Ауыр металдардың астық тұқымдас өсімдіктердің өніп-өсуіне әсері

Ауыр металдар арасында қорғасын дәннің өнуіне ең улы әсер ететіндігі анықталды. Бірақ оның қоректік ортадағы әсер ету концентрациясы едәуір жоғары. Дегенмен, астық тұқымдас өсімдіктер басқа өсімдіктермен салыстырмалы төзімділік танытқандығын оның төменгі концентрацияда (200 мг/кг) 12 %-ға дәннің өнгіштігі артқан болса, орташа және жоғары концентрацияларда (300-400 мг/кг) бұл өсімдіктің дәнінің өну көрсеткіші небәрі 4-16 %-ға ғана төмендегені байқалды.

Қорыта келгенде, ауыр металдар тәжірибеге ілінген өсімдіктер дәнінің өнуіне әрқилы әсер ететіндігі белгілі болды. Яғни, ауыр металдар өсімдіктер тіршілігінің алғашқы кезеңі-өну процесінен бастап-ақ өз әсерін тигізетіні осы тәжірибелер нәтижесінен анықталды. Өскіннің қалыптасуы дәннің өну қарқынына тәуелді екенін ескерсек, бұл өсімдіктің жалпы өсу-даму барысындағы жауапты кезең екені айқындала түседі.

Жоғарыда келтірілген сипаттамаға сай өсімдіктер арасында астық тұқымдас өсімдіктер барлық ауыр металдарға салыстырмалы төзімділігін байқауға болады.

Өскіннің қалыптасуы дәннің өну қарқынына тәуелді екенін ескерсек, ауыр металдардың өсімдіктің жалпы өсуіне, биомасса жинақтауына әсерін қарастыруды ұйғардық.  

3. Ауыр металдардың кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинауына әсері

              Көптеген зерттеушілердің мәліметтеріне қарағанда ауыр металдардың әсерінен тамырдың өсуі сабаққа қарағанда көбірек тежеледі, тамыр түктерінің саны және биомассасы азаяды. Ауыр металл әсерінен алдымен тамырдың аймағы, содан кейін тамыр түктерінің түзілуі жүретін созылу аймағының клеткаларында күрделі өзгерістер орын алады. Өсу корреляциясы бұзылып, өсу үйлесімділігі жойылады. Соның салдарынан тармақталуы, бойлай өсуі тежеліп қысқа жуан тамырлар түзіледі. Нәтижесінде өсімдік  тамырының жалпы және адсорбциялағыш бетінің көлемі кішірейеді, осыдан барып өсімдік біртіндеп тіршілігін тоқтатады. Тамырдың қоректік заттарды сіңіру қабілетінің төмендеуі бара-бара өсімдіктің өсуін, дамуын тежеп тіршілігін тоқтатуға дейін  әкеледі. 

Ауыр металдар өсімдіктердің жер үсті мүшелерінің де өсуін тежейді, бұның салдарынан ассимиляциалаушы мүшелердің дамуы бұзылып, өсімдіктің жалпы құрғақ биомассасы төмендейтіндігі туралы деректер келтіреді [8].

Келтірілген мәліметтерді ескере отырып ауыр металдардың әртүрлі концентрацияларының өсімдіктердің биомасса жинақтауына әсерін қарастырайық. Тәжірибеге ілінген өсімдіктердің биомасса жинақтау қарқыны ауыр металдардың концентрациясына тәуелді екендігі және ауыр металдардың 1-ші классқа жатқызылатын өте улы (Cd, Pb) түрлерінің тәжірибеге алынған концентрацияларында өсімдіктердің сезімтал түрлерінің өсіп-дамуының мүлде тежелетіндігі анықталды. Ауыр металдардың әсеріне өсімдіктердің негізінде тамыр жүйесі сабаққа қарағанда көп зардап шегетіндігі байқалды.

Жалпы алып қарағанда мыстың әсеріне тәжірибедегі өсімдіктердің биомасса жинау қарқыны бойынша астық тұқымдас өсімдіктерінің төзімділігі байқалады. Негізінен өсімдіктердің ауыр металадарға төзімділігі Уилкинс коэффиценті бойынша анықталады.

