CC BY
31
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив. Серия В. Техника и технологии, т. XIV, ISSN 1311-9419 (Print), ISSN 2534-9384 (On- line), 2017. Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series C. Technics and Technologies, Vol. XIV., ISSN 1311-9419 (Print), ISSN 2534-9384 (On- line), 2017.
РАЗВИТИЕ И АДАПТАЦИЯ НА НЯКОИ ДЪРВЕСНИ ВИДОВЕ В
ГРАДСКА СРЕДА Славея Петрова, Златовеса Христозова, Меги Дакова, Костадинка Тодорова, Богдан Николов, Илиана Велчева ПУ „Паисий Хилендарски", Биологически факултет, Катедра „Екология и ООС", Ул. „Цар Асен" №24, Пловдив, България,
sl.petrova@abv.bg
DEVELOPMENT AND ADAPTATION OF SOME TREE SPECIES IN
URBAN ENVIRONMENT Slaveya Petrova, Zlatovesa Hristozova, Megi Dakova, Kostadinka Todorova, Bogdan Nikolov, Iliana Velcheva University of Plovdiv "Paisii Hilendarski", Faculty on Biology, 24 Tzar Assen Str., 4000 Plovdiv, Bulgaria, * sl.petrova@abv.bg
Abstract. As polluted air is a stress factor that contributes to the decline of urban trees we aimed to investigate the impact of anthropogenic activity on development and adaptation of four tree species (Acer heldreichii, Tilia tomentosa, Fraxinus excelsior and Pinus nigra). Seedlings were purchased from certified greenery and planted by us at four selected sites in the city of Plovdiv (Bulgaria) during spring of 2015. Although an extension to the above work is necessary to quantify possible differences between the levels at which chlorophyll components are affected, it is clear that photosynthetic pigments can be a very useful indicator of stress level.
Key words: urban environment, Acer heldreichii, Tilia tomentosa, Fraxinus excelsior, Pinus nigra
ВЪВЕДЕНИЕ
В своето онтогенетично развитие растенията са подложени на непрекъснатото въздействие на средата, сред които атмосферното антропогенно замърсяване е с определящо значение. Превишаване над пределно допустимого ниво, както и продължителното действие на средни концентрации токсични газове, аерозоли и прах влияят отрицателно върху състоянието и функционирането на растителния организъм. Зеленото растение, като комплексна интегрирана система, функционираща на принципа на обратната връзка и саморегулация, е особено уязвимо от всяко екстремално влияние.
Целта на настоящето проучване е да се проследят развитието и адаптационните промени при фиданки от четири дървесни вида (Pinus nigra, Tilia cordata, Fraxinus excelsior, Acer heldreichii), подложени на различно антропогенно натоварване.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ
Избраните площадки за засаждане на фиданките са разположени съответно в
североизточна, югоизточна, югозападна и северозападна посока от Централната градска част, както следва: Площадка №1 - срещу АИС „Баня Старинна", натоварен автомобилен трафик; Площадка №2 - срещу АИС „Каменица", умерен автомобилен трафик и умерено битово натоварване ; Площадка №3 - Коматевски възел, натоварен ЖП и автомобилен трафик; Площадка №4 - Парк „Отдих и култура", слабо натоварване (Контрола). Фиданки от избраните видове (масово използвани при градско озеленяване) бяха закупени от сертифициран производител в чист район и засадени в площадките през пролетта на 2015 г. Периодично бяха извършвани наблюдения върху развитието им и бяха вземани листни проби за анализ. На място бяха измервани височина, диаметър на стъблото при основата и диаметър настъблотопривисочина 1,30метра, съотоетнопръ заса^вдането, през актомири 01^С)Г. иоктомври2016г.,сцеланализрфаненаприраста ом.Ов врдкгдърво бяха събиррни по 20 бвтъ еисна на къътонта, вчеаиритспогони. на
вколина 3,Г-Р,5 меаиа. бяио съхреняааик и читки, надпсаани полисмиленови
токОи, и оланапортиранн дан^;^1Ттррао5)^ят;о ло ънологшс наБиорвовкесоир фволорст.
