|
Oddziaływanie metali ciężkich występujących w środowisku na mikroorganizmy
Rozwój cywilizacji nieodzownie pociąga za sobą negatywne oddziaływania na środowisko. Szczególnie niebezpiecznymi są te emisje, które wnoszą metale ciężkie. One, jak się okazuje, w zależności od właściwości fizyko-chemicznych danego pierwiastka, typu gleby - jej składu chemicznego, i jej struktury oraz właściwości fizycznych oddziaływają słabiej albo silniej toksycznie na organizmy. Mogą one być także, przynajmniej w niektórych przypadkach, czynnikami pozytywnie oddziaływującymi na organizmy żywe. Niewątpliwie oddziaływanie ich zależne jest także od samego organizmu i jego predyspozycji. Wyłaniają się więc pytania, jakie współzależności, i jakie mechanizmy odgrywają w tych oddziaływaniach zasadniczą rolę: 1) jakie istnieją korelacje pomiędzy występowaniem jonów metali ciężkich w glebach w formie wymywalnych wodą (o ile w ogóle można mówić o występowaniu wolnych jonów w glebach) względnie ich całkowitą zawartością, a ich obecnością w komórkach organizmów żywych; 2) czy wszystkie składowe gleby i ich fizykochemiczne właściwości mogą tylko unieruchamiać określone jony i uniedostępniać je mikroorganizmom; 3) czy też, jak niektóre związki organiczne o właściwościach kompleksujących, a zwłaszcza amfifilowych mogą wręcz wnosić je do komórek; 4) jakie mechanizmy i układy regulacyjne na poziomie komórki są odpowiedzialne za ich transport do wnętrza; 5) czy i jakie współzależności występują pomiędzy ich obecnością w określonych organach roślinnych służących za pokarm, a destruentami lub organizmami roślinożernymi; oraz 6) jakie normy dla zawartości metali ciężkich w glebach i w roślinach powinno się przyjąć za obowiązujące; 7) i jaki wpływ mają występujące w środowiskach metale ciężkie na funkcjonowanie całych ekosystemów.
Na pewno takie czynniki, jak pH i Eh oraz niektóre aniony powodujące wytrącanie się nierozpuszczalnych związków metali ciężkich odgrywają dużą rolę. Sporo można już dziś powiedzieć o funkcji jaką w tych zjawiskach odgrywają układy sorpcyjne. Znacznie mniej natomiast wiemy, jakie znaczenie w tych oddziaływaniach toksycznych i nietoksycznych metali ciężkich na mikroorganizmy mają związki kompleksowe, zarówno kompleksy nieorganiczne, jak również organiczne pochodzące z naturalnych procesów degradacji materii organicznej względnie kompleksy wydzielane "celowo" przez mikroorganizmy takie, jak np. siderofory. Zupełnie nowe spojrzenie na te zagadnienia rzucają także badania nad związkami amfifilowymi, związkami o właściwościach hydrofobowych rozpuszczalnych w lipidach błon cytoplazmatycznych. Nie można w takich rozważaniach także pominąć i samych właściwości mikroorganizmów, ich oporności na dany czynnik regulowany, przede wszystkim na poziomie DNA, przez wytwarzanie związków unieruchamiających metale ciężkie, jak np. metalotioneiny czy też możliwości wypompowywania z komórek nadmiaru szkodliwych jonów, względnie odkładania ich w komórkach w stanie nierozpuszczalnych odłogów.
System współżyć z roślinami typu: ryzosfera i mikoryza przyczynia się również bezpośrednio do ochrony mikroorganizmów i organizmów roślinnych przed nadmiernymi stężeniami tych toksycznie oddziaływujących jonów, a pośrednio i konsumentów I rzędu, może nawet i konsumentów II rzędu. W tych przypadkach olbrzymią rolę mogą odgrywać wydzieliny bakteryjne, grzybowe, jak i roślinne.
Jeżeli nasze obserwacje nad toksycznym wpływem metali ciężkich na organizmy są w istocie wynikiem tylko wypadkowej gry różnych sił, to czy istnieje jednoznaczna odpowiedź na postawione pytanie o normy. Czy takie normy istnieją i na ile są one adekwatne do stanu rzeczywistego? Trudno na dziś dać jednoznaczną odpowiedź na tak postawione pytanie zwłaszcza, że inaczej przenoszone są z organizmu do organizmu jony ołowiu, a inaczej np. jony kadmu.
Przede wszystkim jednak musi nas interesować odpowiedź na pytanie o reakcje i funkcjonowanie całych ekosystemów na podwyższone stężenia metali ciężkich w środowisku. Niestety, na te pytania nie można na razie dać także jednoznacznych odpowiedzi. Na obszarach naturalnie skażonych rudami metali ciężkich, np. cynku czy ołowiu (okolice Olkusza), ekosystemy leśne ukształtowane od wieków egzystują całkiem dobrze, natomiast tam, gdzie człowiek niedawno doprowadził do zanieczyszczenia środowiska obserwować można już zgubne skutki czego przykładem może być Puszcza Niepołomicka.
Lesław Badura
Prof. dr hab. Lesław Badura jest pracownikiem Katedry Mikrobiologii Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.
powrót do wydawnictwa 
|
