главные факторы, контролирующие появление дефицита микроэлементов. Данные,
представленные в табл. 28, показывают главные соотношения между проявлением
дефицита микроэлементов в растениях и свойствами почв. Наблюдающаяся
недостаточность элементов обычно связана с крайне кислыми (светлыми песчанистыми)
или щелочными (известковистыми) почвами, с неблагоприятным водным режимом и с
избытком фосфатов, N и Са, а также оксидов Fe и Мп.
Токсичность и толерантность
Метаболические нарушения в растениях вызываются не только недостатком микрокомпонентов
питания, но и их избытком. В целом растения более устойчивы к повышенным, нежели к пониженным
концентрациям элементов. К настоящему времени опубликовано большое число работ о вредном
действии избытка микрокомпонентов, однако природа этих эффектов еще плохо изучена. Согласно
обзорным работам [609, 241, 94], главные реакции, связанные с токсичным действием избытка
элементов, следующие:
1. Изменение проницаемости клеточных мембран - Ag, Au, Br, Cd, Cu, F, Hg, I, Pb, U0
2
.
2. Реакции тиольных групп с катионами - Ag, Hg, Pb.
3. Конкуренция с жизненно важными метаболитами - As, Sb, Se, Те, W, F.
4. Большое сродство к фосфатным группам и активным центрам в АДФ и АТФ - Al, Be, Sc, Y, Zr,
лантаноиды и, вероятно, все тяжелые металлы.
5. Замещение жизненно важных ионов (главным образом макрокатионов) - Cs, Li, Rb, Se, Sr.
6. Захват в молекулах позиций, занимаемых жизненно важными функциональными группами,
такими, как фосфат и нитрат - арсенат, фторид, борат, бромат, селенат, теллурат, вольфрамат.
Оценка токсичных концентраций и действия микроэлементов на растения очень сложна, потому
что она зависит от такого множества факторов, что их нельзя сопоставить в единой линейной шкале. К
числу наиболее важных факторов относятся пропорции, в которых ионы и их соединения
присутствуют в растворе. Например, токсичность арсената и селената заметно понижается в
присутствии избытка фосфата или сульфата, а металлоорганические соединения могут быть и гораздо
более токсичными, чем катионы того же элемента, и гораздо менее токсичными. Нужно отметить
также, что некоторые соединения, например кислородные анионы элементов, могут быть более
ядовиты, нежели их простые катионы.
В литературе неоднократно приводились ряды микроэлементов по степени их токсичности для
растений. Они различны для каждого типа экспериментов и каждого растения, но достаточно хорошо
коррелируются со следующими факторами:
1) электроотрицательность двухвалентных ионов;
2) произведение растворимости сульфидов;
3) устойчивость хелатов;
4) биологическая доступность.
Несмотря на расхождения в опубликованых уровнях токсичности, можно констатировать, что
наиболее ядовитыми как для высших растений, так и для ряда микроорганизмов являются Hg, Cu, Ni,
Pb, Co, Cd и, вероятно, также Ag, Be и Sn.
Хотя растения быстро адаптируются к химическим стрессам, они все же могут быть весьма
чувствительны к избытку определенного микроэлемента. Токсичные концентрации этих элементов в
растительных тканях очень трудно установить. Приведенные в табл. 25 величины представляют собой
весьма грубую аппроксимацию вероятных вредоносных количеств микроэлементов в растениях.
Видимые симптомы токсичности меняются от вида к виду и даже для отдельных растений, но
наиболее общие и неспецифические симптомы фитотоксичности - это хлорозные или бурые точки на
листьях и их краях и коричневые, чахлые, кораллоподобные корни (табл. 29).
Общее свойство растений - толерантность - это способность сохранять жизнедеятельность в
условиях избытка микроэлемента в окружающей среде, в основном в почве. Низшие растения -
микроорганизмы, мхи, печеночники и лишайники обнаруживают особенно высокую степень
адаптации к токсичным концентрациям некоторых микроэлементов. Вопросы участия
микроорганизмов в круговороте микроэлементов-металлов и их устойчивость к высоким уровням
содержаний металлов всесторонне рассмотрены рядом авторов [898, 856, 344].