Ауыр метал иондарының кейбір өсімдіктердің жекеленген мүшелерінде таралу ерекшеліктері

Өсімдіктер тіршілігіне қажетті бірақ, қоректік ортадағы концентрациясы жоғарылағанда улы ауыр металл болып есептелетін элементтің бірі-мырыш Бүгінде, мырыштың 200 дей ферменттерді активтендіретіндігі белгілі. Оның өсімдіктерге улы әсер ететін концентрациясы жоғары. Н. Ю Гармаш (1989) мәліметтері бойынша мырыштың 100 мг/кг концентрациясы кей өсімдіктерге қалыпты әсер етсе, кейбір өсімдіктерге кері әсер берген [95].     

Бесінші суретте көрсетілгендей мырыш A. repens өсімдігінен басқа өсімдіктердің дәнінің өну қарқынына төменгі (100 мг/кг) концентрациясының өзінде улы әсер еткен. A. repens өсімдігі мырыштың әсеріне төзімділігімен ерекшеленгендігін оның бақылау вариантымен салыстырғанда 22 %-дан, жоғары концентрацияның (100-200 мг/кг) өзінде 10 %-ға дейін дәннің өну қарқыны артқандығы дәлел бола алады. Яғни, мырыштың тәжірибеге алынған

концентрациясының бәрі (100-200 мг/кг) A. repens дәнінің өнуіне оң әсер еткені байқалды. Z. іnermіs және Ph. pratense өсімдіктері дәнінің өну қарқыны мырыштың концентрациясына тәуелділік танытты. Мысалы, Z. іnermіs өсімдігі дәнінің өнгіштігі төменгі концентрацияда (100 мг/кг) бақылаумен салыстырғанда 6 %-ға төмендесе, 150 мг/кг концентрацияда 13 %-ға, ең жоғары концентрацияда (200 мг/кг) бұл көрсеткіш 35 %-ға жеткен. Ph. pratense өсімдігі дәнінің өну қарқыны мырыштың төменгі және орташа 100-150 мг/кг концентрацияларында 17-36 %-ға төмендесе, ең жоғары концентрацияда (200 мг/кг) бұл көрсеткіш 52 %-ға жеткендігі байқалды. Ал, A. gigantea өсімдігі дәнінің өну қарқыны 100-150 мг/кг концентрацияларында бақылау деңгейінде болса, жоғары концентрацияда (200 мг/кг) 17 %-ға ғана төмендеген. Алынған нәтижелерге сай мырыштың өсімдіктердің дәнінің өнуіне әсері мынандай қатармен сипатталады  A. repens> A. gigantea >Z. іnermіs> Ph. pratense.

Ауыр металдар арасында қорғасын дәннің өнуіне ең улы әсер ететіндігі анықталды (сурет-6). Бірақ оның қоректік ортадағы әсер ету концентрациясы едәуір жоғары. Дегенмен, A. repens өсімдігі басқа өсімдіктермен салыстырмалы төзімділік танытқандығын оның төменгі концентрацияда (200 мг/кг) бақылау вариантымен салыстырғанда 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. Z. іnermіs өсімдігі дәнінің өнуі төменгі концентрацияда 43 %-ға төмендесе, жоғары концентрацияда 78 %-ға дейін тежелген. Дәннің өну қарқыны Ph. pratense өсімдігінде 49 %-дан 80 %-ға дейін төмендесе, A. gigantea өсімдігі дәнінің өну қарқыны төменгі концентрацияда 14 %-ға артқанымен концентрация жоғарылағанда (300 мг/кг) 96 %-ға дейін төмендеп ең жоғары концентрацияда (400 мг/кг) тіпті өнбей қалған. Қорғасынның тәжірибедегі ең жоғары концентрациясы (400 мг/кг) Ph. pratense дәнінің өнуін де толық тежейтіндігі анықталды. Сонымен, нәтижелер көрсеткендей, қорғасынның әсерінен өсімдіктердің дәнінің өнуі бойынша келесідей қатарға жіктеуге борлады A. repens >Z. іnermіs>  Ph. pratense≥ A. gigantea.

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. Өсімдіктер дәнінің өну қарқыны бойынша өзара салыстыратын болсақ ауыр металдарға (Cu, Cd, Pb, Zn)  A. repens өсімдігі салыстырмалы төзімділік танытты. Сондай-ақ кадмий, мыс және мырыш элементтеріне A. gigantea өсімдігі басқа өсімдіктерге қарағанда едәуір төзімді деп айтуға болады. Мұндай нәтижелер келесідей қатармен айқын байқалады.

Мыс бойынша (25,6 мг/кг) A. repens > A. gigantea > Z. inermіs > Ph. pratense.

Кадмий бойынша (25,6 мг/кг) A. gigantea > Z. іnermіs> Ph. pratense.

Мырыш бойынша (200 мг/кг) A. repens> A. gigantea > Z. іnermіs> Ph. pratense.

