ЭлБиб

Экологическая физиология

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ВЫСШИХ РАСТЕНИЯХ ЛЕСОСТЕПНОГО И СТЕПНОГО ПОВОЛЖЬЯ

Прохорова Н. В.

Самарский государственный университет, г. Самара

К настоящему времени химический состав растений изучен достаточно хорошо. Установлена

способность растений поглощать из окружающей среды в больших или меньших количествах практически

все известные химические элементы. Взгляды на роль тех или иных элементов в метаболизме растительных

организмов во многом расходятся. Одни авторы считают, что так или иначе все они участвуют в жизненных

процессах, другие же указывают на то, что для нормальной жизнедеятельности растений необходимы лишь

определенные группы элементов, функции которых незаменимы. К ним относят С, Н, О, N, Р, S, К, Са, Mg,

Fe, Mn, Си, Zn, Mo, В, Na, Si, Со и некоторые другие элементы, в том числе и тяжелые металлы, среди

которых много микроэлементов, действительно необходимых растениям.

На разных этапах эволюции сопряженно с изменениями в составе биосферы изменялась

металлопоглощающая способность растений, поэтому возникшие в разное время группы растительных

организмов характеризуются разным содержанием тяжелых металлов. В свое время В.И. Вернадский (1926,

1931) и А.П. Виноградов (193 8,1952,1963) высказывали предположение о том, что элементный химический

состав растений можно рассматривать как видовой признак. Данные многих исследователей в той или

иной мере подтверждают эту идею и показывают специфику металллоаккумуляции у растений,

произрастающих в разных экологических условиях.

Современный уровень развития цивилизации всемерно способствует техногенной металлизации

биосферы. Среди живых организмов первичными аккумуляторами тяжелых металлов являются растения,

поэтому необходимо иметь объективное представление о нормальных (фоновых) концентрациях данных

элементов в компонентах растительного мира разных природно-географических зон. Высказывается мнение,

что низкоорганизованные растения (мхи, лишайники) обнаруживают особенно высокую степень адаптации

к токсичным концентрациям некоторых элементов, которые накапливаются в их биомассе в гораздо больших

количествах, чем в биомассе покрытосеменных. По мнению некоторых исследователей, наибольшей

металлоаккумулирующей способностью обладают лишайники. По способности связывать тяжелые металлы

высшие растения располагаются в следующий ряд:

Bryophyta > Pteridophyta > Spermatophyta

В период с 1991 по 2002 гг. изучали металлоаккумулирующую способность высших растений в

условиях лесостепного и степного Поволжья. Было установлено фоновое содержание 12 тяжелых металлов

в надземной биомассе 11 видов мхов, 25 видов древесных и кустарниковых и 75 видов травянистых

растений, произрастающих в естественных фитоценозах района исследований. Отбор образцов для

количественного элементного анализа производили в лесных, луговых и степных сообществах лесостепной

и степной зон в пределах Самарской области. Определяли содержание тяжелых металлов (Ti, Fe, Mn, Sr,

Rb, Cr, V, Co, Ni, Cu, Zn, Pb) в золе надземных органов травянистых растений и мхов, в листьях древесно

кустарниковых растений с использованием ядерно-физического метода анализа по характеристическому

рентгеновскому излучению (метод ХРИ, зарубежный аналог PIXE).

Полученные данные показали, что среди изученных растений максимальной металлоаккумулирующей

способностью обладаютпредставители отдела Bryophyta, в фитомассе которых накапливается на 1-2 порядка

больше тяжелых металлов, чем в листьях древесных или надземной фитомассе травянистых растений.

Среди моховидных, обитающих в Самарской области, максимальная металлоаккумулирующая способность

выявлена у

Bryum

capillare, средняя - у

Fnnaria hydromefrica

, минимальная ~ у

Bryum caespicum

Цветковые растения по количественным характеристикам металлоаккумуляционной способности

можно расположить в следующий ряд: деревья < кустарники < травы. В накоплении отдельных элементов

этот порядок может нарушаться. Например, деревья и кустарники накапливают больше Ti и Мп, чем травы,

но по суммарным концентрациям всех анализируемых элементов травы занимают лидирующее положение

среди цветковых растений.

Полученный материал оказался достаточно информативным и в систематическом отношении, что

позволило рассмотреть особенности накопления тяжелых металлов у растений, принадлежащих к различным

подклассам. По суммарному содержанию всех изученных элементов (Ti, Mn, Fe, Sr, Rb, V, Cr, Co, Ni, Cu,

Zn, Pb) подклассы образуют следующий ряд:

Asteridae > Ranunculidae > Caryophyllidae > Dilleniidae

itosidae >

Liliidae > Hamamelididae

. Этот порядок расположения подклассов в основном сохраняется и

для суммарного содержания только техногенных элементов (V, Cr, Со, Ni, Cu, Zn, Pb - преимущественное

распространение от техногенных источников). Наибольшим числом видов в выборке исследованных

растений был представлен подкласс

Asteridae

. Из четырех рассматриваемых в данном подклассе семейств

253

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека