Влияние загрязнителей на растения

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение ……………………………...……………………..…………...…3

 

Глава 1. Загрязнение почв ………………………………..……...…........4

 

Глава 2. Влияние тяжелых и щелочноземельных металлов

на  растения……………………………………………………….……..7

2.1. Воздействие свинца на активность

ферментов в листьях Р.crispus …………………………………..…7

2.2. Распределение и токсическое

действие кадмия и свинца на корни кукурузы………………….…9

2.3. Влияние никеля на начальные этапы

биосинтеза хлорофилла и его фиофитинизации

 в Euglena graciles…………………………………………….............13

2.4. Влияния кадмия на состав жирных кислот

липидов в побегах карельской берёзы…………………………….15

2.5. Влияние стронция на длину клеток корня………………..….16

2.6. Влияние тяжёлых металлов на движение

устьиц в листьях  конских бобов …………………………..………..18

 

 Глава 3. Влияние радиоактивных веществ

 на растительный  организм…………………………………………………………………..20

3.1. Радиоактивное загрязнение……………………………...........20

3.2.Дозовые нагрузки на растения………………………………..…21

Глава 4. Действие сернистого газа на растения………………...27

 

Заключение …………………………………………..……………..….30

 

Список  литетратуры…………………….……………………………...…..31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

 

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с  окружающим миром.  Но с тех пор  как появилось высокоиндустриальное общество,  опасное  вмешательство  человека   в природу резко усилилось. Человеку приходится все больше вмешиваться  в  хозяйство  биосферы  - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время  подвергается  нарастающему антропогенному воздействию.

Наиболее масштабным  и  значительным  является  химическое загрязнение среды несвойственными  ей  веществами  химической природы. Среди  них - газообразные и аэрозольные  загрязнители промышленно-бытового происхождения.  Прогрессирует и накопление углекислого  газа в атмосфере.  Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную  тенденцию  в  сторону повышения среднегодовой температуры на планете.

Вызывает тревогу  у экологов   и продолжающееся загрязнение Мирового  океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать  существенные нарушения  газо -  и водообмена между гидросферой и атмосферой.    Не вызывает сомнений и значение химического  загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы.  В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Резко усилившееся  в последние десятилетия негативное влияние техногенных факторов на окружающую среду привело к тому, что многие растительные сообщества, популяции и отдельные растения постоянно или периодически испытывают различные  неблагоприятные  воздействия, среди которых - действие тяжелых металлов, радиоактивное и химическое загрязнение почвы.

Цель работы: провести анализ литературных источников по изучению влияния различных загрязнителей окружающей среды на растения.

Задачи: 1.Выявить загрязнители почв.

2.Познакомиться  с влиянием тяжелых и щелочноземельных металлов на растения и привести примеры результатов исследований ученых.

3.Выявить влияние  радиоактивных веществ на растения.

4.Определить действие сернистого газа на растения.

 

 

 

Глава 1.

Загрязнение почв.

 

В жизни растений большую роль играет почва. В зависимости от типов почв в определенной зоне встречаются те или иные растительные сообщества. Немаловажным для растений является и состояние почв. В литературе (Ершов Ю.А.1999.) приводятся сведения о различных почвенных загрязнителях, большинство из которых антропогенного характера. Автор классифицирует загрязнители по  источнику поступления этих загрязнений в почву:

С атмосферными осадками. Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и  с осадками выпадают в почву. Это, в основном, газы - оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер. Таким образом, и образуются кислотные дожди.

Осаждающиеся  в виде пыли и аэрозолей. Твёрдые  и жидкие соединения при сухой  погоде обычно оседают непосредственно  в виде пыли и аэрозолей. Такие  загрязнения можно наблюдать  визуально, например, вокруг котельных  зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносят значительную лепту в пополнение почвенных загрязнений.

При непосредственном поглощении почвой газообразных соединений. В сухую погоду газы могут непосредственно  поглощаться почвой, особенно влажной.

С растительным опадом. Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают обратно в почву.

Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление даётся по-разному. К.Д.Коломнец (1995) приводит свою классификацию почвенных загрязнений.

Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту  группу входят различные по характеру  загрязнения смешанного характера, включающие как твёрдые, так и жидкие вещества, не слишком вредные, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.

Тяжёлыми металлами. Данный вид загрязнений представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжёлых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As (мышьяк), Mn (марганец).

Пестицидами. Эти  химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков  лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде. Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.

Радиоактивными  веществами. Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно  по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепи. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - стронций-90. Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. ¹³⁷Cs (цезий-137), ¹⁴⁴Ce (церий-144) и ³⁶Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и. т. д.

Таким образом, существует множество почвенных загрязнителей, каждый из которых играет свою отрицательную роль на нашей планете. Попадая из почвы в живые организмы, вредные вещества способны воздействовать на различные процессы жизнедеятельности, нередко приводя к гибели организма. В  отличие от человека и животных растения способны приспосабливаться к действию вредных веществ, накапливая и обезвреживая их в своем организме. Однако высокие дозы токсичных веществ оказываются губительными и для растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2.

Влияние тяжелых и щелочноземельных металлов на растения.

