CC BY
27
УДК 502.05
DOI: https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2020.2.87
ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ
П. А. Короткое1, А. Б. Трубянов2, О. В. Малюта1, Е. В. Яранцева1, Д. Г. Яранцев1, Н. С. Агафонова2
поволжский государственный технологический университет, Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3 MalyutaOV@volgatech.net 2Марийский государственный университет, Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 1
В статье предпринята попытка оценки качества окружающей среды посредством флуктуирующей асимметрии берёзы повислой на территории Республики Марий Эл. В целом наблюдаются достаточно низкие значения флуктуирующей асимметрии, что свидетельствует о высоком уровне стабильности развития растений и отсутствии существенного стрессирующего воздействия. Исследование во всех муниципальных районах и городских округах республики показало отсутствие их географической дифференциации по уровню качества среды и значимости антропогенной составляющей этой оценки. Приведён список импактных зон населённых пунктов республики с численностью населения не менее двух тысяч человек.
Ключевые слова: качество окружающей среды; берёза повислая; биоиндикация.
Введение. Данная статья продолжает цикл работ авторов, посвящённых статистическому анализу экологической ситуации на региональном и муниципальном уровнях [1-2].
В Республике Марий Эл наблюдается противоречивая медико-экологическая ситуация. С одной стороны, результаты мониторинга указывают на благоприятную экологическую ситуацию в республике: на её территории не выявлено высокого уровня загрязнения атмосферного воздуха населённых мест, питьевой воды систем централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, почвы.
С другой стороны, Республика Марий Эл отнесена к территориям риска по ряду заболеваний населения, обусловленных неблагоприятным воздействием факторов среды обитания [О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения Республики Марий Эл в 2017 году: Доклад. Йошкар-Ола: Управление Феде-
ральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Марий Эл, 2018. С. 41]. Так, по заболеваемости язвой желудка и 12-перстной кишки детей 0-14 лет значения превышают показатель по Российской Федерации (далее - РФ) в 1,5 раза. Аналогичное превышение показателя по РФ наблюдается и в отношении заболеваемости анемией детей 0-14 лет, и по заболеваемости бронхиальной астмой подростков 15-17 лет.
Указанное противоречие «благоприятная экологическая ситуация в населенных пунктах республики (по официальным показателям загрязнения среды обитания) - превышение показателей заболеваемости, обусловленных неблагоприятным воздействием факторов среды обитания» свидетельствует об актуальности проведения количественного исследования связей между качеством окружающей среды и состоянием здоровья населения.
© Коротков П. А., Трубянов А. Б., Малюта О. В., Яранцева Е. В., Яранцев Д.Г., Агафонова Н. С., 2020. Для цитирования: Коротков П. А., Трубянов А. Б., Малюта О. В., Яранцева Е. В., Яранцев Д. Г., Агафонова Н. С. Эколого-географическая характеристика качества окружающей среды Республики Марий Эл // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2020. № 2 (46). С. 87-96. DOI: https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2020.2.87
Однако прежде чем проводить такое исследование, необходимо получить более объективные и полные данные о качестве окружающей среды, чем показатели загрязнения компонентов окружающей среды (атмосферы, воды, почвы). В самом деле, официальная статистика окружающей среды регистрирует лишь определённый перечень загрязняющих веществ и негативных воздействий от ограниченного числа типов источников. А такие явления как, например, трансграничный перенос загрязняющих веществ учёту практически не поддаются. На уровне районов региона учитываются выбросы от стационарных источников, а выбросы от автотранспорта оцениваются расчётным путём. Интегральной оценкой качества окружающей среды, лишённой указанных недостатков, является величина флуктуирующей асимметрии (ФА) билатеральных признаков биологических объектов [3]. Особенность такого показателя заключается в том, что исследуются не типы загрязнений природных сред (почвы, воды, воздуха и др.), а реакция живых организмов на условия среды в целом.