Қорыта келгенде, тәжірибедегі өсімдіктердің биомасса жинау қарқыны мыстың концентрациялар әсеріне тәуелді. Өсімдіктердің тамыр жүйесі сабаққа қарағанда көп зардап шегеді.

Ауыр металдардың өсімдіктерге улы әсері олардың концентрациясына байланысты екендігі белгілі. Ол, өсімдіктердің тамыр жүйесінің мүлде тіршілігінің тоқырауынан байқалса, кей жағдайда ауыр металдардың (мырыш, қорғасын) улы әсері өсімдіктердің өсуін мүлде тежейтіндігі анықталды. Бұндай көрсеткіштерді Гармаш 1989 жылғы [9] бидай және бұршақ өсімдіктері мен салыстырмалы жасаған жұмыстарында келтірген болатын.    

Жұмыс барысында белгілі болғандай, қорғасын өсімдіктердің дәнінің өнуіне өте улы болғанымен өсімдіктің әрі қарай өсіп-дамуына басқа элементермен салыстырғанда әлсіз әсер етті.

Қорыта келгенде, ауыр металдар өсімдіктердің биомасса жинақтауына кері әсері өте жоғары. Тәжірибе барысында белгілі болғандай өсімдіктердің тамыр жүйесі сабаққа қарағанда өте қатты зардап шегетіндігі анықталды. Мұндай көрсеткіштер кадмий, мырыш және қорғасынның жоғары концентрацияларында анық байқалды. Дегенмен, төзімділік коэффиценті бойынша анықталғандай, ауыр металдардың әсеріне байланысты өсімдіктер арасынан ең жоғары концентрация бойынша төзімділік қатарын шығаруға болды.

Өсімдіктердің жекеленген мүшелерінің биомасса жинақтауы олардың қоректік ортадағы ауыр металдарды сіңіріп басқа мүшелеріне таратуда болуы мүмкін. Өсімдіктердің тамыр жүйесінің сабаққа қарағанда көп зардап шегуі, оның ауыр металдарды көп шоғырландырып қорғанғыштық қызметін атқаруы болуы мүмкін. Сондықтан, тәжірибедегі өсімдіктердің жекеленген мүшелеріндегі ауыр металдардың шоғырлануын қарастырайық.

4. Кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде ауыр металдардың таралу ерекшеліктері

Ауыр металдардың өсімдіктердің жекеленген мүшелеріне жинақталуы өсімдіктің түріне, сортына, элементтің химиялық қасиетіне байланысты [10]. Зерттеушілердің көрсетулері бойынша ауыр металдар өсімдіктердің тамырында [9] негізінде тамыр клетка қабығында шоғырланады, олардың өсімдіктің басқа мүшелеріне тасымалдануы әр өсімдік үшін әртүрлі.  

Өсімдіктердің мұндай ерекшеленуі олардың қоректік ортадағы ауыр металдарды сіңіруімен, тамырдың басқа мүшелеріне тарату қабілетіне байланысты болуы мүмкін. Сондықтан ауыр металдардың өсімдік мүшелеріне тасымалдануына көңіл аударайық.

Мыстың таралуы. Мыст өсімдік мүшелерінде жинақталуы олардың түр ерекшеліктеріне байланысты екендігі байқалды. Мысалы, астық тұқымдас өсімдіктердің сабағында мыстың концентрациясы жоғарылаған сайын (3,2, 6,4, 12,8, 25,6 мг/кг) 50, 160, 155, 160 мг/кг-ға көбейсе, сәйкесінше тамыр жүйесінде  437, 997, 847, 1000 мг/кг дейін артты. Ал, асқабақ тұқымдас өсімдіктер сабағында орташа концентрацияларда 25 мг/кг бақылау деңгейінен көп ауытқымаса (15, 40, 60 мг/кг) жоғары 25,6 мг/кг концентрацияда 352 мг/кг жеткен. Ал, өсімдік тамырында орташа концентрацияда аз шоғырланып тек 25,6 мг/кг жоғары концентрацияда ғана 932 мг/кг жоғарылады.

Сонымен, тәжірибедегі нәтижелерге көз жіберсек, мыстың сабақ және тамыр жүйелерінде концентрация жоғарылаған сайын астық тұқымдас өсімдіктерде біркелкі таратумен ерекшеленсе, ал басқа өсімдіктер мөлшерден жоғары қабылдамайтындығымен ерекшеленді.

