CC BY
36
стороне эпидермиса листа, кроме В. crética, у которого устьица обнаружены на верхнем и нижнем эпидермисе. Клетки эпидермиса листа хорошо просматриваются под микроскопом, только у В. darwinii клетки нечётки. Листопадные виды характеризуются ксеро-мезоморфным типом листа, только В. darwinii, проявляет ксероморфные черты организации. Листья В. darwinii содержат гиподерму, что характерно для ксерофильной флоры. У В. darwinii хорошо развита склеренхима, которая предотвращает увядание листьев. Межвидовых различий по строению плодов и семян не выявлено.
Список литературы:
1. Дьяченко А.П. Сравнительный анализ структурных и функциональных особенностей фотосинтетического аппарата различных экологических групп высших растений / А.П. Дьяченко // Мезоструктура и функциональная активность фотосинтетического аппарата. - 1978. - С. 93-102.
2. Каден Н.Н. К методике составления карпологических описаний /
Н.Н. Каден, С.А. Смирнова // Составление определителей растений по плодам и семенам. - 1974. - С. 54-67.
3. Лотова Л.И. Анатомия растений на кафедре высших растений, ее теоретическое и практическое значение / Л.И. Лотова // Бюлл. Моск. об-ва ис-пыт. природы. Сер. биол. - 2004. - Т. 109, №6. - С. 26-33.
4. Тахтаджян А.Л. Сравнительно-анатомическое изучение семенной оболочки Leontica, Gymnospermium, Caulophyllum и близких родов и близких родов в связи с их систематикой / А.Л. Тахтаджян, А.П. Меликян // Ботанический журнал. - 1972. - Т. 52, № 10. - С. 11-14.
5. Black R.F. Effect of sodium chloride on leaf succulence and area of Atri-plex hastate L. / R.F. Black // Aus. J. bot. - 1958. - № 6. - P. 33-42.
6. Chapman M. Carpel anatomy of Berberidaceae / M. Chapman // Amer. J. bot. - 1936. - Vol. 1. - P. 311.
БИОИНДИКАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЫ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ СРЕДНЕГО И НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
© Ларионов М.В.*
Балашовский институт (филиал) Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, г. Балашов
Методы фитоиндикации на примере древесных растений из группы неустойчивых к загрязнению воздуха являются надежными и экономи-
* Доцент кафедры Биологии и экологии, кандидат биологических наук.
чески малозатратными способами оценки экологического состояния окружающей среды в городах Среднего и Нижнего Поволжья. В городах с высоким промышленно-экономическим потенциалом древесные растения подвержены аэротехногенному давлению.
Качественной характеристикой экологического состояния атмосферного воздуха является угнетающее воздействие содержащихся в нем техногенных ингредиентов на живые организмы [1-3]. Во многих работах указывается, что растения являются наиболее чувствительными и надежными индикаторами загрязненности атмосферы [3, 4]. Биохимическая деятельность определяет большую чувствительность растений к воздействию многих фитотоксикантов [5-7].
В городах Среднего и Нижнего Поволжья - в Балашове, Саратове (Саратовская область), Сердобске, Кузнецке (Пензенская область), Камышине, Волжском (Волгоградская область), Инзе и Димитровграде (Ульяновская область) - оценка уровня техногенного загрязнения приземной атмосферы выполнена методом фитоиндикации.
Загрязняющие воздух токсичные вещества вызывают у растений, в том числе, у древесных изменение окраски листьев, появление некрозных пятен, отмирания листовых пластинок. Изменение цвета листьев (хвои), а также не одревесневших побегов является диагностическим признаком о повышении уровня загрязнения атмосферного воздуха и окружающей среды в целом [2, 6-8].