Флуктуирующая асимметрия представляет собой случайные отклонения от полной симметрии симметричных структур организма, вызванные неспособностью развивающегося организма точно следовать программе, заложенной в генотипе для данных условий среды [4]. Изначально флуктуирующая асимметрия была предложена как чувствительный, простой и доступный метод оценки эффекта стресса на популяции. Однако не все ожидания, связанные с этим методом, оправдались и феномен флуктуирующей асимметрии является темой самых разнообразных научных дискуссий, связанных с его интерпретацией. Две компоненты, влияющие на значение флуктуирующей асимметрии, -генотип и среда - часто противопоставляются друг другу: заложенная в генотипе в результате естественного отбора идеальная симметрия билатеральных признаков в процессе онтогенеза нарушается
вследствие воздействия шумов развития [5]. Генотип рассматривается как залог стабильности развития, в то время как среда является источником шумов развития [6]. Известно, что степень генетической изменчивости влияет на пластичность реакции организма на внешние факторы, в частности, высокая гетерозигот-ность особи или популяции (которая, например, может быть следствием гибридизации) способствует увеличению резистентности изменчивости окружающей среды и снижению уровня флуктуирующей асимметрии [7]. Флуктуирующая асимметрия организмов из нарушенных местообитаний далеко не всегда превышает флуктуирующую асимметрию организмов из ненарушенных (контрольных) местообитаний [8]. Обнаружение таких, «отрицательных» (по отношению к тестируемой гипотезе), результатов при изучении флуктуирующей асимметрии объясняется тем, что её величина определяется сочетанным воздействием множества факторов (климата, почвенных условий, биотического окружения, предшествующего повреждения животными) [9], зависимостью от генетической структуры популяции (ФА возрастает при гибридизации) [10], а также развитием устойчивости к воздействию промышленных загрязнений [11]. Тем не менее, можно утверждать, что метод флуктуирующей асимметрии занял достаточно прочные позиции среди других подходов к оценке состояния популяций и при должном соблюдении методических требований может успешно развиваться [4]. Также флуктуирующая асимметрия может быть использована как инструмент в изучении фенотипической изменчивости.
В данной работе флуктуирующая асимметрия рассматривается как интегральный показатель качества окружающей среды, или как показатель отклонения от нормы развития биологических объектов, связанный с влиянием различных стрессовых факторов, в том числе и загрязнения окружающей среды.
Цель данной работы - оценить экологическое состояние населённых пунктов городских округов и муниципальных районов Республики Марий Эл с помощью величины флуктуирующей асимметрии билатеральных морфологических признаков берёзы повислой (Betulapendula Roth.).
Решаемые задачи, направленные на достижение цели:
провести полевые исследования, включающие сбор биоматериала в населённых пунктах Республики Марий Эл;
выполнить камеральную обработку биоматериала - измерить биометрические параметры листьев берёзы повислой;
рассчитать показатели флуктуирующей асимметрии листьев берёзы для обследованных населённых пунктов в городских округах и муниципальных районах Республики Марий Эл;
проанализировать пространственное распределение показателей флуктуирующей асимметрии в Республике Марий Эл.
Техника эксперимента и методика обработки. В качестве объекта исследования была выбрана берёза повислая в связи с её широким ареалом и достаточной плотностью распространения, в том числе на территории населённых пунктов Республики Марий Эл, выбранных в качестве местообитаний. Выбор признаков билатеральных объектов для изучения флуктуирующей асимметрии достаточно нетривиальная задача. Они должны обладать следующими свойствами: отсутствие других видов асимметрии (направленной и антисимметрии), низкая фенотипическая пластичность, сохранность от повреждений, геометрическая независимость [12]. Для листовой пластинки берёзы повислой используют, как правило, пять признаков, обладающих указанными свойствами [13], четыре из которых являются линейными, а один признак -угол между жилками. В данной работе мы ограничились лишь только четырьмя линейными признаками, так как величина ошибки измерения угла при помощи транспортира крайне высока. Схема промеров признаков представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема промеров признаков листовой пластинки берёзы повислой (1 - ширина левой и правой половинок листа. Для измерения лист складывают пополам, совмещая верхушку с основанием листовой пластинки. Потом разгибают лист и по образовавшейся складке измеряется расстояние от границы центральной жилки до края листа; 2 - длина жилки второго порядка, второй от основания листа; 3 - расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка; 4 - расстояние между концами этих же жилок [по 13, с изменениями]
Исследования проводились на территории Республики Марий Эл в июле-августе 2019 года в антропогенно нагруженных местообитаниях. В качестве местообитаний были выбраны населённые пункты с численностью не менее двух тысяч человек, в которых проживают 472 986 человек, то есть 69 % населения республики по данным Росстата на 1 января 2017 года1. Исследованиями охвачены все административно-территориальные единицы Республики Марий Эл (три городских округа и 14 муниципальных районов).
В список населённых пунктов с численностью не менее двух тысяч человек вошли 26 населённых пунктов: г. Йошкар-Ола, г. Волжск, г. Козьмодемьянск, п. Мед-ведево, г. Звенигово, п. Советский, п. Мор-ки, п. Сернур, с. Семеновка, п. Красногорс-
1 Численность населения России:
https://www.gks.ru/folder/10705 (дата обращения 30.03.2020)
кий, п. Оршанка, п. Новый Торьял, п. Пара-ньга, п. Куженер, п. Мари-Турек, п. Красно-октябрьский, п. Килемары, п. Приволжский, п. Руэм, п. Сурок, п. Юрино, п. Суслонгер, п. Знаменский, п. Шелангер, п. Силикатный, с. Помары.
В каждом населённом пункте (за исключением г. Йошкар-Олы и пригорода) были определены места отбора проб (местообитания растений берёзы), наиболее контрастные по уровню техногенной нагрузки: импакт, буфер, фон.
При выборе места для сбора биологического материала учитывалось направление преобладающих ветров в республике (преобладают западные и юго-западные ветра).
В качестве импактной зоны выбиралась территория в непосредственной близости с крупным промышленным или сельскохозяйственным предприятием, или, в их отсутствии, с автомобильной трассой регионального или федерального значения. Фоновая зона выбиралась в пределах населённого пункта на наибольшем удалении от импакта в противоположном к розе ветров направлении. Буферная зона - промежуточное пространство между импактом и фоном. Чаще всего буферная зона совпадала с центром населённого пункта.
В г. Йошкар-Оле места отбора проб были выбраны с учётом экспозиции, промышленной и автотранспортной нагрузки (промышленная зона - южная часть города; Центральный парк - центр города; заречная часть города - восточная часть; район Республиканской больницы - северная часть). В пригороде Йошкар-Олы (п. Медведево, п. Руэм, п. Знаменский, с. Семеновка) были отобраны пробы биоматериала только в одном местообитании.
Всего отбор проб листьев берёзы был произведён в 71-й точке, для каждой из которых были определены ОР8-координаты.
Сбор листовых пластинок проводился по следующей схеме: в каждом месте от-
бора проб выбирали по 10 деревьев, близко расположенных друг к другу, с каждого дерева собирали по 10 листьев с разных экспозиций на доступной для взрослого человека высоте. Соответственно, каждая выборка состояла из 100 листовых пластинок.
Измерения проводились в лаборатории при помощи металлической линейки, изготовленной в соответствии с ГОСТ 427-75 «Линейки измерительные металлические. Технические условия» в трёх повторностях (промерах).
Для оценки возможного влияния ошибки измерения на величину флуктуирующей асимметрии проводился двух-факторный дисперсионный анализ для каждого из восьми промеров (четыре признака слева и справа) в каждом населённом пункте. Факторы: 1) место отбора проб, 2) промер. Анализировалась значимость фактора «промер». Во всех случаях исследуемый фактор оказался незначимым (Р = 0,06 - 0,99), что свидетельствует об отсутствии систематической (не случайной) составляющей ошибки измерения. В связи с этим данные по трём промерам обоснованно усреднялись.
Для количественной оценки флуктуирующей асимметрии разными исследователями предложено множество показателей ФА [14; 3; 15]. Структурно все эти показатели представляют собой либо разность между значениями признака слева и справа (с точностью до способа нормировки, избавляющей от размер-зависимости), либо нормированное произведение между левыми и правыми сторонами признака как меру связи между признаками.
В данной работе мы остановимся на показателе СУЯ [16], корреляция которого с показателями из первой и второй группы была доказана методом математического моделирования и проверена на экспериментальных данных.
