Intensywna urbanizacja oraz rozwój przemysłu i rolnictwa przyczyniają się do dwóch kluczowych i bardzo aktualnych problemów ludzkości – zmian klimatu i chemicznego zanieczyszczenia środowiska. Globalne ocieplenie znacząco wpływa między innymi na ekosystemy wodne, w których w ostatnich dekadach obserwuje się wyraźny wzrost temperatury wody, co oddziałuje niemal na wszystkie fizyczne i chemiczne cechy zbiorników wodnych oraz procesy metaboliczne roślin.

Podwyższona temperatura, zaburzając naturalne cykle biogeochemiczne, może przyczyniać się między innymi do wzrostu w ekosystemach wodnych zawartości metali śladowych, które należą do jednych z najbardziej uciążliwych dla środowiska substancji zanieczyszczających. Są one bardzo trwałe w środowisku, nie ulegają biodegradacji, łatwo podlegają bioakumulacji w organizmach oraz zmniejszają naturalną zdolność środowiska do regeneracji.

Podwyższona temperatura zaburza prawidłowe funkcjonowanie roślin wodnych oraz zakłóca ich wzrost i rozwój. Na poziomie komórkowym wpływa niekorzystnie na skład lipidów błonowych, a także równowagę między produkcją i eliminacją reaktywnych form tlenu (ROS), co prowadzi do degradacji białek, zwiększonej przepuszczalności błon komórkowych oraz nieprawidłowej wymiany jonowej. Skutkuje to spadkiem żywotności komórek i ostatecznie prowadzi do ich śmierci.

Podobny wpływ związany ze zwiększoną produkcją ROSów, taki jak zakłócenie integralności i funkcji błon komórkowych, zmiany w strukturze chloroplastów i w konsekwencji chlorozy oraz nekroz liści mogą wywierać wysokie stężenia metali śladowych.

Biorąc pod uwagę, że we współczesnym świecie rośliny narażone są jednocześnie na wiele czynniki stresogennych, aby lepiej zrozumieć ich reakcję, konieczne są badania analizujące symultaniczne efekty tych czynników. W związku z tym biolożki z Uniwersytetu Wrocławskiego przeprowadziły eksperyment laboratoryjny, w którym zanurzoną roślinę wodną moczarkę kanadyjską (Elodea canadensis Michx.) eksponowały na podwyższoną temperaturę oraz dwa metale śladowe (kobalt i nikiel), które były dodawane do układu eksperymentalnego razem i oddzielnie.

W badaniach testowały hipotezę, że ekspozycja moczarki na metale śladowe i podwyższoną (nieoptymalną dla tego gatunku) temperaturę będzie skutkować wzrostem tempa metabolizmu a co za tym idzie zwiększoną bioakumulacją metali w tkankach oraz nasileniem ich toksyczności.

Bardzo ważnym założeniem badań było przeprowadzenie eksperymentu w warunkach zbliżonych do tych, na które rośliny są narażone w środowisku naturalnym, tzn. odpowiadającym przewidywanemu wzrostowi temperatury wód oraz stężeniom metali notowanym w zanieczyszczonych ekosystemach. Dzięki temu uzyskane wyniki będą mogły znaleźć odniesienie do rzeczywistych presji jakim rośliny wodne podlegają w naturalnych siedliskach. Na tej podstawie zbadano wpływ temperatury na akumulację metali w roślinach metodą absorpcji atomowej oraz na żywotność komórek z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej.

Wykazano, że podwyższona temperatura nie powodowała wzrostu bioakumulacji metali śladowych w pędach moczarki kanadyjskiej, ale przyczyniała się do spadku żywotności jej komórek. Zarówno w przypadku podwyższonej temperatury, jak i wysokich stężeń obu badanych metali obserwowano zwiększoną przepuszczalność błon komórkowych oraz nekrozy zajmujące mniejszą lub większą powierzchnię liści, przy czym działanie obu czynników jednocześnie powodowało silniejsze uszkodzenia niż poszczególne czynniki działające oddzielnie. Co więcej, obserwowane szkodliwe skutki nasilały się w mieszaninie metali oraz wraz z długością czasu ekspozycji na niekorzystne czynniki.

Wyniki eksperymentu opublikowano w wysoko punktowanym czasopiśmie Science of the Total Environment. Artykuł jest efektem współpracy trzech badaczek z Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego: dr hab. Ludmiły Polechońskiej i dr hab. Agnieszki Klink, które zajmują się przede wszystkim chemiczną ekologią roślin wodnych oraz dr hab. Katarzyny Sokołowskiej, prof. UWr, która jest anatomem roślin. Wyniki badań kierują uwagę na negatywny wpływ globalnego ocieplenia i zanieczyszczenia metalami śladowymi na żywotność makrofitów, a co za tym idzie konkurencyjność gatunków i bioróżnorodność zbiorowisk tej grupy roślin. Wykazany synergistyczny wpływ podwyższonej temperatury i metali należy wziąć pod uwagę przy ocenie ryzyka chemicznego skażenia środowiskowa oraz działaniach naprawczych i ochronnych.