Использованные в работе методы основаны на выявлении степени некроза листьев древесных растений токсичными веществами в % [5, 6]. В городах района исследований на пробных площадях были зарегистрированы и отобраны семь распространенных в практике озеленения видов деревьев из числа биоиндикаторов: P sylvestris L., P abies (L.) Karst., A. sibirica Ledeb.,
B. pendula Roth, A. hippocastanum L., R. pseudoacacia L. и P alba L. Вид A. sibirica Ledeb. незначительно представлен в зеленых насаждениях промышленных зон и в магистральных посадках исследованных городов. Тем не менее, этот вид широко представлен вместе с другими представителями Gym-nospermae (P abies (L.) Karst., P canadensis Britt, P pungens Engelm., Larix decidua Mill., Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) в городских парках, лесопарках, скверах, бульварах (рекреационная зона), а также произрастает около государственных и муниципальных зданий, учреждений культуры и образования (селитебная зона).
В контроле (пойменный лес в Балашовском районе Саратовской области) средний балл экологического состояния атмосферного воздуха составил 1, что соответствовало «слабому» уровню загрязнения.
Результаты биоиндикационных исследований степени повреждения листьев (хвоинок) на территории г. Балашова приведены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Балашове
Год % поврежденной площади к общей площади листа
0 до 15 % до 50 % свыше 50 % Балл
1 2 3 4 5 6
2007 7,8 ± 0,23 1
2008 17,4 ± 0,68 2
2009 9,5 ± 0,37 1
2010 32,3 ± 1,2 2
2011 19,4 ± 0,46 2
Средний балл 1,6
В 2007 г. среднеарифметический процент поврежденной площади листа (хвоинки) составил 7,8 ± 0,23, что соответствует категории «слабой» загрязненности (1 балл) атмосферного воздуха. «Средняя» степень антропогенного загрязнения (2 балла) воздуха отмечена в 2009 г. В следующих 2010 и 2011 гг степень загрязненности воздуха достигла «среднего» значения (2 балла): 32,3 ± 1,2 и 19,4 ± 0,46 % соответственно. Также следует заметить, что в 2010 г. площадь повреждения листовых пластинок (хвоинок) летом 2010 г. достигла максимального значения. Это связано также с аномальным превышением среднемесячных норм температуры воздуха в июле и августе, значительным снижением влажности воздуха и отсутствием атмосферных осадков.
В табл. 2 содержатся результаты биоиндикации древесными растениями на территории г. Саратова.
Таблица 2
Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Саратове
Год % поврежденной площади к общей площади листа
0 до 15 % до 50 % свыше 50 % Балл
1 2 3 4 5 6
2007 21,5 ± 0,65 2
2008 18,2 ± 0,43 2
2009 24,7 ± 0,59 2
2010 51,1 ± 1,8 3
2011 25,6 ± 0,57 2
Средний балл 2,2
Из табл. 2 следует, что в течение всего периода биоиндикационных исследований выявлен «средний» уровень (2,2 балла) площади повреждения листовых пластинок (хвоинок) у видов-биоиндикаторов. Максимума процент повреждения листьев (хвоинок) достиг в 2010 (46,1 ± 1,6 %) и 2011 гг. (46,1 ± 1,6 %), что наглядно свидетельствует о возрастании прессинга тяжелых металлов аэротехногенного происхождения.
В г. Сердобске на видах-биоиндикаторах проведены учеты площади поврежденных листьев (хвоинок) и получены соответствующие результаты в процентах, отраженные в табл. 3.
Таблица 3
Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Сердобске
Год % поврежденной площади к общей площади листа
0 до 15 % до 50 % свыше 50 % Балл
1 2 3 4 5 6
2007 16,6 ± 0,73 2
2008 13,4 ± 0,41 1
2009 11,2 ± 0,28 1
2010 23,5 ± 0,86 2
2011 21,1 ± 0,39 2
Средний балл 1,6
На территории данного населенного пункта «слабая» степень повреждения листовой поверхности деревьев установлена в 2008 (13,4 ± 0,41) и
2009 (11,2 ± 0,28) гг. В 2007, 2010 и 2011 гг. отмечен динамичный рост среднего процента площади повреждения листьев (хвоинок) у древесных растений: 16,6 ± 0,73, 23,5 ± 0,86 и 21,1 ± 0,39 % соответственно для каждого года наблюдений, что соответствует «средней» степени повреждения листовой поверхности (2 балла).
Результаты биоиндикации листьев (хвоинок) видов-биоиндикаторов, произрастающих на территории г. Кузнецка, отражены в табл. 4.
