Вплив важких металів на ріст розвиток та інші фізіологічні процеси у

Вплив важких металiв на рiст розвиток та iншi фiзiологiчнi процеси у МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА НІМЕЦЬКОЇ ФІЛОЛОГІЇ РЕФЕРАТ З прочитаної нiмецькою мовою лiтератури з фаху 03. 00. 15 – генетика на тему: Вплив важких металiв на рiст, розвиток та iншi фiзiологiчнi процеси в рослин Аспiранта бiологiчного факультету, кафедри генетики i фiзiологiї рослин Бiланича Михайла Михайловича Пiдтверджую: Науковий керiвник докт. бiол. наук проф. Нiколайчук В.І. док. бiологiчних наук, проф. Нiколайчук В. І. Викладач нiмецької мови – проф. Мелiка Г. І. Ужгород - 2005 Змiст I. Важкi метали в навколишньому середовищi. Їх хiмiчнi властивостi i роль для живої природи................................................................................. 5 II. Вплив важких металiв на рiст i розвиток рослин.............................................................................................................. 9 ВИСНОВКИ.................................................................................................. 11 Resьmee.......................................................................................................... 12 Список використаних джерел лiтератури.................................................. 15 ImReferratverwendeteTerminologi............................................................ 16 ВСТУП Тема впливу важких металiв на живi органiзми є дуже актуальною, оскiльки важкi метали є одними з основних хiмiчних забруднювачiв навколишнього середовища. Важкi метали є мiкроелементами, тобто мiстяться в мiкроскопiчних кiлькостях в рослинах. Мiкроелементи – це тi елементи, якiповиннi бутив дуже малих кiлькостях (10-2-5 %), щоб гарантувати ефективне функцiонуванняорганiзму. Вони знаходяться в рiзних кiлькостях у в ґрунтах, але за рахунок дiяльностi людини багато ґрунтiв забруднюється великою кiлькiстю тих чи iнших металiв. Далi рослини вбирають цi метали, якi в великих кiлькостi здебiльшого є токсичними для них, як i для iнших живих органiзмiв. Але в визначених кiлькостях важкi метали є необхiдними для росту i розвитку рослин. Вони виконують рiзнi фiзiологiчнi функцiї в органiзмах рослин i iнших живих органiзмах. Вони зв’язуються з визначеними бiлками i утворюють багато ферментiв. В будовi ферментiв цi метали входять в простетичнi групи. Наприклад алкогольдегiдрогеназа мiстить цинк. Система цитохромiв мiстить залiзо. [1]. В процесi еволюцiйного розвитку живi органiзми пристосувались накопичувати мiкроелементи, оскiльки в навколишньому середовищi їх було мало. Коли ж люди почали забруднювати навколишнє середовище важкими металами, якi мiстяться в викидах автомобiлiв, в смiттi, яке викидають i спалюють люди, в викидах рiзних заводiв, що виробляють хiмiчну продукцiю, пiдприємств гiрничої промисловостi i т. д., ця властивiсть призвела до надмiрного накопичення органiзмами цих металiв, тому що вони дуже важко виводяться з органiзмiв. Метою даної роботи є зiбрати iнформацiю в нiмецькомовних лiтературних джерелах про знаходження важких металiв в навколишньому середовищi, шляхи потрапляння його туди, вплив важких металiв на бiохiмiчнi та фiзiологiчнi процеси в рослин, зокрема росту та розвитку, також по можливостi зiбрати вiдомостi про дiю важких металiв на тi ж процеси в рослин, зокрема в ячменю, хоча це не є основною метою. Важливiсть теми полягає в тому, що на сьогоднiшнiй день вiдбувається постiйне забруднення навколишнього середовища важкими металами та iншими забруднювачами, але властивiсть екосистем самовiдновлюватись має свої межi. Наприклад деякi екосистеми вже настiльки забрудненi, що неспроможнi самоочищатись. В рослин також iснують межi витривалостi навантаження важкими металами. Тому потрiбно вивчати в яких концентрацiях цi речовини стимулюють, а в яких пригнiчують фiзiологiчнi процеси в рослин. 