Ауыр металдардың өсімдіктерге ену жолдары

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 31 бет
Таңдаулыға:

Ауыр металдардың
астық тұқымдас өсімдіктердің
өніп-өсуіне әсері

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

1. АУЫР МЕТАЛДАР, ОЛАРДЫҢ ӨСІМДІКТЕРГЕ
ӘСЕРІ ЖӘНЕ
ТАРАЛУЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ...
1.1 Ауыр металдарға жалпы
сипаттама ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2 Ауыр металдардың өсімдіктерге ену
жолдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.3 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілу және жинақталу
процестеріне тамыр клетка қабығының атқаратын
рөлі ... ... ... ... ... ... .
1.4 Ауыр металдардың (Cu, Cd, Zn, Pb) өсімдіктерге
тигізетін улы
әсері ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ...

2. Ауыр металдардың кейбір табиғи астық
тұқымдас өсімдіктердің дәнінің өнуіне әсері ... ... ... ... ... ..

3. Ауыр металдардың кейбір табиғи астық
тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса
жинауына
әсері ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... .

4. Кейбір табиғи астық тұқымдас ө
сімдіктердің жекеленген мүшелерінде
ауыр металдардың таралу ерекшеліктері ... ... ... ... ... .. ... ... ..

5.
ҚОРТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ..

КІРІСПЕ

ХХ ғасырдың басында, ғылым мен техниканың дамуы өндіріс орындарының
жедел өсуіне ықпал етті. Осыған орай 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.
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 [4].
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 [5].
Ғылыми деректерге сай, трофикалық байланыстар арқылы адам ағзасы тағам
өнімдерінен 40-50 %, судан 20-40 %, ауадан 20-40 % улы заттарды қабылдайды.
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.
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.
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.
Осындай бағыттағы ізденістер индустриялы өркендеген мемлекеттерде
кеңінен жүргізіле бастағаны әдебиеттерден белгілі. Сонымен қатар әр елде
климат жағдайына сай емес өсімдік түрлерін табумен қатар оларды кеңінен
қолдану, төзімділік табиғатын анықтау жұмыстары жүргізілуде. Қоршаған
ортаны қалпына келтіру, әр елде халықты таза сапалы өніммен қамтамасыз ету,
ауылшаруашылық және мәдени өсімдіктердің ауыр металдарға төзімді сорттарын
шығару ғылымның әртүрлі салаларының алдында тұрған басты мәселе.

1. АУЫР МЕТАЛДАР, ОЛАРДЫҢ ӨСІМДІКТЕРГЕ ӘСЕРІ ЖӘНЕ ТАРАЛУЫ

1. Ауыр металдарға жалпы сипаттама

Жалпы ауыр металл дегеніміз, салыстырмалы атомдық салмағы 40-тан,
тығыздығы 5 гтекше см-ден жоғары химиялық элементтер [6]. Ауыр металдарды
улы элементтермен қоса есептегенде Менделеев таблицасының 23-дей бөлігі
кіреді. Олардың ішінде кадмий, қорғасын және сынап элементтері ең улы ауыр
металл болып саналады. 1980 жылғы UNESCO-нің шешімі бойынша бұған тағы
сегіз элемент (V, Co, Mn, Cu, Mo, Nі, Zn, Cr) және үш металлоид (As, Se,
Sb) қосылған болатын. Сонан соң олардың қатары тағы екі металмен
толықтырылды (Tі, Sr) [6]. Осы элементтер тірі ағзаларға улы әсері жағынан
мынадай кластарға жіктелген.

