Спросить
Войти
МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЛИСТЬЕВ ACER PLATONOIDES L. В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
Е.В. Спирина, Т.А. Спирина
ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия» бульвар Новый Венец, 1, Ульяновск, Россия, 432980
В Ульяновской области проведена биоиндикационная оценка с помощью Acer platonoides L. Установлено, что A. platonoides L., произрастающий на неблагоприятных по экологическим параметрам территориям, характеризуются увеличением ксероморфности листа, что выражается в сокращении площади листовой пластинки и увеличением коэффициента формы центральной лопасти листа A. platanoides L.
Для реализации основных принципов устойчивого развития необходима обратная связь — информация о состоянии среды в ответ на человечества. Основным индикатором устойчивого развития в конечном итоге является качество среды обитания. Для объективного заключения о качестве среды необходима интегральная характеристика ее состояния, т.е. оценка всего комплекса воздействий всех факторов в их взаимодействии, взаимовлиянии и суммарном влиянии на природные объекты. Возможность интегральной характеристики качества среды, находящейся под воздействием всего многообразия физических, химических и других факторов, дает только биологическая оценка [1]. Всем требованиям такой интегральной оценки отвечают методы биоиндикации состояния окружающей среды, в частности при помощи растительных объектов [2; 3]. Важность оценки состояния природных популяций растений заключается в том, что именно растения являются основными продуцентами, их роль в экосистемах трудно переоценить [4]. Являясь доминирующим компонентом биосферы, растения постоянно входят в прямой и опосредованный контакт со всем многообразием мутагенов [5].
Наибольшую информацию в ландшафтно-экологических исследованиях дают ответные реакции лишайников, мхов и древесных растений. У последних обычно используют асимметрию листа, нарушения в сроках прохождения фенофаз, накопление на листьях пыли и аккумуляцию в них различных химических соединений [5; 6].
Дендрологические исследования имеют большое значение:
— они позволяют проанализировать динамику воздействия комплекса загрязнителей по изменениям в морфолого-анатомических элементах древесного растения за прошлые годы;
— наличие древесных жизненных форм в разных биоценозах природных зон делает их удобным объектом для крупномасштабных сравнений;
— они дают возможность проводить измерение показателей как в естественных, так и в городских экосистемах, где исследования при помощи лишайников затруднены из-за высокой чувствительности последних;
Спирина Е.В., Спирина Т.А. Морфологическое строение листьев acerplatonoides l.
— наличие у древесных растений специфических органов и функциональных систем позволяет с разной степенью точности проанализировать качественные и количественные признаки, проявляющиеся под влиянием загрязнителей [7].
Для дендрологических исследований из большого разнообразия растений нами был выбран Acer platonoides L. Клен остролистный является одной из наиболее распространенных древесных пород в лесной зоне, в том числе и Ульяновской области. Данное древесное растение в разных зонах Европейской России, сопредельных территорий и стран является наиболее чувствительным биоиндикатором [6]. Эта древесная порода обладает высокой поглотительной способностью [6] и широко используются для озеленения промышленных площадок.
Материал и методы. Исследования проводились на территории Ульяновской области в 2007—2009 гг. Материал собирали с деревьев, не подвергавшихся обрезке ветвей, в конце естественного вегетационного периода. Использовали шесть модельных участков: 1) государственный ландшафтный заказник Шилов-ская лесостепь, расположенный на территории Сенгилеевского района (фоновый); 2) поселок Вешкайма Вешкаймского района; 3) с. Белозерье Карсунского района; 4) с. Головино Николаевского района; 5) пос. Октябрьский Чердаклинского района; 6) ул. Зои Космодемьянской г. Ульяновска (загрязненный).
На каждом модельном растении выбирали четыре побега, расположенных с разных сторон света (север, юг, запад, восток), и брали по 10 образцов с каждого побега, обозначая их номерами, считая от вершины побега [8; 9].