Съдаржаниавана Coтoръртeтикрк пигмеиои беощюделеън влаборааорни услория възмъжнр ной-скоро с;о^e^lсеъбилъне нaIфoбътe.Изтличоътат нтпигмeиораъ тоизвършено съгнотррмeтoдииттa Абсоррщията беше отчетена на спектрофотометър
при дьлжина на вълната 440,5 пт за каротиноиди, 662 тп за хлорофил а и 644 пт за хлърорил Ь.Вкрлоирнализи бяха извършенов три покгорении.Слср ъооомаркосхопски бяио арвнезиранр о оъисани унрерхтаноюок ла лееталл. Променике влнгрхтх на лжстрта са степеглоаниъпет юсасавлзоирова но гфоцанмо им апрямтобщата лиртхр пкъокхъост, сънаирнoDimi1орът & килъуа (Юоо).
резултатии диркусиф
7)Приражт
З^а^^^т^е от извършените измервания показаха, че най-ясно изразени са промените във височинатана изследваните фиданки. И за четирите дървесни вида прирастът бе най-висок в н;ш-слнбонотлиянаоазона(Площсляа №4-Греина бсзо).Кат^ цвла, можим хо обобщим, че тъчеткфрте изследаръл дьртерни ввда ноиlЗнaчимpacтeжЛeoтреоррвми7с/1с втъко/я и Иеaxiиuе•ергнИ7T(ъcлeдаaнрoте)д& heICrс1cЫiРWЩ>РрP)nuе и)неиCФиоypа 1). Относно четироте изследвани рнощoдли можем дд кдем, черПлощадка -N^4- (Гребор базаСакънки фвднлрлпoл(ЪоxaраlДтP)ю раотитке, слерв;шаат Плащадка ре°2 (Каменица), Площоъле № 1 (Срле^р^^С^ии) инакрик Площадка№3 (ъСоматевски енкалр.
Acer heldreichii — Tilia tomentosa Fraxinus excelsior ——— Pinus nigra
Фигура 1. Нарастване на фиданките за периода май 2015 г. - октомври 2016 г.
2) Поражения по листата
При листната диагностика на изследваните дървета макроскопски бяха анализирани и описани уврежданията по листата, като резултатите са представени в Таблица 1. Най-рано появяващи се и засягащи най-голяма площ от листната петура бяха хлорозите и некрозите при фиданките от Площадка №3 (Коматевски възел), следвани от Площадка №1. От четирите изследвани вида най-силно увреждане установихме при Tilia tomentosa, следвана от Pinus nigra. Като най-устойчив на влиянието на замърсителите във въздуха можем да посочим планинския ясен - Fraxinus excelsior, което вероятно е следствие от устройството на неговите листа.
Таблица 1. Поражения по листата през месец август 2016
Вид Площадка Поражения Засегната площ Клас увреждане
1 редки хлоротични и некротични петна 10-15% 2
Acer heldreichii 2 изсъхнало дърво - -
3 точкови и петнисти некрози, хлорозни петна 20-25% 3
4 няма 0 1
1 наблюдава се лека хлороза и кафяви петна 5-10% 2
Tilia tomentosa 2 слаби признаци на хронично увреждане, характеризиращи се с върхова хлороза, при някои и некротични междужилкови петна 20-25% 2
3 хлоротични петна, които постепенно преминават в некротични, разположени и в междужилковите пространства, по периферията и към основата 40-45% 3
4 няма 0 1
1 няма 0 1
Fraxinus excelsior 2 слаби признаци на хронично увреждане, характеризиращи се с върхова хлороза 20-25% 2
3 няма 0 1
4 няма 0 1
1 Хлорозни петна по цялата повърхност 10-15% 2
2 Хлорози по цялата повърхност и преди брахибласта 10-15% 2
Pinus nigra 3 Хлорози по цялата повърхност и преди брахибласта, някъде преминават в некрози 25-30% 3
4 Редки точкови и петнисти хлорози по игличките 1-3% 1
3) Пигменти
При четирите изследвани вида бе отчетено значително понижаване нивото на зелените пигменти в листните проби от Площадка №3, характеризираща се с комбинирано натоварване от автомобилния и железопътния транспорт (Таблица 2). Не бяха доказани достоверни различия между съдържанието на пигменти през септември в избраната като условна „градска" контрола Площадка №4 и това в останалите три площадки.