Класс Элементтер

1 As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn, Tі
2 Co, Nі, Mo, Cu, Sb, Cr
3 Ba, V, W, Mn, Sr

Г. И. Оксенгендлер (1991) мәліметтері бойынша кадмий және қорғасын іс
жүзінде барлық жерлерде таралған және олар улы әсер ету жағынан бірінші
класқа жатқызылады. Бұл элементтердің қандай да мөлшері болмасын адам
ағзасы үшін өте қауіпті және қалыпты мөлшерден жоғарылауы тірі ағзаларда
зат алмасудың әртүрлі бұзылуына әкеледі [7].
Ауыр металдар арасында “улы” сөзінің түсінігі тек ауыр металдардың жеке
түріне ғана қатысты емес, олардың ортадағы концентрациясына байланысты.
Ауыр металдар арасында тапшы жағдайда өсімдік тіршілігі үшін өте қажетті
микроэлемент, ал ортадағы концентрациясы жоғары болғанда улы ауыр металл
болып есептелетін түрлері бар. Ауыр металдардың улы концентрация шегі
өсімдік түріне жекелеген түрлердің төзімділігі мен химиялық элементтің
өсімдік тіршілігінде алар орнына байланысты. Өсімдік тіршілігінде көп
кездесетін кейбір химиялық элементерді Кабата-Пендиас, Пендиас Х. (1989)
тапшы, қалыпты және жоғары болуына байланысты төмендегідей 1 кесте
көрсеткіштермен келтірген. Сонымен қатар ауыр металдардың қоректік
ортадағы өсімдіктерге улы әсер ету концентрациясына байланысты төмендегідей
қатарға жіктеген [19]:
1. Өте улы 1 мгл-ден төмен концентрациясында Ag, Be, Hg, Sn, Cd, Nі,
Pb;
2. Орташа улы 1 мгл-ден 100 мгл аралықтағы концентрация As, Se, Al,
Ba, Cо, Cu, Cr, Fе, Mn, Zn;
3. Улы әсері төмен 100 мгл Ca, Mg, Sr Lі;

1 Кесте-Өсімдіктер тіршілігіне ауыр металдардың әсер ету концентрациясы
(мгкг құрғақ салмаққа шаққанда)

Элементтер Тапшы Қалыпты Жоғары
Co -- 0,002-1 15-20
Cu 2-5 5-10 20-100
Mn 15-25 20-300 300-500
Ni -- 0,1-5 10-100
Pb -- 5-10 30-300
Ti -- -- 50-200
V -- 0,2-1,5 5-10
Zn 10-20 27-150 100-400
Cd -- 0,05-0,2 5-30

Ауыр металдардың басқа ластаушылардан мынандай ерекшеліктері бар:
-ауыр металдар арнайы ластаушы заттар тобына жатпайды, себебі бұл заттар
арнайы ластағыштарға қарағанда (мысалы, пестицидтер мен бензапирен)
биосферада қалыпты, экологиялық таза аймақтарда да кездеседі.
-ауыр металдарға “өзін-өзі” тазарту ұғымы қолданылмайды, яғни олар
қоршаған ортада ыдырамайды. Олардың жартылай тазаруының алғашқы кезеңі
(бастапқы концентрациясының жартысы) әр элемент үшін әртүрлі және ұзақ
уақытты қажет етеді: мырыш 70-310 жылға дейін, мыс 310-1500 жыл, кадмий 13-
110 жыл, қорғасын 740-5900 жылды қажет етеді. Бұл көрсеткіштер топырақ
түріне, ортаның рН-на және тағы басқада қасиеттерге байланысты өзгеріп
отырады [8].

