Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2006 год, Том 3, выпуск 4), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника

Проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами становится все более актуальной. К тяжелым металлам относится большая группа химических элементов, имеющих плотность больше 5г/см3 и относительную атомную массу более 40, среди которых свинец, никель, кадмий, цинк, железо и др.
Многие из этих металлов обладают высоким сродством к серосодержащим лигандам и образуют с ними прочные соединения. Поэтому, попадая в клетки, они взаимодействуют с SH-группами, инактивируя многие ферменты. Связываясь на поверхности клеток или проникая в них, металлы могут взаимодействовать с функциональными группами белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов. В результате возникают различные нарушения метаболизма.
Из литературы известно, что не все тяжелые металлы являются токсичными. Например, железо является биогенным элементом, т.е. он входит в состав ферментных систем, поэтому их ПДК значительно выше, чем у небиогенных, к которым относится свинец.
Объектом исследования служили семена томатов сорта «Красная шапочка». Семена томатов проращивали впочве, когда у растений появились два настоящих листа, их переносили в гидропонические условия (стаканы емкостью 250 мл с крышками по 1 проростку в стакан) и выращивали далее на растворах солей Pb2+ и Fe3+ концентраций 10-5, 10-4 и 10-3 М. Контролем служили растения, выращенные на дистиллированной воде. Растения выращивали в лабораторных условиях при температуре 20 – 22оС, естественном освещении в течении месяца. Реакцию проростков на действие ионов металлов оценивали по изменению накопления их биомассы, развитию корневой системы и выживаемости. Для обнаружения ионов металлов в исследуемых растениях материал подвергали мокрому озолению в смеси 60% НNО3 и 70% НClO4 при постепенном нагревании до 150 – 170оС (Серегин и др., 2004). Для обнаружения Pb2+ использовали КI, Fe3+ - KSCN.
При воздействии Pb2+ в концентрации 10-3 М отмечено резкое подавление накопление сырой массы томатов и развитие корневой системы. При данной концентрации свинца боковые и придаточные корни вообще не развивались. Листья мелкие, быстро желтеющие. Через 6 дней наблюдалось опадение зародышевых листьев.
При концентрации свинца 10-4 М наблюдалось угнетение развития корневой системы. Боковые корни плохо развиты.
При концентрации свинца 10-5 М корневая система развивается хорошо, но боковые корни короче по сравнению с контролем. Число листьев контроля и опытного растения совпадало и равно 4 шт.
Интересно влияние солей Fe3+. При концентрации железа 10-3 М развитие корневой системы не происходит, наблюдается ослизнение корня и через 6 дней полная гибель растения.
Концентрация железа 10-4 и 10-5 М не оказывает заметного угнетающего влияния на развитие корневой системы проростков. Боковые и придаточные корни хорошо развиты. Количество развитых листьев одинаково у контрольных и опытных проростков.
После проведения мокрого озоления мы попытались определить тяжелые металлы в надземной и подземной фитомассе исследуемых растений. Было обнаружено, что томаты накапливают Fe3+ и в листьях и в корнях. Свинец при концентрации 10-5 М в листьях обнаружен не был. При концентрации 10-3, 10-4 М данный металл обнаруживается в листьях и в корнях. Однако в корнях концентрация свинца заметно больше.
По литературным данным (Таланова и др., 2001; Иванов и др., 2003), способность противостоять воздействию тяжелых металлов связана с активизацией у растений защитно-приспособительных комплексов. Однако, конкретные механизмы адаптации к большим дозам металлов, пока не установлены. Результаты нашей работы свидетельствуют о том, что нарастающие концентрации металлов приводят к торможению роста растения в целом, угнетения развития корневой системы, а также гибели растения.