1. ВАЖКІ МЕТАЛИ В НАВКОЛИШНЬОМУ СЕРЕДОВИЩІ. ЇХ ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ І РОЛЬ ДЛЯ ЖИВОЇ ПРИРОДИ. Метали, густина (питома вага) яких бiльша 5 г/см3 в рiзних ґрунтах бути або в мiнiмальних кiлькостях або в надто великих дозах, в яких вони вже є небезпечними для рослин. В високих дозах цi елементи, в основному знаходяться в наслiдок дiяльностi людини, тобто антропогенного навантаження. Природно ж у ґрунтах є лише невеликi кiлькостi того чи iншого металу, а то й взагалi може не бути його слiдiв. Тому рослини i взагалii взагалi живi органiзми пристосувались накопичувати цi речовини в тканинах. Але при великих дозах цих металiв виведення їх з тканин не вiдбувається i вiдбувається отруєння ними живих органiзмiв. Важкi метали є не тiльки в ґрунтах, але й в повiтрi i в водi. В воду вони потрапляють з ґрунтiв. В повiтря, в основному при спалюваннi рiзних складних речовин, до складу яких вони входять, наприклад при викидах газiв автомобiлями, тепловими електростанцiями, заводами. [4]. в пластмасах. Адже для досягнення кращих якостей при виробництвi пластмас, до їх складу добавляють рiзнi хiмiчнi доповнення. Це так званi стабiлiзатори, якi захищають пластмаси проти високих температур i сонячного випромiнювання. Вони є отруйними. Це фарбуючи речовини, iнгiбiтори згорання (антипiрен) i т. д. До них вiдносяться i важкi метали (свинець, ртуть, кадмiй, бром, олово). В 1980 роцi вироблялося 4000 тон, а в 2003 вироблялось 8000 т таких речовин. Через деякий час пластмаси потрапляють в навколишнє середовище, як смiття i цi речовини з них вивiльняються. [3]. Для бiльшої частини живих органiзмiв необхiднi майже 80 елементiв, частина яких являється важкими металами. Кожен з них вiдiграє важливу роль i в рослинному органiзмi. Вони з бiлками можуть утворювати ферменти, являються комплексоутворювачами i т. д. Наприклад, марганець має здатнiсть змiнювати валентнiсть i тому бере участь в реакцiях окислення-вiдновлення в процесах фотосистеми 2; сприяє проходженню темнової фази фотосинтезу i т. д. Мiдь входить до складу ферментiв, що забезпечують процеси дихання (аскорбiноксидази, полiфенолоксидази), до пластоцiанiну, який входить до фото системи 1, утворює комплекси з ДНК. Молiбден входить до складу ферментiв нiтрогеназного комплексу, нiтратредуктази, яка перетворює нiтрати в нiтрити, ксантиноксидази. Молiбден стимулює синтез вiтамiну С. Кобальт входить до складу вiтамiну В12 , який є коф актором ферментiв метилування. Вiн вiдповiдає за утворення тироксину. Цинку накопичується в нормi до 60 мг/кг сухої речовини. Входить до складу багатьох ферментiв: пептидаз, карбоангiдрази, алкогольдегiдрогенази, лактатдегiдрогенази, глутаматдегiдрогенази. Залiзо комплекси з вiтамiнами, бiлками, вуглеводами, пiдвищує каталiтичну функцiю ферментiв у тисячi разiв.[8]. Особливiстю важких металiв є те що багато з них може утворювати хiмiчнi комплекси. Наприклад, Sn + 2NaOH + 2H2 O =Na24 ] +H2 2 O = Na2 [PbOH)42 Вивченням таких комплексiв займається робоча група доктора Ф. Готчальха.[5]. Кобальт i нiкель. Кобальт являє собою срiблясто-сiрий метал. Температура плавлення рiвна 1492 С°. Густина - 8,84 г/см3 . 3 . В хiмiчних реакцiях кобальт i нiкель менш активнi, нiж залiзо, вони розчиняються в розбавлених кислотах з видiленням водню i утворенням солей кобальту i нiкелю. Для кобальту в сполуках характернi ступенi окислення +2 i +3. Вiн утворює оксиди СоО i Со2 О3 . Для нiкеля характерна ступiнь окислення + 2, рiдше + 3,. Вiн утворює один оксид NiO. Масовi частки кобальту i нiкелю в земнiй корi складають вiдповiдно 3·10-3 i 8·10-3 %. Важливiшими мiнералами кобальту i нiкелю являються кобальтин СоАsS, лiннеїт Со3 S4 , петландiт (Fe, Ni)S, нiкелiн NiAs. Кобальт i нiкель часто є супутниками в природi. [ 7]є Масовi частки їх в земнiй корi рiвнi вiдповiдно 4·10-3 i 1,6·10-3 %. Олово – срiблясто-бiлий м’який метал, легко плавиться (температура плавлення - 213,9 Сє). Це звичайна модифiкацiя , так