Растения защищающие от тяжелых металлов

Экономическая деятельность человека несет много последствий для природных экосистем, в частности, загрязнение почв тяжелыми металлами (кадмий, ртуть, свинец, мышьяк, цинк, медь, никель и хром). Эти вещества токсичны и способны долгое время накапливаться в земле, представляя опасность для растений, животных и человека. Несмотря на то, что тяжелые металлы не разлагаются в почве сами по себе, есть довольно эффективный и безопасный способ борьбы с загрязнением — фиторемедиация.

Фиторемедиация — это очистка почвы (или другой среды) с помощью зеленых растений. Этот метод основан на биологических особенностях определенных растений. Растения способны поглощать через корневую систему содержащиеся в почве ионные соединения даже при низких концентрациях. Несмотря на то, что основном тяжелые металлы пребывают в нерастворимой форме, корни растений могут выделять специальные вещества, изменяющие pH ризосферы (слой почвы вокруг корней). В дальнейшем металлы распределяются в тканях растения или межклеточном пространстве. Внутри растения металлы хелатируются (связываются), благодаря чему они становятся неопасны для самих растений.

Несмотря на то, что суть фиторемедиации всегда примерно одинакова, есть несколько разновидностей, отличающихся механизмом действия: фитостабилизация, фитоэкстракция и фитоволатилизация.

Фитостабилизация — это использование устойчивых к металлам видов растений для снижения биодоступности тяжелых металлов в земле. В данном случае загрязняющие вещества остаются в почве, не проникая в надземные органы. С фитостабилизацией справляются травянистые растения, такие как полевица тонкая, овсяница красная, подсолнечник.

Другой способ, фитоэкстракция, наоборот, направлен на накопление загрязнителя в надземной части растения. В этом случае часто используются специальные растения-гипераккумуляторы: многие из них способны накапливать металлы в количествах, в 100 раз превышающих приемлемую дозу у других растений! Минус фитоэкстракции состоит в том, что растения в конечном итоге нужно утилизировать. Наиболее подходящие растения для этого способа — птерис ленточный, тысячелистник обыкновенный, шандра белая, люцерна посевная, различные виды алиссума.

При фитоволатизации растения преобразуют металлы в летучую форму и испаряют их. В основном, используется для очистки почвы от селена, мышьяка и ртути. При таком способе растения утилизировать не нужно, но у него другой недостаток: вредные вещества в конечном итоге возвращаются в среду через воздух и могут вернуться в почву через осадки. С испарением вредных соединений хорошо справляется капуста(в том числе, декоративные разновидности).

Сегодня на фиторемедиацию возлагаются большие надежды, и ученые ищут способы сделать ее эффективнее. Как прогнозируют исследователи Сингапурского университета, в ближайшем будущем улучшить фиторемедиационнй потенциал растений сможет генная инженерия. Также отмечается, что микориза и сообщества микроорганизмов могут существенно «помочь» растениям в очистке почвы от тяжелых металлов.