Шалғын атқонақ. Биіктігі 60-100 см. Сабағы тік,
түксізбуын аралығы қысқа кейде толық ұзын болып келеді. Жапырақ қынабы
жылтыр, түксіз, Тілше ұзындығы 4 мм. Жапырағы тегіс, өткір бұдырланған, ені
8 мм. Гүлі 6-12 см цилиндр тірізді. Масағы ұзынша бүйірінен сығылған. Гүл
қабыршағы 2 есе масақ қабыршағынан қысқа өтпейтін тісшелері бар. Құрғақ
алаңқайларда өседі. Аймақтарға байланысты мамыр, маусым айларында гүлдейді.
Құнарлы, көпжылдық малазықтық шөптесін өсімдік.
Zerna іnermіs- Қылтанақсыз арпабас. Биіктігі 40-100 см. Сабағы тік,
жалқы немесе топтасқан, түксіз. Тамырсабағы жатаған өскінмен. Тілшесі 1-2мм
тарамдалған. Жапырағы тегіс, аздап бұралыңқы. Түксіз, ұшынан төмен иілген,
шеттері жіпшелермен бұдырланған. Ені 4-9 мм. Шашағы 10-15 см тік, жиі
сабақшасы тік бағытталған 3-7 ден. Масағы түзу, ұзын өткір 1,5-3 см, гүлі 5-
12-ден жасыл немесе сұрғылт-күлгін. Масақ қабыршағы ұзын, өткір, жалаңаш
және жіпшелермен бедерлі. Төменгілері 6-7 жоғарғысы 9-11 мм. Маусым, тамыз
айларында гүлдейді. Аязға, суыққа және құрғақшылыққа төзімді. Жоғары
температураға төзімділігімен көптеген астық тұқымдастарының алдында тұрса,
топырақтың тұздануына Жатаған бидайықтан (Agropyron repens L) кейінгі
орында тұрады. Көптеген асық тұқымдастарына қарағанда кейін гүлдегенмен көп
мөлшерде қор затын жинайды. Ылғалды жақсы жағдайда 50 цг-ға дейін өнім
береді. Қазақстанның барлық аймағында кездеседі. Әсіресе жазық далаларда,
тау бөктерлерінде. Жоғары өнімді. Мал азықтық шөптесін өсімдік.
2.2. Өсімдік мүшелеріндегі ауыр металдарды анықтау әдісі. Кепкен
өсімдік мүшелерін (тамыр, сабақ) ұнтақтап жоғары температураға төзімді
пробиркаларға 20 мг-нан өлшеніп салынды. Әр пробиркаға 100 мл
концентірленген күкірт қышқылына 8 мл 57 % хлор қышқылы қосылған қоспадан
1 мл-ден құйылды. Пробиркалар қақпағын жауып түнге қалдырылды. Келесі күні
ылғал күйдіру жұмысы ауа сорғыш шкафтың астында, электрлік плиткаға асбест
төсеніші үстінде жүргізілді. Толық түссізденуді біліп отыру үшін, бақылау
варианты ретінде қышқылды жеке пробиркада 1 мл көлемде күйдірдік. Толық
түссіздену процесі аяқталған соң, салқындатып көлемін 10 мл-ге дейін
дистилденген сумен жеткізілді. Пробиркалар қақпағы жабылған күйде
тоңазытқышта сақталды. Ондағы ауыр металл иондары инверсиондық
вольтамперметрлік тәсіл көмегімен анықталды.
Өсімдіктердің төзімділігін Уилкинс коэффиценті бойынша анықтау Wilkins
D. S. (1978) әдісі бойынша жүргізілді.
2.3. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері
2 3.1 Ауыр металдардың кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің
құрғақ биомасса жинауына әсері
Көптеген зерттеушілердің мәліметтеріне қарағанда ауыр металдардың
әсерінен тамырдың өсуі сабаққа қарағанда көбірек тежеледі, тамыр түктерінің
саны және биомассасы азаяды. Ауыр металл әсерінен алдымен тамырдың
меристема аймағы, содан кейін тамыр түктерінің түзілуі жүретін созылу
аймағының клеткаларында күрделі өзгерістер орын алады. Өсу корреляциясы
бұзылып, апикальды өсу мен латеральды өсу үйлесімділігі жойылады. Соның
салдарынан тармақталуы, бойлай өсуі тежеліп қысқа жуан тамырлар түзіледі.
Нәтижесінде өсімдік тамырының жалпы және адсорбциялағыш бетінің көлемі
кішірейеді, осыдан барып өсімдік біртіндеп тіршілігін тоқтатады. Тамырдың
қоректік заттарды сіңіру қабілетінің төмендеуі бара-бара өсімдіктің өсуін,
дамуын тежеп тіршілігін тоқтатуға дейін әкеледі [86,85].
Ауыр металдар өсімдіктердің жер үсті мүшелерінің де өсуін тежейді, бұның
салдарынан ассимиляциалаушы мүшелердің дамуы бұзылып, өсімдіктің жалпы
құрғақ биомассасы төмендейтіндігі туралы деректер келтіреді [86, 87].
Келтірілген мәліметтерді ескере отырып ауыр металдардың әртүрлі
концентрацияларының өсімдіктердің биомасса жинақтауына әсерін қарастырайық.
Тәжірибеге ілінген өсімдіктердің биомасса жинақтау қарқыны ауыр металдардың
концентрациясына тәуелді екендігі және ауыр металдардың 1-ші классқа
жатқызылатын өте улы (Cd, Pb) түрлерінің тәжірибеге алынған
концентрацияларында өсімдіктердің сезімтал түрлерінің өсіп-дамуының мүлд
2-кесте Кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса
жинақтауына мыстың әсері (мг)
ВарианттаA. repens Z. inermis Ph. pratense A. gigantea
р
3,2 мгкг 0,52 1,08 0,68 0,50
6,4 0,43 0,89 0,62 0,64
12,8 0,20 0,71 0,50 0,42
25,6 0,15 0,55 0,06 0,42
Уилкинс коэффиценті бойынша өсімдіктердің төзімділік қатары (25,6 мгкг)
Z. іnermіs A. gigantea A. repensPh. pratens
тежелетіндігі анықталды. Ауыр металдардың әсеріне өсімдіктердің
негізінде тамыр жүйесі сабаққа қарағанда көп зардап шегетіндігі байқалды.
Бұндай нәтижелерді 2-5 кестелерден көре аласыздар.
Ауыр металл мыстың әсеріне тәжірибеге ілінген барлық өсімдіктер өсіп-
дамығанымен концентрацияға байланысты олардың биомассасы тәуелді түрде
азайып отырды (кесте 2).
Екінші кестеде келтірілгендей мыстың концентрациясы артқан сайын
өсімдіктердің биомассасы тәуелді түрде төмендеген. Дегенмен, Z. іnermіs
өсімдігін тәжірибедегі басқа өсімдіктермен салыстырғанда (бір тамыр, сабақ
немесе тұтас бір өсімдіктің құрғақ салмағы) биомассасы жоғары. Тіпті басқа
өсімдіктердің бақылау вариантымен салыстырғанда Z. іnermіs өсімдігінің ең
жоғары концентрациядағы сабақ, тамыр және бір өсімдік бойынша құрғақ
биомасса жинау қарқыны көрсеткіші жоғары екендігін көруге болады. Ал, ең
төмен көрсеткішті A. gigantea өсімдігі көрсетіп тұр. Мысалы, Z. іnermіs
өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 2,1 мг-ды құраса,
концентрация 3,2 мгкг, 6,4 мгкг болғанда 1,9 мг, 1,8 мг-ға ғана
төмендеген. Ал, 12,8 мг және 25,6 мгкг концентрацияда 1,7 мг, 1,6 мг-ды
құрады. Бұл көрсеткіштер A. repens өсімдігінде бақылау вариантында 1,4 мг-
нан концентрация артқанда 1,2 мг, 1,1 мг, 1,0 мг және 0,6 мг-ға дейін
төмендеген. Ph. pratense өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау
вариантында 0,5 мг болса, 3,2 мгкг төменгі концентрацияда бақылау
деңгейінде 0,5 мг қалып, басқа концентрацияда 0,4 мг және 0,3 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
әсері.