Мырыштың таралуы. Ауыр металдар арасында мырыш элементінің басқа ауыр металдармен салыстырғанда жоғары мөлшерде жинақталатындығы байқалды. Бұл элементтің өсімдік тіршілігіне өте маңызды микроэлемент болуымен байланыстыруға болса, оның ауыр металл ретінде әсер етуі концентрацияға байланысты және ол өсімдік мүшелерінде көптеп шоғырланады.

Тәжірибедегі өсімдіктер арасында асқабақ тұқымдас өсімдіктері алынған концентрацияларға төзімсіздік танытты.

Ал астық тұқымдас өсімдігінің тамыр жүйесі сақтала отырып жоғары мөлшерде ауыр металды шоғырландыруы оның бұл металға ерекше төзімділігінің айғағы деп түсінуге негіз бар.

              Қорғасынның таралуы. Жоғары концентрацияда өсімдіктерге улы әсер ететін ауыр металдың бірі қорғасын. Қорғасын элементінің өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде таралуы қарастырсақ қорғасынның ортадағы концентрациясы артқан сайын оның сабақтағы мөлшері де арта түскенін байқауға болады. Бұл, астық тұқымдас өсімдіктердің тамыр жүйесінің қорғасынды тасымалдауға белсенді қатысын көрсетеді. Бұл өсімдіктің ауыр металға сезімталдығы (Pb) оның тамырының осы элементті тосқауылсыз қабылдап жер үсті мүшелеріне беруімен байланысты болса керек. Яғни, бұл өсімдіктің тамыры өзінің барьерлік қорғаныш және белсенді таратқыш қызметтерін ойдағыдай орындай алмауы себептерінен. Сонымен қатар, қорғасынның  өсімдікке сіңірілуі оның ортадағы концентрациясына тәуелді емес екені байқалды.

Өсімдіктердің ауыр металдарды сіңіруі және оларға төзімділігі әртүрлі жолдармен анықталады. Ал, бір ауыр металдың өсімдікте жоғарылауы басқа өсімдік тіршілігіне қажетті микроэлементтердің сіңірілуін төмендетеді. Осының салдарынан өсімдіктің биомассасы төмендеп қалыпты тіршілігі бұзылады.

Өткен ғасырдың 80-інші жылдарында көптеген зеттеушілердің көрсетулері бойынша өсімдікке қажетті тапшы элементтермен кешенді байланыс түзіп, оларды өсімдікке сіңіретін жүйе ашылған болатын [2] Бұл жүйе алғашында темір иондарының жеткіліксіз жағдайында ашылып, кейіннен басқа бірқатар элементтермен байланысатындығы жорамалданды. Қазіргі кезде бұл тетік физиологияда жалпы фитосидерофорлар деген атпен белгілі. ФС тек астық тұқымдас өсімдіктерге ғана тән [3]  және ауыр металдар әсерінен тапшы болатын микроэлементтерді сіңімтал формасына айналдыратын бірден-бір тетік.

Қорытынды

Қоршаған ортаны өсімдіктер көмегімен қайта қалпына келтіру (фиторемедиация) технологиясы соңғы жылдары қарқынды дамуда. Мұндай жұмыстар тек шет елдерде ғана емес қазіргі таңда Қазақстан үшін де өзекті мәселе қатарынан орын алады. Өйткені, қоршаған ортаның ауыр металдармен, пестицидтермен, радионуклеидті заттармен, автотранспорттың жағар май қалдығы және мұнай өнімінің қалдықтарымен ластануы соңғы жылдары елімізде қарқынды етек алуда. Овчаренко М. М. (1995) мәліметтері бойынша әр жыл сайын қоршаған  ортаға - 154650 т. мыс, 121500 т. мырыш, 89000 т. қорғасын, 12000 т. никель, 765 т. кобальт, 1500 т. молибден, 30,5 т. сынап, ал көмір және мұнай өнімдерін жағудан 1600 т. сынап, 3600 т. қорғасын, 2100 т. мыс, 700 т. мырыш, 3700 т. никель және автотранспорт газынан 260000 тонна қорғасын бөлінеді [2], ал Новосибирскідегі Қоршаған ортаны қорғау комитетінің анықтауы бойынша ауаның ластануының 70 %-дан көбі автотранспорттан болса, 11 %-дайы ЖЭО үлесіне тиеді [3]. Ал, еліміздің Шығыс Қазақстан облысы Өскемен және Риддер қалаларындағы мыс, мырыш және қорғасын балқыту заводтары маңында ауыр металдар мөлшері ондаған немесе кей жерлерде жүздеген есе артып кеткен.

