Учёные из Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва разработали эффективный способ предотвращения болезней растений, вызванных накоплением тяжёлых металлов. По их мнению, решение проблемы кроется в использовании гуминовых кислот — натуральных соединений, образующихся при разложении органических остатков в почве. Эти вещества способны связывать ионы ядовитых металлов лучше, чем другие природные соединения. Результаты исследования опубликованы в ряде научных изданий, включая Бутлеровские сообщения.
Современный технологический прогресс приводит к увеличению содержания металлов в биосфере. Активное использование металлов в промышленности способствует геохимическим изменениям в основных средах обитания живых организмов: почве, воде и воздухе. Это создаёт техногенные геохимические аномалии, негативно влияющие на жизнедеятельность всех групп организмов. Многие тяжёлые металлы обладают высокой токсичностью и считаются сильными ядами, отмечают специалисты Самарского университета.
Повышенная концентрация металлов в почве снижает её биологическую активность и нарушает метаболические процессы в растениях. Токсичные металлы неравномерно распределяются по органам растений, преимущественно накапливаясь в листьях в виде малоподвижных форм. Например, при избытке меди листья некоторых растений меняют окраску на красную или буро-коричневую из-за разрушения хлорофилла — зелёного пигмента, отвечающего за фотосинтез.
Команда исследователей из Самары выяснила, что негативное воздействие ионов меди на растения можно нейтрализовать с помощью гуминовых кислот. Эти органические соединения содержат различные химические группы, способные "захватывать" ионы металлов, образуя с ними комплексы или вступая в окислительно-восстановительные реакции.
В лабораторных условиях мы изучили влияние ионов меди (II) в сочетании с натуральными и модифицированными гуминовыми кислотами на всхожесть семян, рост и развитие проростков пшеницы. Наши эксперименты показали, что добавление гуминовых кислот в почву снижает или полностью устраняет как первичные, так и вторичные признаки отравления растений медью. Ирина Потапова, доцент кафедры неорганической химии Самарского университета
В качестве модельной культуры учёные использовали сорт яровой пшеницы "Безенчукская Нива". При проращивании семян в различных соотношениях ионов меди и гуминовых кислот было установлено, что добавление гуминовых веществ снижает избыточную оводнённость корневой системы почти вдвое, приводя её к нормальному физиологическому состоянию.
Очень важно поддерживать оптимальную влажность корней растения. Низкая влажность может привести к их пересыханию и гибели, а чрезмерная — к развитию гнили, плесени и грибковых заболеваний. Все эти симптомы могут указывать на накопление тяжёлых металлов. пояснила Ирина Потапова
Гуминовые вещества можно получать не только из почвы и торфа, но и из ископаемых углей. Использование угля как источника гуминовых кислот — перспективное направление. Оно позволяет применять эти вещества в сельском хозяйстве, поскольку они безопасны для живых организмов.