Оценка качества окружающей среды урбанизированной территории по величине флуктуирующей асимметрии листа Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ ПО ВЕЛИЧИНЕ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ ЛИСТА

Людмила Константиновна Трубина

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, профессор кафедры экологии и природопользования, тел. 361 -08-86, e-mail: kaf.ecolog@mail.ru

Елена Петровна Храмова

Центральный сибирский ботанический сад СО РАН 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, 101, старший научный сотрудник, факс: 8(383)3301986,

e-mail: khramova@ngs.ru

Анна Юрьевна Луговская

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры экологии и природопользования, тел. 361 -08-86, e-mail: aulyg@mail.ru

В статье приведены результаты исследования влияния транспортно-промышленного загрязнения на Potentilla fruticosa. Установлено, что растения Potentilla fruticosa в ответ на техногенное воздействие проявляют реакцию, заключающуюся в сокращении размеров ассимиляционных органов, длины годичных побегов, черешка листа.

Ключевые слова: Potentilla fruticosa L., морфологические показатели, флуктуирующая асимметрия, транспортно-промышленное загрязнение.

ASSESSMENT OF ENVIRONMENT CONDITION ON URBANIZED TERRITORY BY THE VALUE OF THE LEAF FLUCTUATING ASYMMETRY

Lydmila K. Trubina

Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Prof, Department of Ecology and Natural Resources Management, tel. 3610886, e-mail: kaf.ecolog@mail.ru

Elena P. Khramova

Central Siberian Botanic Garden, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 630090, Russia, Novosibirsk, 101 Zolotodolinskaya, Senior staff scientist, tel./fax: 8(383)3301986,

e-mail: khramova@ngs.ru

Anna Yu. Lugovskaya

Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Postgraduate, Department of Ecology and Natural Resources Management, tel. 3610886, e-mail: aulyg@mail.ru

It was stated that Potentilla fruticosa plants respond to industrial and transport pollution in cities by reducing the size of assimilation organs, the length of yearly shoot and butt, and increase in the leaf fluctuating asymmetry value.

Key words: Potentilla fruticosa, morphological indices, fluctuating asymmetry, industrial and transport pollution.

Экологическое состояние г. Новосибирска - крупнейшего промышленного города в последние годы остается напряженным. Более того, просматривается тенденция к его ухудшению, в основном, за счет увеличения количества автотранспорта, антропотехногенного загрязнения почв, повышения акустических, электромагнитных и других факторов [7]. Приоритетными загрязнителями по данным ЗапСиб ЦМС г.Новосибирска зафиксированы пыль, азота диоксид, аммиак, оксид углерода, формальдегид, 3,4-бенз(а)пирен.

Использование методов биологического мониторинга позволяет получить оценку воздействия комплекса ряда внешних факторов на растительные организмы и ответную реакцию растений на них. В качестве индикаторов стрессового состояния используются показатели флуктуирующей асимметрии (ФА) листа. ФА представляет собой случайные незначительные отклонения от симметричного состояния билатеральных морфологических структур, обусловленные стохастичностью молекулярных процессов, лежащих в основе экспрессии генов (онтогенетическим шумом). Величина ФА возрастает при действии любых стрессовых факторов среды, которые приводят к нарушению стабильности морфогенеза листа, и как следствие, увеличению его асимметрии [3].

Цель работы заключалась в изучении изменений морфологических показателей конечной доли листа Potentilla fruticosa, определении флуктуирующей асимметрии и оценке состояния городской среды в условиях промышленнотранспортного воздействия в г. Новосибирске.

Для исследования взяты растения Potentilla fruticosa L. - лапчатки кустарниковой, высаженные на газоне вдоль автомобильной магистрали по ул. Шамшурина в Железнодорожном районе (участок 1), в сквере на Монументе Славы вдоль автомобильной дороги по ул. Пархоменко в Ленинском районе (участок 2) и растения, выращенные на интродукционном участке ЦСБС СО РАН, расположенном среди лесного массива в относительно благоприятном с экологической точки зрения районе (Советский район, Академгородок), принятом за контроль (участок 3).

С каждого растения равномерно по всей кроне отбирали по 10 годичных побегов в период полного развития листа - в фазе массового цветения, объем выборки на каждом участке составлял по 10 особей (n=100).

Для измерения метрических параметров листа проводили съемку цифровой камерой в режиме «макро», с последующей обработкой снимков и интерпретацией результатов средствами геоинформационных технологий и электронных таблиц, используя программное обеспечение MapInfo и Microsoft Excel [4].