Таблица 4
Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Кузнецке
Год % поврежденной площади к общей площади листа
0 до 15 % до 50 % свыше 50 % Балл
1 2 3 4 5 6
2007 14,7 ± 0,62 1
2008 21,7 ± 0,51 2
2009 22,3 ± 0,64 2
2010 34,4 ± 1,2 2
2011 29,5 ± 0,83 2
Средний балл 1,8
На таблицы 4 видно, что «слабая» степень повреждения листьев (хвоинок) древесных растений из числа биоиндикаторов установлена в 2007 г. (14,7 ± 0,62 %). «Средняя» степень повреждения листовой поверхности биоиндикаторов наблюдалась в последующие 2008-2011 гг. Причем от года к году выявлен устойчивый рост среднеарифметического процента поврежденной площади листовых пластинок (хвоинок) с максимумом в 2010 г. (34,4 ± 1,2 %).
В табл. 5 содержатся результаты определения процентов повреждений листьев (хвоинок) у растений-биоиндикаторов в г. Камышине.
Таблица 5
Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Камышине
Год % поврежденной площади к общей площади листа
0 до 15 % до 50 % свыше 50 % Балл
1 2 3 4 5 6
2007 8,5 ± 0,31 1
2008 17,2 ± 0,56 2
2009 14,8 ± 0,35 1
2010 25,6 ± 0,68 2
2011 23,4 ± 0,57 2
Средний балл 1,6
На данной территории отчетливо прослеживается следующая общая тенденция: с 2007 (8,5 ± 0,31 % - «слабый» уровень повреждения поверхности листьев) по 2008 гг. (17,2 ± 0,56 % - «средний» уровень повреждения листовой поверхности) происходило интенсивное увеличение площади поражения листьев (хвоинок), затем в 2009 г. (14,8 ± 0,35 % - «слабый» уровень повреждения) она незначительно сократилась и вновь повысилась в
2010 (25,6 ± 0,68 - «средний» уровень повреждения) - 2011 гг. (23,4 ± 0,57 % -«средний» уровень антропогенного повреждения листьев деревьев).
Биоиндикационные исследования поврежденной поверхности листьев (хвоинок) древесных растений в пределах г. Волжского позволили получить следующие результаты, представленные в табл. 6.
Таблица 6
Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Волжском
Год % поврежденной площади к общей площади листа
0 до 15 % до 50 % свыше 50 % Балл
1 2 3 4 5 6
2007 12,3 ± 0,48 1
2008 14,8 ± 0,63 1
2009 24,5 ± 0,67 2
2010 53,3 ± 1,2 3
2011 23,8 ± 0,74 2
Средний балл 1,8
В 2007-2008 гг. средние проценты некроза листьев (хвоинок) составили 12,3 ± 0,48 и 14,8 ± 0,63 соответственно, что приравнивается к «слабому» уровню повреждения листьев (хвоинок) древесных растений (1 балл). В 2009 и 2011 гг. получены «средние» проценты поврежденной поверхности листьев (хвоинок): 24,5 ± 0,67 и 23,8 ± 0,74 % (2 балла), в 2010 г. - «высо-
кий» процент некроза листьев (хвоинок). Высокая степень поврежденности листового аппарата древесных насаждений в 2010 г. связано с летней аномальной жарой.
На табл. 7 отражены результаты биоиндикации поверхности листьев (хвоинок) древесных растений в границах г. Инзы.
Таблица 7
Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Инзе
Год % поврежденной площади к общей площади листа
0 до 15 % до 50 % свыше 50 % Балл
1 2 3 4 5 6
2007 13,5 ± 0,48 1
2008 11,2 ± 0,43 1
2009 14,4 ± 0,49 1
2010 19,7 ± 0,72 2
2011 20,1 ± 0,76 2
Средний балл 1,4
В г. Инзе в 2007-2009 гг. исследований получены «слабые» (1 балл) значения процента поврежденной поверхности листьев (хвоинок): 13,5 ± 0,48,
11,2 ± 0,43 и 14,4 ± 0,49. В остальные годы наблюдений отмечен незначительный рост процентов повреждения листовых пластинок (хвоинок), что соответствует «среднему» значению (2 балла).