АННОТАЦИЯ
Дипломдық жұмыс Техногендік факторлардың өсімдіктердің биомассасының
жинақталуына әсері тақырыбына орындалған. Дипломдық жұмыста ауыр метал
иондарының астық тұқымдас өсімдіктердің тұқымдарының өнгіштігіне әсері және
олрадың заладық қасиеттері зерттелген.
Жұмыстың жалпы көлемі 58 бет. Жұмыстың құрылысы кіріспе, негізгі бөлім,
қорытынды, ұсыныстар, жұмыстың экономикалық тиімділігі, еңбек қорғау,
қоршаған ортаны қорғау бөлімдерінен тұрады. Соңында 62 тұратын
пайдаланылған әдебиеттер тізімі келтірілген.
Дипломдық жұмыс 10 суреттермен көркемделген. Эксперименттік деректер 4
кестелерде көрсетілген.
АНЫҚТАМАЛАР
1. поллютанттар – тірі ағзаларға заладық әсер көрсететін заттардың жалпы
атауы.
2. мембрана - өсімдік жасушасының құрамындағы арнайы, жартылай өткізгіштік
қасиетке ие ақуыздық қабат.
3. ризосфера – тамыр іргесіндегі кеңістік.
4. гемицеллюлоза - өсімдік жасушасын құрайтын басты материал.
5. фиторемедиация – ластанған экожүйені өсімдіктер арқылы сауықтыру.
ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ
UNESCO- Unіted Natіons Educatіonal, Scіntіfіc and Cultural Organіzatіon
ЖЭО- Жылу электр орталығы
ИСҚ- Индолил сірке қышқылы
МТ- Металлотионеиндер
ФХ- Фитохелатиндер
ФС- Фитосидерофорлар
МҚ- Мугеин қышқылы
ГМҚ- Гидрооксимугеин қышқылы
епиГМҚ- епи-гидрооксимугеин қышқылы
епиГДМҚ- епи-гидрооксидеоксимугеин қышқылы
ПТР- полимеразалық тізбек реакциясы
APRT- аденинфосфорибозилтрансфераза
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
Жасалған диссертациялық жұмыста келесі реактивтер мен қондырғылар
пайдаланылды:
1. Тұз қышқылы. Техникалық жағдайы. ГОСТ 4.204–77
2. Күкірт қышқылы. ГОСТ 14262-78
3. Натрий гидрооксиді ГОСТ 4328-77
4. Молибден үшоксиді ГОСТ 215-204-7
5. Темір хлориді ГОСТ 4147-74
6. Натрий орто фосфоры ГОСТ 5-3139
7. Магний хлориді ГОСТ 13446-34-9
8. Мырыш күкірт қышқылы ГОСТ 7446-20-0
9. Кадмий күкірт қышқылы ГОСТ 4456-75
10. Мыс күкірт қышқылы ГОСТ 4165-78
11. Қорғасын азот қышқылы ГОСТ 7446
12. рН- метр Метрум-744 20293 2000 ж.
13. Спектрофотометр СФ26, ГОСТ 15150-69 1991г
14. Спектрофотометр Genesys 10uv SN 2Y1E217001 USA 2001
15. Центрифуга Eppendorf 5417 2001 ж.
16. Вакуумный насос МО-5, №К 11895, 1984 г.
МАЗМҰНЫ
Аннотация
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... .
Анықтамалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қысқартулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Нормативтік сілтемелер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ..
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.Аналитикалық
шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ...
1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілуі және жинақталуына
клетка қабығының
рөлі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2. Ауыр металдардың (Cu, Cd) өсімдіктерге тигізетін улы әсері
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2. Негізгі бөлім
2.1. Зерттеу жұмыстарының
әдістемелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.2.Зертте жұмыстарының
материалдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.3. Зерттеу жұмыстарының
нәтижелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3. Еңбек қорғау
қағидалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ...
4. Қорошаған ортаны
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .
Пайдаланылған әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
КІРІСПЕ
Алғаш рет қоршаған ортаға химиялық элементтердің түсуі мен таралуы,
және олардың тірі ағзаларға зиянды әсерін жүйелі түрде зерттеу өзекті
мәселелер қатарынан орын алды [1].
Қазіргі кездегі дүние жүзі ғалымдарының басты мәселелердің бірі-
пестицидтерден кейін ауыр металдардың тірі ағзаларға әсерін әлсірету болып
табылады. Ауыр металдардың қоршаған ортаға таралуы тек табиғи жағдайда ғана
емес, сонымен қатар антропогенді жолмен де қарқынды түрде жүзеге асуда.
Олардың қатарына өндіріс қалдықтары, тау-кен өндірісі, транспорт, түсті
және қара металл өндіру, құрамында ауыр металдар кездесетін тыңайтқыштарды
ретсіз пайдалану, жылу-электр орталықтары (ЖЭО) немесе жалпы урбанизацияны
жатқызуға болады.
Овчаренко М. М. (1995) мәліметтері бойынша жоғарыда келтірілген түсті
металл балқыту заводтардан әр жыл сайын қоршаған ортаға - 154650 т. мыс,
121500 т. мырыш, 89000 т. қорғасын, 12000 т. никель, 765 т. кобальт, 1500
т. молибден, 30,5 т. сынап, ал көмір және мұнай өнімдерін жағудан 1600 т.
сынап, 3600 т. қорғасын, 2100 т. мыс, 700 т. мырыш, 3700 т. никель және
автотранспорт газынан 260000 тонна қорғасын бөлінеді [2], ал
Новосибирскідегі Қоршаған ортаны қорғау комитетінің анықтауы бойынша ауаның
ластануының 70 %-дан көбі автотранспорттан болса, 11 %-дайы ЖЭО үлесіне
тиеді [3].
Ауыр металдармен ауаның, судың және топырақтың ластануы Қазақстанның ірі
өндірістік орталықтарында да экологиялық өзекті мәселе болып саналады.
Мысалы, Семей қаласының өндірістік орындарына жақын маңдағы топырақ
құрамындағы кейбір ауыр металл концентрациялары қалыпты жағдайдағы
топырақпен салыстырғанда мырыш-7,4, қорғасын-9,9, мыс-3,8, кадмий-13,3,
марганец-1,3, кобальт-2,4 есеге жоғарылаған. Ауыр металдардың топырақтағы
мөлшері, таяу маңдағы өсірілетін ауылшаруашылық өсімдіктері мен бау-бақша
дақылдарында бақылағанда 2-3,5 есеге дейін жоғарылаған [4].
Осыған байланысты қоршаған ортаны қорғау мамандардың алдына қойылып
отырған бірінші мәселе-ауыр металдардың қоршаған ортадағы жалпы және
белсенді мөлшерін анықтау. Екінші мәселе-табиғи объектілердің ластану
деңгейін болжау мақсатында ластаушы заттардың таралуына қарапайым және
айтарлықтай сенімді модельдерін жасау. Үшінші кезекте ластанудың келеңсіз
әсерлеріне жол бермеу мақсатында ауыр металдарды ғылыми негізделген түрде
залалсыздандыру және нормалау тұр [5].