Таблица 2. Съдържание на фотосинтетични пигменти през месец септември 2016
Вид Площадка Хлорофил a, mg/g Хлорофил b, mg/g Общ хлорофил, mg/g Кароти-ноиди, mg/g Съотношение хлорофил a/b Съотношение хлорофил/ каротиноиди
1 0,73 0,44 1,17 0,34 1,63 3,47
Acer heldreichii 2 Изсъхнало дърво
3 0,48 0,29 0,77 0,20 1,69 3,82
4 0,68 0,44 1,13 0,30 1,54 3,72
1 0,71 0,46 1,17 0,26 1,53 4,51
Tilia tomentosa 2 0,50 0,32 0,81 0,19 1,57 4,25
3 0,55 0,35 0,90 0,23 1,60 3,94
4 0,92 0,61 1,53 0,34 1,51 4,50
1 0,70 0,40 1,09 0,26 1,76 4,15
Fraxinus excelsior 2 0,79 0,47 1,27 0,29 1,67 4,39
3 0,49 0,32 0,81 0,29 1,55 2,79
4 1,07 0,69 1,77 0,37 1,56 4,73
1 0,67 0,46 1,14 0,21 1,46 5,36
Pinus nigra 2 0,35 0,25 0,60 0,14 1,40 4,40
3 0,48 0,36 0,84 0,16 1,36 5,27
4 0,56 0,53 1,09 0,11 1,06 9,81
Установените по-ниски стойности и тяхната динамика могат да се свържат с изказаните от Malhotra (1977), Rao (1977), Grill et al. (1981) становища, че промените в хлорофилното
съдържание могат да характеризират устойчивостта и степента на адаптация на растенията към постоянно и високо ниво на атмосферно замърсяване в средата. Като по-ефикасен параметър бе доказано съотношението между количеството на хлорофил а и хлорофил b, при което установихме обща тенденция към понижаване стойностите в Площадка №4 при всички изследвани дървесни видове. Съотношението хлорофил a/b при постоянно действие на токсични газове може да служи като показател за газоустойчивостта на растенията (Rao, 1977; Shimazaki & Sugahara, 1980). Съотношението между количеството на хлорофила и каротиноидите бе най-ниско листните проби от Площадка №3, което се дължи както на пониженото количество зелени пигменти, така и на повишения синтез на оранжевите пигменти. Каротиноидите изпълняват защитни функции в растителния организъм, което обяснява получените резултати за тази най-силно антропогенно повлияна площадка.
ИЗВОДИ
1) Негативното влияние на замърсителите се проявява на по-ранен етап при фотосинтетичния процес в сравнение с уврежданията по листата, като за целите на биомониторинга ефикасни биомаркери са съотношението между хлорофил a/хлорофил b и съотношението общ хлорофил/каротиноиди.
2) Въз основа на извършените анализи може да се посочи, че във всички изследвани зони на град Пловдив транспортът се явява постоянно действащ емитер на замърсители, изразен в различна степен на въздействие, а към него се прибавя приносът на битовия или индустриалния сектор в зависимост от специфичното местоположение на дадения район.
В заключение можем да обобщим, че установяването на видовата специфика в реакцията на различните растителни видове и тяхната толерантност към замърсяването на въздуха са от решаващо значение за прогнозиране състоянието на зелената система на гр. Пловдив и особено това на масово използваните за озеленяване дървесни видове. От друга страна, това ще позволи при подобни мероприятия да се подбират видове с необходимата устойчивост, за да може да се обезпечи тяхното добро развитие и да се повиши ефикасността на зелената система, а оттам - и качеството на атмосферния въздух в населените места.
Финансирането на изследването е чрез студентски проект СП15БФ14 на тема "Интегриране на пасивния и активния фитомониторинг при оценка на КАВ в градска среда" с ръководител проф. Илиана Велчева.
Литература:
Dimitrova I., D. Ninova. 1998. Morphological investigations of plants under conditions of industrial pollution. In: Nauchni trudove Plovdivski universitet "Paisii Hilendarski", Plantarum, 34(6): 111-118.
Grill D., I. Polz, H. Esterbauer. 1981. Notes on the chlorophyll content in fumigated spruce needles. Archives Ochre Srodow, 2-4: 59-62.
Malhotra S. 1977. Effects of aqueous sulphur dioxide on chlorophyll destruction in Pinus conforta. New Phytologist, 78(1): 101-109.
Rao D.N. 1977. Use of plants as indicators and monitors of sulphur dioxide pollution. Chemical Age of India, 28(8): 665-672.
Schlyk А. 1965. Metabolism of Chlorophyll in Green Plants. Minsk, Nauka i Tekhnika. (In Russian).
Shimasaki K., K. Sugahara. 1980. Inhibition site of the electron road traffic system in lettuce chloroplasts by fumigation of leaves with SO2. Plant and Cell Physiology, 21(1): 125-135.
StatSoft, Inc. 2004. STATISTICA (data analysis software system), version 7. www.statsoft.