Показатель СУЯ рассчитывается по формуле:
CVR = ^-(1 -р2),
где ^ - коэффициент вариации признака слева (или справа); р - коэффициент корреляции между значениями признака слева и справа. Показатель CVR в своей основе имеет две характеристики: коэффициент вариации (показывает степень изменчивости признака, обусловленную внутренними или внешними по отношению к организму причинами) и коэффициент корреляции (мера структурной взаимосвязи и целостности организма).
Интерпретация результатов и их анализ. Для сравнения значений показателей флуктуирующей асимметрии использовался двухфакторный дисперсионный анализ. Факторы: 1) населённый пункт, 2) место отбора проб.
Предположения дисперсионного анализа выполняются. Как известно, показатель CVR подчиняется нормальному закону распределения [16], что также подтверждается экспериментальными данными выполненного исследования (рис. 2). Предположение об однородности дисперсий выполняется (критерий Левена, ^=1,62, /"=0,09).
20
2 ,' ''ШТТГГП
о L--^IIIIIIIIIIIIIIIIIIW —
-0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 CVR
Рис. 2. Распределение показателя CVR
Результаты дисперсионного анализа показывают, что все населённые пункты по показателю флуктуирующей асимметрии CVR, за исключением пригорода г. Йошкар-Олы (п. Медведево, п. Руэм,
п. Знаменский, с. Семеновка) не различаются (Р=0,71). При этом выявлены значимые различия между местами отбора проб внутри населённых пунктов (Р=0,007).
Множественные сравнения мест отбора проб выявили различия по величине флуктуирующей асимметрии в импактной и буферной зонах (критерий Шеффе, Р=0,008), при этом в буферной зоне и на фоновой территории наблюдался одинаковый уровень флуктуирующей асимметрии (критерий Шеффе, Р=0,15). Населённые пункты, относящиеся к пригороду г. Йошкар-Олы, имеют существенно более низкие значения CVR (табл. 1).
Таблица 1
Значения показателя флуктуирующей асимметрии CVR для разных зон
Места отбора проб CVR
Импактная зона (кроме пригорода г. Йошкар-Олы) 0,097
Буферная и фоновая зоны (кроме пригорода г. Йошкар-Олы) 0,076
Пригород г. Йошкар-Олы 0,018
Таким образом, места отбора проб берёзы с наибольшими значениями флуктуирующей асимметрии (CVR=0,097) характеризуются не географическим положением населённого пункта на территории республики, а близостью к промышленным и сельскохозяйственным предприятиям, или федеральным и (или) региональным автомобильным дорогам, т. е. источникам загрязнений.
Список мест отбора проб в импакт-ных зонах обследованных населённых пунктов с GPS - координатами представлен в табл. 2.
Наименьшие значения флуктуирующей асимметрии билатеральных признаков листьев берёзы повислой наблюдались в пригороде г. Йошкар-Олы.