Әртүрлі жолдармен ауаға тараған ауыр металдардың шаң түріндегі жалпы
фракцияларында өте ұсақ бөлшектері (0,001-0,005 мкм) және орташа деңгейдегі
фракциялары әр жерде ірі көлемдегі фракцияларына қарағанда 34-54 %-дай
мөлшерін құрайды. Осындай ұсақ деңгейдегі фракциялар Дж. Уэсти (1988)
мәліметтері бойынша адам тыныс алу жолдарындағы қан тамырлары мен тыныс алу
жүйелері үшін ең қауіпті болып саналады [6].
Ғылыми деректерге сай, трофикалық байланыстар арқылы адам ағзасы тағам
өнімдерінен 40-50 %, судан 20-40 %, ауадан 20-40 % улы заттарды қабылдайды
[7].
Осындай жолмен түскен ауыр металл иондары адам ағзасында әртүрлі
аурулардың қозуы мен пайда болуының басты себебі. Техногенді ластанған
аудандарда асқазан ауруы бірінші орында, тыныс алу жүйелері аурулары екінші
орында, қан айналу жүйелері аурулары үшінші орында тұр [8, 9].
Сондықтан қоршаған ортаны ауыр металл иондарынан тазарту және оны
сақтау, кезек күттірмейтін өзекті мәселе болып саналады.
Ластанған қоршаған ортаны қайта қалпына келтірудің физикалық, химиялық
және биологиялық жолдары белгілі. Олардың ішінде химиялық немесе физикалық
әдістермен топырақты тазарту өте қымбатқа түседі. Мысалы, АҚШ-та жоғарыдағы
әдіспен бір тонна топырақты тазартуда 50-ден 1000 долларға дейін қаржы
шығатындығы есептелген. Жалпы есептегенде 1 гектар жерді тазартуға 750 000
доллар шығын кетеді [10, 11].
Қоршаған ортаны қайта қалпына келтіру, әсіресе топырақты ауыр
металдардан мұндай жолдармен тазарту өте тиімсіз. Жоғарыда келтірілген
әдістердің ішіндегі ең тиімдісі-биологиялық әдіс. Әсіресе, ластанған
ортаны өсімдіктер көмегімен қайта қалпына келтіру жолдарын жасау соңғы
жылдары аса қарқынды дамуда.
1.ТАҚЫРЫПҚА АНАЛИТИКАЛЫҚ ШОЛУ
1.1 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілу және жинақталу процестеріне
тамыр клетка қабығының атқаратын рөлі
Өсімдіктердің клетка қабығының негізі-целлюлоза. Одан басқа оның
құрамында пектинді заттар, гемицеллюлоза, белоктар, бейорганикалық
катиондар және тағы басқа заттар бар. Бұл заттар бір-бірімен байланысқан
және кристалды құрылысты целлюлозалы-микрофибрилдермен клетка қабығының
алғашқы қуыстарын түзеді. Өсімдік клетка қабығының биохимиялық
компоненттері өсімдіктің түріне байланысты әртүрлі қатынаста. Бірінші
кезекте иондарды сіңіретін, катион алмастыратын пектинді және
гемицеллюлозалар қатынасы. Қосжарнақты өсімдіктердің тамырының клетка
қабығында пектинді заттардың көп болуы еківалентті катиондармен жоғары
байланыста болуымен, ал даражарнақты өсімдіктерде пектинді заттардың аз
болуы гемицеллюлозаның көп болуы бірвалентті катиондармен байланысының
артық болуында [13].
Тамыр клеткасы қабығының негізгі ион алмастырушы теріс зарядталған
функционалдық топтар (карбоксилдер, гидроксилдер, фосфаттар) полисахаридтер
және гликопротеидтер, сонымен қатар аз мөлшерде оң зарядталған белоктардың
аминтоптары болады [14].
Қоршаған ортадағы ауыр металдардың жоғары концентрациясы өсімдік
тамырының клетка қабығына сіңіріліп қана қоймай әртүрлі қосылыстар түрінде
оның бетіне шөгіп қалады. Мысалы, мырыштың концентрациясы жоғарылаған
жағдайда пияз өсімдігінің тамыр клеткасы қабығының бетіне онымен
байланысқан гранула формасындағы көптеген преципитаттар мөлшері артатындығы
туралы мәліметтер кездеседі [15]. Қорғасынды бос ион күйінде пайдаланғанда
клетка қабығының бетінде көп кездескен, ал Pb-ЭДТА күйінде қолданғанда
мүлде болмаған [16]. Хлорелла клетка қабығында қорғасын мен мырыш фосфатты
комплекс түрінде байқалған [17], ал алюминий гидроксид түрінде кездескен
[18].
Ауыр металдардың клетка қабығымен байланысы біртекті емес. Бұршақ,
атбұршақ, жүгері және т. б. өсімдіктерде клетка қабығымен мырыш, темір,
молибденнің жинақталған байланысы жоғары болса, бұл кезде марганецтің
мөлшері төмен кездескен. Әртүрлі өсімдіктердің тамыр клетка қабығымен
жоғары байланыста болатын кадмий, қорғасын, мырыш, сынап, алюминий болса,
бұл кезде литий элементінің өте төмен екендігі байқалған [19].
D. T. Clarcson және І. B. Hanson (1980) зерттеулерінде арпа өсімдігінің
жекеленген тамыр клетка қабығында екі валентті негізінен үш валентті иондар
байланысы бір валентті иондарға қарағанда жоғары кездескен [20].
Клетка қабығының функционалдық топтарымен ауыр металдар арасындағы өзара
байланысы константты тұрақтылық шамасымен түсіндірілуі мүмкін.
Өсімдіктердің клетка қабығындағы полисахаридтермен олардың бетіндегі ауыр
металдардың реакциялық байланысын зерттеу жұмыстарында константы тұрақтылық
шамасы (Log K) мыс үшін 5,4, мырыш үшін 4,7 болатындығы көрсетілген. Осы
зерттеулер нәтижесінің қорытындысы бойынша мыстың клетка қабығымен
байланысы мырышқа қарағанда жоғары. Қорғасынның өсімдік клетка қабығымен
байланысы кадмийге қарағанда жоғары, ол 6,4 және 4,9-ға сәйкестігі
анықталған [21].
Сонымен қатар, кейбір зерттеушілердің алған нәтижелері бойынша
металдардың клетка қабығымен берік байланысы олардың арасындағы өзара
байланыс типтеріне де тәуелді. Металл мен клетка қабығындағы бос карбоксил
және аминдік топтармен коваленттік байланыс түзуі мүмкін және металдар
өсімдік клетка қабығының құрамына кіретін белоктар, сульфигидридтер және
карбоксил топтарымен иондық байланысқа түседі [22]. Металдар клетка
қабығымен байланысып қоймай оның құрылысына, функциясының түзілуінде
негізгі роль атқаратындығын айта кеткен жөн [23]. Мысалы, темір, мыс,
марганец элементтері клетка қабығында белок көпіршелері құрамына кіріп,
фибрилдер мен целлюлозалардың бір-бірімен байланысын қамтамасыз етеді [24].
Клетка қабығының серпінділік қасиетінің айтарлықтай төмендеуі, қатаюы және
өткізгіштігінің азаюы клетка қабығындағы пектинді заттар мен пиктаттардың
түзілуі алюминий және бірқатар ауыр металдармен бір-бірімен байланысында
болуы мүмкін [25].
