Биљке су, као сесилни организми (причвешћени за подлогу), биле приморане да се адаптирају на различите услове живота без могућности да од неповољних услова једноставно побегну. Број и диверзитет адаптација које су биљке развиле је фасцинантан и константно буди интересовање код научника. Некада су те адаптације лако уочљиве и каратеристичне – на пример, сви знамо брзо да препознамо кактус и било који сукулент ће нас асоцирати на суво и топло станиште, као што маховине углавном везујемо за влажна места. Међутим, бројне животне стратегије биљке вешто крију у својој физиологији и њихов изглед нам никада не би одао да су оне јако специфичне. Једна таква група биљака у последње време посебно привлачи пажњу биолога, а то су металофите.
Шта су металофите?
Како им само име каже, металофите су метал-толерантне биљке, тачније биљке које могу да живе на земљишту или води са високом концентрацијом тешких метала. Одређене количине тешких метала као што су oлово, цинк, бакар, гвожђе, манган, никл, кобалт, хром и слично, представљају потпуно природну појаву у земљишту. Ови метали су саставни део матичне стене који на површину доспевају услед вулканских ерупција, клизишта, земљотреса… Ипак, много веће количине ових метала у природу доспевају под утицајем људске активности: сагоревањем фосилних горива, експлоатацијом руда, индустријским активностима и загађењем средине отпадом и минералним ђубривима. Велика количина тешких метала загађује и деградира како земљишна, тако и водена станишта. Овакво загађење неповољно утиче на раст и развој већине биљних врста, реметећи им основне физиолошке процесе, а у крајњим случајевима у потпуности онемогућава раст било каквог живог света.
Међу металофитама постоје различите стратегије за толеранцију на високе концентрације метала у подлози. На основу тога ове биљке су сврстане у три групе:
1. Ексклудери – биљке које посебним задебљањима на специјализованим ћелијама кореновог система (Каспаријеве траке) онемогућавају пролаз тешких метала до надземних делова биљке. Каспаријеве траке су задебљања на ћелијама кореновог система и њихова улога је да усмеравају воду са раствореним хранљивим материјама ка ћелијама пропусницама, а затим даље у остале делове биљке, чиме се регулише тачно одређен правац и смер кретања. На тај начин се концентрација метала у надземним деловима одржава испод критичне тачке која је штетна за биљку и мања је него у земљишту.
2. Акумулатори – биљке које неометано акумулирају тешке метале, спроводе их кроз корен и складиште у ткива надземних делова биљке, при чему је често концентрација метала у надземним деловима већа од њихове концентрације у земљишту.
3. Индикатори – биљке код којих концентрација метала у ткивима надземних делова зависи од њихове концетрације у земљишту и пропорционална јој је, што значи да на основу концентрације тешких метала у биљним ткивима можемо донети закључак о загађености земљишта тешким металима.
Најзанимљивију групу металофита чине биљке акумулатори, у које се убраја подгрупа хиперакумулатора. Хиперакумулатори су биљке које су способне да акумулирају 100 до 1000 пута већу количину тешких метала у поређењу са биљкама неакумулаторима на истом станишту. Ове биљке складиште метале у ткивима надземних органа и не показују никакве знаке фитотоксичности. Оне тешке метале најчешће смештају у вакуоле или у посебне ћелије и ћелијске структуре које не играју битну улогу у физиолошким процесима, као што су коленхимске или склеренхимске ћелије које биљци дају механичку потпору. Биљка метале никада неће складиштити у ћелијама стоминог апарата или у ћелијама мезофила листа које у највећој мери врше фотосинтезу.
Извор: researchgate.net
Зашто металофите посебно привлаче пажњу последњих година?
Нажалост, због све интезивнијег антропогеног деловања на природу, загађење земљишта и воде представља велики проблем, посебно у пољопривреди. Биљке хипераукумулатори показале су особине које се могу применити у процесу фиторемедијације тј. враћања загађеног станишта у првобитно стање помоћу одређених биљака.
Једна од стратегија у фиторемедијацији је фитоекстракција. Овај процес подразумева сађење биљака хиперакумулатора на земљиште загађено тешким металима. Оне на том супстрату неометано расту, усвајају метале и након достизања максималне биомасе врши се њихово уклањање, приликом чега се уклања и одређена количина метала из земљишта коју су биљке апсорбовале. Овај процес може се понављати колико год пута је потребно да се земљиште врати у природно стање.
Такође је актуелан процес фиторударења. Стратегија је слична као и код фитоекстракције, али се биомаса уклоњених биљака са загађених станишта спаљује, а затим се из пепела врши излуживање одређених метала, као што је на пример никл. У одређеним ситуацијама, када сами метали немају довољну економску цену, врши се синтеза неких скупљих соли тих метала како би процес био исплативији. На овај начин добијамо незагађено земљиште и руде метала без копања рудника.
Овакав вид фиторемедијације за сада још увек није у могућности да замени класичан начин рударства, али је изузетан корак ка смањењу загађења проузрокованог отпадним материјалима из рудника. Фиторударење тренутно може бити одлично решење за огроман проблем који стварају јаловишта, као и земљишта која су раније коришћена у пољопривреди, деградована и остављена као непродуктивна. Ипак, истраживања у овој области су последњих година све интензивнија и све више обећавају.
Познате металофите
У Србији живи велики број металофита које су широко распрострањене, а неке су добро познате и као лековите биљке. Међу њих се убрајају боквица (Plantago major), коприва (Urtica dioica) али и неке врсте из породица љубичица (Violaceae) и купусњача (Brassicaceae).
Потенцијал који наша и земље у региону имају када је у питању фиторемедијација уз помоћ металофита је обећавајућа. Истраживања у овој области су такође интензивнија и њима се активно баве професори и сарадници са Биолошког факултета Универзитета у Београду у сарадњи са истраживачким центрима широм света са којима свакодневно долазе до нових сазнања.
Више о овој теми можете послушати у подкасту Томице Мишљеновића, докторанта Биолошког факултета у Београду.
