CC BY
11
© Приходько О. Б., Смець Т. I. УДК 614.715
АСИМЕТР1Я РОЗПОД1ЛУ ПИЛКУ АНЕМОФ1ЛЬНИХ РОСЛИН
Приходько О. Б., €мець Т. I.
Запорiзький державний медичний ушверситет МОЗ УкраТни, м. Запорiжжя
Понимание закономерностей изменения концентрации пыльцы в воздухе важно для профилактики сезонных аллергических заболеваний. Заблаговременное предупреждение больных и врачей позволит не допустить массовых обострений поленовых аллергий. Целью работы было определение асимметрии распределения пыльцы по дням в период цветения анемофильных растений, в результате чего продлеваются проявления аллергических реакций у населения. Материалом исследования были данные аэробиологического мониторинга в городе Запорожье в период с 2006 по 2010 год на примере амброзии, шелковицы, березы, сосны и вяза. Асимметрию оценивали как отношение центрального момента третьего порядка к среднему квадратичному отклонению в третьей степени с доверительным интервалом в 95%. Распределение пыльцы во времени имеет позитивную асимметрию в среднем на уровне 0,9±0,32. Пыльца амброзии распределяется по дням почти симметрично -0,28±0,36. Распределение пыльцы березы, шелковицы и сосны имеет позитивную асимметрию близко единицы. Распределение пыльцы вяза наиболее асимметричное - 1,27±0,68. Вяз цветет до появления листьев, что возможно способствует пролонгированной циркуляции пыльцы в воздухе по сравнению с другими видами. Как перспективное направление, представляет интерес исследование значения зеленых насаждений в очистке воздуха от аллергенной пыльцы.
Ключевые слова: аэробиология, пыльца, полиноз, бронхиальная астма, асимметрия нормального распределения.
РозумЫня законом1рностей зм1ни концентрацп пилку у пов1тр1 важливо для профтактики сезонних алерпчних захворювань. Завчасне попередження хворих та л1кар1в дозволить не допустити масових за-гострень поленових алерпй. Але статистична обробка даних моыторингу концентрацп пилку та пошук зако-ном1рностей I причин формування небезпечноТ аеро-алергенноТ ситуацп зустр1чаеться дуже рщко. Це по-яснюеться неможливютю використання загальноп-рийнятих метод1в. Набувае актуальност1 адаптац1я та розробка нових статистичних п1дход1в до обробки даних аеробюлопчних дослщжень.
Анал1зуючи л1тературн1 дан1, можна дютати висно-вку, що на формування аероалергенноТ ситуаци впли-вають р1чна цикл1чнють формування пилку певними видами рослин та погода пщ час пал1нацп. Пауль Ко-мтою проанал1зував дан1 аеропалшолопчного моыто-рингу за 11 рогав, як1 склали 4070 дшв. В1н пор1вняв розпод1л пилку у час1 з нормальним (Гаусовим) роз-под1лом I дов1в, що за рахунок р1зких стрибк1в концентрацп пилку реальы дан1 далек в1д нормального роз-под1лу. Також, Пауль Комтою наголосив на постшнш асиметр1Т реальних показник1в I запропонував викори-стовувати гама-розпод1л, як такий, що краще описуе динамку концентрацп пилку у пов1тр1 [1].
Методи непараметричноТ статистики використову-вали М. Латалова 1з сп1вавторами [3]. Цей метод на-був популярност1 I зустр1чаеться все част1ше [4]. В1н оснований на розгляд1 терм1ну палЫаци у залежност1 в1д перцентилю розподту пилку по днях. Дн1 палшаци розд1ляють на пер1оди: 1-2,5; 2,5-5; 5-25; 25-50; 50-75; 75-95; 95-99 вщсотюв середньодобовоТ к1лькост1 пилку вщ загальноТ суми. Метод дозволяе показати особли-вост1 пал1нац1Т у вигляд1 д1аграми I в1зуально визначи-тися з термшом пал1нац1Т I асиметричнютю розпод1лу. Проте метод мае I недолги. За ним не можливо оць нити максимальн1 значення у п1ков1 дн1, та I з термшом можна помилитися. Наприклад, у Запор1жж1 на весн1 при сухш погод1 спостер1гаються сильн1 в1три, як1 мо-
жуть викликати пилов1 бур1. З пилом значна частина пилку минулого року може опинитися у пов1тр1. Його вмют може сягати високого р1вня, що може бути по-милково визначено, як початок палшаци.