Қазіргі кезде өсімдік тамырының клетка қабығына сіңірілген ауыр
металдардың бос карбоксил топтармен байланыс барлығын дәлелдейтін көптеген
фактілер жинақталуда. H. Krausz және E. Broda (1965) зерттеулерінде
хлорелланың клетка қабығындағы полисахаридтердегі карбоксил топтардың мырыш
элементімен байланысын анықтаған [26]. Ал, С. Д. Давыдовтың (1982)
еңбектерінде мырышты адсорбциялайтын пектинді заттардағы карбоксил топтар
ғана емес, белоктардың да үлесі бар екендігі туралы мәліметтер келтірілген
[27].
Көптеген ізденістер нәтижелері және олардың авторларының тұжырымдары
бойынша клетка қабығының құрамына кіретін пектинді заттармен алюминийдің
және тағы басқа элементтердің бір-бірімен өзара байланысы әртүрлі химиялық
байланыстар жүйесімен іске асатындығын көрсетеді. 1) Бос карбоксил топтар
мен макромолекулалардың металл тұздары көпіршелері арқалы байланысы (иондар
әрекеті); 2) Катиондармен ОН--топтары арасындағы байланыс (бұл процесс
өздігінен іске аспайды, полисахаридтердегі карбоксил топтардың болуына
байланысты); 3) Координациялық байланыстардың түзілуі (алюминий мен клетка
қабығының пектинді макромолекулалардың ассоциациялық шартты байланысы).
Полисахаридтердің алюминиймен жоғары қабілетті байланысы туралы мәліметті
W. І. Horst (1970) еңбектерінде кездестіруге болады [28].
Металдар клетка қабығының катион алмастырушы бөлігімен өте берік
байланысқан, оларды азайту немесе бөліп шығару үшін ұзақ және жақсы
гидролиз қажет [29]. J. Daіnty және A. B. Hope (1952) өсімдіктердің клетка
қабығындағы функционалдық топтарды жүйелі түрде жою арқылы жүргізген
тәжірибелерінде келесідей тоқтамға келді. Олардың ұйғарымынша тек бос
карбоксил топтардың болмауы металдардың сіңірілуін төмендетеді [30]. Осы
байламның дұрыстығын жүгері және бұршақ өсімдіктері тамыры сіңірген мырышты
зерттеу барысында екі өсімдікте де негізгі ион адсорбциялаушы сайт
карбоксил топтар ал, оларды жою 79-87 %-ға иондардың сіңірілуі төмендегенін
көрсеткен [31].
Әртүрлі әдістердің көмегімен анықталғандай (жарық және электронды
микроскоп, дифференциалды центрифугалау, потенциометрия т.б.) тек тамыр
клеткасы ғана емес өсімдіктердің жер үсті мүшелері де металл иондарын
сіңіріп жинақтай алады [32]. Металл иондарының жоғары мөлшері саңырауқұлақ,
ашытқы, балдырлар, көптеген жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктер-суоты
(Agrostis L. ), үйбидайық (Lolium L.), бидай (Triticum L.), жүгері (Zea
L.), қызанақ (Lycopersicon L.), бұршақ (Pisum), пияз ( Allium L.) тағы
басқа өсімдіктерде кездескен [33]. Сонымен қатар ауыр металдардың
қосжарнақты және даражарнақты өсімдіктерде жинақталуы әртүрлі. Мысалы,
жоңышқаның (Medicago L.) клетка қабығында мыс және марганец элементтері көп
кездессе, райграс (Arrhenatherum L.) өсімдігінде мырыш және темір
элементтері жоғары болған [34].
Көптеген зерттеушілердің тұжырымдары бойынша ауыр металдар өсімдік
клетка қабығымен берік байланыста болады [35]. Дегенмен, кейбір
зерттеушілердің көзқарасы бойынша клетка қабығының әлсіз байланысы
салдарынан ауыр металдар клетка цитоплазмасында жинақталады деген
мәліметтер де бар [36].
Клетка қабығы ауыр металдардың шоғырланатын негізгі көзі, ол
цитоплазмаға түсетін ауыр металдардың улы әсерін біртіндеп төмендетеді,
осыған байланысты ауыр металдар клетка деңгейіндегі метаболиттік сайттарға
қосылмайды [37].
Көптеген авторлар төзімді өсімдіктердің тамырының клетка қабығы ауыр
металдарды жинақтайтын жүйе ретінде және төзімділік механизімін
анықтайтындығы туралы мәліметтер келтіреді [38].
A. Brookes (1981) қызметтестерімен өсімдіктердің клетка қабығы ауыр
металдарға төзімділіктің рөлін атқара алмайды деген тұжырым жасаған [39].
Олар төзімді және төзімсіз генотиптерде көде селдірек (Deschampsia P. B.)
және жұпарбас (Anthoxanthum L.) өсімдіктерінің клетка қабығы фракцияларында
бірдей мөлшерде мырыштың болатындығымен түсіндірген. Бірақ, жұпарбас
өсімдігінің тек қорғасынға төзімділік механизмі клетка қабымен
анықталатындығы туралы мәліметтер бар [40]. Сонымен қатар Turner R. G. және
Marshall C. (1972) әртүрлі популяциядағы суоты өсімдіктерінің төзімділік
индексі мен клетка қабығындағы мырыштың шоғырлануы арасындағы корреляциялық
коэффицентін шығарған. Олар ауыр металдарға төзімділік әртүрлі
генотиптердің клетка қабығындағы иондардың жоғары мөлшерде шоғырлануымен
анықталады деген тұжырымға келген [41].
Ауыр металдардың өсімдік тамырының клетка қабығында шоғырлануы және
клеткада жинақталуы өсімдіктердің жер үсті мүшелерін улы иондар әсерінен
қорғайтын төзімділік механизмі болып табылады [42]. Ауыр металдардың
тамырда жинақталуы жер үсті мүшелеріне қорғасынның [43], мыстың [43],
кадмий мен мырыштың [44] және т. б. ауыр металдардың аз тасымалдануы
өсімдіктердің төзімділігі екендігін бірқатар зеттеушілер көрсетті. C. D.
Foy [45] қызметтестерімен ауыр металдардың клетка қабында шоғырлануын,
өсімдік тамырында жинақталуын төзімділік механизміне жатқызуға болады,
бірақ ауыр металдардың өсімдіктердің жер үсті мүшелеріне тасымалдануына
жеткіліксіз дәлел екендігін айтады.
Өсімдіктердің бір ауыр металға төзімділігі басқа металдарға
төзімділігін анықтамайды, ол өсімдік түріне, ауыр металдардың қасиетіне
байланысты [46,].
1.2 Ауыр металдардың (Cu, Cd) өсімдіктерге тигізетін улы әсері
Ауыр металдардың топырақта көп мөлшерде болуы оларға сезімтал өсімдік
түрлерінің жойылуына және белгілі бір аймақтағы өсімдіктердің азайып
кетуіне әкеледі. Ауыр өндірістік орындардың дамуына байланысты табиғатта
“техногенді аймақтар” пайда болады [47]. Табиғатта ауыр металдардың көп
мөлшерде болуынан өсімдік түрлерінің осы жағдайға тек төзімділері ғана
қалады. Қоршаған ортадағы химиялық төтенше жағдайларға өсімдіктердің
бейімделуі мен табиғи сұрыпталуын популяциялар ішіндегі организмдердің
биохимиялық және физиологиялық өзгергіштігі анықтайды. Ауыр металдармен
ластанған аймақтарда өсімдіктердің төзімділігі арта түседі де, төзімсіз
және сезімтал түрлері толығымен құрып кетеді [48].
