НАУКОВІ ОСНОВИ ФІТОТОКСИКОЛОГІЧНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2017.02.211Ключові слова:
фітотоксикологія, агро- та природні екосистеми, метали, токсичність, фітокомпонент, біокумуляція, алохтонні речовиниАнотація
У статті висвітлено наукові основи фітотоксикології як наукового напряму, що почав формуватися у процесі досліджень патогенезу рослин у зв’язку із техногенними забрудненнями екосистем та наслідків дії токсикантів на функціонування рослинних організмів. Обґрунтовано теоретичне і прикладне значення фітотоксикологічних досліджень в агро- та природних екосистемах. Предметом фітотоксикології є оцінка впливу полютанта на фітокомпонент екосистеми, об’єктом – фітотоксичні властивості полютантів, їх вплив на фітокомпонент екосистеми. Висвітлено загальні принципи фітотоксикологічного оцінювання небезпечності полютантів в екосистемах на прикладі металів. Наведено схеми міграції металів у агро- та природних екосистемах. Запропоновано загальну формалізацію міграції полютантів у екосистемі на прикладі металів: Ім = Ем + Ак,де Ім- іміграційна складова, Ем – еміграційна складова, Ак – акумульована складова. Це співвідношення характеризується фітотоксикологічною валентністю екосистеми та фітоткосикологічною небезпечністю забрудника. Фітотоксикологічна валентність екосистеми – здатність рослинного комплексу зберігати гомеостаз в результаті іміграції алохтонного компоненту в екосистему. Фітотоксикологічна валентність визначає міру здатності екосистеми пристосовуватися до іміграції алохтонних речовин (металів). Фітотоксикологічна небезпека залежить від властивостей забрудників, їх дози та середовища. Запропоновано градація екосистем залежно від різного співвідношення акумульованої та еміграційно частини полютантів: 1. Транзитний тип, коли: ΔЕм > ΔАк, де ΔЕм – частка еміграційної складової полютантів, ΔАк – частка акумульованої складової полютантів. Фітотоксикологічна валентність максимальна, фітотоксикологічна небезпека для екосистеми прямує до нуля. 2. Акумулятивний тип, коли: ΔЕм < ΔАк, де ΔЕм – частка еміграційної складової полютантів, ΔАк – частка акумульованої складової полютантів. Фітотоксикологіччна валентність зменшена, фітотоксикологічна небезпека значно зростає. 3. Комбінований (транзитно-кумулятивний) тип, коли: ΔЕм ≈ ΔАк, де ΔЕм. Фітотоксикологічна валентність низька, фітотоксикологічний небезпека висока. Кількість та частка алохтонних речовин (металів), що акумулюються в підсистемах «Рослина» та «Грунт» характеризують рефлексію фітокомпонента екосистеми – здатність екосистеми реагувати на дію забрудника. Така здатність лежить в основі порогової концепції токсичності (залежність «доза-ефект»), яка дає можливість кількісно оцінити фітотоксичний ефект забрудника.
Посилання
Brian J. Alloway. Heavy metals in soils. Trace elements and Metalloids in Soils and their Bioavailability / Third ed. Alloway Brian J. – UK, Springer, 2010. – 235 p.
Ellenberg H. Ziele und Stand der Okosystemforschung/ Okosystemforschung – Berlin:Springer-Verlag, 1973. – 31 p.
Ryzhenko N.O., Kavetsky S.V., Kavetsky V.M. Cd, Zn, Cu, Pb, Co, Ni Phytotoxicity Assessment as Function of Its Substance Polarity Shift // International Journal of Bioorganic Chemistry. – Vol. 2, Is. 4. – P. 163–173; doi:10.11648 /j.ijbc.20170204.12
Golubets M.A. Topical issues of ecology. – Kyiv: Naukova Dumka, 1982. – 158 p.
Goncharuk E.A., Zagoskina N.V. Heavy metals: uptake, toxicity and protective mechanisms of plants (for example, cadmium ions) // News of Kharkiv National Agricultural University. Biology. – 2017. – № 1 (40). – P. 35–49.
Dediu I.I. Ecological encyclopedic dictionary. - Chisinau: Heads. Ed. ITU, 1990. – 408 p.
Zubakov V. Aspects of the ecogeosophical paradigm // Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine. – 2003. – №. 1. – P. 30–38.
Koziakova N.O. Ecotoxic influence of heavy metals (Cd, Pb, Cu, Zn) on the system "soil-plant" in the conditions of Polissya and Forest-Steppe of Ukraine: author's dissertation of Candidate Degree: Special 03.00.16 "Ecology". – Kyiv, 2002. – 19 p.
Kutsenko S.A. Bases of toxicology: scientific and methodical edition. – Saint-Pb.: OOO "Publishing House Foliant", 2004. – 720 p.
Prokhorova N.V., Matveev N.M. Heavy metals in soils and plants in the conditions of technogenesis // Bulletin of the Samara State University. – 1996. – Special issue. – P. 125–147.
Reimers N.F. Ecology (theories, laws, rules, principles and hypotheses). – Moscow: Rosiia molodaia, 1994. – 367 p.
Ryzhenko N.O. The phytotoxicological approach for the study of ecosystem functioning // Scientific herald of NAU. – 2005. – 86. – P. 251–256.
Ryzhenko N.O. Phytotoxicology: emergence and methodology // Agroecological journal. – Special issue. – 2009. – З. 281–283.
Ryzhenko N.O. Phytotoxicology: emergence, methodology, foundations // Scientific and theoretical collection "Bulletin of the State Agroecological University". – 2006. – № 2 (17). – P. 60–69.
Sitnik K. Noosphere: myths and reality // Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine. – 2003. – №2. – P. 51–62.
Shelyagh-Sosonko Y. Biodiversity: the concept, culture and role of science // Ukrainian Botanical Journal. – 2008. – Vol. 65, №1. – P. 3–25.
Shelyag-Sosonko Yu., Movchan Ya., Vakarenko L., Dubyna D. How to restore the ecosystem balance? // Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine. – 2002. – № 10. – Р. 5–14.
