| makroelementy | mikroelementy | užitečné prvky | cizorodé prvky |

| kadmium | olovo | rtuť | selén | nikl | berylium | arsen | chróm |

           Řada prvků objevujících se kolem nás je ubikvitární a proto lze očekávat jejich přítomnost v rostlinách. Mezi cizorodé prvky (synonymum těžké kovy) můžeme zařadit v nejširším slova smyslu takové prvky, které rostlina přijme (kořeny), ale není je schopna zapojit a využít v metabolismu. Aby nepůsobily na rostlinu toxicky, musí je transportovat do vakuol nebo jinak imobilizovat. Mnohé z nich při nižších koncentracích nejsou sice pro rostlinu toxické, ale stávají se nebezpečnými pro živočišný organismus tím, že jsou zapojovány do potravního řetězce. Do této skupiny se zařazují všechny prvky, které mají vyšší spec. hm.než 5g.cm^-3. Z mikrobiogenních prvků je z tohoto pohledu řazen do této skupiny Zn, Cu, Mo, Fe a dále sem patří prvky další, objevující se v životním prostředí vlivem antropogenní činnosti: Cd, Pb, Cr, Hg, As, Ni, V aj. V této kapitole je podán stručný přehled o některých z nich z pohledu jak jsou rostlinou přijímány a jak mohou ovlivňovat výnos a zdravotní nezávadnost potravin. Sledovat jejich obsah v rostlinách a rostlinných produktech je nutno proto, že se kumulují v zažívacích orgánech, v játrech, ledvinách, kde mohou působit karcinogenně a některé z nich jsou řazeny také mezi mutanogeny.

nahoru

Kadmium

          Kadmium rostlina přijímá převážně jako kation Cd²⁺ a to buď z půdy, nebo atmosféry 30-80 % z celkového obsahu. Příjem z půdy převládá až při vysokém obsahu Cd v půdě a při kyselém pH. Pohyb Cd z kořenů do nadzemních částí je omezený. Lze ho snížit fosforečnou výživou, kde se předpokládá interakce Cd s P.

         V nízkých koncentracích je Cd běžnou součástí všech rostlinných tkání a hromadí se pravděpodobně v proteinové frakci rostlin. Dosud neznáme enzymy, jejichž činnost by závisela na přítomnosti Cd. Bylo však prokázáno, že Cd vede k syntéze cysteinu a methioninu v sóji, přičemž jeho účinnost závisí na citlivosti rostlin k tomuto prvku. Příčina toxicity Cd je spojovaná s narušením enzymatické aktivity a syntézy antokyanu. Chlorofyl se vyznačuje schopností koncentrovat Cd, proto se doporučuje využívat ho k indikaci horní hranice citlivosti.

           Symptomy toxicity kadmia se projevují omezeným růstem, poškozením kořenů (mrcasatění u kořen. zelenin), červenohnědým zbarvením listů, které přechází v chlorózu. Kadmium inhibuje také činnost nitrátreduktázy, takže u zelenin se může zvyšovat obsah nitrátů.

           Rostliny se vyznačují odlišnou citlivostí vůči Cd. Za citlivé rostliny ke kadmiu se považují: špenát, sója, kořenové zeleniny. Mezi skupinu odolných rostlin řadíme plodové zeleniny, brambory, tabák, kukuřici. Obecně vegetativní části rostlin obsahují větší množství Cd než semena a plody.

           Kadmium je pro živočišný organismus vysoce toxický prvek, který se dostává do organismu cestou alimentární i inhalační. Negativně ovlivňuje metabolismus vápníku, porušuje činnost ledvin, vede ke vzniku plicního emfyzému a kardiovaskulárním poruchám. Kadmium se ukládá v játrech, ledvinách a slezině.

nahoru

Olovo

         V přirozených podmínkách je olovo přítomno ve všech rostlinách. Běžný jeho obsah je 2-3 mg Pb.kg^-1. Pb rostlina přijímá pasivně a příjem je ovlivňován pH a teplotou. Z půdního roztoku jsou rostliny schopné přijímat Pb ve značných kvantech, ale v rostlinách je pevně vázáno a není pohyblivé. U některých rostlin celkový příjem Pb z atmosféry dosahuje až 80 % (trávy). Malá pohyblivost olova je vysvětlována jeho ukládáním ve formě pyrofosforečnanu v buněčných stěnách. V malých koncentracích působí soli olova, zejména Pb(NO₃)₂, stimulačně na růst. Při vyšších hodnotách dochází k interakcím s ostatními prvky, které vedou k narušení metabolismu vápníku, inhibují enzymatické systémy, snižují příjem CO₂ působí na buněčné dělení, omezují příjem vody. U některých rostlin nedochází k poruchám růstu i když obsah Pb je značný.