Ауыр металдардың өсімдіктерге әсерінің алғашқы және жалпы белгілері-
өсімдіктің өсуі және биомасса жинақтауының төмендеуі, хлороз, некроз пайда
болуы және осының салдарынан өсімдіктің өнімі мен сапасы төмендейді. Ауыр
металдар өсімдіктердің тамыры мен жер үсті мүшелерінің өсуін тежейді.
Көптеген зерттеушілердің мәліметтеріне қарағанда тамырдың өсуі көбірек
тежеледі, тамыр түктерінің саны және биомассасы азаяды.
Ауыр металл әсерінен алдымен тамырдың меристема аймағы, содан кейін
созылу және тамыр түктерінің түзілуі жүретін аймағының клеткалары бұзылады.
Ауыр металдар әсері күшті және ұзақ болса өсімдіктің тіршілік қабілеті
жойылады. Тамырдың қоректік заттарды сіңіру қабілетінің төмендеуі бара-
бара өсімдіктің өсуін, дамуын тежеп тіршілігін тоқтатуға дейін әкеледі
[49]. Ауыр металдар өсімдіктердің жер үсті мүшелерінің де өсуін тежейді,
мұның салдарынан ассимиляциялаушы мүшелердің дамуы бұзылып, өсімдіктің
құрғақ биомассасы төмендейді [50]. Атмосфераның металдармен ластануында
және металға бай биогеохимиялық аймақтарда өскен өсімдіктерде жапырақ
тақтасының ұсақтығы, қыртыстануы және деформациялануы сияқты морфологиялық
өзгерістер байқалады [51]. Мұндай морфологиялық өзгерістер өсімдіктегі
метаболизм процесінің бұзылуына байланысты. Ауыр металдар барлық
физиологиялық процестерге әсер етеді, бірақ жеке процестердің металдарға
сезімталдығы айтарлықтай әр түрлі. Қазір олардың белгілі бір процеске әсері
тікелей немесе жанама екендігі анық емес. Клетка метаболизмінің металл
әсерінен туған өзгерісінің маңызды бір белгісі-бірқатар ферменттердің
белсенділігінің өзгеруі болып табылады [52].
Кадмий. Ауыр металдардың ішінде ең улы және қоршаған ортаға кеңінен
таралғаны кадмий болып есептеледі . Қоршаған ортаның кадмиймен ластануы
кейінгі жылдары Швецияда, Америка Құрама Штаттарында бірнеше есе
жоғарылаған [53].
Кадмийдің айтарлықтай бөлігі топыраққа және суға жауын-шашын арқылы
түседі. Жыл сайын Балтық теңізіне 200 тонна кадмий түссе, оның 45% ауадан
келеді [54].
Бұл элемент тірі ағзаларға қауіптілігі жағынан бірінші класқа
жатқызылады. Кадмий адам және жануарлар ағзасына жиналуға қабілетті және
жүрек, қан тамыры әрекетіне басқа да аурулардың пайда болуына себепші [55].
Адам ағзасына 10 мг кадмийдің жиналуы улану белгілерін білдіреді.
Кадмийдің басқа ауыр металдармен салыстырғанда өсімдік тіршілігіне
қажеттілігі әлі толық дәлелденбеген, бірақ осы металмен ластанған ортада
оның өсімдікке түсуі жоғары. Зерттеушілердің көрсетуі бойынша өсімдіктің
құрғақ салмағына шаққанда 0,1-1 мкгкг Cd-дің болуы қалыпты деп есептеледі,
ал кейбір зерттеушілер өсімдік ұлпасында 0,05-0,2 мгкг кадмийдің болуы
қалыпты деп қарастырады және 3 мгкг мөлшері жоғары деңгей деп болжам
жасайды [56].
Кадмийдің өсімдіктердегі улы әсерінің алғашқы белгілері болып:
өсімдіктің өсуінің баяулауы, биомасса жинауының кемуі, хлороз, түсімнің
азаюы тағы басқа физиологиялық процестер жатады [57].
Cd-дің өсімдіктерге сіңірілуі. Өсімдікке кадмийдің сіңірілуіне топырақ
ертіндісінің қышқылдануының әсері бар екендігі анықталған. Өз кезегінде
топырақтың қышқылдануына қышқыл жауын-шашын мен физиологиялық қышқыл
тыңайтқыштың әсері бар. Топырақтың қышқылдануының жоғарылауы, кадмийдің
өсімдікке сіңірілуін арттыратыны анықталған. Осыған байланысты кадмиймен
ластанған топырақтың қышқылдық ортасы (рН) 6-6,5 төмен болмауын ұсынады
[58]. Табиғи жағдайда топырақтағы кадмийдің деңгейі негізінен 1 мгкг-ға
жуық (0,08 ден 10 мгкг-ға дейін ауытқиды). Бірақ, кадмийдің топырақтағы
өсімдікке оңай сіңетін жылжымалы формасы көп емес (топырақ ерітіндісіндегі
еріген формасы 0,07 % шамасында). Бұл кадмийдің топырақпен өте тығыз
байланысқа түсетіндігін көрсетеді . Кадмийдің өсімдікке сіңуіне және
мүшелер арасына таралуына осы элементтің биологиялық ерекшелігі негізгі
фактор болып табылады [59].
Өсімдіктердің табиғи жағдайда кадмийді сіңіруі әртүрлі. Оларды үш топқа
бөледі: Бірінші топқа бұл элементтің салыстырмалы төменгі мөлшерін
сіңіретін бұршақ тұқымдастар (Legumіnosae Juss) жатса, екінші топқа орташа
мөлшерін сіңіретіндер астық, (Gramіneae Juss) асқабақ тұқымдастар
(Cucurbіtaceae Hall), шатыргүлділер (Umbellіferae Morіs), лилия (Lіlіum)
тұқымдастары, ал үшінші топқа бұл элементтің жоғары концентрациясын
сіңіретін крестгүлділер, (Crucіfera Juss) күрделігүлділер (Asteraceae),
алабұталар (Chenopodіaceae) жатады. Бұл тұқымдастардың ішінде кадмийдің
төменгі немесе жоғары концентрациясын жақсы сіңіретіндер немесе сезімтал
түрлері де кездеседі . Мысалы, бірдей жағдайда өсірілген бидай және
қарабидай өсімдіктерін салыстырғанда, бидай кадмийді өзіне көп жинауы осы
фактіні айғақтай түседі . Кадмийге төзімді қызанақ және қырыққабат болса,
оған сезімтал салат, шпинат және тағы басқа жапырақты, жемісті өсімдіктер
жатады [60].
Cd-дің өсімдіктерде таралуы. Сәбіз, қызылша өсімдіктері және жапырақты
жемісті өсімдіктер топырақтан кадмийді көп сіңіре алады, және осы
сіңірілген металдың жартысы өсімдік тамырында байланысқан күйде қалса,
жарты бөлігі өсімдік сабағы арқылы басқа мүшелерге таралады. Кадмийдің
өсімдіктерге сіңірілуімен тасымалдануы даражарнақты және қосжарнақты
өсімдіктерде де әр түрлі.
Кадмий өсімдіктерде жалпы мынандай ретпен таралады. Ең көп мөлшері
тамырда, жер үсті мүшелеріне (сабақ, жапырақ) аз, жеміс пен ұрықта ең
төмен. Азықтық өсімдіктерде және астық тұқымдас өсімдіктердің дәніндегі
қалыпты жағдайдағы кадмийдің мөлшері 0,07-0,27 мгкг және 0,13-0,22 мгкг
(құрғақ затқа шаққанда) сәйкес [61].
