Ученые Южного федерального университета и Южного научного центра РАН исследовали природные и антропогенные факторы экосистемы дельты реки Дон и устьев малых рек бассейна Азовского моря, которые определяют адаптивный потенциал растений-макрофитов к воздействию тяжелых металлов.
Река Дон / ©Getty images
Растения-макрофиты – неотъемлемая часть аквальных экосистем и вносят большой вклад в энергетические потоки и массоперенос химических элементов на границе вода-суша. Литоральные макрофиты in situ используются для оценки и диагностики качества почв, вод, донных отложений, воздуха.
По результатам исследования гидроморфных почв ученые обнаружили превышения валового содержания ряда металлов над предельно-допустимыми концентрациями. По словам ученых, металлы имеют антропогенный источник поступления. Это и понятно, ведь рядом находятся населенные пункты и промышленные предприятия Ростовской агломерации.
«Мы обнаружили морфометрические трансформации – аномалии генеративных органов в популяциях сообществ растений Typha laxmannii Lepech, произрастающих на территории дельты Дона. Впервые на тканевом и внутриклеточном уровнях детально изучена структура растений-макрофитов Typhа laxmannii, выросших в условиях загрязнения металлами», – рассказала заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и биотехнологии имени Д. И. Ивановского ЮФУ Татьяна Минкина.
Работа проводилась на примере рогоза Лаксмана (Typha laxmannii Lepech) – многолетнего земноводного травянистого растения. Ученые ЮФУ установили взаимосвязь между накоплением и распределением Mn, Cr, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd в растениях рогозов и особенностями тканевой и ультраструктурной организации их надземных и подземных частей.
Исследования растений, выполненные с использованием электронной микроскопии ЦКП «Современная микроскопия» ЮФУ, позволили выявить изменения клеточных мембран, а также основных цитоплазматических органелл в клетках листьев. При этом наиболее существенные изменения ультраструктуры отмечены в тканях листовой хлоренхимы. Ученые считают, что такие изменения способствуют замедлению онтогенетического развития растений и уменьшению их морфометрических параметров в условиях антропогенного загрязнения.
В корнях по сравнению с листьями существенных изменений не наблюдалось, что говорит о высоком адаптационном потенциале растений рогоза Лаксмана. Результаты работы, выполненной при поддержке фонда РФФИ и Российской академии наук, опубликованы в журнале Plant and Soil (Q1).
«Наше исследование – иллюстрация того, насколько важно изучать естественный фитопотенциал растений для фундаментальных и прикладных целей. Во многих странах, особенно европейских, фиторемедиация успешно и широко применяется как основной прием снижения антропогенного загрязнения почв, которые становятся неспособны обеспечить эффективную нейтрализацию загрязнителей за счет нарушения почвенных функций.
Совместно с коллегами из Ереванского университета мы с 2017 года активно проводим исследования по выявлению видов растений, обладающих высоким потенциалом для фитоэкстракции и фитостабилизации тяжелых металлов. В скором времени это позволит разработать новейшие эффективные подходы к оценке устойчивости почв к химическому загрязнению с учетом их разнообразия, природных условий и уровня этого загрязнения», – отметила Татьяна Минкина.
В дальнейшем новые подходы и методы, которые применили в своем исследовании ученые ЮФУ, могут быть использованы для осуществления почвенно-экологического мониторинга, а также при разработке комплекса мер по регулированию качества антропогенно-трансформированных почв. Также установленные закономерности поступления металлов в растения можно будет применять при разработке подходов к фиторемедиации загрязненных экосистем.