Таблица 2
Места отбора проб в импактных зонах населённых пунктов РМЭ
Населённый пункт Расположение мест отбора проб в импактных зонах ОР^-координаты мест отбора проб
г. Йошкар-Ола Южная часть (ОКТБ «Кристалл») 56,623359, 47,851307
г. Волжск Марийский ЦБК 55,856917, 48,369306
г. Козьмодемьянск Завод «Потенциал» 56,33375, 46,537833
г. Звенигово Городской молочный комбинат 55,981472, 48,019278
п. Новый Торьял Въезд в поселок со стороны Сернурского тракта 56,99742, 48,74299
п. Параньга полигон ТБО 56.9974, 49,42745
п. Куженер акашевский мясокомбинат 56,80874, 48,89916
п. Краснооктябрьский ЗАО «Марийское» 56,401758, 47,3959837
п. Приволжский Волжская птицефабрика 55,5754591, 48,254382
п. Сернур ЗАО «Сернурский сырзавод» 56,94065, 49,19858
п. Красногорский Красногорский завод «Электродвигатель» 56,16564, 48,29526
с. Помары Магистральный газопровод 55,96907, 48,36809
п. Оршанка ООО «Оршанский хлеб» 56,9152, 47,88326
п. Шелангер ОАО «Шелангерский химзавод «Сайвер» 56,23833, 48,23800
п. Силикатный ЗАО «Марийский завод силикатного кирпича» 56,39551, 48,18737
п.Суслонгер ООО «ИнвестФорэст» 56,39551, 48,18737
п. Сурок Кооператив по производству кормов и кормовых добавок «Маркорм» 56,4549, 48,11325
п. Мари-Турек Молокозавод + близость к автодороге 56,7765, 49,634417
п. Юрино Деревообратывающее производство 56,29722, 46,29472
п. Медведево (пригород Йошкар-Олы) ООО «Медведевский бетонный завод» 56,629768, 47,791574
п. Руэм (пригород Йошкар-Олы) «МарНИИ сельского хозяйства», автомобильная дорога 56,633429, 47,759048
п. Знаменский (пригород Йошкар-Олы) ООО «Актау» (деревообратывающее производство) 56,642190, 47,987891
с. Семеновка (пригород Йошкар-Олы) Сернурский тракт 56,656532, 47,976037
Выводы. На территории Республики Марий Эл в целом наблюдаются достаточно низкие значения флуктуирующей асимметрии, что свидетельствует о высоком уровне стабильности развития биологических объектов (в данном случае берёзы повислой), а следовательно, и об отсутствии существенного стрессирующего воздействия.
Увеличение значений флуктуирующей асимметрии связано не с географическим положением населённых пунктов на территории республики, а с наличием крупных промышленных и сельскохозяй-
ственных предприятий в этих населённых пунктах или автомагистралей. Максимальные значения флуктуирующей асимметрии наблюдаются в импактных зонах населённых пунктов, где техногенное воздействие наиболее выражено.
Для обоснования большого контраста уровня показателя С¥Я в Йошкар-Оле и её пригороде (различия в 5,5 раза) планируется провести дополнительные исследования с увеличением мест отбора листовых пластинок, дополнительной оценки изменчивости морфологических признаков деревьев.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Республики Марий Эл в рамках научного проекта № 19-413-120001.
Список литературы
1. Короткое П.А., Трубянов А.Б. Анализ динамики индексов экологической эффективности крупных городов // Фундаментальные исследования. 2014. № 11-5. С. 1114-1117.
2. Анализ устойчивости оценок экологической эффективности крупных городов / П. А. Коротков, А. Б. Трубянов, Е. А. Загайнова и др. // Фундаментальные исследования. 2015. № 114. С. 793-797.
3. Захаров В.М. Онтогенез и популяция (стабильность развития и популяционная изменчивость) // Экология. 2001. № 3. С. 164-168.
4. Флуктуирующая асимметрия и случайная фенотипическая изменчивость в популяционных исследованиях: история, достижения, проблемы, перспективы / Д.Л. Лайус, Д.Х. Грэм, М.В. Католи-кова и др.// Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 3: Биология. 2009. № 3. С. 98-110.
5. Van Valen L. A study of fluctuating asymmetry // Evolution. 1962. Vol. 16. No. 2, 125-142.
6. Van Dongen S. Fluctuating asymmetry and developmental instability in evolutionary biology: past, present and future // J Evol Biol. 2006. Vol. 16. No. 6, 1727-1743. doi: 10.1111/j.1420-9101.2006.01175.x
7. Mitton J.B. and Grant M.C. Association among protein heterozygosity, growth rate and developmental homeostasis // Annual Review of Ecology and Systematics. 1984. Vol. 15. No. 1. Pp. 479-499.
8. Козлов М.В. Исследования флуктуирующей асимметрии растений в России: мифология и методология // Экология. 2017. № 1. С. 3-12.
9. Graham J.H., Raz S., Hel-Or H, Nevo E. Fluctuating asymmetry: methods, theory, and applica-
tions // Symmetry. 2010. Vol. 2. № 2, Pp. 466-540. DOI: 10.3390/sym2020466
10. Leaf fluctuating asymmetry increases with hybridization and introgression between Quercus magno-liifolia and Quercus resinosa (Fagaceae) through an altitudinal gradient in Mexico / A.L. Albarrán-Lara, L. Mendoza-Cuenca, S. ValenciaAvalos et al. // Intern. J. Plant Sci. 2010. Vol. 171. № 3. Pp. 310-322.