Техногенді ластанған аудандардағы өсімдіктер мен өсімдік өнімдерінде
кадмийдің мөлшері кең деңгейде ауытқиды. Бұған Ресейдің Москва облысындағы
“Михайловка” тәжірибе алаңында жүргізілген зерттеулер дәлел бола алады. Бұл
талдауларда өсімдік дәніндегі кадмий мөлшері қалыпты жағдайдан көп ауытқуы
көрсетілген. Жоғары сапалы қара топырақта өсірілген өсімдіктерді өзара
салыстырғанда арпа өсімдігі дәнінде Cd-дің мөлшері жоғары, ал бидай
дәнінде қалыпты жағдайда болған. Ал, кейбір жағдайда картоп түйнегінде Cd-
дің мөлшері 0,27-0,60 мгкг-арасында ауытқыса, енді бірде оның мөлшері
қалыптағыдан едәуір жоғарылап кеткен. Осыған сәйкес кейбір зерттеушілердің
көзқарасы бойынша ауыр металдардың, соның ішінде кадмийдің өсімдік дәнінде
қалыптан тыс жоғарылайтынын атап кетеді.
С. Анталова (1990) мен басқалардың тәжірибесінде Cd -ауылшаруашылық
өсімдіктер өнімін 10-15 пайызға төмендететіндігі көрсетілген.
Зерттеушілердің мәліметтері бойынша кадмийдің топырақ-өсімдік арасындағы
таралуы көптеген факторларға байланысты. Ол өсімдік түріне, сортына,
топырақтың физикалық, химиялық қасиетеріне, климат жағдайына, және
қолданылған тыңайтқыш түріне байланысты өзгеріп отырады.
Кадмийді қорғасынмен салыстырғанда топырақ-өсімдік жүйесінде қасиетінің
өзгеше екендігі анықталған. Төрт жыл бойы жасанды жолмен ластанған ортада
жүргізілген тәжірибе нәтижелерінің қорытындысы бойынша, бірінші жылы
қорғасынның өсімдікке түсуі жоғары болған, бірақ төртінші жылы оның
өсімдіктердегі мөлшері қалыпты деңгей мөлшеріне (2-3 мгкг құрғақ затқа
шаққанда) дейін төмендеген. Ал кадмийдің мөлшері төртінші жылы да жоғары
(5-8 мгкг) деңгейде сақталған. Бұл алынған көрсеткіш кадмийдің топырақ-
өсімдік жүйесіндегі жылжымалы-белсенді күйі ұзақ уақыт сақталатынын
көрсетеді [61].
Cd-дің өсімдіктерге әсері. Бұршақ өсімдігімен жүргізілген тәжірибеде
қоректік ортадағы кадмийдің мөлшері 10 мгкг болғанда өсімдіктер бақылау
вариантымен қатар биомасса жинап гүлдеген, бірақ олардың жеміс түзу
қабілеті күрт төмендеген. Бұл тәжірибеде өсімдіктің бүрлену кезінде тамыр
және жерүсті мүшелерінде кадмийдің мөлшері жоғарылаған, бұдан кейін
төмендеп кеткен. Ал қоректік ортадағы кадмийдің концентрациясын
жоғарылатқанда өсімдіктің өсуі мен дамуы баяулап, жеміс түзілмеген.
С. Атабаева мен әріптестерінің ізденіс жұмысында бидай өсімдігінде (8-
күндік Омская-9 с.) Cu мен Cd-дің әсері салыстырмалы түрде зерттелген. Бұл
тәжірибеде кадмийдің 10-20-40-80 мгкг концентрациялары дәл осындай мыстың
концентрацияларына қарағанда өте улы әсер ететіні анықталған. Мысалы,
өсімдік сабағы бойынша мыстың 10 мгкг концентрациясы бидай өсімдігінің
өсуін 3 %-ға тежесе, кадмийдің дәл осы концентрациясы 10 %-ға төмендеткен.
Ал, 40 мгкг концентрацияда мыс 20 % -ға төмендетсе, кадмий 75 %-ға
тежеген. Осы тәжірибеде өсімдіктің биомасса жинауы сабағы бойынша 10 мгкг
мыста 4 %-ға, 40 мгкг мыста 15 %-ға дейін төмендесе, дәл осы
концентрациядағы кадмий оны (биомасса жинақтау процесін) 13 және 33 %-ға
дейін төмендеткен. Ал, тамырдың биомасса жинауы 10 мгкг мыста 4 %-ға
жоғарылап, 40 мгкг мыста 37 %-ға төмендесе, кадмийдің осы
концентрациясында 3 және 77 % -ға дейін төмендеген. Бұл кадмийдің басқа
элементтермен салыстырғанда өте улы екендігінің тағы бір дәлелі.
Арпа өсімдігінің жас өскіні кадмийді жақсы жинақтайды. Ал қарқынды өсу
кезінде бұл металдың мөлшері төмендейді, бірақ өсімдіктің онтогенезі
соңында бұл металдың мөлшері қайта жоғарылайды. Сонымен қатар кадмийдің көп
бөлігі астық тұқымдас және мәдени жеміс өсімдіктердің онтогенезі соңында
көп жинақталатынын айта кеткен жөн [62].
Cd-дің физиологиялық және биохимиялық процестерге әсері. Кадмий
өсімдіктердің мембрана өткізгіштігіне кедергі келтірумен қатар тыныс алу,
фотосинтез және бірқатар ферменттердің белсенділігіне кері әсерін тигізеді.
Кадмий жүгерінің тамыры меристемалық клеткасының митоздық бөліну кезінде
ядроның бөлінуіне кедергі келтіреді. Бұл кедергі қайтымсыз және клетканың
өлуіне әкеледі. Кадмийдің 6х10-6 М концентрациясы күнбағыс өсімдігінің
нитратредуктаза және глутаминсинтетаза ферменттерінің белсенділігін
жоғарылатқан, ал оның 1-ден 25 мМ концентрациясы 2 апталық жүгері
өсімдігінің малатдегидрогеназа, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа және гваякол-
пероксидаза ферменттерінің белсенділігін тежеген. Сонымен қатар кадмий
күріш тамырының пероксидаза ферментінің белсенділігін жоғарылатып, ондағы
пролиннің жинақталуына әкелген [63].
Бидайдың (8-күндік Омская-9 с.) АТФ-аза ферментінің белсенділігі
кадмийдің 10 мгкг, 20 мгкг, 40 мгкг концентрацияларында бақылаумен
салыстырғанда 19, 61, 63 %-ға дейін төмендеген. Кадмий іn vіtro жағдайында
АТФ-аза ферментінің белсенділігін жоғарылатса, іn vіvo жағдайында Н+К+
иондарының тасымалдануын тежеген.
Ю. П. Мельничук (1979) қызметтестерімен бірге ауыл шаруашылық
өсімдіктері тұқымдарының алғашқы өсу кезінде кадмийдің төменгі
концентрациясымен өңдегенде оң әсер беретіндігін көрсетеді. Ол қант
қызылшасы тұқымы үшін 1 х10-4 М, асбұршақ өсімдігі үшін 5х10-5М, 2,5х10-5
М, күріш өсімдігі үшін 2,5х10-5М концентрациялары. Кадмийдің хлорлы тұзы
ерітіндісінің 2,5х10-5М концентрациясы асбұршақ өсімдігінің тамыр
меристемасы клеткасының митоздық бөлінуінің G1-кезеңінде белок биосинтезі
мен РНҚ синтезін жоғарылатқан. Бұл мәліметтер кадмийдің 2,5х10-5
концентрациясы асбұршақ өсімдігінің тамыр меристемасы клеткасының митоздық
бөлінуінің G0-G1 кезеңдерін тежемейді, керісінше оны тұрақтандыратын әсер
беретіндігін жорамалдайды .