Для определения площади листовой пластинки у деревьев A. platanoides L. использовали модификацию весового метода, разработанного Л.В. Дорогань [6].
Определяли длину листа (А), ширину (В). Площадь вычисляли по формуле 5 = A ■ B ■ K. K = 0,54 [10; 11].
Для определения коэффициента формы центральной лопасти листа A. platanoides L. замеряли:
— ширину левой полупластинки центральной лопасти листа на уровне второго от черешка выреза (ВЛ);
— ширину правой полупластинки центральной лопасти листа на уровне второго от черешка выреза (ПЛ);
— ширину левой полупластинки центральной лопасти листа на уровне первого от черешка выреза (НЛ);
— ширину правой полупластинки центральной лопасти листа на уровне первого от черешка выреза (НЛ).
Затем находили ширину центральной лопасти A. platanoides L. на уровне второго от черешка выреза (ВЛ + ВП = ШВ) и ширину центральной лопасти листа A. platanoides L. на уровне первого от черешка выреза (НЛ + НП = ШН). Коэффициент формы центральной лопасти листа A. platanoides L. рассчитывали (ШН -- ШВ) [9].
Результаты и их обсуждение. С целью оценки пригодности использования территории леса государственного ландшафтного заказника «Шиловская лесостепь», расположенного на территории Сенгилеевского района, в качестве фоновой мы провели сравнительный анализ морфологических показателей у листовых пластинок A. platanoides L.
Максимальные значения площадей листовой пластинки A. platanoides Ь. отмечены на территории государственного ландшафтного заказника «Шиловская лесостепь» Сенгилеевского района (рис. 1). Вычисленный критерий для шести данных выборок показал достоверные различия (р < 0,05).
Минимальные значения площадей листовых пластинок A. platanoides Ь. были зафиксированы на территории Вешкаймского района и г. Ульяновска (рис. 1).
Рис. 1. Площадь листа А. рШапоШвв L. в зависимости от уровня загрязнения
Было выявлено, что угнетение роста листьев находится в прямой зависимости от степени загрязненности атмосферного воздуха: чем выше загрязнение воздуха, тем меньше площадь листа. Площадь листьев в зоне повреждения меньше по сравнению с фоновыми образцами на 21—34%.
Результаты наших исследований подтверждают ранее полученные данные других авторов [10; 11] о том, что высокий уровень загрязнения атмосферы приводит к уменьшению площади листовой пластинки.
Это может свидетельствовать о том, что в условиях загрязнения атмосферы в онтогенезе листьев наблюдается некоторый сдвиг, нарушающий нормальный ритм его развития. Под влиянием загрязняющих веществ у листьев верхушки и края обжигаются. Это вызывает прекращение роста периферической части листьев. К моменту окончания ростовых процессов площадь листьев в зоне повреждения меньше, чем у фоновых.
В ходе проведенных исследований были выявлены существенные различия в морфологии и архитектонике центральной лопасти листа А. platanoides Ь. Сравнение параметров фоновой территории с показателями загрязненных участков показывает наличие реакции листа А. platanoides Ь. на качество атмосферного воздуха.
Минимальный показатель сужения отмечен у центральной лопасти листа А. platanoides Ь. на территории государственного ландшафтного заказника «ШиСпирина Е.В., Спирина Т.А. Морфологическое строение листьев acerplatonoides I.
ловская лесостепь» Сенгилеевского района (-0,237 ± 0,170). У образцов, взятых с загрязненных территорий, структура центральной лопасти листовых пластинок A. platanoides Ь. имела тенденцию к расширению граней лопасти в направлении от периферии листовой пластинки к ее центру: г. Ульяновск (7,674 ± 1,288); пос. Октябрьский Чердаклинского района, расположенного в 7 км от Ульяновска (6,961 ± 1,038) (рис. 2).