11. Kozlov M.V., Zvereva E.L. A second life for old data: Global patterns in pollution ecology revealed from published observational studies // Environ. Pol-lut. 2011. Vol. 159. № 5. Pp. 1067-1075.
12. Palmer A. R., Strobeck C. Fluctuating asymmetry analyses revisited // Developmental Instability: Causes and Consequences / M. Polak (Ed.) Oxford: Oxford Univ. Press, 2003. Pp. 279-319.
13. Здоровье среды: методика оценки. Оценка состояния природных популяций по стабильности развития: метод. рук-во для заповедников / В.М. Захаров, А.С. Баранов, В.И. Борисов, и др. М.: Центр экол. политики России, 2000. 68 с.
14. Palmer A.R., Strobeck C. Fluctuating asymmetry: measurement, analysis, patterns // Annu. Rev. Ecol. Syst. 1986. No. 17. Pp. 391-421.
15. Гелашвили Д.Б., Чупрунов Е.В., Иудин Д.И. Структурные и биоиндикационные аспекты флуктуирующей асимметрии билатерально-симметричных организмов // Журнал общей биологии. 2004. Т. 65, № 5. С. 433-441.
16. Трубянов А. Б., Глотов Н. В. Флуктуирующая асимметрия: вариация признака и корреляция левое - правое // Доклады АН. 2010. Т. 431. № 2. С. 283-285.
Статья поступила в редакцию 02.04.2020.
Принята к публикации 25.05.2020.
Информация об авторах
КОРОТКОВ Петр Анатольевич - кандидат экономических наук, доцент кафедры транспортно-технологических машин, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - статистическое моделирование и прогнозирование в экологии. Автор 34 научных публикаций.
ТРУБЯНОВ Алексей Борисович - кандидат биологических наук, доцент кафедры математического анализа и теории функций, Марийский государственный университет. Область научных интересов - биометрия, математическое моделирование в биологии. Автор 30 научных публикаций.
МАЛЮТА Ольга Васильевна - кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии, почвоведения и природопользования, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - экология, экологический мониторинг. Автор 100 научных публикаций.
ЯРАНЦЕВА Елена Владимировна - студент магистратуры 1 курса, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - экологический мониторинг, промышленная экология. Автор 15 научных публикаций.
ЯРАНЦЕВ Даниил Геннадьевич - студент магистратуры 1 курса, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - экология городских зеленых насаждений. Автор пяти научных публикаций.
АГАФОНОВА Наталья Сергеевна - студент магистратуры 2 курса, Марийский государственный университет. Область научных интересов - математическое моделирование в биологии. Автор одной научной публикации.
UDC 502.05
DOI: https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2020.2.87
ECOLOGICAL AND GEOGRAPHICAL CHARACTERISTICS OF THE ENVIRONMENTAL QUALITY IN MARI EL REPUBLIC
P. A. Korotkov1, A. B. Trubianov2, O. V. Maliuta1, E. V. Iarantseva1, D. G. Iarantsev1,
N. S. Agafonova2 :Volga State University of Technology, 3, Lenin Sq., Yoshkar-Ola, 424000, Russian Federation MalyutaOV@volgatech.net
2Mari State University, 1, Lenin Sq., Yoshkar-Ola, 424000, Russian Federation
Keywords: environmental quality; European white birch (Betula pendula); bioindication.