Що до розпод1лу пилку у пов1тр1 по днях, то е сума р1зних фактор1в, як треба вивчати окремо. Для того, щоб здшснити запилення, розкриття пилковиюв у рослин повинно вщбуватися одночасно. Якщо в1дкинути вс1 шш1 фактори, то в1рог1дн1сть в1дхилення вщ оптимального часу однакова як в один, так I в шший б1к. Тобто, розпод1л пилку у час1 повинен проходити за нормальним (Гаусовим) законом. Закон нормального розподту - фундаментальний закон, що описуе бть-шють параметр1в орган1зм1в. Але в1д класичного «рют», який розглядаеться як приклад нормального розподту в л1тератур1 з1 статистики, час викиду пилку напряму залежить вщ здатност1 до розмноження. Тому цей показник знаходиться пщ жорстким стабт1зу-ючим добором. Описують нормальний розподт сере-дне I стандартне в1дхилення (ст). Для пошуку серед-нього дня цв1т1ння, як середнього арифметичного, не-обх1дно визначитися з термшом палшацп, що мае труднощк Це пов'язано з тим, що незначна ктькють пилку (наприклад амброзп) присутня у пов1тр1 весь р1к. Зручно використовувати мед1ану (день, на який приходиться половина пилку). Враховуюч1 те, що на перь од цвтння приходиться б1льше 90% пилку, помилка буде незначна. Але, при оц1нюванн1 стандартного вщ-хилення, використовувати дан1 всього року не доцть-но. На дисперс1ю впливають як частота вар1анти, так I на сктьки ТТ значення вщр1зняеться в1д середнього. Наприклад, пилок, який е у пов1тр1 в травы в суху та в1тряну погоду не мае вщношення до розподту пилку пщ час цв1т1ння, але значно пщвищуе дисперс1ю.
Розпод1л пилку у час1, зазвичай, мае позитивну асиметр1ю. Пояснення цього у тому, що в1рогщнють вп1ймати пилок до того як в1н покине пилковик дор1в-нюе нулю, а пщ час розкриття пилковика - максимальна та буде поступово знижуватися у час1 згщно з
Том №гу № 1-2 2011 р.
гама-розподтом (розподт Ерланга, при k=1). Воче-видь, причина цього явища залежить вщ накопичення пилку у навколишым середовищi. Пилок, який покинув пилковик, деякий час знаходиться у пов^ i осщае на поверхнях, з яких може повторно зiрватися при пори-вах вiтру. Цкаво, що деякi автори вiдмiчають пщви-щений вмiст пилку в урбаызованих районах ново! за-будови без старих дерев, при тому, що юльюсть рос-лин, якi продукують цей пилок, значно менше, чим за околицею мюта [2]. Це свщчить про таку характеристику середовища, як буфернють, тобто здатнють до утримання пилку. Мабуть, на цю характеристику впливае озеленення мют, тому що дерева являються фтьтром, який очищуе повiтря, в тому чи^ i вiд пилку. Також треба пам'ятати про фiзiологiчнi особливос-тi рослин. Зрiлiй пилковик, розкриваючись, викидае максимальну кiлькiсть пилку, але деяк зерна зали-шаються i покидають пилковик через певний час.
Таким чином, ефект затримки, який залежить вщ якостi середовища та фiзiологiчних особливостей анемофiльних рослин, здатний «розтягнути» в часi палiнацiю i, як наслщок, клiнiчнi симптоми поленових алерпй.
Метою роботи було визначення асиметри розподь лу пилку по днях в перюд цвiтiння анемофiльних рослин, в наслщок яко! подовжуються прояви алергенних реакцiй у населення.