Рис. 2. Коэффициент формы центральной лопасти листа А. рШапо^Зев и
На благоприятном по экологическим характеристикам участке (Шиловская лесостепь Сенгилеевского района) отмечена одинаковая тенденция в конструкции лопасти листа А. platanoides Ь. — сужение граней центральной лопасти в направлении от периферии листовой пластинки к центру.
По результатам проведенных исследований установлено, что коэффициент формы центральной лопасти листа А. platanoides Ь. (разность между шириной в основании центральной лопасти и ее шириной в верхней части) может указывать на качество окружающей среды. Положительные значения коэффициента формы центральной лопасти листа А. platanoides Ь. свидетельствуют о высоком уровне загрязнений [9]. При низком уровне загрязнения или отсутствии такового данный показатель представлен отрицательной величиной.
Таким образом, показатели морфологии и архитектоники листовой пластинки А. platanoides Ь. могут использоваться в качестве биоиндикационных параметров, так как позволяют получить объективную информацию о степени загрязнения.
[1] Захаров В.М., Кларк Д.И. Биотест: интегральная оценка здоровья экосистемами отдельных видов. — М., 1993.
[2] Биоиндикация радиоактивных загрязнений / Ред. Д.А. Криволуцкий. — М.: Наука, 1999.
[3] Захаров В.М. Онтогенез и популяция (стабильность развития и популяционная изменчивость) // Экология. — 2001. — № 3. — С. 164—168.
[4] Захаров В.М., Чубинишвили А.Т., Баранов А. С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К. Здоровье среды: методика и практика оценки в Москве. — М., 2001.
[5] Семчук Н.Н., Андреева М.В., Архипова Т.Н., Тимофеева О.А. Биоиндикация — приоритетный метод в системе современного экологического мониторинга // 10 лет на службе у новгородского леса. — Великий Новгород: Кириллица, 2004. — С. 132—145.
[6] Фёдорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. — М.: ВЛАДОС, 2001.
[7] Луговский А.М. Оценка качества окружающей природной среды методом дендроинди-кации // География в школе. — 2004. — № 6. — С. 33—37.
[8] Семчук Н.Н., Андреева М.В. Влияние пылевых выбросов на форму центральной лопасти листа Acerplatanoides L. // География и экология регионов России: Материалы Всерос. науч. конф. 9—10 дек. 2004 г. / НовГУ им. Ярослава Мудрого. — Великий Новгород, 2005. — С. 291—294.
[9] Семчук Н.Н., Андреева М.В., Григорьева О.В. Параметры биоиндикации — идентификация и методика замера // Аграрная наука в решении проблем АПК и экологии региона: Материалы науч.-практ. конф. / Отв. ред. Н.Н. Максимюк. — Великий Новгород, 2004. — С. 217—220.
[10] Прожорина Т.И., Терещенко О.Н. Экологическая оценка состояния воздушной среды в зоне предприятия ЗАО ПКФ «Воронежский керамический завод» биоиндикационными методами // Вестник Воронеж. гос. ун-та. Сер. «Химия. Биология. Фармация». — 2004. — № 2. — С. 142—146.
[11] Семенов А.А. Растения как биоиндикаторы загрязнений в условиях антропогенного ландшафта. Летний практикум // Экология и жизнь. — 2004. — № 4. — С. 36—37.
MORPHOLOGICAL STRUCTURE OF LEAVES ACER PLATONOIDES L. DEPENDING ON POLLUTION OF THE ATMOSPHERE
E.V. Spirina, T.A. Spirina
Ulyanovsk state agricultural academy parkway the New Wreath, Ulyanovsk, Russia, 1432980
In the Ulyanovsk region the estimation with help Acer platonoides L is carried out bioindication. It is established, that A. platonoides L., growing on adverse under ecological characteristics to territories, are characterized by increase drought resistancea sheet that is expressed in reduction of the area of a sheet plate and increase of factor of the form of the central blade of sheet A. platanoides L.