          Při vysokých obsazích olova vznikají u rostlin chlorózy, přičemž pletiva kolem nervatury listů zůstávají zelená, později se zbarvují žlutozeleně a listy jsou zakrnělé.

          Zvýšený obsah Pb bývá způsoben kontaminací na povrchu rostlin. Umytím ovoce a plodů lze obsah Pb snížit o 30-80 %. U obilovin Pb v půdě neovlivňuje jeho obsah v zrnu, ale ve slámě dochází k podstatnému zvýšení jeho hladiny. Zvýšený obsah Pb v rostlinách (brambory, špenát, salát) snižuje výnos až o 20 %. V bezprostřední blízkosti komunikací může obsah Pb dosáhnout 100-500 mg.kg^-1 sušiny.

          Nejcitlivější na kumulaci olova je zelenina listová. Olovo se kumuluje zejména v kostech, dále v játrech a ledvinách. Narušuje intermediární metabolismus, inhibuje výměnu sacharidů v nervové tkáni aj. Otrava se projevuje nervovými poruchami, poruchami trávícího ústrojí a v konečné fázi dochází k ochrnutí pánevních končetin. Olovo má rovněž mutagenní účinky.

nahoru

Rtuť

           Rostliny přijímají rtuť snadno vzhledem k vysokému jejímu akumulačnímu koeficientu. Rtuť přijatá z půdy je kumulovaná v kořenech a může být translokována do nadzemních částí. Obsah tohoto prvku v rostlinách je málo závislý na jeho hladině v půdě, ale je přímo úměrný obsahu ve vzduchu. Rostliny mohou přijímat Hg ve formě páry z ovzduší.

           V rostlině může být Hg přemisťována do různých tkání. V rostlinách se intenzívně váže s atomy síry v aminokyselinách, bílkovinách a enzymech. Rtuť omezuje: růst rostliny, vývin kořenů, fotosyntézu.

            Ke kontaminaci prostředí tímto prvkem dochází v okolí závodů zpracovávajících těžké kovy, chemického průmyslu, při používání Hg preparátů (fungicidů).

            Rtuť u člověka postihuje především nervový systém a dostavují se duševní deprese. FAO doporučuje maximální týdenní příjem Hg v množství 0,3 mg na osobu, z toho nesmí být více než 0,2 mg metylrtuti. Při otravách Hg dochází k vypadávání zubů a poruchám ledvin.

            Rtuť silně kumulují: mrkev, salát, houby, jablka, zelí, fazole. Nekumulují: rajčata, okurky, řepa.

nahoru

Selén

             Přijatelnost selénu rostlinami je závislá na pH, teplotě. Selén v malých dávkách stimuluje růst rostlin, ve vysokých působí toxicky. Nejvíce se Se ukládá ve vegetačním vrcholu, pak v semenech a v kořenech.

             Z biochemického hlediska se selén chová podobně jako síra. V rostlinách byla stanovena řada organických sloučenin,obsahujících selén z aminokyselin; je to zvláště cystin, který váže Se na selenocystin a tak selén může vstupovat do řady metabolických procesů. Výsledky s radioaktivním Se prokázaly jeho vysoký obsah v proteinech.

            Toxicita selénu byla zjištěna u cibulovin. Zvýšený obsah selénu v rostlině snížil obsah N, P, S a synergicky působil na příjem Mn, Sn, Cu, Fe a Cd.

            Se je nezbytný pro živočichy ve velmi malých dávkách. Nedostatek způsobuje svalové onemocnění ("white muscle disease"), padání vlasů, srsti a peří. Doporučuje se, aby hladina selenu se v píci pohybovala mezi 0,1 - 1 ppm. Při vysoké koncentraci, kolem 5 ppm je nebezpečí toxicity selenu. Ta je známa jako "alkali disease" a u zvířat se objevuje v krmivech vypěstovaných na půdách bohatých Se. V extrémních případech vede u skotu k deformacím paznechtů a chrupu.