Мысалы, Семей қаласының өндірістік орындарына жақын маңдағы топырақ құрамындағы кейбір ауыр металл концентрациялары қалыпты жағдайдағы топырақпен салыстырғанда мырыш-7,4, қорғасын-9,9, мыс-3,8, кадмий-13,3, марганец-1,3, кобальт-2,4  есеге жоғарылаған. Ауыр металдардың топырақтағы мөлшері, таяу маңдағы өсірілетін ауылшаруашылық өсімдіктері мен бау-бақша дақылдарында бақылағанда 2-3,5 есеге дейін жоғарылаған [6]. Ал, трофикалық байланыстар тізбегімен ауыр металдар тірі ағзаларда жинақталып, әртүрлі аурулардың қозуы мен пайда болуына себепті екендігі белгілі.

Осыған байланысты техногенді ластанған аймақтардағы топырақты гипераккумулятор-өсімдіктер көмегімен қалпына келтіру және ол жұмыстың болашағы қазіргі кезде зеттеушілер арасында қызығушылық тудыруда. Соңғы жылдары ғылыми әдебиет көздерінде әртүрлі гипераккумулятор-өсімдіктер анықталып, жан жақты зеттелуде.

Жоғарыда жасалған жұмыста елімізде кең таралған табиғи астық тұқымдас өсімдіктер арасынан ауыр металдарды жинақтай алатын өсімдіктерді салыстыра зеттеп, олардың арасындағы ауыр металдарға төзімді өсімдіктер қатарын шығару. Тәжірибелер нәтижесінен белгілі болғандай, ауыр металдардың улы әсері өсімдіктердің дәнінің өнуінен бастап әсер ететіндігі анықталды. Яғни, ауыр металдар өсімдіктер тіршілігінің алғашқы кезеңі-өну процесінен бастап-ақ өз әсерін тигізетіні тәжірибелер нәтижесінен анықталды. Өскіннің қалыптасуы дәннің өну қарқынынан тәуелді екенін ескерсек, бұл өсімдіктің жалпы өсу-даму барысындағы жауапты кезең екені айқындала түседі.

Мырыштың тәжірибедегі концентрациялары өсімдіктерге өте улы әсер етті. Өсімдіктердің мырыштың әсерінен сабағы биомассасы азайғанда, тамыр жүйесі жоғары концентрацияда тежелуі тамырдың қорғанғыштық қызметіне жатқызуға болады. Бірақ, мұндай нәтижелер біртіндеп тамырсыз өсімдіктің тіршілігін жоятындығын білдіреді.

Зерттеулер нәтижелерін жинақтай келе мынадай қорытындылар жасауға болады:

Ауыр металдардың әртүрлі концентрацияларының астық тұқымдас өсімдіктерге әсерін зерттеуге арналған жұмыс нәтижелерін тұжырымдай келе мынадай қорытындылар  жасауға болады.

1. Ауыр металдар өсімдіктер дәнінің өнуіне, өскіндерінің қалыптасуына, мүшелерінің биомасса жинақтауына кері әсер ететіндігі анықталды. Әсерлену деңгейі ауыр металдардың концентрациясына тәуелді болатындығы байқалды. Астық тұқымдас өсімдіктердің әралуан түрлері ауыр металдар табиғатына байланысты ерекше әсерленіп, әрқилы төзімділік пен сезімталдылық танытатындығы көрсетілді.

2. Астық тұқымдас өсімдіктер түрлерінің төзімділігі, немесе сезімталдылығы олардың металаккумуляциялау қабілетіне тәуелді екендігі анықталды. Сондай-ақ, металл табиғатына байланысты және өсімдіктер түріне де байланысты, ауыр металдардың өсімдіктердің жер үсті мүшелерінде немесе тамырында жинақталу ерекшеліктері болатындығы дәлелденді. 

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