2. Ауыр металдардың өсімдіктерге ену жолдары

Атмосфераға таралған ауыр металдарды өсімдіктер жапырағы арқылы
қабылдаса, тамыр арқылы топырақтан сіңіреді. Ауадағы шаң құрамындағы ауыр
металдар өсімдік жапырағының эпидермисінің балауыз құрамына шөгіп, устьица
немесе кутикула арқылы өсімдікке сіңірілсе, көп бөлігі жауын-шашын арқылы
шайылып кетеді. Өсімдік жапырағы арқылы элементтердің сіңірілуі жапырақтың
морфологиялық құрылысы және жапырақ бетінің функционалдық негізімен
(балауыз қабатының қалыңдығы, тегістігі, жабысқақтығы) анықталады. Мысалы,
шөптесін өсімдіктер мен ағаштардың жапырағы арқылы қорғасын және басқа
элементтердің сіңірілуін зерттеген жұмыстар нәтижесі көрсеткендей, күрделі
жалпақ жапырақтар ұсақ балауыз қабаты жұқа жай жапырақтармен салыстырғанда
ауыр металл иондарын көп жинақтаған. Дегенмен, қорғасын элементінің басқа
элементтермен (Zn, Cd, Cu, Fe) салыстырғанда өсімдіктердің жапырағымен өте
аз сіңіріліп, оның басқа мүшелеріне нашар тасымалданатындығы анықталған
[9].
Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілуін тамыр мен жапырақ арасындағы
қатынасын көптеген ғалымдар өз еңбектерінде қарастырған. Мысалы, неміс
ғалымдары ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілуінің негізін анықтау үшін
атмосфера қабатының әртүрлі ластанған аймақтардағы ағаштардың жекелеген
мүшелеріне талдау жасаған. Зерттеу нәтижелерінің қорытындысы бойынша ауа
қабаты көп ластанған аймақтағы өсімдік жапырағында ауыр металл
концентрациясы жоғары болғанымен сабағында аз кездескен. Жапырақтағы ауыр
металдардың көп бөлігі жапырақтың үстіңгі қабатында болғаны анықталған. Бұл
мәліметтер өсімдіктер ауыр металдарды ассимиляциялаушы ұлпаларымен көп
сіңірмейтіндігін, олардың өсімдікке негізгі түсу жолы тамыр арқылы
екендігін аңғартады. Қосымша жүргізілген мәліметтерге қарағанда жауын-
шашынға дейінгі және одан кейінгі жапырақтағы ауыр металдардың
концентрациясы өзгеріп, тамырдағы мөлшері 1,5-2,5 есеге дейін артқан.
Ауыр металдардың тамыр арқылы өсімдіктерге сіңірілуі олардың топырақтағы
жеңіл жылжитын формаларымен анықталады [10]. Ауыр металдардың топырақтағы
жылжымалы формасы жоғары емес орташа 5-10%-дай, негізінен ауыр металдардың
ортадағы концентрациясына және топырақтың қасиеттеріне байланысты (рН,
қарашіріктің мөлшері т. б.) өзгеріп отырады. Кабата-Пендиас, Пендиас Х.
1989) ауыр металдардың өсімдік тамырымен сіңірілуінің бір-біріне тәуелсіз
екі жолы активті (метаболиттік) және пассивті (метаболиттік емес)
болатындығын болжап, атап көрсетті.
Химиялық элементтердің тамырмен сіңірілуінде ортадағы концентрациясына
байланысты өзара бақталастық (антагонистік және синергистік) қызметінің
әсері бар. Мысалы, қоректік ортада Mn, Zn, Cu, Co, Nі жоғары болуы Fe
элементінің сіңірілуін төмендетсе, өз кезегінде Fe элементінің жоғары болуы
жоғарыдағы элементтердің азаюына әкеледі. Мырыш элементі мыспен, никель
және кадмий элементтері мырыш, мыс элементтерімен бір-біріне антагонистер
болып есептеледі.
Иондар антагонизмі макроэлементтер (Ca, Mg, K, P) мен ауыр металдар
арасында да болуы мүмкін. Ауыр металл қорғасын ерімейтін фосфаттарды түзеді
де фосфордың жетіспеушілігін тудырады. Топырақ типі, оның механикалық
құрамы, органикалық заттар мөлшері, pH көрсеткіші және басқа элементтердің
қатысуы, әсіресе Ca және P өсімдіктегі ауыр металдардың улылығын өзгертуі
мүмкін.
Барлық ауыр металдар органикалық қышқылдарда, пигменттерде, липидтерде
Ca элементін төмендетсе, Mg нуклеин қышқылдарында, полисахаридтерде
төмендеген. Ауыр металдар Mn-тің полярлы қосылыстарда жинақталуын тудырған.
Cr, Bі, Cd және Ba әсерінен Zn элементі белокта, полисахаридтерде
жоғарылаған. Тары өсімдігінде ауыр металдар әсерінен пигменттерде, липидте,
белокта, пектатта Cu жинақталса, полисахаридтерде, органикалық және нуклеин
қышқылдарында өзгермеген күйі қалған. Бұл алынған көрсеткіштерден
өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде және олардың фракцияларында ауыр
металдар жоғарылап, өсімдікке қажетті микроэлементтердің ығысуына әсер
ететінін көруге болады. Өсімдік тіршілігіндегі химиялық элементтердің
ретінің бұзылуы олардың өсіп-дамуына теріс әсер беретіні белгілі.