Распределение процентов некроза листьев у растений-биоиндикаторов в пределах г. Димитровграда имеет свою специфику (табл. 8).
Таблица 8
Результаты учета поврежденной площади листовой пластинки (хвоинки) у видов-биоиндикаторов в г. Димитровграде
Год % поврежденной площади к общей площади листа
0 до 15 % до 50 % свыше 50 % Балл
1 2 3 4 5 6
2007 15,6 ± 0,62 2
2008 20,4 ± 0,53 2
2009 9,8 ± 0,39 1
2010 24,9 ± 0,84 2
2011 21,7 ± 0,66 2
Средний балл 1,8
Из таблицы 8 следует, что «слабый» уровень повреждения поверхности листовых пластинок (хвоинок) установлен у видов-биоиндикаторов в 2009 г. (9,8 ± 0,39 %), а «средний» - в остальные годы наблюдений. Максимальные проценты поврежденной поверхности листьев (хвоинок) биоиндикаторов выявлены в 2010 (24,9 ± 0,84) и 2011 (21,7 ± 0,66) гг.
Максимальная площадь поврежденной поверхности листьев (хвоинок) характерна гг. Саратову (2,2 балла), Кузнецку (1,8 баллов), Волжскому (1,8 баллов) и Димитровграду (1,8 баллов). На территории гг. Балашова (1,6 баллов), Сердобска (1,6 баллов), Камышина (1,6 баллов) и Инзы (1,4 балла) листья (хвоинки) подвергались аэротехногенному прессингу в относительно меньшей степени.
Наиболее подверженными воздействию техногенных загрязнений в городской среде Среднего и Нижнего Поволжья оказались представители хвойных: P sylvestris L. (наиболее неустойчивый к загрязнению воздуха вид), A. sibirica Ledeb. и P abies (L.) Karst. Из лиственных пород наименее устойчивыми к загрязнениям атмосферного воздуха являются B. pendula Roth, A. hippocastanum L. и P alba L.
Виды древесных растений, использованные в качестве биоиндикаторов, можно расположить в следующем порядке по уменьшению устойчивости к техногенному фактору: R. pseudoacacia L. ^ P alba L. ^ A. hippocastanum L. ^ B. pendula Roth ^ P abies (L.) Karst. ^ A. sibirica Ledeb. ^ P sylvestris L.
Список литературы:
1. Барахтенова Л.А. Диагностика устойчивости сосновых лесов при техногенном загрязнении. Ч. III. Пороговые концентрации серы // Изв. СО АН СССР. Сер. «Биол науки». - 1992. - Вып. 2. - С. 38-44.
2. Барахтенова Л.А., Кузьмина Г.П. Диагностика устойчивости сосновых лесов при техногенном загрязнении. Ч. 1 : Лесоводственный тест // Изв. СО АН СССР. Сер. «Биол. науки». - 1991. - Вып. 6. - С. 38-46.
3. Бессонова В.П. Состояние пыльцы как показатель загрязнения среды тяжелыми металлами // Экология. - 1992. - № 4. - С. 45-50.
4. Бухарина И.Л., Двоеглазова А.А. Биоэкологические особенности травянистых и древесных растений в городских насаждениях: монография. -Ижевск: Удмуртский университет, 2010. - 184 с.
5. Золотухин А.И., Любимов В.Б., Лукъянова С.А. Определение степени загрязнения воздуха с помощью биоиндикаторов. - Волгоград: Учитель, 1997. - 20 с.
6. Сергейчик С.А. Древесные растения и окружающая среда. - Минск: Ураджай, 1985. - 111 с.
7. Сергейчик С.А., Сергейчик А.А. Влияние газообразных промышленных токсикантов на активность пероксидазы и нитратредуктазы листьев древесных растений // Экотоксикология и охрана природы. - Рига, 1988. -
С. 158-161.
8. Сергейчик С.А., Сергейчик А.А., Сидорович Е.А. Методы фитоконтроля загрязнения природной среды. - Минск: БелНИИНТИ, 1991. - 76 с.