ABSTRACT
Introduction. The value of fluctuating asymmetry of bilateral characteristics of biological objects is considered as an integral assessment of the environmental quality. The peculiarity of this indicator is that when evaluating the environmental quality, the response of living organisms to the environmental conditions is considered, not the types of environmental pollution (soil, water, air, etc.). The research is aimed at assessing the ecological state of populated localities in urban and municipal districts of Mari El Republic with the help of fluctuating asymmetry of bilateral morphological characters of European white birch (Betula pendula). Material and methods. The research was conducted in Mari El Republic in June-August of 2019. Gathering of leaf blades of European white birch was conducted in the localities with the population of not less than 2 thousand people, 472 986people in total. According to the data of the Federal State Statistic Service, it comprises 69%% of Mari El Republic population for January 1, 2017. All administrative divisions of Mari El Republic were under examination (3 urban districts and 14 municipal districts). Leaf blades were gathered and measured according to the methodological recommendations. The results were analyzed using the analysis-of-variance models. The CVR indicator was used as a quantitative assessment of fluctuating asymmetry. Results and discussion. The analysis of variance shows that all localities do not differ (P=0.71) with regard to the indicator of the CVR fluctuating asymmetry, except for Yoshkar-Ola suburbs (Medvedevo, Ruem, Znamenskiy, and Se-menovka). The differences between the sampling locations in the settlements were significant (P=0.007). Multiple comparisons of the sampling locations showed differences in the value of fluctuating asymmetry in impact and buffer zones (Scheffe's test, P=0.008). At that, the value of fluctuating asymmetry was the same in the buffer zone and background territory (Scheffe's test, P=0.15). Yoshkar-Ola suburbs have much lower CVR indicators. Thus, the sampling locations of birch with the highest values of fluctuating asymmetry (CVR=0.097) are defined not by the geographical position of the settlement in the region but its closeness to industrial and agricultural enterprises or federal and (or) regional motor roads, i.e. sources of pollution. Conclusion. Mari El Republic, on the whole, is characterized by rather low values of fluctuating asymmetry, which is indicative of a high level of stability of biological objects and, consequently, no considerable stress. The increased values of fluctuating asymmetry are not driven by the geographical position of the localities in the region but by the presence of large industrial and agricultural enterprises and motor roads. The highest values of fluctuating asymmetry are observed in the impact zones of the localities, where the man-caused load is more significant.
The research was carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research and Government of Mari El Republic within the scientific project № 19-413-120001.
REFERENCES
1. Korotkov P. A., Trubianov A. B. Analiz dinamiki indeksov ekologicheskoy effektivnosti krupnykh gorodov [Analysis of dynamics of ecological efficiency indices in large cities]. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental Research]. 2014. No 115: Pp. 1114-1117. (In Russ.).
2. Korotkov P. A., Trubianov A. B., Zagai-nova E.A. et al. Analiz ustoychivosti otsenok ekologicheskoy effektivnosti krupnykh gorodov [Stability analysis of ecological efficiency evaluation in large cities]. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental Research]. 2015. No 11-4. Pp. 793-797. (In Russ.).
3. Zakharov V.M. Ontogenez i populyatsiya (stabil'nost' razvitiya i populyatsionnaya iz-menchivost') [Ontogenesis and population: developmental stability and population variability]. Ekologiya [Ecology]. 2001. No 3. Pp.164-168. (In Russ.).
4. Laius D. L., Grem D. Kh., Katolikova M. V. et al. Fluktuiruyushchaya asimmetriya i sluchaynaya fenotipicheskaya izmenchivost' v populyatsionnykh issledovaniyah: istoriya, dostizheniya, problemy, per-spektivy [Fluctuating asymmetry and random pheno-typic variation in population studies: history, achievements, problems, perspectives]. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Ser.3:Biologiya. [Bulletin of Saint-Petersburg University. Ser.3.:Biology]. 2009. No 3. Pp. 98-110. (In Russ.).
5. Van Valen L. A study of fluctuating asymmetry. Evolution. 1962. Vol. 16. No. 2, 125-142.
6. Van Dongen S. Fluctuating asymmetry and developmental instability in evolutionary biology: past, present and future // J Evol Biol. 2006. Vol. 16. No. 6, 1727-1743. doi:10.1111/j.1420-9101.2006.01175.x
7. Mitton J.B. and Grant M.C. Association among protein heterozygosity, growth rate and developmental homeostasis. Annual Review of Ecology and Systematics. 1984. Vol. 15. No. 1. Pp. 479-499.
8. Kozlov M.V. Issledovaniya fluktuiruyushchey asimmetrii rasteniy v Rossii: mifologiya i metodologi-ya [The study of fluctuating asymmetry in Russia: mythology and methodology]. Ekologiya [Ecology]. 2017. No 1. Pp. 3-12. (In Russ.).
