Реферат: Вплив важких металів на ріст, розвиток та інші фізіологічні процеси у рослин

МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

УЖГОРОДСЬКИЙНАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТРОМАНО-ГЕРМАНСЬКОЇ ФІЛОЛОГІЇ

КАФЕДРАНІМЕЦЬКОЇ ФІЛОЛОГІЇ

РЕФЕРАТ

Зпрочитаної німецькою мовою літератури з фаху

03.00.15– генетика

натему:

Впливважких металів на ріст, розвиток та інші фізіологічні процеси в рослин

Аспірантабіологічного факультету,

кафедригенетики і фізіології рослин

БіланичаМихайла Михайловича

Підтверджую: Науковий керівник докт. біол. наук

проф. Ніколайчук В.І.

Декан біологічного факультету

док. біологічних наук,

проф. Ніколайчук В. І. Викладач німецької мови – проф. Меліка Г. І.

Ужгород- 2005

Зміст

ВСТУП...................................................................................................................3

I.Важкіметали в навколишньому середовищі. Їх хімічні властивості і роль для живоїприроди.................................................................................5

II.Впливважких металів на ріст і розвиток рослин..............................................................................................................9

ВИСНОВКИ..................................................................................................11 Resümee..........................................................................................................12

Список використаних джерел літератури..................................................15

Im Referrat verwendete Terminologi............................................................16

ВСТУП

Тема впливуважких металів на живі організми є дуже актуальною, оскільки важкі метали єодними з основних хімічних забруднювачів навколишнього середовища. Важкі металиє мікроелементами, тобто містяться в мікроскопічних кількостях в рослинах. Мікроелементи– це ті елементи, які повинні бути в дуже малих кількостях (10-2 – 10-5%),щоб гарантувати ефективне функціонування організму.Вони знаходяться в різних кількостях у в ґрунтах, але за рахунок діяльностілюдини багато ґрунтів забруднюється великою кількістю тих чи інших металів.Далі рослини вбирають ці метали, які в великих кількості здебільшого єтоксичними для них, як і для інших живих організмів. Але в визначенихкількостях важкі метали є необхідними для росту і розвитку рослин. Вонивиконують різні фізіологічні функції в організмах рослин і інших живихорганізмах. Вони зв’язуються з визначеними білками і утворюють багатоферментів. В будові ферментів ці метали входять в простетичні групи. Наприклад алкогольдегідрогеназа містить цинк.Система цитохромів містить залізо. [1].

В процесі еволюційногорозвитку живі організми пристосувалисьнакопичувати мікроелементи,оскільки в навколишньому середовищі їх було мало. Коли ж люди почализабруднювати навколишнє середовище важкими металами, які містяться в викидахавтомобілів, в смітті, яке викидають і спалюють люди, в викидах різних заводів,що виробляють хімічну продукцію, підприємств гірничої промисловості і т.д., цявластивість призвела до надмірного накопичення організмами цих металів, томущо вони дуже важко виводяться з організмів.

Метою даноїроботи є зібрати інформацію в німецькомовних літературних джерелах прознаходження важких металів в навколишньому середовищі, шляхи потрапляння йоготуди, вплив важких металів на біохімічні та фізіологічні процеси в рослин,зокрема росту та розвитку, також по можливості зібрати відомості про дію важкихметалів на ті ж процеси в рослин, зокрема в ячменю, хоча це не є основноюметою.

Важливість темиполягає в тому, що на сьогоднішній день відбувається постійне забрудненнянавколишнього середовища важкими металами та іншими забруднювачами, алевластивість екосистем самовідновлюватись має свої межі. Наприклад деякіекосистеми вже настільки забруднені, що неспроможні самоочищатись. В рослинтакож існують межі витривалості навантаження важкими металами. Тому потрібновивчати в яких концентраціях ці речовини стимулюють, а в яких пригнічуютьфізіологічні процеси в рослин.