зване бiле олово. При температурi нижче 14 Сє стiйке сiре олово. При охолодженнi металiчне олово переходить в сiре i в результатi розсипається. Це явище вiдомо пiд назвою „олов’яна чума”. Деякi cполуки олова: SnCl2 , Na24 ], H2 SnO3 , SnSO4 . Свинець – м’який пластичний синювато сiрий метал з температурою плавлення 237,4 Сє. Олово i свинець розчиняються в водних розчинах лугiв при нагрiваннi утворюючи комплекснi сполуки. Цинк, кадмiй, ртуть. Проявляють в сполуках ступiнь окислення +2 (ртуть i +1). Масова частка цинку в земнiй корi складає 5 · 10-3 %. Вiн зустрiчається лише в складi сполук, наприклад ZnS, ZnCO3 . Це срiблясто-бiлий метал. Плавиться при температурi 419,5 Сє. Володiє хорошою тепло- i електропровiднiстю. Цинк хiмiчно активний метал який при нагрiваннi взаємодiє з рiзними неметалами. Сульфат цинку використовують як мiкродобриво. Масова частка кадмiю в земнiй корi складає 5·10-5 %. Його найважливiшi мiнерали – CdSiCdCO3 . Здебiльшого вони э супутниками мiнералiв цинку. Температура плавлення кадмiю 321 Сє Кадмiй i ртуть срiблясто-бiлi метали. В звичайних умовах ртуть – рiдина, її температура плавлення рiвна –38,9Сє. Це метал, що само легше плавиться. Масова частка ртутi в земнiй корi складає 7·10-6 %. В хiмiчному вiдношеннi кадмiй хiмiчно активний метал а ртуть малоактивний. Також важкими металами є залiзо, ванадiй та iншi. 2. РОЛЬ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ ДЛЯ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ Важкi метали в невеликих концентрацiях потрiбнi всiм живим органiзмам, оскiльки входять в склад ферментiв i беруть участь у багатьох фiзiологiчних реакцiях i процесах, якi в них проходять. Наприклад цинк входить до каталази, яка являється одним з самих ефективних ферментiв, якi є вiдомими. Мiлiграм каталази каталiзує процес утворення не менше, нiж 2740 л кисню з пероксиду водню за годину. Важкi метали можуть змiнювати валентнiсть i тому беруть участь в окисно-вiдновних реакцiях органiзмiв. Як i мiкроелементи, важкi метали можуть утворювати сполуки з протеїдами. Наприклад, молiбден може сполучатись з ферментом флавопротеїном i утворювати нiтратредуктазу, яка має важливе призначення. Флавiн i молiбден розумiються як тимчасовi носiї електронiв. Однi з найважливiших мiкроелементiв, або елементiв „слiду” – це Cu, B, Zn и Мо. [8]. Промiжне становище мiж мiкро i макроелементами займає марганець. Це все вiдображається в кiнцi-кiнцiв на морфометричних ознаках рослин, в тому числi на ростi i розвитку. Рiст – це кiлькiсна характеристика, процес збiльшення розмiрiв i маси рослини. Розвиток – це якiсна характеристика, процес, при якому спостерiгаються новоутворення в онтогенезi: проростання насiння, поява справжнiх листкiв, квiток, насiння i iн. В процесi розвитку рiст виконує роль збiльшення в розмiрах i масi новоутворених органiв. Починаються цi процеси з проростання насiння. [2]. Саме проростання насiння починається з процесу набухання, коли насiння швидко вбирає велику кiлькiсть води. В цей перiод великi концентрацiї солей важких металiв у ґрунтi та й солей iнших елементiв призводить до утворення високого осмотичного тиску в ґрунтi, в такому разi вода важко поступає в насiння i процеси набухання порушуються. Якщо насiння все ж таки проростає, то високi концентрацiї металiв можуть або дуже прискорювати метаболiзм, або навпаки сповiльнювати його. При прискореннi метаболiзму переважають процеси дисимiляцiї, тобто розпаду органiчних речовин i рослина не встигає виробити достатню кiлькiсть структурних речовин. При високих концентрацiях важких металiв можуть руйнуватися нуклеїновi кислоти, рiзнi бiлки, вiтамiни i iншi речовини i при цьому порушуються фiзiологiчнi процеси в рослинах. Зовнiшнiми ознаками порушення бiохiмiчних i фiзiологiчних процесiв є сповiльнення процесiв росту i розвитку, втрата стiйкостi до хвороб, до посухи, втрата зимостiйкостi, пожовтiння i в’янення асимiлюючої поверхнi (листкiв) та iншi. Також є вiдомостi, що при високих концентрацiях цих металiв виникають аберацiї хромосом. Аберацiї вiдносяться до рiзновидiв мутацiй хромосом. До них вiдносяться делецiї, подвоєння або дуплiкацiї. [10]. При недостатностi якогось хiмiчного елементу з 80 необхiдних також порушується багато бiохiмiчних i фiзiологiчних процесiв. В наслiдок цього проявляються рiзнi зовнiшнi прояви недостачi того чи iншого елементу. Не хватка марганцю викликає точковий хлороз. Недостача молiбдену викликає хлороз i порушення азотного живлення. При недостачi цинку в рослин не формується нормально вегетативна маса, утворюється розеточнiсть. [6]. На проростання насiння, рiст i розвиток рослин впливають дуже багато факторiв навколишнього середовища, наприклад освiтлення, вологiсть, температура i т. д. Крiм цього iснують такi речовини, як фiтогормони, якi в дуже малих кiлькостях можуть сильно стимулювати рiст рослин, наприклад гiберелiни. Тому потрiбно при дослiдженнi впливiв важких металiв на рiст i розвиток рослин враховувати цi фактори. [9]. ВИСНОВКИ Роблячи висновки потрiбно сказати, що в нормi важкi метали знаходяться в ґрунтах, водi, повiтрi у невеликих кiлькостях. Але людина своєю дiяльнiстю сприяє потраплянню великих кiлькостей солей цих металiв i цим самим забруднює навколишнє середовище. Це спричиняє накопичення важких металах на кожному рiвнi ланцюгiв живлень все бiльших кiлькостей цих металiв в живих органiзмах тому, що вони не виводяться або важко виводяться з органiзмiв. Важкi метали потрапляють в навколишнє середовище при роботi заводiв гiрничодобувної промисловостi, видобутку нафти, оскiльки вони мiстяться i в нафтi, з автомобiльними викидами переробленого пального, з смiття, яке накопичується на звалищах i т. д. рiст i розвиток рослин, виникають рiзнi хвороби i аномалiї, наприклад хлорози, порушення азотного та iнших обмiнiв. При високих концентрацiях цих металiв в навколишньому середовищi в рослин також спостерiгаються рiзнi порушення в ростi i розвитку, викликанi отруєнням цими металами. Наприклад може зменшитись коефiцiєнт проростання насiння, органи рослин виростають меншими нiж у рослин, порушення росту органiв, синтезу хлорофiлiв, бiлкiв вуглеводiв та iнших фiзiологiчних процесiв в рослин. Є вiдомостi, що високi концентрацiї важких металiв можуть пiдвищувати вiдсоток хромосомних аберацiй, тобто хромосомних мутацiй. Res ь mee Den Einfluss der schweren Metalle auf die Wachstum, die Entwicklung und andere physiologische Prozesse bei den Pflanzen. Das Ziel unserer Arbeit ist, die Information in den deutschsprachigen literarischen Quellen ьber den Inhalt der schweren Metalle zu sammeln in der Umwelt, die Weges des Treffens ihn dorthin, der Einfluss der schweren Metalle auf die biochemisch und phisiologische die Prozesse bei den Pflanzen, Teilweise ьber das Wachstum und der Entwicklung. Die Aktualitдt des gegebenen Themas besteht darin, dass auf den heutigen Tag die stдndige Verschmutzung der Umwelt geschieht von den schweren Metallen und anderen Stoffen die Umwelt verschmutzen, aber die Eigenschaft der Ekosysteme wiederhergestellt zu werden hat ihre Grenzen. Einige Territoriensind so verschmutzt, dass schon selbstдndig wiedergegeben werden nicht kцnnen. Um sie zu erneuern brauchtman auserodentlich grossengeld Mittel. In den lebenden Organismen ungefдhr achtzig Elemente sind Metallen, ist deren Dichte zдhlt ьber 5 g/см3, heiЯen schweren Metallen. Wichtig ist jene Tatsache, dass die schweren Metalle als Verschmutzmittel nur in den hohen Konzentrationen sind. In bestimmten Dosissen sind sie lebenswichtig fьr die lebenden Organismen, insbesondere fьr die Pflanzen. Fьr die Pflanzen sind die schweren Metalle, grцЯtenteils, als Mikroelemente. Die Mikroelemente sind solche Elemente, dass ihre Inhalt in trocken Stoffen 10-2 - 10-5 % erreicht. In den lebende Organismen erfьllen sie die komplexbildenden Elemente, das heiЯt sie kцnnen die