ظاهرة تراكم العناصر الثقيلة في النباتات : (مراجعة مختصرة)‎

Abstract AR

تعد ظاهرة التراكم ميل طبيعي في النباتات لمراكمة العناصر الثقيلة دون ظهور أعراض السمية عليها.

من هذه العناصر التي تتراكم (فلزات وأشباه فلزات) ما هو معروف دورها الفسيولوجي في النبات مثل النحاس Cu و الحديد Fe و الموليبدينوم Mo و النيكل Ni و الزنك Zn ، و منها من لم يعرف له وظيفة فسيولوجية مثل الكادميوم Cd و الرصاص Pb و الكوبلت Co و السلينيوم Se و الألومنيوم Al و الزئبق Hg و الكروم Cr و الزرنيخ As و غيرها.

تعد أيونات الفلزات و أشباه الفلزات مجموعة من الملوثات البيئية غير القابلة للتغير و الناجمة عن النشاط البشري صناعيا، و من التقديرات المتحفظة أن هذا النشاط يقذف إلى الأرض من هذه العناصر ما يقارب 40 مليون طن متري سنويا.

تختلف النباتات في كمية العنصر المراكم و قد عرف ما يقارب 400 نوع نباتي تتبع 45 فصيلة و تسمى النباتات المراكمة.

تتميز النباتات المراكمة بأن نسبة تراكم العنصر في المجموع الخضري إلى المجموع الجذري أكبر من الوحدة بينما هي للنباتات غير المراكمة أقل من الوحدة.

تعد الفصيلة الصليبية Brassicaceae من أكبر الفصائل التي تنتمي إليها نباتات كثيرة ذات التراكم العالي من العناصر الثقيلة.

تضم هذه الفصيلة ما لايقل عن 11 جنسا و 87 نوعا منها 7 أجناس و 72 نوعا تراكم النيكل ، و 3 أجناس تضم 20 نوعا تراكم الزنك.

بالنسبة لآلية التراكم في الخلية فهي دالة على قدرة الإمتصاص و الإرتباط في الموقع داخلها ، لكن التراكم على مستوى النبات أكثر تعقيدا و يتطلب معرفة حالة المحيط الجذري و مدى تيسر العنصر في محلول التربة و امتصاصه بواسطة الجذور و كفاءة النقل إلى المجموع الخضري أو التخزين و توزيعه في موارده.

تحدث سمية العناصر عموما في التراكيز الأكبر من 10 - 50 ميكروجرام / جم من الوزن الجاف حيث يستحث تكوين الأنواع المتفاعلة بالأكسدة الذاتية أو حجز المجاميع الفعالة أو إحلال العنصر السام في تركيب الجزيئات الكبيرة.

و لظاهرة التراكم دور بيئي تطوري كوسيلة دفاعية لصد آكلات الأعشاب و الممرضات أوتنافسية ضد الأنواع الأخرى من النباتات ((allelopathy. تتميز النباتات المراكمة بتطوير آلية تنظيمية دفاعية يطلق عليها homeostasis و هي شبكة تنظيمية معقدة لنقل العناصر تشمل بعض النشاطات مثل ربط العنصر بالجدر الخلوية و خفض النقل عبر الغشاء الخلوي و النقل و إيداع العناصر و التدفق إلى خارج الخلية النشط و الحجز داخل الفجوة و الإرتباطات المخلبية لتوفير الإمتصاص وإزالة السمية لأيونات العناصر السامة و بالتالي يحافظ النبات على تراكيز داخلية للعناصر الضرورية بين حدود النقص والكفاية مع ابقاء العناصر غير الضرورية دون النقطة الحدية الحرجة للسمية. حظيت ظاهرة التراكم باهتمام كبير من الباحثين لما لها من إمكانيات و ما قد يكون لها من تطبيقات في مجال التقنية الحيوية حيث أنه من الممكن استغلال هذه النباتات المراكمة و استخدام مورثاتها للإستخلاص النباتي Phytoextraction لملوثات الترب و المياه من المعادن الثقيلة أي المعالجة النباتية Phytoremediation.

مضافا إلى إمكانية استخدام مورثات هذه النباتات (خاصة مراكمات الزنك )لتحسين القيمة الغذائية في وجبات النباتيين vegetarian حيث تشير التقديرات إلى أن هناك نحو 1.5 بليون نسمة على المستوي العالمي يعانون من نقص الزنك.