1.ВАЖКІ МЕТАЛИ ВНАВКОЛИШНЬОМУ СЕРЕДОВИЩІ. ЇХ ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ І РОЛЬ ДЛЯ ЖИВОЇПРИРОДИ.

Метали, густина(питома вага) яких більша 5 г/см3, називаються важкими металами. Важкіметали, являючись мікроелементами містяться в різних ґрунтах. Різні ґрунти характеризуються різним складом і різним вмістом важких металів. Одні і ті жважкі метали в різних ґрунтах бути або в мінімальних кількостях або в надтовеликих дозах, в яких вони вже є небезпечними для рослин. В високих дозах ціелементи, в основному знаходяться в наслідок діяльності людини, тобтоантропогенного навантаження. Природно ж у ґрунтах є лише невеликі кількостітого чи іншого металу, а то й взагалі може не бути його слідів. Тому рослини івзагалі і взагалі живі організмипристосувались накопичувати ці речовини в тканинах. Але при великих дозах цихметалів виведення їх з тканин не відбувається і відбувається отруєння нимиживих організмів.

Важкі метали є нетільки в ґрунтах, але й в повітрі і в воді. В воду вони потрапляють з ґрунтів.В повітря, в основному при спалюванні різних складних речовин, до складу якихвони входять, наприклад при викидах газів автомобілями, тепловими електростанціями,заводами. [4].

Також ціречовини потрапляють в навколишнє середовище при викидах підприємствамигірничої промисловості залишків руд і т.д. важкі метали можуть міститися і всмітті, яке знаходиться на звалищах, наприклад в пластмасах. Адже для досягненнякращих якостей при виробництві пластмас, до їх складу добавляють різніхімічні доповнення. Це так звані стабілізатори, які захищають пластмаси противисоких температур і сонячного випромінювання. Вони є отруйними. Це фарбуючиречовини, інгібітори згорання (антипірен) і т.д. До них відносяться і важкіметали (свинець, ртуть, кадмій, бром, олово). В 1980 році вироблялося 4000 тон,а в 2003 вироблялось 8000 т таких речовин. Через деякий час пластмасипотрапляють в навколишнє середовище, як сміття і ці речовини з нихвивільняються. [3].

Для більшоїчастини живих організмів необхідні майже 80 елементів, частина яких являєтьсяважкими металами. Кожен з них відіграє важливу роль і в рослинному організмі.Вони з білками можуть утворювати ферменти, являються комплексоутворювачами і т.д. Наприклад, марганець має здатність змінювати валентність і тому бере участьв реакціях окислення-відновлення в процесах фотосистеми 2; сприяє проходженнютемнової фази фотосинтезу і т.д. Мідь входить до складу ферментів, що забезпечуютьпроцеси дихання (аскорбіноксидази, поліфенолоксидази), до пластоціаніну, якийвходить до фото системи 1, утворює комплекси з ДНК. Молібден входить доскладу ферментів нітрогеназного комплексу, нітратредуктази, яка перетворюєнітрати в нітрити, ксантиноксидази. Молібден стимулює синтез вітаміну С.Кобальт входить до складу вітаміну В12, який є коф актором ферментівметилування. Він відповідає за утворення тироксину. Цинку накопичується в нормідо 60 мг/кг сухої речовини. Входить до складу багатьох ферментів: пептидаз,карбоангідрази, алкогольдегідрогенази, лактатдегідрогенази,глутаматдегідрогенази. Залізо комплекси з вітамінами, білками, вуглеводами,підвищує каталітичну функцію ферментів у тисячі разів.[8].

Особливістюважких металів є те що багато з них може утворювати хімічні комплекси.Наприклад,

Sn + 2NaOH + 2H2O =Na2[Sn(OH)4] +H2

Pb + 2 NaOH + 2H2O = Na2[Pb OH)4] +H2

Вивченням такихкомплексів займається робоча група доктора Ф. Готчальха. [5].