Қорғасын бойынша (400 мг/кг) A. repens> Z. іnermіs> Ph. pratense> A. gigantea

Жоғарыда келтірілген сипаттамаға сай өсімдіктер арасында A. repens өсімдігінің барлық ауыр металдарға салыстырмалы төзімділігін байқауға болса, Ph. pratense өсімдігі дәннің өнуі бойынша ең сезімтал, ал қалған екі түр ауыр металдар әсеріне байланысты осы екеуінің арасынан кезектесіп орын алатындығы белгілі болды.

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

          3.2 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 меристема аймағы, содан кейін тамыр түктерінің түзілуі жүретін созылу аймағының клеткаларында күрделі өзгерістер орын алады. Өсу корреляциясы бұзылып, апикальды өсу мен латеральды 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.

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 мүлд 

2 кесте.

Кейбір табиғи астық тұқымдас өсімдіктердің құрғақ биомасса жинақтауына мыстың әсері (мг)

Уилкинс коэффиценті бойынша өсімдіктердің төзімділік қатары (25,6 мг/кг)

Z. іnermіs >A. gigantea >A. repens>Ph. pratens 

тежелетіндігі анықталды. Ауыр металдардың әсеріне өсімдіктердің негізінде тамыр жүйесі сабаққа қарағанда көп зардап шегетіндігі байқалды. Бұндай нәтижелерді 2-5 кестелерден көре аласыздар.

Ауыр металл мыстың әсеріне тәжірибеге ілінген барлық өсімдіктер өсіп-дамығанымен концентрацияға байланысты олардың биомассасы тәуелді түрде азайып отырды (кесте 2).

Екінші кестеде келтірілгендей мыстың концентрациясы артқан сайын өсімдіктердің биомассасы тәуелді түрде төмендеген. Дегенмен, Z. іnermіs өсімдігін тәжірибедегі басқа өсімдіктермен салыстырғанда (бір тамыр, сабақ немесе тұтас бір өсімдіктің құрғақ салмағы) биомассасы жоғары. Тіпті басқа өсімдіктердің бақылау вариантымен салыстырғанда Z. іnermіs өсімдігінің ең жоғары концентрациядағы сабақ, тамыр және бір өсімдік бойынша құрғақ биомасса жинау қарқыны көрсеткіші жоғары екендігін көруге болады. Ал, ең төмен көрсеткішті A. gigantea өсімдігі көрсетіп тұр. Мысалы, Z. іnermіs өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 2,1 мг-ды құраса, концентрация 3,2 мг/кг, 6,4 мг/кг болғанда 1,9 мг, 1,8 мг-ға ғана төмендеген. Ал, 12,8 мг және 25,6 мг/кг концентрацияда 1,7 мг, 1,6 мг-ды құрады. Бұл көрсеткіштер A. repens өсімдігінде бақылау вариантында 1,4 мг-нан концентрация артқанда 1,2 мг, 1,1 мг, 1,0 мг және 0,6 мг-ға дейін төмендеген. Ph. pratense өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 0,5 мг болса, 3,2 мг/кг төменгі концентрацияда  бақылау деңгейінде 0,5 мг қалып, басқа концентрацияда 0,4 мг және 0,3 мг-ға дейін азайған. Сондай-ақ A. gigantea өсімдігінде бақылау варианты сабағының биомассасы 0,19 мг болса, концентрация артқанда бұл көрсеткіш 0,15 мг, 0,17 мг және 0,10 мг-ға дейін төмендеген. Бұндай көрсеткіштер тәжірибедегі өсімдіктердің тамыр биомасса жинақтау қарқынынанда байқалады. Мысалы Z. іnermіs өсімдігінің ең жоғары 25,6 мг/кг концентрациядағы тамырының құрғақ биомассасы 0,5 мг-ды құраса  A. repens өсімдігінің бақылау вариантындағы тамыр салмағымен 0,5 мг тең, қалған өсімдіктердің бақылау варианттарындағы көрсеткіштері 0,2 мг және 0,14 мг. Ал, ең жоғары концентрацияда A. repens өсімдігінің тамырының салмағы 0,7 мг-ға, Ph. pratense өсімдігінің тамыр салмағы 0,01 мг-ға, A. gigantea өсімдігінің тамыр салмағы 0,06 мг-ға дейін төмен болғаны байқалды. Сонымен қатар өсімдіктердің тұтас бір өсімдікке шаққандағы көрсеткіштеріне көз жіберсек бақылау варианты Z. іnermіs өсімдігінің тұтас салмағы 3,0 мг тәжірибедегі басқа өсімдіктер  A. repens 1,9 мг, Ph. pratense 0,63 мг, A. gigantea 0,33 мг-нан салыстырғанда жоғары екендігі байқалады. Бұл көрсеткіш B. іnermіs өсімдігінде  мыстың концентрация артқанда 2,9 мг, 2,7 мг, 2,4 мг және 2,1 мг –ды құраса.  A. repens өсімдігінде 1,5 мг, 1,3 мг, 1,1 мг және ең жоғары концентрацияда 0,7 мг-ға дейін төмендеген.  Ph. pratense өсімдігінде 0,6 мг, 0,5 мг және 0,31 мг-ға азайды. Ал, A. gigantea өсімдігінде бұл көрсеткіштер 0,22 мг, 0,26 мг, 0,2 мг және 0,16 мг-ға дейін төмендегені көрсетілген.

