WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

В растениях имеется корневой барьер, препятствующий транслокации тяжелых металлов в надземные органы (Ягодин, Говорина, 1995; Ramos et al., 2002). Для обнаружения наличия корневого барьера в исследуемых растениях был рассчитан коэффициент корневого барьера Ккб (Плеханова, 2007). Значения данного коэффициента выше единицы указывают на наличие корневого барьера при поглощении элементов растениями. В наших исследованиях мы получили противоречивые результаты. Единственный элемент, для поступления которого характерен барьерный тип, это Fe. Аккумуляция его в корнях наблюдалась у 81 % исследованных растений. Около половины исследованных растений (49 %) аккумулировали Cu в надземных органах. Zn накапливался в надземной части у 62 % растений, Pb и Cd – у 48 % и 41 % растений. К и Ca преимущественно накапливались также в надземных органах – у 92 % и 78 % растений соответственно. Данные, описывающие преимущественное накопление биофильных элементов в надземных частях растения встречаются и в литературе (Дибирова, Ахмедова, 2005; Стрекалова, 2007; Денисова, 2006).

Отсутствие корневого барьера при поглощении Cu и Zn большинством исследованных растений, возможно, связано с недостаточным содержанием этих элементов в почве.

В связи с тем, что у некоторых лекарственных растений терапевтическим эффектом обладают только определенные органы, в работе исследовалось распределение элементов по органам растений. На рисунках 1–3 приведены данные по содержанию элементов в различных органах растений, из которых видно, что наибольшим содержанием Cu, Zn, Pb и Cd отличаются генеративные органы большинства изученных растений, Fe – корни. Стебли выполняют функции проводящих путей, поэтому в них происходит наименьшее накопление микроэлементов. Аккумуляция Zn в генеративных органах обусловлена тем, что Zn играет важную роль в формировании генеративных органов и плодоношении (Школьник, 1974). K преимущественно аккумулируется в цветах и листьях, Ca - в листьях.

Дикорастущие растения были отобраны с пробных площадок в трех регионах, различающихся по уровню техногенной нагрузки (техногенная нагрузка оценивалась по «Карте экологической ситуации РТ» (1994) и по «Карте предрасположенности территории РТ к проявлению неблагоприятных ситуаций» (2002)): в пригородной зоне Казани и Зеленодольска (Казанско-Зеленодольский промышленный регион), на территории Восточного Закамья (нефтедобывающей регион) и на территориях, значительно удаленных от воздействия промышленных выбросов (фон).

Распределение всех элементов, за исключением Pb и Cd, по органам в растениях регионов с различной техногенной нагрузкой значительно не отличается. Следует отметить, что в растениях фоновых территорий содержание Pb и Cd в корнях превышает содержание этих элементов в генеративных органах. Pb и Cd в условиях Казанско-Зеленодольского промышленного и нефтедобывающего регионов аккумулируются преимущественно в генеративных органах. Возможно, такое распределение Pb и Cd по органам растений в пригородной зоне промышленного региона обусловлено аэральным их поступлением.

Расчет критерия Краскела-Уоллиса указывает на значимость различий по содержанию всех элементов (р<0.0001) между органами дикорастущих растений за исключением Сd.

Рис. 1. Распределение микроэлементов по органам дикорастущих растений, мг/кг сухого веса

Рис. 2. Распределение Pb и Cd по органам дикорастущих растений, мг/кг сухого веса

Рис. 3. Распределение макроэлементов по органам дикорастущих растений,

мг/кг сухого веса

3.2.5. Эдафические и фитоценотические факторы накопления биофильных элементов и тяжелых металлов дикорастущими растениями

Одним из факторов, определяющих характер аккумуляции металлов растениями, является содержание их подвижных форм в почве. Однако некоторыми авторами обнаружено, что содержание микроэлементов в растениях не зависит от содержания их подвижных форм в почве (Шихова, 1997; Старова, 1998, 2003; Валеева, 2004) или связь их не проявляется при статистическом анализе.

Корреляционный анализ данных по содержанию металлов в растениях и почвах показал наличие значимой положительной зависимости между содержанием Zn, Pb, Cd, K и Ca в растениях и содержанием подвижных форм этих элементов в почве (табл. 8). Между содержанием Zn, Pb и Cd в растении и содержанием в почве K и Ca обнаружена значимая отрицательная связь. В главе 3.2.2 (табл. 6) было показано наличие антагонизма между содержанием в растениях К и Са с одной стороны, и Pb и Cd, с другой. Следовательно, повышенное содержание K в почве также как и Ca оказывает ингибирующее влияние на транслокацию в растения некоторых металлов, и, что особенно важно, опасных токсикантов – Pb и Cd.

Выявленная нами особенность почвенного K снижать поступление микроэлементов в растения подтверждается некоторыми литературными данными, согласно которым повышенное содержание К в среде приводит к снижению коэффициентов накопления Cu, Zn и Cd (Суслина, Анисимова и др., 2006), а также к снижению поступления Pb в растения (Chen, 2007).