Матерiали та методи досл1джень
Матерiалом дослiдження були результати аеробь олопчного монiторингу, якi отриманi нами у Запорiжжi в перiод з 2006 по 2010 рк на прикг^ амбрози, шов-ковицi, берези, сосни та в'язу. Ц рослини продукують бтьшють пилку i до !х складу входить незначна юльюсть видiв, якi цвiтуть одночасно, що виключае поль модальнiсть розподiлу. Так, пилок амбрози продукують Ambrosia artemisipholia L. та близький вид - чор-нощир (Cyclachena xanthiifolia Fresen.), шовковицi -Morus alba L. i M. nigra L., берези - Betula pendula L. Ендемк Запорiжжя береза днiпровська (B. borisphenica Klok.) вкрай рiдкiсний вид i навряд чи представлений в палЫоспектрк Найпоширенший вид сосни - Pinus sylvestris L. Род Ulmus представлений двома видами, якi також цв^уть одночасно: в'яз гладенький (U. leavis Pall.) i берест (U. carpinifolia Rupp.). Нажаль, з техычних причин, важко викласти дан що-добово! концентраци пилку, але вони доступы для фахiвцiв на сайт Свропейсько! мережi аероалерген-ного спостереження (EAN).
Для пошуку середнього дня цвтння, як середньо-го арифметичного, визначали термiн цвiтiння, як перь од вiд сталого пщйому концентраци пилку в повiтрi, яке вщбувалося у межах 1-2% вщ загально! кiлькостi, i до дня, коли ктьюсть пилку зменшувалася, а загальна
ктьюсть сягала 98-99%. Такий пщхщ пояснюеться тим, що нам було необхщно оцiнити «хвют», який тяг-неться пiсля цвiтiння. Осюльки варiантою у нашому дослiдженнi е доба, а ктьюсть пилку в цю добу е частотою варiанти, необхщно цей показник враховувати. Середне арифметичне - це вщношення суми вах члешв сукупност до юлькост членiв сукупностi.
X cp = (Х(М*Х)) / М взагалi
Де:
Х - доба, або скорiше номер доби, коли робились спостереження.
М - середньодобова ктьюсть пилку, яка спостерь галася на Х добу.
М взагалi -загальна сума пилкових зерен.
Також треба враховувати особливост аеробюлоп-чних даних пщ час пошуку стандартного вщхилення. У формулi присутня частота варiанти i вiдсутня кiлькiсть степенiв свободи, якою можна знехтувати у зв'язку з великими значеннями М взагалк
ст = (Х^ (X-X cp)) / М взагалi) 1/2
Асиметрiю оцiнюють рiзними методами, напри-клад, порiвнюючи середне арифметичне i медiану. Але, найчастiше знаходять критерiй або коефiцiент асиметрií як вiдношення центрального моменту тре-тього порядку до сигми у третм степенi.
g1 = (Х^ (X-Xcp) 3 )) / (М взагалi * ст 3)
Результати та \х обговорення
Для амбрози значна асиметрiя спостер^алася у 2006 i 2009 роцк При цьому у 2009 роц пилку було дуже мало, а максимуми спостер^алися з самого початку цвтння. У 2008 роц мали майже щеальний си-метричний результат. А в 2010 роц була зафiксована негативна асиметрiя - внаслщок спекотного лiта цвь тЫня почалося значно ранiше, але було незначним i розподiл мав <^вий хвют». Це означае, що розподт пилку амбрози по днях мае незначну позитивну аси-метрiю. Найбтьшу асиметрiю з таксонiв, що досль джуються, мае розподiл пилку в'язу. Розподт пилку берези, шовковиц та сосни мае позитивну асиметрю близько одиницк Середнi показники з довiрчiм Ытер-валом у 95% по п'яти видах склали д1 = 0,9+0,32; при ст = 0,37. Низька асиметрiя розподiлу амброзií можли-во пов'язана с термiном цвтння. Амброзiя мае знач-ний потен^ал у продукуваннi нових квiтiв пюля початку цвiтiння i, зазвичай, припинення палшаци пов'язане з несприятливими умовами, яю спостерiгаються восе-ни. Коли починаються затяжнi дощi, пов^ря швидко очищуеться вiд пилку. I навпаки, в'яз цвте дуже рано, коли настае суха в^ряна погода, i коли вiдсутне листя на деревах, що сприяе пролонговашй циркуляци пилку в повiтрi, у порiвняннi з iншими видами. Коефiцiен-ти асиметрií пилку по днях цвтння кадан в таблицi.