В связи  с возрастающим загрязнением окружающей среды солями металлов, в последнее время все большее внимание уделяется их распределению по тканям и органам растений. Разными методами было установлено, что имеются существенные различия в распределении металлов на тканевом и клеточном уровнях. Например,тяжелые металлы, такие как Cd, Pb и La при нелетальных концентрациях накапливались главным образом в апопласте клеток ризодермы и коры, в то время как Ni аккумулировался преимущественно в протопластах клеток всех тканей корня. Подобные различия можно объяснить различной способностью металлов проникать через физиологические барьеры, главными из которых являются плазмалемма на клеточном уровне и эндодерма — на тканевом.

Помимо  тяжелых металлов широко известными загрязнителями окружающей среды являются некоторые элементы подгруппы Са, Ва, Sr.

Различные механизмы транспорта металлов по тканям корня, а также морфо-функциональные особенности различных видов растений определяют неодинаковое распределение металлов по органам растений. Большинство видов растений относится к исключителям, в которых поддерживается низкая концентрация металлов в побегах, несмотря на их высокую концентрацию в окружающей среде. У таких видов содержание металлов в корнях может быть во много раз выше, чем в побегах. Механизмы, ограничивающие поступление металлов в надземные органы растений-исключителей до сих пор до конца не выяснены.

 

 

2.1. Воздействие свинца на активность антиоксидантных ферментов в листьях P. crispus

Учеными В.Б.Ивановым и Е.И.Быстровой (2006) проводились исследования по изучению воздействия свинца на активность антиоксидантных ферментов в листьях Р.crispus. В течение двух недель при искусственной освещённости, при температуре 25/20°С выращивали растения P.crispus. Затем их разделили на шесть групп и обрабатывали раствором Pb(NO₃)₂ в различных концентрациях. Каждый день регистрировали рост растений. Через три дня собирали листья, с третьего по восьмой от апекса контрольных и опытных растений.

Исследования  показали, что растения P. crispus при обычных условиях росли хорошо, их побеги выглядели свежими и ярко-зелеными. После обработки растений РЬ²⁺ в концентрации 15 мг/л в течение четырех дней зрелые листья, находящиеся далеко от верхушки, слегка утрачивали зеленую окраску. Эти симптомы были более выражены после обработки растений РЬ²⁺ в концентрации 50 мг/л. Более длительное воздействие и более высокие концентрации РЬ²⁺ усиливали его токсичность. Через семь дней все растения P. crispus, кроме контрольных, погибали.

Таким образом, влияние РЬ²⁺ на развитие симптомов токсичности у растений является дозозависимым. Растения, обработанные РЬ²⁺ в концентрации 10 мг/л в течение 7 дней, могли нормально расти после. Однако растения, обработанные РЬ²⁺ в концентрациях выше 15 мг/мл, постепенно погибали.

Влияние свинца  на активность антиоксидантных ферментов

Активность каталазы уменьшалась при возрастании концентрации свинца, особенно после обработки РЬ²⁺ в концентрациях 20 и 15 мг/л. Установлена отрицательная зависимость между активностью этих ферментов и концентрацией РЬ²⁺. Активность пероксидазы возрастала с увеличением концентрации РЬ²⁺ и была наибольшей при обработке растений РЬ²⁺ в концентрации 20 мг/л.

Повреждение клеток под действием  РЬ²⁺

В отличие  от листьев контрольных растений, в листьях опытных растений с увеличением концентрации РЬ²⁺ содержание хлорофилла постепенно снижалось.

Влияние РЬ²⁺ на ультраструктуру клеток листьев растений

В естественных условиях цитоархитектура клеток листьев P. crispus была обычной, в клетках присутствовали различные органеллы. В клетках контрольных листьев содержалось много вытянутых и округлых хлоропластов. Слои гран были упорядочены. Кристы митохондрий были распределены равномерно, внутриклеточный матрикс был плотным и толстым. Ядро имело отчетливую двухслойную оболочку и хроматин. Однако после обработки растений РЬ²⁺ в концентрации 5 мг/л в течение трех дней наблюдали небольшое набухание хлоропластов. Изменения были более заметны при концентрации РЬ²⁺ 10 мг/л, а именно, как правило, наблюдался плазмолиз клеток, некоторые хлоропласты становились глобулярными, и тилакоиды были расположены беспорядочно.

После обработки растений РЬ²⁺ в концентрации 15 мг/л хлоропласты еще больше разбухали и принимали неправильную форму, на наружной мембране некоторых хлоропластов возникали разрывы. При дальнейшем повышении концентрации РЬ²⁺ токсическое действие на хлоропласты было еще более заметным, так как тилакоидные граны были дезинтегрированы и иногда исчезали, хлоропласты разрушались, и набухшие граны и строма распределялись по цитоплазме. После обработки растений РЬ²⁺ в концентрации 5 мг/л в течение трех дней в ядре по сравнению с контрольными растениями наблюдали малозаметные изменения. При концентрации РЬ²⁺ 10 мг/л ядро деформировалось, хроматин конденсировался, ядрышко почти исчезало, в то время как в митохондриях не наблюдалось существенных изменений. После обработки растений РЬ²⁺ в концентрации 15 мг/л в течение трех дней кристы митохондрий деформировались и их расположение становилось беспорядочным. Более высокие концентрации РЬ²⁺ вызывали более серьезные повреждения ультраструктуры. В некоторых митохондриях уменьшалось число крист, они "вакуолизировались" и исчезало большинство ядрышек. После обработки растений РЬ²⁺ в концентрации 20 мг/л в течение трех дней разрушались ядерные мембраны и кариоплазма оказывалась в цитоплазме. Таким образом, с увеличением концентрации РЬ²⁺ усиливается повреждение ультраструктуры клеток.