Мыс. Мыс-өсімдік тіршілігінде ауыстырылмайтын микроэлементтер қатарына
жатса, оның қоршаған ортадағы жоғары концентрациясы улы ауыр металл болып
саналады [64]. Бұл элементтің таралуының негізгі көзі мыс-никель балқыту
заводтары (50%), жанар-жағар май (22%), ағаш жағу (11%) және темір өңдеу
орындары (11%) болып табылады. Сонымен қатар кейбір мәдени өсімдіктерді
зиянкес, ауру қоздырғыштардан қорғауда (темекі, жүзім, күріш, мақта, томат)
құрамында мыс секілді ауыр металдар кездесетін фунгицидтерді қолдануда,
ауыр металдар топырақ бетіне көп шоғырланады. Өсімдіктерді бүрку арқылы
өңдеу олардың жер үсті мүшелеріне тікелей әсер етеді.
А. В. Кузнецов (1997) мәліметтері бойынша мұндай аймақтар Ресейде 1416
мың гектар жерді алып жатыр.
Өсімдіктердің белсенді өсіп-даму кезеңі мысқа өте сезімтал келеді.
Мыстың улы әсеріне өсімдіктердің морфологиялық белгілері: жапырақ
тақтасының кішіреюі, бұралуы, өсіп-дамуының баяулауы және хлороз, некроз
ауруларының пайда болуы.
Мыстың әсерінен өсімдік жапырағының паренхима клеткалары үлкейіп саны
азаяды, олардың арасындағы қуыстары кеңейеді.
В. В. Демидчик (2001) қызметтестерімен жүргізген тәжірибелерінің
нәтижелері бойынша мыстың негізгі шоғырланатын орны хлоропластар, ядро,
вакуольдер және клетка қабығы болып есептелді.
Мыстың улы концентрациясы жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктердің
хлорофилл биосинтезін төмендетеді. Сондықтан оның әсеріне фотосинтез
процесі өте сезімтал келеді, жұмысы бұзылады. Бірақ, мыстың әсерінен
болатын фотосинтездің биохимиялық, фотохимиялық реакциялары әлі толық
зерттелмеген [129, 130]. Тек, протохлорофиллидредуктазалар жұмысының
тежелетіндігі туралы болжам жасалған [131]. Мыстың жоғары концентрациясы
әсерінен фосфоенолпируваткарбоксилаза және рибулоза-1,5-
дифосфаткарбоксилаза ферменттері белсенділігі тежеледі [132, 133].
Мыстың әсерінен хлоропластардың белоктық құрамы өзгеріске ұшырайды [134,
135]. Мысалы, 30-күндік күріш өскініне мыстың 4х10-6 мольл ден жоғары
концентрациясымен әсер еткенде тилакоид мембранасының полипептидтік құрамы
өзгерген. Мыстың көбеюінен кейбір полипептидтердің пайда болуымен қатар,
қайсыбір полипептидтер жоғалып кеткен [134].
Мыс фотосинтезге әсер ететін концентрациядан төмен мөлшерінің өзінде
өсімдіктердің тыныс алуына кері әсерін тигізеді [136, 137]. А. В. Косицин
(1983) жұмыстарында мыстың жоғары концентрациясы азоттың айналымын, белок
биосинтезін және көмірсулар жұмысын бұзатындығы туралы мәліметтер
келтірілген [138]. Осы процестерге жауапты NO3-NO2-редуктазалар,
малатдегидрогеназалар, глюкоза-6-фосфатдегидрогеназалар,
изоцитратдегидрогеназалар белсенділігін мыстың 10-6 мольл
концентрациясында тежелген [139].
Мыстың өзіндік физиологиялық рөлі кіші диометрлігі, жоғары атомдық
салмағы, валенттілігін жеңіл өзгертуге қабілеттілігі, тұрақты кешенді
қосылыстар түзуге қабілеттілігімен анықталады [120].
Мыс металдар арасында ионды формасымен (Cu+2 – Cu+) химиялық қасиетіне
байланысты ерекше орын алады. Сонымен қатар мыс басқа ауыр металдармен
салыстырғанда оттегімен, азотпен және құрамында күкірт бар қосындылармен
жақсы байланысқа түседі, сондай-ақ екі валентті металдардың кешенді
байланыс түзу қабілетті мына ретке қарай төмендейді Cu+2 Zn+2 Nі+2 Co+2
Fe+2 Mn+2 Mg+2 Ca+2 [128, 142].
Мысқа төзімділігі немесе сезімталдылығы бойынша өсімдіктерде бір
тұқымдасқа жататын түрлер арасында да ерекшеліктер бар. Бұл элементке
сезімтал жоңышқа, шпинат, қант қызылшасы т. б. өсімдіктер болса,
төзімділігімен райграсc, қарабидай, бидай ерекшеленеді [120, 122].
2. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
2.1. Зерттеу жұмыстарының материалдары
Ауыр металдардың табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің дәнінің өнуіне,
өсіп-дамуына және биомасса жинақтауына әсерін салыстырмалы зерттеу үшін
Алматы (2000-2002 жж) және Алтай (2003-2004 жж) ботаника бағынан келесі
өсімдік дәндері жиналды.
Agropyron repens L-Жатаған бидайық. Биіктігі 50-100 см. Тамырсабағы
жатаған ұзын өскінмен. Сабағы жасыл, тегіс, түксіз. Жапырақ қынабы тегіс
түксіз, кей жағдайда төмен шашақталған. Тілшесі қысқа, жапырағы тегіс
немесе бұралыңқы, ені 5-10 мм. Төменгі жағы тегіс жоғарғы жағы бұдырлы.
Масағы тік, ұзындығы 7-15 см. Масақтары тік кейде қисық орналасқан, ені 10-
20 мм. Жасыл немесе күлгін түсті 5-7 гүлдері бар. Масақ қабыршағы
сүйірленген ұзындығы 5-12 мм. Маусым, тамыз айларында гүлдейді.
Құрғақшылыққа, суыққа және тұздануға төзімді. Қалыпты жағдайда 25-30 цг
және одан жоғары өнім береді. 1000 дәннің салмағы 2,5±0,9 г. Жаңа жиналған
дәннің лабораториядағы өнгіштігі 80 % және 5-7 жылға дейін сақталады.
Қазақстанның барлық аймағында кездеседі. Құнарды мал азықтық көпжылдық
шөптесін өсімдік.
Phleum pratense L- Шалғын атқонақ. Биіктігі 60-100 см. Сабағы тік,
түксізбуын аралығы қысқа кейде толық ұзын болып келеді. Жапырақ қынабы
жылтыр, түксіз, Тілше ұзындығы 4 мм. Жапырағы тегіс, өткір бұдырланған, ені
8 мм. Гүлі 6-12 см цилиндр тірізді. Масағы ұзынша бүйірінен сығылған. Гүл
қабыршағы 2 есе масақ қабыршағынан қысқа өтпейтін тісшелері бар. Құрғақ
алаңқайларда өседі. Аймақтарға байланысты мамыр, маусым айларында гүлдейді.
Құнарлы, көпжылдық малазықтық шөптесін өсімдік.