Komplexe mit den organischen Stoffen bilden: Nukleosдuren, den organischen Sдuren, WeiЯen, Fermenten, Vitaminen, Aminosдuren. Eine der Hauptfunktionen dieser Metalle ist katalitische. Da die Metalle die wichtigen Funktionen fьr physiologischen und der biochemischen Reaktionen bei den Pflanzen, so logisch, erfьllen, das sie den Einfluss auf das Wachstum und die Prozesse der Entwicklung der Pflanzen haben. Chlorose. Die Pflanzen werden grau-braun, gelb. Bei den hohen Dosissen der schweren Metalle in den Pflanzen kann die Vergiftung den Pflanzen anbrechen. Dabei wird die Wachstum und die Entwicklung auch verzцrget. Es ist mцglich, dass diese Metalle mit Chromosomen verbindungen sein kцnnen. Mцglich, dass der Ьberfluss der Metalle die biologische aktive Stoffe zerschtцrt und es ruft den VerstoЯ der Phzsiologischen Prozesse herbei. Es ist bekannt, dass diese Metalle mit Chromosomen verbinden sein kцnnen. Aber bei der ьberteil Menge der Metalle kцnnen die chromosomen geschadet werden. Es kцnnen die Aberrationen der Chromosomen entstehen. Das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen auf verschiedenen Stadien kann von der Wirkung der schweren Metalle verletzt werden. Bei der keimung der samen hat die grosse Bedeutung der osmotischen Druk im Grund. Die hohen Konzentrationen der Salze der schweren der Metalle rufen die Erhцhung оsmotischen des Druckes herbei, was die Verkleinerung des Zutritts des Wassers in die Samen beeinflusst und dadurch ihre Keimung verzцgert. Wenn die Samen schon gekeimt werden, geraten die schweren Metalle in den Pflanzenorganismus und dort, angesammelt werden verletzten in vielen Fдllen die Phzsiologischen Prozesse. In der Umgebung gibt es im Boden die kleinen Mengen der schweren Metalle, aber der Mensch ruft mit seinem Tдtigkeit an einigen Stellen bedeutende Erhцhung ihrer Konzentration an. sich diese Metalle im Laufe der Zerlegung des Mьlls, zum Beispiel der Plaste heraus, der durch die Tдtigkeit des Menschen sehr viel angesammelt wird. Wichtig ist es, dass die schweren Metalle durch die Ernдhrungskette ьbergeben werden, und ja hцher die Stufe der Kette ist, desto grцЯere Menge derren angesammelt werden kann. Da der Mensch vielfдltiges Essen iЯt, auf hohen Stufen der Ernдhrungskette, deshalb die schweren Metallen in seinem Organismus in den verhдltnismдЯig hohen Konzentrationen angesammelt werden. Deshalb muЯ man die Einflьsse der schweren Metalle auf die lebenden Organismen Studieren um die wege ihrer Entfernung aus den Organismen zu finden, die Verkleinerung ihrer Menge in der Umgebend. Und auch die Aufzucht der Pflanzensorten, die gegen die Einflьsse der schweren Metalles mehr standhaft wдren und sammeln weniger schweren Metalle an. Лiтература 1. Biochemie, VerlagderUngarischenAkademiederWissenschaften, Budapest, vonF. Brunostraub,1960, 723. 2. Eifrig H. Die Anwendung keimungsphysiologisch wirksamen Substanzen bei der Priifung von Poa pratensis und Phleum prat 3. http://diligent.ru/problems.php? lang=de 4. http://www.bleiinstitut.de/frontend/portal.php?domain=1&category=60&page=60&lang=1 5. http://www.uni-leipzig.de/forschb/02/24.htm 6. Lundegard H., Die Nahrstofaufname Pflanze., Jera, 1932. 7. Nesterman, Naser K. H., Crule K. H. Anorganische Chemie. – Leipzig: Veb Deutscher Verlag fьr Grundstoffindustrie, 1980. – 442s. Im Terminologi . 2. schwerenMetalle – важкi метали 3. Keimung – проростання 7. Nickel (m) – нiкель 8. Zinn(n) - олово 9. Molybdдn(n) – молiбден 10. Verschmutzung(f) – забруднення 12. Konzentration(f) – концентрацiя 14. Chromosom(f) – хромосома 15. Aberration(f) – аберацiя 17. Mutationen (f) – мутацiї 18. Ernдhrungskette(f) – ланцюг живлення 20. Pflanzen (f) – рослина 21. Biochemie – бiохiмiя 23. Tдtigkeit (f) – дiяльнiсть 24. VerstoЯ(n) – порушення 28. Vielfдltig - рiзноманiття 29. komplexbildenden– комплексоутворюючий 30. Wirkung (f) – дiя 32. Mikroelemente (f) - мiкроэлементи