Жалпы алып қарағанда мыстың әсеріне тәжірибедегі өсімдіктердің биомасса жинау қарқыны бойынша Z. іnermіs өсімдігінің төзімділігі байқалады. Негізінен өсімдіктердің ауыр металадарға төзімділігі Уилкинс коэффиценті бойынша анықталатындығы ескерсек 2-кестеде көрсетілгендей мысқа төзімділік барлық концентрацияда Z. іnermіs өсімдігі екендігі күмәнсіз. Негізінен ауыр металдың ең жоғары концентрациясымен есептесек екінші орынға  A. alba өсімдігі тұрса, үшінші орынға A. repens өсімдігі қойылады. Мысқа сезімтал Ph. pratense өсімдігі болып табылды. Сонымен мысқа төзімділік қатарын 25,6 мг/кг концентрациядағы  көрсеткіштермен қойсақ    Z. іnermіs> A. gigantea >A. repens>Ph. pratense болып табылады.

Қорыта келгенде, тәжірибедегі өсімдіктердің биомасса жинау қарқыны мыстың концентрациялар әсеріне тәуелді. Өсімдіктердің тамыр жүйесі сабаққа қарағанда көп зардап шегеді. Тәжірибедегі өсімдіктердің сабақ, тамыр және тұтас өсімдіктің құрғақ биомасса жинақтау қарқыны бойынша B. іnermіs өсімдігі ең төзімді деп саналады. Ең сезімтал Ph. pratense өсімдігі болды.

Осындай концентрацияда әсер еткен кадмий элементінің улылығы мысқа қарағанда жоғары екендігі оның ешқендай өсімдікке төменгі концентрацияда оң әсер бермеуінен және кейбір өсімдіктердің жоғары концентрацияларда өсімдіктің мүлде өспеуінен байқауға болады. Бұндай нәтижелер 3-інші кестеде келтірілген. Үшінші кестеден байқап отырғанымыздай, Z. іnermіs өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 2,0 мг-ды құраса, 3,2 мг/кг , 6,4 мг/кг концентрацияларда 1,9 мг, 1,7 мг-ға төмендеді. Ал, A. repens өсімдігінің сабағының биомассасы 1,4 мг бақылау вариантымен салыстырғанда 1,2 мг, 0,5 мг-ға азайған болса, Ph. pratense өсімдігінің сабағының биомассасы 0,5 мг бақылау вариантмен салыстырғанда 3,2 мг/кг концентрацияда 0,41 мг-ды құрап, 6,4 мг/кг концентрацияда 0,4 мг-ға төмендеді. A. gigantea өсімдігінің сабағының биомассасы бақылау вариантында 0,19 мг-нан 3,2 мг/кг, 6,4 мг/кг концентрацияларда 0,17 мг, 0,12 мг-ға төмендесе 12,8 мг/кг концентрацияда 0,11 мг-ға төмендеп, ең жоғары концентрацияда тіпті өспей қалған. Сонымен қатар Ph. pratense өсімдігінің биомассасы 12,8 мг/кг концентрацияда 0,2 мг жинақталғанмен 25,6 мг/кг болғанда сабағы мүлде түзілмеген. Бұл көрсеткіштер A. repens 0,5 мг, 0,4 мг-ды ғана құраса,  Z. іnermіs өсімдігінде 1,4 мг күйінде қалған. Сондай-ақ өсімдіктердің тамыр жүйесінің биомасса жинақтау қарқыны да концентрацияға тәуелді азайған. Мысалы, Z. іnermіs өсімдігінің тамыр биомассасы бақылау вариантында 1,0 мг-ды құраса, концентрация артқанда 0,9 мг, 0,7 мг, және 0,1 мг-ға дейін төмендеген.  A. repens өсімдігінің  тамырының биомассасы 0,5 мг-нан 0,3 мг, 0,2 мг, және ең жоғары концентрацияда 0,1 мг-ға төмендегенін көруге болады. Аталған өсімдіктердің тұтас өсімдікке шаққанда ауыр металдың концентрациясына байланысты өсімдіктер биомассасы арасында да айырмашылықтар бар екендігі байқалады. Мысалы,  Ph. pratense, A. gigantea өсімдіктерінде бақылау вариантында 0,6 мг, 0,33 мг-ды құраса, төзімділікті есептейтін ең жоғары концентрацияда бұл өсімдіктер мүлде түзілмей қалған. Ал, A. repens өсімдігі биомассасы 1,90 мг болса,  концентрация артқанда 1,50 мг, 0,70 мг, және 0,50 мг құрғақ биомассасы сақталған. Сонымен қатар Z. іnermіs өсімдігінің де бақылау вариантында өсімдіктің тұтас биомассасы 3,00 мг болса, концентрация артқанда бұл көрсеткіш 2,80 мг, 2,60 мг, 2,01 мг және 1,5 мг-ға төмендеген.