9. Graham J.H., Raz S., Hel-Or H., Nevo E. Fluctuating asymmetry: methods, theory, and applications. Symmetry. 2010. Vol. 2. No 2, Pp. 466-540. DOI: 10.3390/sym2020466
10. Albarrán-Lara A.L., Mendoza-Cuenca L., ValenciaAvalos S. et al. Leaf fluctuating asymmetry increases with hybridization and introgression between Quercus magnoliifolia and Quercus resinosa (Fagaceae) through an altitudinal gradient in Mexico. Intern. J. Plant Sci. 2010. Vol. 171. No 3. Pp. 310322.
11. Kozlov M.V., Zvereva E.L. A second life for old data: Global patterns in pollution ecology revealed from published observational studies. Environ. Pollut. 2011. Vol. 159. No 5. Pp. 1067-1075.
12. Palmer A. R., Strobeck C. Fluctuating asymmetry analyses revisited. Developmental Instability: Causes and Consequences / M. Polak (Ed.) Oxford: Oxford Univ. Press, 2003. Pp. 279-319.
13. Zakharov V. M., Baranov A. S., Borisov V. I. et al. Zdorov'e sredy: metodika otsenki. Otsenka sos-toyaniya prirodnykh populyatsiy po stabil'nosti razvitiya: metod. ruk-vo dlya zapovednikov [Environmental health: assessment methodology. Assessment of the state of natural populations by developmental stability: method. guide for reserves]. Moscow: Tsentr ekol. politiki Rossii, 2000. 68 p. (In Russ.).
14. Palmer A.R. Strobeck C. Fluctuating asymmetry: measurement, analysis, patterns. Annu. Rev. Ecol. Syst. 1986. No 17. Pp. 391-421.
15. Gelashvili D. B., Chuprunov E. V., Iudin D. I. Strukturnye i bioindikatsionnye aspekty fluk-tuiruyushchey asimmetrii bilateral'no-simmetrichnykh organizmov [Structural and bioindicative aspects of fluctuated asymmetry of bilaterally symmetrical organisms]. Zhurnal obshchey biologii [Journal of General Biology]. 2004. No 65 (5). Pp. 433-441. (In Russ.).
16. Trubianov A. B., Glotov N. V. Fluktuiruyushchaya asimmetriya: variatsiya priznaka i korrelyatsiya levoe - pravoe [Fluctuating asymmetry: variation of attribute and correlation left - right]. Doklady AN [Proceedings of the Academy of Sciences]. 2010. Vol. 431. No 2. Pp. 283-285. (In Russ.).
The article was received 02.04.2020.
Accepted for publication 25.05.2020.
For eitation: Korotkov P. A., Trubianov A. B., Maliuta O. V., Iarantseva E. V., Iarantsev D. G., Agafono-va N. S. Ecological and Geographical Characteristics of the Environmental Quality in Mari El Republic. Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management. 2020. No 2 (46). Pp. 8796. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2827.2020.2.87
Information about the authors
Petr A. Korotkov - Candidate of Economic Sciences, Associate Professor at the Chair of Transport and Technological Machines, Volga State University of Technology. Research interests - statistical modelling and forecasting in ecology. Author of 34 scientific publications.
Aleksei B. Trubianov - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor at the Chair of Mathematical Analysis and Theory of Functions, Mari State University. Research interests - biometry, mathematical simulation in biology. Author of 30 scientific publications.
Olga V. Maliuta - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor at the Chair of Ecology, Pedology and Nature Management, Volga State University of Technology. Research interests - ecology, ecological monitoring. Author of 100 scientific publications.
Elena V. Iarantseva - student for Master's degree (1-year), Volga State University of Technology. Research interests - ecological monitoring, industrial ecology. Author of 15 scientific publications.
Daniil G. Iarantsev - student for Master's degree (1-year), Volga State University of Technology. Research interests - ecology of urban plantations. Author of five scientific publications.
Natalia S. Agafonova - student for Master's degree (2-year), Mari State University. Research interests - mathematical simulation in biology. Author of one scientific publication.