Кобальт інікель. Кобальтявляє собою сріблясто-сірий метал. Температура плавлення рівна 1492 С°.Густина — 8,84 г/см3.

Нікель маєсріблясто-білий колір. Його температура плавлення – 1455С°. Густина – 8,91г/см3. В хімічних реакціях кобальт і нікель менш активні, ніжзалізо, вони розчиняються в розбавлених кислотах з виділенням водню іутворенням солей кобальту і нікелю. Для кобальту в сполуках характерні ступеніокислення +2 і +3. Він утворює оксиди СоО і Со2О3. Длянікеля характерна ступінь окислення + 2, рідше + 3,. Він утворює один оксид NiO. Масові частки кобальту і нікелю вземній корі складають відповідно 3·10-3 і 8·10-3 %.Важливішими мінералами кобальту і нікелю являються кобальтин СоАsS, ліннеїт Со3S4, петландіт (Fe, Ni)S, нікелін NiAs. Кобальт і нікель частоє супутниками в природі. [ 7]є

Олово іСвинець.Масові частки їх в земній корі рівні відповідно 4·10-3 і 1,6·10-3%.Олово – сріблясто-білий м’який метал, легко плавиться (температура плавлення — 213,9 Сº). Це звичайна модифікація, так зване біле олово. При температурінижче 14 Сº стійке сіре олово. При охолодженні металічне олово переходитьв сіре і в результаті розсипається. Це явище відомо під назвою „олов’яна чума”. Деякі cполуки олова: SnCl2, Na2[Sn(OH)4], H2SnO3, SnSO4.

Свинець – м’якийпластичний синювато сірий метал з температурою плавлення 237,4 Сº. Оловоі свинець розчиняються в водних розчинах лугів при нагріванні утворюючикомплексні сполуки.

Цинк, кадмій,ртуть. Проявляютьв сполуках ступінь окислення +2 (ртуть і +1).

Масова часткацинку в земній корі складає 5 · 10-3 %. Він зустрічається лише вскладі сполук, наприклад ZnS, ZnCO3. Це сріблясто-білий метал. Плавиться при температурі 419,5Сº. Володіє хорошою тепло- і електропровідністю. Цинк хімічно активнийметал який при нагріванні взаємодіє з різними неметалами. Сульфат цинкувикористовують як мікродобриво.

Масова часткакадмію в земній корі складає 5·10-5 %. Його найважливіші мінерали – CdS i CdCO3. Здебільшого вони э супутникамимінералів цинку. Температура плавлення кадмію 321 Сº Кадмій і ртутьсріблясто-білі метали. В звичайних умовах ртуть – рідина, її температураплавлення рівна –38,9Сº. Це метал, що само легше плавиться. Масова часткартуті в земній корі складає 7·10-6%. В хімічному відношенні кадмійхімічно активний метал а ртуть малоактивний. Також важкими металами є залізо,ванадій та інші.

2.РОЛЬВАЖКИХ МЕТАЛІВ ДЛЯ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ

Важкіметали в невеликих концентраціях потрібні всім живим організмам, оскількивходять в склад ферментів і беруть участь у багатьох фізіологічних реакціях іпроцесах, які в них проходять. Наприклад цинк входить до каталази, яка являєтьсяодним з самих ефективних ферментів, які є відомими. Міліграм каталази каталізуєпроцес утворення не менше, ніж 2740 л кисню з пероксиду водню за годину.

Важкі метали можутьзмінювати валентність і тому беруть участь в окисно-відновних реакціяхорганізмів. Як і мікроелементи, важкі метали можуть утворювати сполуки зпротеїдами. Наприклад, молібден може сполучатись з ферментом флавопротеїном іутворювати нітратредуктазу, яка має важливе призначення. Флавін і молібденрозуміються як тимчасові носії електронів. Одні з найважливіших мікроелементів,або елементів „сліду” – це Cu, B, Zn и Мо. [8]. Проміжне становище між мікро імакроелементами займає марганець.