Таблица 8

Коэффициенты корреляции (rS) между содержанием биофильных элементов и тяжелых металлов в растениях и концентрацией их подвижных форм в почве (n=160)

 

Содержание подвижных форм элементов в почве

Cu

Fe

Zn

Pb

Cd

K

Ca

Содержание элементов в растениях

Cu

0.03

-0.31

-0.16

-0.05

0.01

0.10

0.18

Fe

-0.05

-0.09

-0.18

0.04

-0.19

0.01

0.14

Zn

0.03

0.29

0.24

0.37

0.08

-0.40

-0.40

Pb

-0.21

0.37

0.33

0.63

0.12

-0.68

-0.61

Cd

-0.31

0.11

0.43

0.32

0.71

-0.37

-0.53

K

-0.003

-0.21

-0.28

-0.46

-0.14

0.40

0.47

Ca

0.18

-0.27

-0.19

-0.18

-0.15

0.22

0.32

Примечание. Выделенные жирным шрифтом коэффициенты корреляции значимы при р<0.05.

Выявлена значимая (р<0.05) отрицательная корреляция между содержанием в почве гумуса и содержанием Zn ( rS=-0.71) и Pb (rS=-0.65) в растениях. Коэффициент корреляции между величиной рН и содержанием элементов в растениях также указывает на наличие значимой (р<0.05) отрицательной зависимости между этими показателями для Zn, Pb, Cd, но менее выраженной (rS=-0.27, rS=-0.31, rS=-0.35 соответственно). Обнаруженные особенности подтверждают вышеописанные закономерности о преимущественном влиянии органического вещества на подвижность Pb в почве, и, соответственно, на доступность его растениям.

Интенсивность поступления химических элементов в растения из почвы отражают коэффициенты накопления. По величине коэффициента накопления растениями биофильные элементы и тяжелые металлы можно расположить в ряд: K (144.1) > Cu (124.9) > Zn (34.7) > Fe (22.4) > Ca (6.7) > Pb = Cd (2.6).

Величины коэффициентов накопления (КН) Cu изменялись в диапазоне от 0.3 для свербиги восточной (Bunias orientalis) до 940.0 для бодяка щетинистого (Cirsium setosum ); КН Fe – от 0.2 для ландыша майского (Convollaria majalis) до 668.7 для тимьяна ползучего (Thymus serpyllum); КН Zn – от 0.5 для свербиги восточной (Bunias orientalis) до 390.4 для цикория обыкновенного (Cichorium intybus); КН Pb – от 0.01 для цикория обыкновенного (Cichorium intybus) и трехреберника продырявленного (Tripleurospermum perforatum) до 16.2 для вьюнка полевого (Convolvulus arvensis); КН Cd – от 0.06 для цикория обыкновенного (Cichorium intybus) до 81.5 для ландыша майского (Convollaria majalis); КН K – от 5.7 для ковыля перистого (Stippa pennata) до 2864 для люпина многолистного (Lupinus polyphyllus); КН Ca – от 0.03 для ежи сборной (Dactylis glomerata) до 79.4 для черноголовки обыкновенной (Prunella vulgaris).

Луговые растения отличаются интенсивным накоплением Cu, Fe и Zn, растения хвойных лесов – Pb, а растения прогалины – Cd, K и Ca. Наименьшая интенсивность аккумуляции Cu, Zn, Pb, Cd и K характерна для растений урбофитоценозов.

Высокая вариабельность коэффициентов накопления свидетельствует об изменчивости почвенных условий произрастания растений. Различие между величинами КН биофильных элементов и тяжелых металлов более чем на порядок указывает на предпочтительное поглощение жизненно необходимых элементов по сравнению с токсикантами. Таким образом, наиболее высокая степень накопления в растительности свойственна элементам с низким региональным фоном. В условиях малого содержания элемента в почве, растение поглощает все имеющееся количество доступных для него форм этого элемента (Ивлев, 1986).

Анализ средневидовых величин содержания элементов в растениях различных типов фитоценозов показал, что наименьшими концентрациями Cu и Pb отличаются растения широколиственных лесов. Растения этих же биотопов характеризуются и высоким содержанием К. Следует отметить также, что растениям широколиственного леса свойственно высокое значение зольности – 13.2 %. Самые низкие значения зольности наблюдаются в растениях хвойного леса – 4.5 %. Эти особенности подтверждаются литературными данными (Перельман, 1975). Растения урбофитоценозов отличаются более высоким содержанием Cu, Fe и Ca, а также занимают второе место по зольности – 8.5 %. Для растений, произраставших в луговых фитоценозах, характерно повышенное содержание Cu. Наибольшее содержание Zn обнаружено в растениях прогалины в хвойном лесу, а Pb – в растениях луговых фитоценозов в Зеленодольском районе.

3.2.6. Аккумуляция биофильных элементов и тяжелых металлов дикорастущими растениями в зависимости от типов адаптивных стратегий

Известно, что в зависимости от условий и адаптивных способностей растений изменяется их химический состав. В связи с этим мы предположили, что содержание химических элементов в растениях определенным образом связано с их типами стратегий адаптации. За основу была выбрана классификация типов адаптивных стратегий растений Раменского-Грайма.

Среди исследованных дикорастущих растений были выявлены следующие типы адаптивных стратегий: С – конкурентый; R – рудеральный; S – стресс-толерантный; CR – тип стратегии с сочетанием свойств конкурентности и рудеральности; CS – тип стратегии с сочетанием свойств конкурентности и стресс-толерантности; CSR – тип стратегии с сочетанием свойств первичных типов стратегий. Преобладающим типом стратегии является конкурентный тип (n=54), второе место занимают виды со стратегией CSR (n=32) и третье – виды со стратегией CS (n=24).

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»