            Příjem selenu může být potlačen aplikací SO₄^2-, čehož se prakticky využívá na půdách s toxickým obsahem Se.

nahoru

Nikl

            Důkazy o jednoznačné nezbytnosti tohoto prvku pro rostliny chybí, avšak řada prací zdůrazňuje jeho pozitivní působení na růst rostlin. Obsah niklu se v rostlinách pohybuje v rozmezí 0,1 - 5 ppm na sušinu. Fytotoxické koncentrace dosahují hodnot 10-100 mg na kg sušiny. Jeho vysoký obsah omezuje růst rostlin a potlačuje fotosyntézu a transpiraci. U bobovitých bylo zjištěno snížení intenzity fixace vzdušného dusíku. Příjem niklu kořeny a jeho transport do nadzemních částí rostlin je bržděn Cu²⁺, Zn²⁺. Toxicita Ni je vysvětlovaná poměrem Ni : Fe v rostlinách než jeho absolutní koncentrací. Z rostlin, které Ni kumulují jsou to : jahody, maliny, angrešt a většina semen.

nahoru

Berylium

           Rostliny ho jsou schopny přijímat z přijatelných forem. V přirozených podmínkách se jeho koncentrace pohybuje v rozpětí 0,001 - 0,4 mg.kg ^-1 sušiny. Některé druhy vikvovitých a brukvovitých mají výraznou schopnost kumulovat Be v kořenech. U salátu byl naopak zjištěn jeho vysoký obsah v listech (0,033 mg.kg^-1 suché hmoty) a u rajčat v plodech.

            Mechanismus příjmu Be je podobný jako u Ca ²⁺ a Mg ²⁺ . Mezi těmito prvky existují antagonistické vztahy a Be může nahradit Mg ²⁺ u některých rostlin.

            Toxické koncentrace představují obsahy 10-150 mg.kg^-1 sušiny. Již nižší obsahy Be v živném roztoku brzdí klíčeni a inhibují příjem Ca a Mg kořeny.

nahoru

 Arsen

            Arsen je součástí mnoha rostlin a jeho obsah se v přirozených podmínkách pohybuje od 0,09 - 1,5 ppm na sušinu. V rostlině je poměrně mobilní a byl zjištěn i v zrnu ječmene. Nejvyšší obsahy byly nalezeny u listových zelenin a nízké u ovoce. Toxicita se projevuje u rostlin rostoucích na haldách rudných dolů nebo při používání kontaminovaných odpadních vod k závlaze. První příznaky jsou vadnutí listů, fialové zbarvení, plazmolýza buněk. Nejčastější příznaky toxicity jsou zpomalení růstu a snížení výnosu. Toxicitu arsenu lze zmírnit aplikací síry. Rovněž dobrá výživa rostlin fosforem snížila toxicitu.

             K otravám arzénem dochází nejčastěji v oblastech spadu elektrárenských exhalátů. Projevuje se těžkými průjmy a nervovými poruchami.

nahoru

Chróm

          Koncentrace Cr je závislá na obsahu jeho rozpustných sloučenin v půdách. Nejvíce Cr se kumuluje v kořenech, méně v listech a stoncích. Nejnižší obsahy byly zjištěny v zrnu. Rostliny přijímají Cr⁶⁺, který je však v prostředí málo stabilní. Chróm stimuluje vývoj rostlin a kladně působí na metabolismus cukrů. Toxicita Cr závisí na stupni oxidace a přístupnosti přijatelných forem Cr. Aplikace Cr₂O₇ snížila intenzitu růstu o 25 % a stejná koncentrace v Cr₂(SO₄)₃, růst rostlin neovlivnila.

         Toxické pro člověka jsou Cr⁶⁺. Jejich účinek je vysvětlován změnou hemo-globinu na methemoglobin.

         Chróm silně kumulují: mrkev, brambory, okurky, kukuřice; nekumulují : zelí, cibule, jablka.

nahoru

autor textu: Prof. Ing. Rostislav Richter, DrSc.

Toxické působení Cd u lnu