Накопление тяжелых металлов растениями

В постановке проблемы под нашим углом зрения растения различных жизненных форм рассматриваются в качестве важнейшего первичного звена трофической структуры биоценоза, которым обеспечивается вовлечение химических элементов в биологические циклы непосредственно из почвенных горизонтов. С другой стороны, первичные продуценты являются кормовыми объектами для следующего трофического уровня (фитофагов).

Уровни металлов, измеренные в растениях, произрастающих в зонах с различной токсической нагрузкой, примерно соответствуют данным большинства исследователей, изучавших накопление элементов на фоновых и химически загрязненных территориях (в зонах воздушных выбросов металлургических производств, на обочинах автомобильных дорог и т. п.).

Характерно также, что наблюдаемая последовательность концентраций Zn > Си > Pb > Cd в растительных объектах соответствует данным других авторов. В. П. Фирсова и соавторами (Сравнительное изучение…, 1997) установили подобную закономерность для сельскохозяйственных культур. Аналогичные результаты приводятся для хвои (Добровольский, 1988) и луговых растений (Семенюк и др., 1986; и др.).

Из рис. 8.2а следует, что по мере увеличения содержания меди в почвах ее уровень в листьях травянистых и кустарничковых видов возрастает более чем в 3—4 раза. Накопление этого элемента в листьях древесных видов достоверно ниже. В отличие от меди содержание цинка в листьях осины и березы в градиенте загрязнения этим металлом почв интенсивно увеличивается и превышает таковое в растениях других жизненных форм (рис. 8.26). Аналогичное увеличение концентраций свинца по мере возрастания загрязнения почв этим элементом отмечено для всех рассматриваемых форм растений (рис. 8.2в). Накопление растениями кадмия подобно накоплению меди: в градиенте токсической нагрузки резко возрастают концентрации металла в листьях травянистых и кустарничковых видов, менее выражено накопление кадмия в листьях осины и березы (табл. 8.2). В целом уровни металлов в растительности на наиболее загрязненном участке соответствуют многочисленным данным других авторов для различных условий загрязнения природной среды.

Выше мы подробно рассматривали тот факт, что металлы, содержащиеся в растительных объектах, входят в состав рационов животных-фитофагов. Микроэлементный анализ содержимого ЖКТ рыжих полевок показал, что на тех же участках в рационах животных концентрации изучаемых металлов возрастают в градиенте токсической нагрузки и превышают таковые в травянистой и кустарничковой растительности. Очевидно, что наряду с общим уровнем металлов в растительности видовой состав пищевых рационов фитофагов может выступать в качестве фактора, корректирующего (усиливающего или ограничивающего) переход металлов на уровень консументов.

Рис. 8.2. Содержание металлов (а — меди, б — цинка, в — свинца) в листьях растений в зависимости от их концентраций в почве:

1 — травянистые растения и кустарники; 2 — древесные.

Таблица 8.2

Концентрация металлов в листве растений, мкг/г (по: Тяжелые металлы…, 2004).