DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2015 str. 10 <-- 10 --> PDF |
UVOD INTRODUCTION Globalno onečišćenje, do kojeg je došlo zbog brzog napretka industrije, rudarskog iskorištavanja metala, naglog porasta stanovništva te neadekvatnog zbrinjavanja otpada, potaklo je mnoge stručnjake iz područja prirodnih znanosti na traženje što učinkovitijeg rješenja čišćenja okoliša. Teški metali smatraju se glavnom skupinom anorganskih onečišćivača i izvor onečišćenja razmjerno velikih područja tla. Porijeklo teških metala u tlu je različito. Može biti geogeno, kada teški metali u tlo dospijevaju trošenjem matične stijene iz koje su nastali ili je njihovo porijeklo u tlu vezano za vanjske faktore (antropogeno i imisijsko) (Lasat 2002). Glavni izvor onečišćenja su rudarenje te taljenje olova i cinka, metalurške industrije, odlaganje otpada koji sadrži kadmij, spaljivanje plastičnih kontejnera i baterija, ispuštanje kanalizacijskog mulja, izgaranje fosilnih goriva te primjena fosfatnih gnojiva (Alloway 1995). Kadmiju (Cd), kao jednom od najopasnijih teških metala koji je ujedno i genotoksičan, koncentracija u tlu, vodi i zraku ubrzano raste (Capuana 2011). Kadmij se smatra kumulativnim otrovom zbog toga što remeti metabolizam kalcija i fosfora, uzrokuje bolesti kostiju, respiratornih organa i živčanog sustava te je klasificiran kao kancerogen prve skupine (Lasat 2002, Yang i sur. 2005). Stoga, postoji veliko zanimanje za identifikaciju autohtonih biljnih vrsta sposobnih akumulirati povećane količine kadmija, s ciljem njihove primjene u fitoremedijaciji onečišćenih tala. Fitoremedijacija kao nova tehnologija koja koristi biljke za pročišćavanje tla i vode ekološki je prihvatljiva, potencijalno jeftina, vizualno nenametljiva i nudi mogućnost bioobnove tla onečišćenog teškim metalima (Ali i sur., 2013). Potencijal uporabe drveća kao prikladnog vegetacijskog pokrova za tla zagađena teškim metalima prepoznat je zadnjih nekoliko desetljeća. Mnoga šumska područja zagađena su teškim metalima zbog taloženja atmosferskih onečiščivaća iz industrije i prometa pri čemu dolazi do smanjenja produktivnosti šumske biomase. Vrlo korisno ekološko rješenje za čišćenje onečišćenih šumskih područja te održavanje visoke količine biomase (drva) je uzgoj biljnih vrsta koje imaju velik akumulacijski kapacitet za teške metale na zagađenom tlu (Pajević i sur. 2009). Drveće se smatra jeftinim, održivim i ekološki prihvatljivim rješenjem, posebice kada nije isplativo koristiti druge tehnologije ili ne postoji vremenski pritisak za korištenje tla (Pulford i Watson 2003). Jedna od glavnih prednosti stabala u fitoremedijaciji je njihov duboki sustav korijenja koji je odgovoran za stabilnost tla, smanjujući eroziju supstrata zbog vjetra i vode. Isparavanje vode pomoću drveća reducira ukupni protok vode, čime se reducira količina teških metala u podzemnim i površinskim vodama. Masivni sustav korijenja pomaže u vezanju tla, a odumiranjem njegovih dijelova, npr. otpadanje lišća u jesen, dovodi do stvaranja organskog pokrova nad zagađenim tlom što omogućuje nastanjivanje i drugih biljnih vrsta, poboljšava provjetravanje tla te poboljšava aktivnost mikroba zaduženih za razgradnju organskih tvari. Korijenje drveća u simbiozi s mikroorganizmima može dovesti do kemijskih promjena nekih metala, pri čemu oni postaju manje biodostupni. Osim toga, stabla poboljšavaju ugodnost okoliša i pružaju staništa divljim životinjama (Pulford i Watson 2003). Provedeno je mnogo studija vezanih uz sadnju drveća na metalima zagađenom području u kojima su se koristile razne vrste vrba (Salix), breza (Betula), topola (Populus), joha (Alnus) i javora (Acer) (Pulford i Watson 2003, Nikolić i sur. 2008, Pajević i sur. 2009). Zaključeno je da teški metali imaju različitu mobilnost unutar drveća, tako olovo, krom i bakar obično ostaju imobilizirani u korijenu, dok se kadmij, nikal i cink lakše translociraju u nadzemne dijelove biljke. Smatra se da topole i vrbe zbog svog brzog rasta, velike biomase te visoke tolerancije na teške metale predstavljaju velik potencijal kada se govori o uporabi drveća u fitoremedijaciji (Capuana 2011). Stoga je akumulacija teških metala proučavana u različitih Populus spp. kao što su Populus nigra, Populus deltoides, Populus alba, transgenična Populus canescens te razni hibridi kao što su Eridano (Populus deltoides x maximowiczii) i I-214 (Populus x euramericana) (Capuana 2011, Sebastiani i sur. 2004). Izlaganje stresu, koji je posljedica visoke koncentracije teških metala, dovodi do pojave oksidacijskog stresa, što uključuje nastanak reaktivnih oksidativnih spojeva (superoksid-radikal, hidrogen-radikal, vodikov peroksid) u biljci kao prvi odgovor u obrani biljke. Nadalje, dolazi do velikih promjena u profilu genske ekspresije koji se očituje u gotovo svim aspektima biljnih funkcija i metabolizma, uključujući signalnu transdukciju, ionsku homeostazu, metabolizam ugljikohidrata i dušika, sekundarni metabolizam, fotosintezu, rast i razvoj (Benavides i sur. 2005). Tijekom evolucije razvilo se više mehanizama zaštite, koji obuhvaćaju regulaciju stvaranja ROS-a, poništavanje njihova djelovanja (antioksidansi) ili pak popravak nastalih oštećenja. Ti mehanizmi uključuju djelovanje enzimskih antioksidanasa koji predstavljaju primarnu liniju antioksidativne zaštite te neenzimskih antioksidanasa (npr. askorbinska kiselinu, ASH; glutation, GSH; fenolni spojevi, alkaloidi, neproteinske aminokiseline, karotenoidi i α-tokoferol) koji čine sekundarnu liniju antioksidativne zaštite (Gill i Tuteja 2010). Osim dobro istraženih antioksidativnih enzima posljednja istraživanja ističu potencijalnu ulogu polifenola kao antioksidansa u obrani biljke od stresa uzrokovane povećanom koncentracijom metala (Michalak 2006). Polifenolni spojevi su jedna od najvažnih grupa sekundarnih metabolita i prisutni su u gotovo svim biljkama. Glavne skupine polifenola definiraju se prema prirodi ugljikova kostura: fenolne kiseline, flavonoidi, stilbeni i lignini. Većina prirodnih polifenolnih spojeva prisutna je u obliku konjugata s mono- i polisaharidima, vezanima za jednu ili više fenolnih skupina, a mogu se pojavljivati i kao esteri. Polifenoli pokazuju širok spektar bioloških aktivnosti, što se |