Таблиця
Коефщент асиметри розподлу пилку по днях цв1т1ння
2006 2007 2008 2009 2010 середне а
Амброзiя 0,65 0,07 0,00 0,79 - 0,11 0,28±0,36 0,41
Шовковиця 0,86 0,04 1,18 1,53 1,41 1,00±0,52 0,60
В'яз 1,83 2,35 0,77 0,82 0,57 1,27±0,68 0,78
Сосна 1,34 1,23 0,72 0,92 0,53 0,95±0,30 0,34
Береза 1,16 1,28 1,08 0,22 1,30 1,01 ±0,40 0,45
Висновки
Розподт пилку у 4aci мае позитивну асиметр^ в середньому на piBHi 0,9+0,32.
Розподiл пилку в'язу, який цвте до появи листя, бтьш асиметричний 1,27+0,68, а пилку амбрози май-же симетричний 0,28+0,36.
Як перспективний напрямок, представляе Ытерес дослщження значення зелених насаджень в очищены пов^ря вiд пилку.
Лiтература
1. Comtois P. The gamma distribution as the true aerobiological probability density function (PDF) /
Paul Comtois // Aerobiologia. - 2000. - Vol. 16. - Number 2. - P. 171-176.
2. Gonzalo-Garijo M. A. Differences in spatial distribution of airborne pollen concentrations at different urban ocations withing a city / M. A. Gonzalo-Garijo, Tormo-Molina R. // J Investig Allergol Clin Immunol. - 2006. - Vol. 16 (1). - P. 3743.
3. Latatowa M. Seasonal variations in the atmospheric Betula pollen count in Gdansk (Southern Baltic coast) in relation to meteorological parameters / M. Latatowa, M. Mi^tus, A. Urska // Aerobiologia. - 2002. - Vol. 18. - Number 1. -P.33-43.
4. Puc M. Threat of allergenic airborne grass pollen in Szczecin, NW Poland: the dynamics of pollen seasons, effect of meteorological variables and air pollution / Matgorzata Puc // Aerobiologia. - 2011. - Vol. 27, № 1. - P. 65-70.
Summary
ASYMMETRY IN DISTRIBUTION OF ANEMOPHILY PLANTS POLLEN A. B. Prykhodko, T. I. Emets, L. M. Titova
Key words: aerobiology, pollen, pollenosis, bronchial asthma, asymmetry of normal distribution
It is very important to realize the regularity in changing of pollen concentration in the air for the preventive measures of seasonal allergic diseases. Patients and doctors are to be warned about seasonal changes to avoid the mass intensifying of pollen allergy. The purpose of the research was the determination of asymmetry of pollen distribution on each day during the period of flowering of anemophily plants as the result of which allergic reactions are prolonged. The research material was based on the information of the aerobiological monitoring in the town of Zaporozhye in the period from 2006 to 2010 by the example of ragweed, mulberry, birch, pine-tree and elm. The asymmetry was estimated as the dependence of central moment upon the third degree standard deviation in the third degree to the confidence interval in 95%. The distribution of pollen in time has positive asymmetry at the average of 0,9 + 0,32. Ragweed's pollen is distributed almost symmetrically on each day (0,28 + 0,36). The distribution of elm's pollen is the most asymmetric (1,27+ 0,68). Since elm bears blossom before the appearance of leaves, it can cause the prolonged circulation of its pollen in the air in comparison with other kinds of plants. The study of green plants and their role in air cleansing of allergenic pollen is a promising and advanced direction in research.
Zaporizhzhya State Medical University of Health of Ukraine, Zaporizhzhya
Mamepian надтшов до редакцй 4.02.2011 р.
