Поглощение и распределение тяжелых металлов в организме гидрофитов

оксид тяжелый металл пресноводный

Водная среда по условиям обитания относительно постоянна. Однако в последние десятилетия ее стабильность нарушается антропогенными воздействиями, прежде всего, в виде различных поллютантов органического и неорганического происхождения. Среди них особое положение занимают ионы тяжелых металлов. В небольших количествах они необходимы для нормальной жизнедеятельности высших водных растений. Такие металлы, как медь, цинк, никель, входят в состав многих ферментативных систем, обеспечивающих практически все основные функции организма [Чернавская, 1989].

Гидрофиты, группа вторично водных цветковых растений, в зависимости от степени контакта с водой подразделяются на воздушно-водные (гелофиты), плавающие (плейстофиты) и погруженные (гидатофиты) [Лукина, 1988]. Гидрофиты являются важными компонентами водных экосистем. Способность водных растений накапливать тяжелые металлы в значительных количествах, образуя нетоксичные комплексы, свидетельствует об их высокой устойчивости к повышенным концентрациям металлов в среде обитания и открывает широкие перспективы для их использования при мониторинге и фиторемедиации [Nekrasova, 2009].

Проблема устойчивости высших растений к антропогенному загрязнению является одной из приоритетных в современной биологии. Среди многочисленных загрязнителей особое место занимают тяжелые металлы. В небольших количествах многие из них необходимы для нормальной жизнедеятельности растений, например, медь, цинк, марганец и никель являются кофакторами ферментов различных биохимических реакций или входят в состав биологических комплексов [Улахович, 1997].

Изучение способности погруженных и плавающих гидрофитов накапливать отдельные элементы, а также выявление токсического действия тяжёлых металлов и механизмов детоксикации представляют не только научный интерес, но и имеют большое практическое значение для решения задач мониторинга водных экосистем и фиторемедиации. Перспективным в теоретическом плане и для практического использования представляется изучение видоспецифичных ответных реакций водных растений на действие тяжёлых металлов. В то же время избыток тяжёлых металлов подавляет рост и влияет на жизнеспособность гидрофитов, нарушая физиолого-биохимические процессы в клетках [Золотухина, 1989].

Известно, что стрессовые условия вызывают образование повышенных количеств активных форм кислорода (АФК) и как следствие окислительное повреждение жизненно важных биополимеров и клеточных мембран [Чиркова, 2002]. Развитие окислительного стресса при действии тяжёлых металлов и основные механизмы защиты клеточного уровня изучены более детально у высших наземных растений [Gallego, 1996]. Выявлены компоненты антиоксидантной системы, включающей каротиноиды, небелковые тиолы (глутатион), ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионредуктаза и др.) [Blokhina, 2003], а также SH-обогащенные белки, которые устраняют не только избыток тяжёлых металлов, но и токсичные радикалы [Cobbett, 2002].

В литературе имеются сведения, что некоторые виды гидрофитов проявляют повышенную устойчивость к загрязнению среды тяжёлыми металлами [Микрякова, 2002]. Водные растения обладают способностью аккумулировать тяжелые металлы в достаточно больших количествах [Артамонов, 1986].

Защитные механизмы водных растений почти не исследованы. Изучение особенностей адаптивных механизмов у гидрофитов, прошедших длительный эволюционный путь приспособления к водной среде, представляется актуальным и может быть полезным не только в теоретическом плане, но и для практического использования в мониторинге и фиторемедиации. Биогидроботанический способ находит все более широкое применение в очистке производственных сточных вод, при которой основную функцию очистки выполняет высшая водная растительность [Полевой, 1989].

Перейти на страницу: 1 2 3

Еще статьи

Воздействие городской серости на человека и его психику
Среда обитания, окружающая современного человека, включает в себя природную среду, искусственно преобразованную человеком "вторую природу", искусственную среду, созданную человеком (третью природу), социальную среду. Искусственная среда, созданная человеком, ...