Zerna іnermіs- Қылтанақсыз арпабас. Биіктігі 40-100 см. Сабағы тік,
жалқы немесе топтасқан, түксіз. Тамырсабағы жатаған өскінмен. Тілшесі 1-2мм
тарамдалған. Жапырағы тегіс, аздап бұралыңқы. Түксіз, ұшынан төмен иілген,
шеттері жіпшелермен бұдырланған. Ені 4-9 мм. Шашағы 10-15 см тік, жиі
сабақшасы тік бағытталған 3-7 ден. Масағы түзу, ұзын өткір 1,5-3 см, гүлі 5-
12-ден жасыл немесе сұрғылт-күлгін. Масақ қабыршағы ұзын, өткір, жалаңаш
және жіпшелермен бедерлі. Төменгілері 6-7 жоғарғысы 9-11 мм. Маусым, тамыз
айларында гүлдейді. Аязға, суыққа және құрғақшылыққа төзімді. Жоғары
температураға төзімділігімен көптеген астық тұқымдастарының алдында тұрса,
топырақтың тұздануына Жатаған бидайықтан (Agropyron repens L) кейінгі
орында тұрады. Көптеген асық тұқымдастарына қарағанда кейін гүлдегенмен көп
мөлшерде қор затын жинайды. Ылғалды жақсы жағдайда 50 цг-ға дейін өнім
береді. Қазақстанның барлық аймағында кездеседі. Әсіресе жазық далаларда,
тау бөктерлерінде. Жоғары өнімді. Мал азықтық шөптесін өсімдік.
2.2. Өсімдік мүшелеріндегі ауыр металдарды анықтау әдісі. Кепкен
өсімдік мүшелерін (тамыр, сабақ) ұнтақтап жоғары температураға төзімді
пробиркаларға 20 мг-нан өлшеніп салынды. Әр пробиркаға 100 мл
концентірленген күкірт қышқылына 8 мл 57 % хлор қышқылы қосылған қоспадан
1 мл-ден құйылды. Пробиркалар қақпағын жауып түнге қалдырылды. Келесі күні
ылғал күйдіру жұмысы ауа сорғыш шкафтың астында, электрлік плиткаға асбест
төсеніші үстінде жүргізілді. Толық түссізденуді біліп отыру үшін, бақылау
варианты ретінде қышқылды жеке пробиркада 1 мл көлемде күйдірдік. Толық
түссіздену процесі аяқталған соң, салқындатып көлемін 10 мл-ге дейін
дистилденген сумен жеткізілді. Пробиркалар қақпағы жабылған күйде
тоңазытқышта сақталды. Ондағы ауыр металл иондары инверсиондық
вольтамперметрлік тәсіл көмегімен анықталды.
Өсімдіктердің төзімділігін Уилкинс коэффиценті бойынша анықтау Wilkins
D. S. (1978) әдісі бойынша жүргізілді.
2.3. Зерттеу жұмыстарының нәтижелері
2 3.1 Ауыр металдардың кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің
құрғақ биомасса жинауына әсері
Көптеген зерттеушілердің мәліметтеріне қарағанда ауыр металдардың
әсерінен тамырдың өсуі сабаққа қарағанда көбірек тежеледі, тамыр түктерінің
саны және биомассасы азаяды. Ауыр металл әсерінен алдымен тамырдың
меристема аймағы, содан кейін тамыр түктерінің түзілуі жүретін созылу
аймағының клеткаларында күрделі өзгерістер орын алады. Өсу корреляциясы
бұзылып, апикальды өсу мен латеральды өсу үйлесімділігі жойылады. Соның
салдарынан тармақталуы, бойлай өсуі тежеліп қысқа жуан тамырлар түзіледі.
Нәтижесінде өсімдік тамырының жалпы және адсорбциялағыш бетінің көлемі
кішірейеді, осыдан барып өсімдік біртіндеп тіршілігін тоқтатады. Тамырдың
қоректік заттарды сіңіру қабілетінің төмендеуі бара-бара өсімдіктің өсуін,
дамуын тежеп тіршілігін тоқтатуға дейін әкеледі [86,85].
Ауыр металдар өсімдіктердің жер үсті мүшелерінің де өсуін тежейді, бұның
салдарынан ассимиляциалаушы мүшелердің дамуы бұзылып, өсімдіктің жалпы
құрғақ биомассасы төмендейтіндігі туралы деректер келтіреді [86, 87].
Келтірілген мәліметтерді ескере отырып ауыр металдардың әртүрлі
концентрацияларының өсімдіктердің биомасса жинақтауына әсерін қарастырайық.
Тәжірибеге ілінген өсімдіктердің биомасса жинақтау қарқыны ауыр металдардың
концентрациясына тәуелді екендігі және ауыр металдардың 1-ші классқа
жатқызылатын өте улы (Cd, Pb) түрлерінің тәжірибеге алынған
концентрацияларында өсімдіктердің сезімтал түрлерінің өсіп-дамуының мүлд
2-кесте Кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса
жинақтауына мыстың әсері (мг)
ВарианттаA. repens Z. inermis Ph. pratense A. gigantea
р
3,2 мгкг 0,52 1,08 0,68 0,50
6,4 0,43 0,89 0,62 0,64
12,8 0,20 0,71 0,50 0,42
25,6 0,15 0,55 0,06 0,42
Уилкинс коэффиценті бойынша өсімдіктердің төзімділік қатары (25,6 мгкг)
Z. іnermіs A. gigantea A. repensPh. pratens
тежелетіндігі анықталды. Ауыр металдардың әсеріне өсімдіктердің
негізінде тамыр жүйесі сабаққа қарағанда көп зардап шегетіндігі байқалды.
Бұндай нәтижелерді 2-5 кестелерден көре аласыздар.
Ауыр металл мыстың әсеріне тәжірибеге ілінген барлық өсімдіктер өсіп-
дамығанымен концентрацияға байланысты олардың биомассасы тәуелді түрде
азайып отырды (кесте 2).
Екінші кестеде келтірілгендей мыстың концентрациясы артқан сайын
өсімдіктердің биомассасы тәуелді түрде төмендеген. Дегенмен, Z. іnermіs
өсімдігін тәжірибедегі басқа өсімдіктермен салыстырғанда (бір тамыр, сабақ
немесе тұтас бір өсімдіктің құрғақ салмағы) биомассасы жоғары. Тіпті басқа
өсімдіктердің бақылау вариантымен салыстырғанда Z. іnermіs өсімдігінің ең
жоғары концентрациядағы сабақ, тамыр және бір өсімдік бойынша құрғақ
биомасса жинау қарқыны көрсеткіші жоғары екендігін көруге болады. Ал, ең
төмен көрсеткішті A. gigantea өсімдігі көрсетіп тұр. Мысалы, Z. іnermіs
өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 2,1 мг-ды құраса,
концентрация 3,2 мгкг, 6,4 мгкг болғанда 1,9 мг, 1,8 мг-ға ғана
төмендеген. Ал, 12,8 мг және 25,6 мгкг концентрацияда 1,7 мг, 1,6 мг-ды
құрады. Бұл көрсеткіштер A. repens өсімдігінде бақылау вариантында 1,4 мг-
нан концентрация артқанда 1,2 мг, 1,1 мг, 1,0 мг және 0,6 мг-ға дейін
төмендеген. Ph. pratense өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау
вариантында 0,5 мг болса, 3,2 мгкг төменгі концентрацияда бақылау
деңгейінде 0,5 мг қалып, басқа концентрацияда 0,4 мг және 0,3 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz