ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ АКТИВНОСТИ ПЕРОКСИДАЗЫ И СОДЕРЖАНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ ХВОИ ЕЛИ СИБИРСКОЙ (PICEA OBOVATA) НА ТЕРРИТОРИИ ПАРКА ПОБЕДЫ Г. ПЕРМИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 502.3(470.53)

А.А. Гребенников A.A. Grebennikov

Пермский государственный национальный Perm State University

исследовательский университет 15, Bukireva st., Perm, 614990

614990, Пермь, Букирева, 15

e-mail: artemgrebennikov@mail.ru

ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ АКТИВНОСТИ ПЕРОКСИДАЗЫ И СОДЕРЖАНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ ХВОИ ЕЛИ СИБИРСКОЙ (PICEA OBOVATA) НА ТЕРРИТОРИИ ПАРКА ПОБЕДЫ Г. ПЕРМИ

В работе представлены результаты исследования активности пероксидазы и содержание фотосинтетических пигментов в хвое ели на участках с разной антропогенной нагрузкой в парке Победы Индустриального района г. Перми по данным на 2017 и 2018 год.

Ключевые слова: ель сибирская, антропогенное воздействие, фотосинтетические пигменты, пероксидаза.

EVALUATION OF CHANGES IN THE ACTIVITY OF PEROXIDASE AND CONTENT OF PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS NEEDLES SPRUCE SIBERIAN (PICEA OBOVATA)

ON THE PARK POBEDY OF PERM

The paper presents the results of the study of peroxidase activity and the content of photosynthetic pigments in needles in spruce at sites with different anthropogenic load in the Park Pobedy of the Industrial District of Perm according to 2017 and 2018.

Keywords: Siberian spruce, anthropogenic impact, photosynthetic pigments, peroxidase.

Изменение активности пероксидазы и содержания фотосинтетических пигментов древесных растений может служить индикатором загрязнения воздуха на урбанизированных территориях и позволяет оценить уровень антропогенного влияния в зависимости от близости источников загрязнения. Под влиянием неблагоприятных воздействий среды происходит активирование пероксидазы - одного из ключевых ферментов в формировании и развитии защитных реакций в растительной клетке, обеспечивающего нормальный ход окислительных процессов [1]. Изменение пигментного состава растений под влиянием промышленных газов наблюдается в снижение уровня зеленых пигментов - хлорофилла а и в большей степени хлорофилла Ь, возрастание относительной доли хлорофилла a / хлорофилла Ь, повышение фотосинтетической способности хвои [5]. Кроме непосредственно содержания пигментов (хлорофиллов, каротиноидов) важным для анализа состояния окружающей среды являются соотношение и сумма пигментов (хлорофиллов и каротиноидов). Например, влияние промышленных газов приводит к уменьшению содержания хлорофилла а [6]. Каротиноиды используют в качестве биохимических маркеров стрессового состояния растений [8].

Целью данной работы оценить изменение пероксидазной активности и содержания фотосинтетических пигментов в хвое ели сибирской на участках с разной антропогенной нагрузкой на территории парка Победы г. Перми по данным на 2017 и 2018 год.

Парк Победы фактически представляет собой лесной массив площадью 43 га. Парк находится в зоне влияния ряда предприятий Индустриального района. Основным источником выбросов вредных

© Гребенников А.А., 2018

веществ является Осенцовский промышленный узел с крупными предприятиями химической

промышленности - ООО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез нефтепереработка» (4,76 км к юго-западу от парка), АО «Сибур-Химпром» (8,70 км к юго-юго-западу), «Энергонефтересурс» (производство технических масел) (3,89 км к юго-западу); теплоэнергетики ТЭЦ - 9 (4,36 км к юго-западу), строительной промышленности - ООО «Уральский бетонный завод» (3,84 км к юго-западу) и ряд других более мелких предприятий. Локальными источниками загрязнения парка являются ООО «Гипсополимер», расположенное в 630 метрах к востоку от парка в Свердловском районе города, автозаправочная станция (АЗС), расположенная на пересечении улиц Карпинского и Архитектора Свиязева, а также интенсивное движение автотранспорта по улицам Свиязева, Леонова и Карпинского.

На территории парка Победы с февраля 2017 года началось строительство зоопарка, которое ведется на площади 25 га в западной части парка.

Для исследования были выбраны 3 участка, на которых сохранилась возможность проводить исследования, после начала строительства. Ранее исследования велись на 11 участках на территории парка [2-4]. Участки 8 и 9 расположены в северовосточной части парка. Участок 9 на северовосточном углу парка, участок 8 в 100 м юго-западнее. Участок 11 расположен в юго-восточном углу парка. Господствующее направление ветров юго-западное и южное.

Отбор проб хвои производился в июне 2018 года. Определение активности пероксидазы проводилось по методу Бояркина [1], количественное определение фотосинтетических пигментов расчетным методом по

результатам фотометрирования спиртовой вытяжки при трех длинах волн [7].

Ранее экспресс-метод оценки загрязненного воздуха по комплексу морфометрических показателей хвои, оценка биометрических показателей шишек [2], результаты определения фотосинтетических пигментов и аскорбиновой кислоты [3], а также ферментативной активности в хвое [4], показали, что наиболее чистый воздух на участках 6, 5, 7 (расположенных в центре парка),

наиболее загрязненный воздух был отмечен на участках 1,3, 9, 11 (расположенных на юго-западной окраине, кроме участка 9).

Из данных таблицы 1 видно, что фотосинтетическая активность мало изменилась в сравнение данных 2017 и 2018 годов. Так изменение содержания хлорофилла «а», «Ь» и каротиноидов в основном не превысило значения доверительного интервала. Незначительно увеличение содержания хлорофилла Ь отмечено на участках 9 и 11.

Таблица 1

Содержание фотосинтетических пигментов, мг/г

Участок март 2017 июнь 2018

Хлорофилл а Хлорофилл b Каротиноиды Хлорофилл а Хлорофилл b Каротиноиды

8 1,2±0,2 0,4±0,1 0,5±0,0 1,1±0,2 0,3±0,2 0,5±0,1

9 1,1±0,1 0,4±0,0 0,5±0,1 1,4±0,2 0,5±0,0 0,7±0,1

11 0,9±0,1 0,2±0,0 0,4±0,1 1,0±0,1 0,3±0,0 0,5±0,0

По данным таблицы 2 видно, что произошло увеличение соотношение хлорофиллов на участках 8 и 9, суммы хлорофиллов на участках 9 и 11, а также

уменьшение соотношения хлорофиллов и каротиноидов на трех участках, что говорит об усилении антропогенного воздействия.

Таблица 2

Соотношение и сумма фотосинтетических пигментов

Участок март 2017 июнь 2018

Хлорофилл а / Хлорофилл b Хлорофилл а + Хлорофилл b Хлорофиллы / Каротиноиды Хлорофилл а / Хлорофилл b Хлорофилл а + Хлорофилл b Хлорофиллы / Каротиноиды

8 3,0 1,6 3,1 3,2 1,4 2,7

9 2,7 1,5 3,2 3,0 1,9 2,9

11 3,8 1,2 2,8 3,2 1,4 2,7

Активность пероксидазы представленная в таблице 3, изменилась существенно, наибольшее изменение отмечено на участке 11 (расположенном к

югу от зоны строительства, рядом с жилыми домами), а также на участке 8 (расположенном в 150 м от границы строительства зоопарка).

Таблица 3

Активность пероксидазы представленная в югу от зоны строительства, рядом с жилыми домами), таблице 3, изменилась существенно, наибольшее а также на участке 8 (расположенном в 150 м от

изменение отмечено на участке 11 (расположенном к границы строительства зоопарка).

Таблица 3

_Результаты исследования пероксидазной активности, ед. опт. плотности/с*г сырой массы

Участок май 2017 июль 2018

8 0,5±0,0 1,3±0,1

9 1,0±0,1 1,2±0,1

11 0,7±0,0 6,8±1,2

Выводы. За сравниваемый период 2017 и 2018 год, показатели содержания фотосинтетических пигментов изменились не значительно. Однако на всех трех участках увеличилось относительное содержание каротиноидов. Активность пероксидазы возросла на участках расположенных рядом с зоной строительства зоопарка (участок 8 и 11), и жилыми домами (участок 11). Все выше перечисленное говорит об усилении антропогенного воздействия.

Библиографический список

1. Воскресенская О.Л. Большой практикум по биоэкологии. Ч.1: учеб. пособие/ Мар. гос. ун-т; О.Л. Воскресенская, Е.А. Алябышева, М.Г. Половникова. - Йошкар-Ола, 2006. 107с.

2. Гребенников А.А. Оценка загрязнения воздуха по состоянию ели сибирской в парке Победы Индустриального района города Перми. // Молодежная наука 2016: технологии, инновации, Всероссийская науч.-практическая конф. молодых ученых, аспирантов и студентов (2016; Пермь). Всероссийская научно-практическая конференция «Молодежная наука 2016: технологии, инновации», 14-18 марта 2016 г: / ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА -

Пермь: Изд-во ИПЦ «Прокростъ», 2016. Ч. 1. С. 161163.

3. Гребенников А.А. Оценка биохимических изменений хвои ели сибирской на территории парка Победы г. Перми. // Молодежная наука 2017: технологии и инновации, Всероссийская науч.-практическая конф. молодых ученых, аспирантов и студентов (2017; Пермь). Всероссийская научно-практическая конференция «Молодежная наука 2017: технологии и инновации», 13-17 марта 2017 г. [посвящ. 110-летию со дня рождения профессора М.П. Петухова: материалы] / ФГБОУ Пермская ГСХА - Пермь :ИПЦ «Прокростъ», 2017. Ч 1. С. 123125.

4. Гребенников А.А., Пименова Е.В. Оценка ферментативной активности хвои ели сибирской (Picea Obovata) на территории парка Победы г. Перми. // Антропогенная трансформация природной среды. Вып. 3. 2017. С.152-154.

5. Легощина О.М., Неверова ОА., Быков А.А. Адаптация фотосинтетического аппарата хвои Picea Obovata Ledeb. в условиях преобладающего влияния выбросов промзоны г. Кемерово // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Т. 18. №2. 2016. С. 132 - 135.

6. Прожерина Н.А. Морфофизиологическая диагностика состояния хвойных в условиях аэротехногенного загрязнения на примере Архангельского промышленного узла: дис. канд. биол. наук. Архангельск, 2001. 170 с.

7. Степанов К.И., Недранко Л.В., Методические указания по определению элементов

УДК 57.966

фотосинтетической продуктивности растений. Кишинев, 1988. 35с.

8. Чупахина Г.Н., Масленников П.В., Скрыпник Л.Н., Бессережнова МИ.Реакция пигментной и антиоксидантной систем на загрязнение окружающей среды г. Калининграда выбросами автотранспорта // Вестник Томского госу-дарственного университета. Биология. 2012. №2 (18). - С. 171 - 185.

Е.Б. Двуреченская E.B. Dvurechenskaya

МГУ им. М. В. Ломоносова Lomonosov Moscow State University

119991, Москва, Ленинские горы, д. 1 1, Leninskie gory str., Moscow, 119991

e-mail: navrodskaya@gmail.com

ЦЕЛЛЮЛОЗОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПОДТАЕЖНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ РАЗЛИЧНЫМИ УГЛЕВОДОРОДНЫМИ ТОПЛИВАМИ

Исследования проведены на основании полевого модельного эксперимента, организованного 2014 году и продолжавшегося четыре года. При организации этого эксперимента в почвы внесены бензин, керосин и дизельное топливо в различных концентрациях (5 г/кг, 25 г/кг, 500 г/кг), что повлекло за собой разнообразные изменения целлюлозолитической активности почв. По результатам эксперимента проведен анализ сезонной динамики и построены графики изменения целлюлозолитичексой активности. Ключевые слова: разливы бензина керосина и дизеля, загрязнение дерново-подзолистых почв, целлюлозолитическая активность почв, биологическая активность почв.

CELLULOTIC ACTIVITY OF SOD-PODZOLIC SOILS OF SUBTAIGA LANDSCAPES CONTAMINATED BY DIFFERENT TYPES OF HYDROCARBON FUEL

The research based on the method of modeling in natural conditions was conducted from 2014 to 2017. Three

types of hydrocarbon fuel (gasoline, kerosene and diesel) were spilled into sod-podzotic soils of the chosen site

(5 g/kg, 25 g/kg, 500 g/kg). That resulted in various changes of the soil cellulotic activity which were analyzed

considering the seasonal dynamic. The changes of the activity are reflected in the diagrams.

Key words: gasoline, kerosene and diesel spills, sod-podzolic soils contamination, sod-podzolic soils cellulotic

activity.

В исследованиях воздействия загрязнителя на природную среду необходимо уделить особое внимание деструкции и аккумуляции органического вещества в ландшафте, как основополагающему процессу жизнедеятельности организмов [1,3,4,5]. Одним из важнейших показателей накопления органического вещества в ландшафте, является целлюлозолитическая активность, отражающая интенсивность деструкции и переработки твердых органических остатков в органическое вещество почвы [5, 6]. Наблюдения за скоростью этой деструкции на фоне углеводородного загрязнения помогают в выявлении темпов включения техногенного вещества в природные биогеохимические циклы [2], в восстановлении земель при различных уровнях загрязнения нефть [1].

Целью данной работы является изучение влияния разливов различной мощности бензина, керосина и дизельного топлива на целлюлозолитическую активность дерново-подзолистых почв подтаежных ландшафтов Калужской области при разливах различных углеводородных топлив (бензина,

© Двуреченская Е.Б., 2018

керосина и дизельного топлива) в течение 4 лет после разливов (2014-2017). Поскольку на практике аварийные разливы происходят стихийно, и синхронно проследить одномасштабные разливы разных топлив в пределах однотипного почвенного покрова практически невозможно, данная работа основывается на полевом ландшафтно-геохимическом моделировании. Основные задачи работы: заложить модельную площадку в пределах типичного автономного ландшафта подтаежной зоны на дерново-подзолистых почвах, рассчитать несколько уровней предельных нагрузок для всех типов топлива, определить изменения целлюлозолитической активности в течение четырех лет после разлива бензина, керосина и дизельного топлива, а также ранжировать поллютанты по степени изменения целлюлозолитической

активности.

В пределах Сатинского учебного полигона (Калужская область, Боровский район, окрестности дер. Сатино) заложена экспериментальная площадка, на которой произведено обследование исходного состояния почвенного покрова и отобраны образцы почвы для дальнейших исследований, а также составлено комплексное геоботаническое описание