1.3 Ауыр металдардың өсімдіктерге сіңірілу және жинақталу процестеріне
тамыр клетка қабығының атқаратын рөлі

Қоршаған ортадағы ауыр металдардың жоғары концентрациясы өсімдік
тамырының клетка қабығына сіңіріліп қана қоймай әртүрлі қосылыстар түрінде
оның бетіне шөгіп қалады. Мысалы, клетка қабығында қорғасын мен мырыш
фосфатты комплекс түрінде байқалған [11], ал алюминий гидроксид түрінде
кездескен.
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 [12].
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 [43].
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.
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. Металдар клетка қабығымен
байланысып қоймай оның құрылысына, функциясының түзілуінде негізгі роль
атқаратындығын айта кеткен жөн. Мысалы, темір, мыс, марганец элементтері
клетка қабығында белок көпіршелері құрамына кіріп, фибрилдер мен
целлюлозалардың бір-бірімен байланысын қамтамасыз етеді. 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.
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. Ал, С. Д. Давыдовтың (1982) еңбектерінде
мырышты адсорбциялайтын пектинді заттардағы карбоксил топтар ғана емес,
белоктардың да үлесі бар екендігі туралы мәліметтер келтірілген.
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 [13].
Металдар клетка қабығының катион алмастырушы бөлігімен өте берік
байланысқан, оларды азайту немесе бөліп шығару үшін ұзақ және жақсы
гидролиз қажет [10]. 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. 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.
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 [11].
Көптеген зерттеушілердің тұжырымдары бойынша ауыр металдар өсімдік
клетка қабығымен берік байланыста болады [8-9]. Дегенмен, кейбір
зерттеушілердің көзқарасы бойынша клетка қабығының әлсіз байланысы
салдарынан ауыр металдар клетка цитоплазмасында жинақталады деген
мәліметтер де бар.
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.
Көптеген авторлар төзімді өсімдіктердің тамырының клетка қабығы ауыр
металдарды жинақтайтын жүйе ретінде және төзімділік механизімін
анықтайтындығы туралы мәліметтер келтіреді.
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.
Ауыр металдардың өсімдік тамырының клетка қабығында шоғырлануы және
клеткада жинақталуы өсімдіктердің жер үсті мүшелерін улы иондар әсерінен
қорғайтын төзімділік механизмі болып табылады. Ауыр металдардың тамырда
жинақталуы жер үсті мүшелеріне қорғасынның, мыстың, кадмий мен мырыштың
және т. б. ауыр металдардың аз тасымалдануы өсімдіктердің төзімділігі
екендігін бірқатар зеттеушілер көрсетті. C. D. Foy 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.

3. Ауыр металдардың (Cu, Cd, Zn, Pb) 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 [13]. 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.
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.
Ауыр металдар өсімдіктердің жер үсті мүшелерінің де өсуін тежейді, мұның
салдарынан ассимиляциялаушы мүшелердің дамуы бұзылып, өсімдіктің құрғақ
биомассасы төмендейді. Атмосфераның металдармен ластануында және металға
бай биогеохимиялық аймақтарда өскен өсімдіктерде жапырақ тақтасының
ұсақтығы, қыртыстануы және деформациялануы сияқты морфологиялық өзгерістер
байқалады. 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.
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.
Кадмийдің айтарлықтай бөлігі топыраққа және суға жауын-шашын арқылы
түседі. Жыл сайын Балтық теңізіне 200 тонна кадмий түссе, оның 45% ауадан
келеді.
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.
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.
Кадмийдің өсімдіктердегі улы әсерінің алғашқы белгілері болып:
өсімдіктің өсуінің баяулауы, биомасса жинауының кемуі, хлороз, түсімнің
азаюы тағы басқа физиологиялық процестер жатады.
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.
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.
Өсімдіктердің табиғи жағдайда кадмийді сіңіруі әртүрлі. Оларды үш топқа
бөледі: Бірінші топқа бұл элементтің салыстырмалы төменгі мөлшерін
сіңіретін бұршақ тұқымдастар жатса, екінші топқа орташа мөлшерін
сіңіретіндер астық, асқабақ тұқымдастар, ал үшінші топқа бұл элементтің
жоғары концентрациясын сіңіретін крестгүлділер, күрделігүлділер, алабұталар
жатады. Бұл тұқымдастардың ішінде кадмийдің төменгі немесе жоғары
концентрациясын жақсы сіңіретіндер немесе сезімтал түрлері де кездеседі.
Cd-дің өсімдіктерде таралуы. 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 [14].
Техногенді ластанған аудандардағы өсімдіктер мен өсімдік өнімдерінде
кадмийдің мөлшері кең деңгейде ауытқиды. 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 [14]. Осыған сәйкес кейбір зерттеушілердің көзқарасы бойынша ауыр
металдардың, соның ішінде кадмийдің өсімдік дәнінде қалыптан тыс
жоғарылайтынын атап кетеді.
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 [15].
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.
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 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.