Курсовая работа: Влияние тяжелых металлов на растения

У яблонь заболевание проявляется в отмирании вер­хушек побегов — наступает увядание и свертывание листьев. Края листьев становятся как бы обожженны­ми. У персиков наступает гибель побегов, ухудшается цветение и завязывание плодов; на листьях появляются крупные хлоротичные пятна.

- «болезнь обработки» травянистых рас­тений проявляется в подсыхании кончиков листьев, задержке в формировании репродуктивных органов, пустозернистости колоса. При этом заболевании растения ку­стятся и, не переходя к стеблеванию, погибают.

Рис. 2. Недостаток меди у цитрусовых». Слева — нормальный плод;

справа — мелкие больные плоды с ржавыми пятнами и

растрескиванием.

Поражаются «болезнью обработки» главным обра­зом овес, ячмень, пшеница, свекла, бобовые, лук; мень­ше— рожь, гречиха, клевер. «Болезнь обработки» встре­чается преимущественно на болотистых почвах и торфя­никах; это заболевание называется также «болезнью освоения», так как она поражает овес, ячмень, яровую и озимую пшеницы и другие злаки, а также лен, коноп­лю, махорку и другие культуры на мелиорированных почвах.

На некоторых торфяных почвах злаки в фазе молоч­ной спелости полегают, образуя колена. В тканях вы­пуклой части колена окис­лительные процессы (активность пероксидазы, полифенолоксидазы, цитохромоксидазы) протекают на более высоком уровне и в них содержится в 3 раза больше ме­ди, чем в противоположно расположенных тканях.

«Болезнь обработки» не возникает, если в почву вносят сернокислую медь в количестве 25 кг на 1 га, что ведет к нарастанию содержания меди в расте­ниях (пшенице, ржи, овсе и других злаках).

Применение медных удобрений не только сказыва­ется на повышении урожайности, но и на качестве сель­скохозяйственных продуктов. Так, количество белка в зерне нарастает, сахаристость сахарной свеклы увеличи­вается, так же как процент выхода каучука у кок-сагы­за, содержание витамина С и каротина в плодах и ово­щах, улучшаются технологические качества волокна конопли. Под влиянием медных удобрений повышается ус­тойчивость озимой пшеницы к полеганию.

ЦИНК

Среднее содержание цинка в почвах составляет 0,005%; из этого количества на долю растворимого цинка приходится не более 1 %.

Солончаковые и солонцеватые почвы содержат боль­ше всего подвижного цинка (0,0087—0,014%), что связа­но с высокой дисперсностью солонцеватых почв и наличием в них соединений цинка типа цинкатов натрия и калия. Промежуточное положение по количеству подвиж­ных форм цинка занимают черноземы и серые лесные почвы; меньше всего таких форм в подзолистых почвах (0,00185—0,00241%). На кислых почвах цинк более под­вижен и выносится из почв в больших количествах; по­этому на кислых почвах чаще наступает дефицит цинка, на щелочных почвах цинк наименее подвижен.

В среднем в растениях обнаруживается 0,0003% цинка. В зависимо­сти от вида, местности произрастания, климата и т. п. со­держание цинка в растениях весьма варьирует.

Цинк является компонентом ряда ферментных систем. Он необходим для образования дыхательных фермен­тов—цитохромов А и Б, цитохромоксидазы (активность которой резко падает при недостаточности цинка), вхо­дит в состав ферментов алкогольдегидразы и глицилглициндипептидазы. Цинк связан с превращением содержа­щих сульфгидрильную группу соединений, функция которых состоит в регулировании уровня окислительно-восстановительного потенциала в клетках. При недостатке цинка в вакуолях клеток накопляются полифенолы, фитостерин, лецитин как продукты неполного окисления углеводов и белков; в листьях обнаруживается больше ре­дуцирующих сахаров и фосфора и меньше сахарозы и крахмала. При отсутствии цинка нарушается процесс фосфорилирования глюкозы. Недостаток цинка ведет к значительному уменьшению в растениях ростового гор­мона — ауксина.

Цинк является составным компонентом фермента карбоангидразы. Входя в состав карбоангидразы, цинк влияет на важнейшую фотохимическую реакцию «темновой» утилизации углекислого газа растениями и на про­цесс выделения СО₂ , т. е. на процесс дыхания растений. Растения, развивающиеся в условиях недостаточно­сти цинка, бедны хлорофиллом; напротив, листья, бога­тые хлорофиллом, содержат максимальные количества цинка. В зеленых листьях цинк, возможно, связан с порфиринами.