Отже під впливомважких металів фізіологічні процеси в залежності від їх концентрації абопригнічуються, якщо вона недостатня або надмірна, або, коли концентраціяоптимальна, тоді вони проходять нормально. Це все відображається вкінці-кінців на морфометричних ознаках рослин, в тому числі на рості ірозвитку.

Ріст – цекількісна характеристика, процес збільшення розмірів і маси рослини. Розвиток –це якісна характеристика, процес, при якому спостерігаються новоутворення вонтогенезі: проростання насіння, поява справжніх листків, квіток, насіння і ін.В процесі розвитку ріст виконує роль збільшення в розмірах і масі новоутворених органів.

Починаються ціпроцеси з проростання насіння. [2]. Саме проростання насіння починається зпроцесу набухання, коли насіння швидко вбирає велику кількість води. В цейперіод великі концентрації солей важких металів у ґрунті та й солей іншихелементів призводить до утворення високого осмотичного тиску в ґрунті, в такомуразі вода важко поступає в насіння і процеси набухання порушуються.

Якщо насіння все ж такипроростає, то високі концентрації металів можуть або дуже прискорюватиметаболізм, або навпаки сповільнювати його. При прискоренні метаболізмупереважають процеси дисиміляції, тобто розпаду органічних речовин і рослина невстигає виробити достатню кількість структурних речовин. При високихконцентраціях важких металів можуть руйнуватися нуклеїнові кислоти, різнібілки, вітаміни і інші речовини і при цьому порушуються фізіологічні процеси врослинах. Зовнішніми ознаками порушення біохімічних і фізіологічних процесів єсповільнення процесів росту і розвитку, втрата стійкості до хвороб, до посухи,втрата зимостійкості, пожовтіння і в’янення асимілюючої поверхні (листків) таінші. Також є відомості, що при високих концентраціях цих металів виникають аберації хромосом. Аберації відносяться до різновидів мутацій хромосом. До нихвідносяться делеції, подвоєння або дуплікації. [10].

При недостатностіякогось хімічного елементу з 80 необхідних також порушується багато біохімічнихі фізіологічних процесів. В наслідок цього проявляються різні зовнішні проявинедостачі того чи іншого елементу. Не хватка марганцю викликає точковий хлороз. Недостача молібдену викликає хлороз іпорушення азотного живлення. При недостачі цинку в рослин не формуєтьсянормально вегетативна маса, утворюється розеточність. [6].

На проростаннянасіння, ріст і розвиток рослин впливають дуже багато факторів навколишньогосередовища, наприклад освітлення, вологість, температура і т.д. Крім цього існуютьтакі речовини, як фітогормони, які в дуже малих кількостях можуть сильностимулювати ріст рослин, наприклад гібереліни. Тому потрібно при дослідженнівпливів важких металів на ріст і розвиток рослин враховувати ці фактори. [9].

ВИСНОВКИ

Роблячи висновкипотрібно сказати, що в нормі важкі метали знаходяться в ґрунтах, воді, повітріу невеликих кількостях. Але людина своєю діяльністю сприяє потраплянню великихкількостей солей цих металів і цим самим забруднює навколишнє середовище. Цеспричиняє накопичення важких металах на кожному рівні ланцюгів живлень всебільших кількостей цих металів в живих організмах тому, що вони не виводятьсяабо важко виводяться з організмів.

Важкі металипотрапляють в навколишнє середовище при роботі заводів гірничодобувноїпромисловості, видобутку нафти, оскільки вони містяться і в нафті, завтомобільними викидами переробленого пального, з сміття, яке накопичується на звалищах і т.д.

Важкі метали длярослин здебільшого являються мікроелементами і в певних кількостях необхіднідля протікання біохімічних і фізіологічних процесів в їх організмах. При нехватці цих металів порушується ріст і розвиток рослин, виникають різні хворобиі аномалії, наприклад хлорози, порушення азотного та інших обмінів.

