Інтенсивність процесів пероксидного окиснення ліпідів та функціональний стан деревних насаджень при забрудненні довкілля важкими металами

Abstract

Проведено дослідження розвитку процесів пероксидного окиснення ліпідів, індукованих дією важких металів у листках видів деревних рослин за дії викидів промислового підприємства (ПрАТ "Криворізький суриковий завод"). В асиміляційних органах Populus italica встановлено високу інтенсивність акумуляції більшості сполук важких металів (показники внутрішньотканинного забруднення перевищували контроль у понад 5 разів), серед яких максимально інтенсивно концентрувався Цинк. Тоді як Aesculus hippocastanum у зоні сильного забруднення найактивніше накопичував Нікель, а Betula pendula – Кадмій. Загальною тенденцією для всіх видів на початкових етапах розвитку листків була наявність високих показників внутрішньотканинного забруднення. У листках P. italica протягом їхнього морфогенезу рівень вторинних продуктів пероксидації (ТБК-активних сполук) був найнижчим серед досліджуваних видів і не перевищував контрольні показники більше ніж у 1,8 раза. Встановлене, скоріш за все, пояснюється підвищеною інтенсивністю функціонування антиоксидантних ферментних систем, а саме глутатіонової та аскорбінової (цикл Халівала-Асада), та високим рівнем біосинтезу фітохелатинів і металотеонеїнів у листках виду, що обумовлювало його вищу фізіологічну стійкість у змінених умовах довкілля. Натомість у листках A. hippocastanum і B. pendula при низькому рівні накопичення більшості важких металів вміст ТБК-активних продуктів пероксидації зростав у 2,7 і 2,9 раза порівняно з контролем. Показано, що насадження P. italica в промислових умовах виявилися відносно стійкими. Тоді як у A. hippocastanum і B. pendula довготривала дія полютантів на моніторингових ділянках призводила до ураження 25–40% поверхні листків некрозами і хлорозами. Скелетні гілки обох видів уражалися судинними гнилями, зрідженість крони сягала понад 40%, а на стовбурах зустрічалися морозобійні тріщини на 20– 25% більші ніж в умовах контролю. Рослини A. hippocastanum і B. pendula характеризуються незадовільним якісним станом у 30–60% особин, знаходяться на різних стадіях відмирання чи значно пригнічені.

The processes of lipid peroxidation induced by heavy metals in leaves of woody species under the influence of an industrial enterprise were studied. In the assimilation organs of Populus italica, a high accumulation of most compounds of heavy metals was found (intratissue contamination was over five-fold higher than in the control), with zinc as the most abundant metal. Aesculus hippocastanum in the zone of severe pollution most actively accumulated nickel, while Betula pendula accumulated cadmium. At early stages of leaves development, high rates of intratissue contamination were observed for all species. In the leaves of P. italica, during their morphogenesis, the level of secondary peroxidation products (TBА-active compounds) was lowest among the studied species and did not exceed the control values by more than 1.8 times. This is apparently due to increased intensity of functioning of antioxidant enzyme systems, such as glutathione and ascorbic (Halliwell-Asada cycle), and high phytochelatin and metallothionein biosynthesis in leaves, which stipulate its highest physiological stability to altered environment. Instead, in the leaves of A. hippocastanum and B. pendula with low levels of accumulation of most heavy metals, the content of TBA-active products increased 2.7 and 2.9 times, respectively, comparing to the control. It has been shown that plantations of P. italica in industrial conditions were relatively stable with a total score of assimilation organs, branches and trunk damage up to 1.3, while in A. hippocastanum and B. pendula a longterm effect of pollutants at monitoring sites resulted in 25–40% of leaves damaged by necroses and chloroses. Skeletal branches of both species were affected by rot, crown rarity reached more than 40%, and frost cracks 20–25% larger than in the control occurred. Aesculus hippocastanum and B. pendula are characterized by an unstable qualitative state of 30–60% of individuals which are at various stages of dying or significantly depressed.