Изучение эколого биологической изменчивости

ГЛАВА 6. НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ У НЕКОТОРЫХ 
ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА 
ROSA L.
Одним из приоритетных направлений в исследовании окружающей 
среды является изучение экологической ситуации. Все большее внимание 
уделяется состоянию таких важнейших компонентов среды как зеленые 
насаждения и почвенный покров. Растения выполняют незаменимую роль в 
оздоровлении окружающей среды, так как поглощают и накапливают 
токсические соединения в своих тканях. Произрастая в городских условиях 
растения испытывают сверхнегативное воздействие целого ряда факторов, из 
которых наиболее значимыми являются выбросы от автотранспорта и 
промышленных предприятий, жесткая рекреационная нагрузка на почвенный 
покров и др.. В результате антропогенных изменений среды во многих 
городах наблюдается ухудшение состояния зеленых насаждений, сокращение 
их площадей и структурная трансформация. Учитывая высокую 
чувствительность растений ко многим промышленным газам, можно 
обоснованно 
связывать 
неудовлетворительное 
состояние 
зеленых 
насаждений городов с повышенным содержанием поллютантов в 

---

106 
атмосферном воздухе и использовать их в качестве биоиндикаторов 
загрязнения окружающей среды. 
Установлена способность растений к поглощению из окружающей 
среды в больших или меньших количествах практически всех известных 
химических элементов. Наиболее опасными из перечисленного ряда 
тяжелых металлов являются медь и никель. Медь занимает особое место в 
жизни растений. Она играет значительную роль в некоторых 
физиологических процессах – фотосинтезе, дыхании, перераспределении 
углеводов, восстановлении и фиксации азота, метаболизме протеинов и 
клеточных стенок. Однако в избыточных дозах медь – сильный токсикант. 
Прогрессирующее загрязнение биосферы данным металлом заметно 
повысило в последние годы интерес к механизмам его токсического 
действия. Под действием избытка меди изменяется морфология 
растительного организма. Изменения на клеточном уровне проявляются в 
нарушении 
конструктивной 
структуры 
мембранных 
образований 
(митохондрий, хлоропластов и др.). Предсказать, при каких концентрациях 
меди в почве возникнут токсические эффекты в растениях, чрезвычайно 
сложно. Уже задолго до того, как симптомы отравления станут очевидны, 
продукты питания, получаемые из культур с повышенным уровнем 
содержания меди, будут представлять значительную опасность для здоровья 
людей. Для нормального развития растениям необходим не только 
оптимальный уровень меди, но и определенное соотношение других 
химических элементов. Во многих случаях установлены сложные 
взаимосвязи меди с другими элементами в растительных тканях. Очень 
важным для развития растений является железо. Известно, что между медью 
и железом возможен антагонизм. Высокий уровень меди в растении снижает 
содержание железа в хлоропластах. Оптимальное соотношение меди и 
железа различно для разных видов растений. Токсическое действие меди 
может быть снижено внесением железа . 
Никель является опасным загрязнителем окружающей среды, 
поступающим в атмосферу главным образом в результате выбросов 

---

107 
металлообрабатывающих предприятий, а также при сжигании угля и нефти. 
Применение осадка сточных вод и некоторых фосфатных удобрений также 
может быть важным источником его поступления в агроэкосистемы (Кабата-
Пендиас, Пендиас, 1989). Известно, что вследствие загрязнения почвы 
никелем происходит замедление роста и снижение продуктивности культур. 
При длительном употреблении продуктов, содержащих никель в 
концентрациях, превышающих ПДК, отмечаются изменения в сердечно-
сосудистой и дыхательной системах человека.
Установлено, что растения более устойчивы к повышенным, нежели к 
пониженным концентрациям тяжелых металлов в почве (Кабата-Пендиас, 
Пендиас, 1989), но увеличение их до определенных значений практически 
всегда отрицательно сказывается на состоянии растений, так как тяжелые 
металлы являются наиболее токсичными среди химических элементов 
(Алексеенко, 2000).
Для растений большую роль играет токсичная 
концентрация элементов (Ильин, 1991). Пути поступления тяжелых 
металлов в растения разнообразны, основные из них - корневое и фолиарное 
(Виноградов, 1985; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989). Сведения о 
распределении тяжелых металлов по органам растений весьма 
противоречивы (Добровольский, 1983; Ильин,1991). Часто отмечаются 
различия концентраций тяжелых металлов в разных надземных органах 
(листьях, стеблях, плодах), что может быть связано с видоспецифичностью 
метаболизма растений и со свойствами самих элементов. За норму 
содержания тяжелых металлов приняты пределы их концентраций, 
способствующие осуществлению нормальной регуляции функций у 
растений. 
Вследствие всего выше сказанного важной характеристикой 
шиповника будет являться его способность к накоплению тяжелых металлов, 
поскольку в дальнейшем на основе этого можно cделать заключение о 
возможности его выращивания в условиях, отклоняющихся от нормы по 
данному показателю, и возможности применения плодов растений 
шиповника с целью получения какой-либо продукции, в частности – 

---

108 
экологически безопасных плодов для пищевой промышленности и фармации. 
Исследуемые виды шиповника произрастают на территории ботанического 
сада НИУ БелГУ. Роза ветров в данном районе исследования свидетельствует 
о том, что здесь наиболее частыми являются ветра северо-западного и 
западного направлений и основной перенос воздушных масс идет от 
промышленной зоны города. Поэтому возникла необходимость в 
исследовании растений рода 
Rosa 
L. на способность их к накоплению 
тяжелых металлов в плодах и листьях, так как они используются в пищевой и 
фармацевтической промышленности, ведь сложившаяся на данный момент 
экологическая обстановка в районе города Белгорода требует к себе особого 
внимания (Лукин и др., 1999а,1999 б). Атмосферный воздух является одним 
из основных жизненно важных экологических факторов окружающей 
природной среды. Его состояние зависит в основном от выбросов заг-
рязняющих веществ в атмосферу промышленными предприятиями и 
транспортом. Данные Белгородской лаборатории по мониторингу за 
состоянием окружающей среды свидетельствуют о неблагоприятной 
экологической обстановке, сложившейся в районе города. Все районы г. 
Белгорода загрязнены в одинаковой степени. Предприятия расположены, в 
основном, в западном и восточном районах города. 
Эксперимент по мониторингу ТМ в различных частях растений 
шиповника и почвах под растениями проводился в течение трех лет (2005 - 
2007 гг.) на территории ботанического сада НИУ «БелГУ». Территория 
участка в почвенном отношении расположена в пределах Украинской 
провинции черноземной зоны, в подзоне выщелоченных и типичных 
черноземов (Почвенно-географическое районирование территории СССР, 
1962). Здесь характерны черноземные выщелоченные слабосмытые почвы 
тяжелосуглинистого механического состава
.
Объектами исследований послужили почва под кустами шиповников, а 
также плоды и листья следующих интродуцированных видов шиповника: 
Роза иглистая -