При високихконцентраціях цих металів в навколишньому середовищі в рослин такожспостерігаються різні порушення в рості і розвитку, викликані отруєнням цимиметалами. Наприклад може зменшитись коефіцієнт проростання насіння, органирослин виростають меншими ніж у рослин, порушення росту органів, синтезухлорофілів, білків вуглеводів та інших фізіологічних процесів в рослин.

Є відомості, щовисокі концентрації важких металів можуть підвищувати відсоток хромосомнихаберацій, тобто хромосомних мутацій.

Отже бачимо, щодана тема є і буде актуальною поки буде існувати загроза забрудненнянавколишнього середовища. Тому потрібно її інтенсивно вивчати.

Resümee

Den Einfluss der schweren Metalle auf die Wachstum,

die Entwicklung und andere physiologische Prozesse bei denPflanzen.

Das Ziel unsererArbeit ist, die Information in den deutschsprachigen literarischen Quellenüber den Inhalt der schweren Metalle zu sammeln in der Umwelt, die Wegesdes Treffens ihn dorthin, der Einfluss der schweren Metalle auf die biochemischund phisiologische die Prozesse bei den Pflanzen, Teilweise über dasWachstum und der Entwicklung. Die Aktualität des gegebenen Themas bestehtdarin, dass auf den heutigen Tag die ständige Verschmutzung der Umweltgeschieht von den schweren Metallen und anderen Stoffen die Umweltverschmutzen, aber die Eigenschaft der Ekosysteme wiederhergestellt zu werdenhat ihre Grenzen. Einige Territorien sind so verschmutzt, dass schon selbständig wiedergegeben werdennicht können. Um sie zu erneuern brauchtman auserodentlich grossengeld Mittel.In den lebenden Organismen ungefähr achtzig Elemente sind Metallen, ist derenDichte zählt über 5 g/см3, heißen schweren Metallen. Wichtigist jene Tatsache, dass die schweren Metalle als Verschmutzmittel nur in denhohen Konzentrationen sind. In bestimmten Dosissen sind sie lebenswichtigfür die lebenden Organismen, insbesondere für die Pflanzen.

Für diePflanzen sind die schweren Metalle, größtenteils, als Mikroelemente.Die Mikroelemente sind solche Elemente, dass ihre Inhalt in trocken Stoffen 10-2 — 10-5 % erreicht. In den lebende Organismen erfüllen siedie komplexbildenden Elemente, das heißt sie können die Komplexe mitden organischen Stoffen bilden: Nukleosäuren, den organischenSäuren, Weißen, Fermenten, Vitaminen, Aminosäuren. Eine derHauptfunktionen dieser Metalle ist katalitische.

Da dieMetalle die wichtigen Funktionen für physiologischen und der biochemischenReaktionen bei den Pflanzen, so logisch, erfüllen, das sie den Einflussauf das Wachstum und die Prozesse der Entwicklung der Pflanzen haben.

Das zeugtdavon dass bei dem Mangel am irgendwelche Elemente bei den Pflanzen wird dasWachstum der Triebe der Wurzeln, die Bildung der Blätter, Blühtenaufgehalten. Bei den erwachsenen Pflanzen entsteht Chlorose. Die Pflanzenwerden grau-braun, gelb.

Bei den hohen Dosissen der schweren Metalle in den Pflanzen kann dieVergiftung den Pflanzen anbrechen. Dabei wird die Wachstum und dieEntwicklung auch verzörget. Es ist möglich, dass diese Metalle mit Chromosomenverbindungen sein können.

Möglich,dass der Überfluss der Metalle die biologische aktive Stoffezerschtört und es ruft den Verstoß der Phzsiologischen Prozesseherbei. Es ist bekannt, dass diese Metalle mit Chromosomen verbinden seinkönnen. Aber bei der überteil Menge der Metalle können diechromosomen geschadet werden. Es können die Aberrationen der Chromosomenentstehen. Das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen auf verschiedenenStadien kann von der Wirkung der schweren Metalle verletzt werden.