Для оценки величины ФА конечной доли листовой пластинки P.fruticosa использовали набор из 4 - х морфологических признаков, характеризующих стабильность формообразования листа в онтогенезе, которые измеряли в следующей последовательности: 1 - длина второй от основания листа; 2 - ширина половинки листа; 3 - расстояние между основаниями первой и второй жилкой; 4 - расстояние между концами этих же жилок.

Рис. 1. Порядок измерения флуктуирующей асимметрии P.fruticosa, где 1- длина второй от основания листа; 2 - ширина половинки листа;

3 - расстояние между основаниями первой и второй жилкой; 4 - расстояние

между концами этих же жилок

Расчет интегрального показателя ФА комплекса морфологических признаков листовой пластинки проводили с использованием алгоритма нормированной разности [1,2]:

где: Ьу и Щ значение_/-го признака у ^го листа, соответственно, слева и справа от плоскости симметрии; т - количество анализируемых признаков; п - объем выборки листьев. По бальной шкале для интегрального показателя величины флуктуирующей асимметрии.

Как показали результаты исследований, величина ФА листа пятилистника кустарникового в точках отбора образцов варьировала от 0,048 в контроле до 0,158-0,182 в городских посадках (табл.1) [5].

Каждому значению ФА соответствует балл, который определяет уровень техногенного загрязнения. Использована 5-ти балльная шкала оценки стабильности развития яблони [4], согласно которой за норму принимается ФА < 0.100 (1 балл), переход от нормы к загрязнению 0,100< ФА < 0,119 (2 балла), загрязнение 0,120< ФА < 0,139 (3 балла), сильное загрязнение 0,140< ФА < 0,159 (4 балла), критическое загрязнение ФА > 0,159 (5 баллов).

Из полученных данных следует, что на участке 1 в уличной посадке (Железнодорожный район) значение ФА равно 5 баллам, что соответствует критическому уровню загрязнения; на участке 2 в сквере (Ленинский район) - 4 баллам (сильное загрязнение), в контроле на интродукционном участке ЦСБС - 1 баллу (норма).

Таблица 1

Флуктуирующая асимметрия конечной доли листа Potentilla fruticosa из различных участков г. Новосибирска

Участок Величина интегрального показателя флуктуирующей асимметрии Балл

1 участок 0,182±0,003 5

2 участок 0,158±0,003 4

3 участок (контроль) 0,048±0,002 1

В результате проведенного исследования установлено, что растения Potentilla fruticosa в ответ на промышленно-транспортное влияние в городских условиях проявляют реакцию, заключающуюся в изменении морфометрических показателей листа и возрастании величины флуктуирующей асимметрии. Выявлено, что уровень загрязнения в уличной посадке соответствует критическому, в сквере - сильному, а в контрольном участке - нормальному.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Захаров В.М. Асимметрия животных. - М.: Наука, 1987. - 216 с.

2. Захаров В.М. , Чубинишвили А.Т., Дмитриев С.Г., Баранов А.С. Здоровье среды: Практика оценки. М.: Центр экологической политики России, 2000. -320с.

3. Хузина Г.Р. Характеристика флуктуирующей асимметрии билатеральньк признаков листа липы мелколистной (ТШа cordata L.) // Биология, Науки о Земле. 2011. №3. - С. 47-52.

4. Храмова Е.П., Тарасов О.В., Трубина Л.К. Использование метода компьютерного анализа изображений в ботанических исследованиях // ГЕ0-Сибирь-2008. IV Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 5 т. (Новосибирск, 22-24 апреля 2008 г.). - Новосибирск: СГГА, 2008. Т. 3, ч. 2. - С. 3-7.

5. Изменение морфологических и биохимических показателей Potentilla Frutikosa в условиях промышленного загрязнения / Е.П. Храмова, Л.К. Трубина, А.Ю. Луговская // Сб. материалов IV Всероссийской конференции: 26-29 марта 2012г. г.Нижний Тагил, Свердловская обл. 2012.-С 25-27.

6. Кузнецов М.Н., Голышкин Л.В. Сравнительная характеристика особенностей флуктуирующей асимметрии листьев яблони в разньк экологических условиях // Сельскохозяйственная биология. 2008. № 3. С.72-77.

7. Пивкин В.М., Чиндяева Л.Н. Экологическая инфраструктура сибирского города (на примере Новосибирской агломерации). - Новосибирск: Сибпринт, 2002. - 184 с.

8. Трубина Л.К. Методологические аспекты экологической оценки состояния урбанизированных территорий // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2. - С. 200-203.

9. Мартынов Г.П., Луговская А.Ю. О достоверности некоторых статистических оценок в биоиндикационных исследованиях // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2. - С. 184-188.

© Л.К. Трубина, Е.П. Храмова, А.Ю. Луговская, 2013