Под влиянием цинка происходит увеличение содержа­ния витамина С, каротина, углеводов и белков в ряде ви­дов растений, цинк усиливает рост корневой системы и

положительно сказывается на морозоустойчивости, а так­же жаро-, засухо- и солеустойчивости растений. Соедине­ния цинка имеют большое значение для процессов плодо­ношения.

Горох, сорго и бобы в водных культурах не дают се­мян при концентрации цинка в среде 0,005 мг на 1 л и ниже. С повышением концентрации цинка в питательной смеси соответственно число семян увеличивается.

В местностях вблизи цинковых залежей произрастает так называемая галмейская флора — растения, обога­щенные цинком.

Болезни недостаточности цинка распространены пре­имущественно среди плодовых деревьев; могут заболе­вать также хвойные растения и кукуруза. Главнейшие из этих болезней недостаточности следующие:

- мелколистность, или розеточная бо­лезнь, листопадных деревьев. Поражает ябло­ни, груши, сливу, персики, абрикос, миндаль, виноград (рис. 3), вишню. На заболевшем растении весной образуются уко­роченные побеги с розеткой мелких скрученных листьев. На листве —явления хлороза. Плоды мелкие и дефор­мированные, часто вообще не появляются. Через 1—2 года побеги отмирают.

Рис. 3. Недостаток цинка у винограда. Справа—маленькие иско­верканные ягоды и искривленные кисти; слева — нормальная кисть.

Заболевание излечивается непосредственно введе­нием в стволы больных деревьев сернокислого цинка в кристаллическом виде, внесением в почву соединений пинка, опрыскиванием растений раствором цинковых со­лги.

При обильном развитии ми­кроорганизмов па некоторых почвах они могут в значи­тельной мере поглощать цинк и создавать условия цинко­вого голодания для высших растений. Стерилизация почв, убивая микробы и, возможно, разрушая соединения, в виде которых цинк оказывается в связанном состоянии, ставят высшие растения в условия более полной обеспе­ченности цинком.

- пятнистость листьев цитрусовых, «крапчатость». Между жилками листьев появляются жел­тые участки, поэтому листья приобретают пятнистый вид. Зеленая окраска сохраняется лишь у основания листьев, остальная часть становится белой. Листья и корневая си­стема перестают расти, и растения погибают.

- бронзовость листьев тунговых. Листья при­обретают бронзовую окраску, отдельные участки отмира­ют. Появляющиеся взамен погибающих новые листья де­формированы. Больные деревья мало устойчивы против морозов.

- розеточная болезнь сосны. Хвоя на концах побегов приобретает бронзовую окраску.

- побеление верхушки кукурузы. Между жилками листа появляются светло-желтые полосы, развиваются некротические пятна и отверстия. Новонарастающие листья имеют бледно-желтый цвет.

Цинковые удобре­ния с успехом используются для повышения урожайно­сти ряда культур: сахарной свеклы, озимой пшеницы, ов­са, льна, клевера, подсолнечника, кукурузы, хлопчатника, цитрусовых, других плодовых, древесных и декоративных растений.

Некоторые растения особенно отзывчивы на цинко­вые удобрения. При использовании минеральных удоб­рений, содержащих 20 кг сернокислого цинка на 1 га, наблюдается больший урожай зерна кукурузы, чем от применения любой удобрительной смеси без цинка. При этом кукуруза, больная «побелением вер­хушки», полностью выздоравливает — исчезает хлороз, появляются нормальные зеленые листья.

Заключение

Тяжелые металлы(Cu, Ni, Со, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg) относятся к микроэлементам. То есть химическим элементам, присутствующим в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже). Химические элементы, которые, входя в состав орга­низмов растений, животных и человека, принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выражен­ной биологической ролью. Мощное воздействие микроэлементов на физиологи­ческие процессы и организме объясняется тем, что они вступают в теснейшую связь с биологически активными органическими веществами — гормонами, витаминами. Изучена также их связьсо многими белками и фермен­тами.

Микроэлементам, несмотря на их малое количественное содержание в организмах, принадлежит значительная биологическая роль. Помимо общего благоприятного влияния на процессы роста и развития, установлено специфическое воздействие ряда микроэлементов на важнейшие физиологические процессы — например, фотосинтез у растений.

Многие металлы, преимущественно микроэлементы, в растворах обладают ярко выражен­ным каталитическим действием. Это каталитическое действие микроэлементы проявляют и в живом организ­ме, особенно тогда, когда они вступают во взаимо­действие с