Bei derkeimung der samen hat die grosse Bedeutung der osmotischen Druk im Grund. Diehohen Konzentrationen der Salze der schweren der Metalle rufen dieErhöhung оsmotischen des Druckes herbei,was die Verkleinerung des Zutritts des Wassers in die Samen beeinflusst unddadurch ihre Keimung verzögert. Wenn die Samen schon gekeimt werden, geraten die schweren Metalle in den Pflanzenorganismus und dort, angesammeltwerden verletzten in vielen Fällen die Phzsiologischen Prozesse. In der Umgebunggibt es im Boden die kleinen Mengen der schweren Metalle, aber der Mensch ruft mitseinem Tätigkeit an einigen Stellen bedeutende Erhöhung ihrerKonzentration an.

Der Inhalt der schweren Metalle in der Umwelt nimmt infolge der Unternehmender schweren Industrie, der Gewinnung der Bodenschätze der Mineralien,der Autoauswürfe, die Eintragung der Dünger zu. Auch heben sich dieseMetalle im Laufe der Zerlegung des Mülls, zum Beispiel der Plaste heraus,der durch die Tätigkeit des Menschen sehr viel angesammelt wird.

Wichtig ist es, dass die schweren Metalle durch die Ernährungsketteübergeben werden, und ja höher die Stufe der Kette ist, destogrößere Menge derren angesammelt werden kann.

Da der Mensch vielfältiges Essen ißt, auf hohen Stufen der Ernährungskette,deshalb die schweren Metallen in seinem Organismus in denverhältnismäßig hohen Konzentrationen angesammelt werden.Deshalb muß man die Einflüsse der schweren Metalle auf die lebendenOrganismen Studieren um die wege ihrer Entfernung aus den Organismen zu finden,die Verkleinerung ihrer Menge in der Umgebend. Und auch die Aufzucht derPflanzensorten, die gegen die Einflüsse der schweren Metalles mehrstandhaft wären und sammeln weniger schweren Metalle an.

Література

1. Biochemie, Verlag der Ungarischen Akademie der Wissenschaften, Budapest, von F. Bruno straub,1960, 723.

2. Eifrig H. Die Anwendungkeimungsphysiologisch wirksamen Substanzen bei der Priifung von Poa pratensisund Phleum prat

3. diligent.ru/problems.php? lang=de

4. www.bleiinstitut.de/frontend/portal.php?domain=1&category=60&page=60&lang=1

5. www.uni-leipzig.de/forschb/02/24.htm

6. Lundegard H., DieNahrstofaufname Pflanze., Jera, 1932.

7. Nesterman, Naser K. H., CruleK. H. Anorganische Chemie. – Leipzig: Veb Deutscher Verlag fürGrundstoffindustrie, 1980. – 442s.

8. Pflanzenfisiologie, vonProfessor Henrik Lunegardh, Jena, 1960, p. 699.

9. Sembdner G. Wirkung vonGibberellinsaure und Licht auf die Samenkeimung. — In: Proc. Intern. Symp. Physiology,ecology and biochemistry of germination. Greifswald, 1967, vol. 1, p. 239-248.

10. Wilfried Janning, Elisabet Knust,Genetik. Allgemeine Genetik — molekulare Genetik - Entwicklungsgenetik, — Stuttgard-New York: Thieme, 2004, 453с.

ImReferratverwendeteTerminologi.

1. Entwicklung (f) – розвиток

2. schweren Metalle – важкі метали

3. Keimung – проростання

4. Wachstum (n) – ріст

5. Physiologische Prozesse – фізіологічні процеси

6. Kobalt (n) – кобальт

7. Nickel (m) – нікель

8. Zinn (n) - олово

9. Molybdän (n) – молібден

10. Verschmutzung (f) – забруднення

11. Quecksilber (m) – ртуть (меркурій).