CC BY
26
УДК 502.52
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТРАНСПОРТНО-ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ РОДА SPIRAEA
Анна Юрьевна Луговская
Сибирская государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры экологии и природопользования, тел. (383)361-08-86, e-mail: aulyg@mail.ru
В статье приведены результаты исследования влияния транспортно-промышленного загрязнения на растения рода Spiraea. Установлено, что растения S. media и S. hypericifolia в ответ на техногенное воздействие проявляют реакцию, заключающуюся в сокращении размеров ассимиляционных органов. Показано, что качество окружающей среды урбанизированной территории по величине флуктуирующей асимметрии листа соответствует высокому уровню загрязнения.
Ключевые слова: морфологические показатели, флуктуирующая асимметрия, транс-портно-промышленное загрязнение.
ASSESSMENT OF THE IMPACT OF TRANSPORT AND INDUSTRIAL POLLUTION ON MORPHOLOGICAL PARAMETERS OF PLANTS OF THE GENUS SPIRAEA
Anna Yu. Lugovskaya
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Pla-khotnogo St., postgraduate student, Department of ecology and nature management, tel. (383)361-08-86, e-mail: aulyg@mail.ru
Transport and industrial effects on plants Spiraea was studied. It has been established that decreasing the size of the leaf, the length of annual shoot of S. media and S. hypericifolia. It is shown that fluctuating asymmetry value of S. media and S. hypericifolia terminal lobe a leaf corresponds to a high level of environmental pollution.
Key words: fluctuating asymmetry, morphometric parameters flavonoids, industrial 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. Существующая в Новосибирске система контроля за состоянием окружающей среды относится к категории санитарно-гигиенического мониторинга. Однако необходимо учитывать, что применение только традиционных приборных измерительных методов анализа становится недостаточным, поскольку физико-химические методы указывают лишь на качественный состав загрязнений и содержание определенных загрязнителей в среде и не могут дать прямого ответа на вопрос о воздействии на живые организмы, в том числе человека, и о пригодности среды для их обитания [1].
По мнению многих исследователей, ключевым компонентом в решении данного вопроса является использование методов биологического мониторинга, позволяющих получить интегральную оценку воздействия комплекса ряда внешних факторов на растительные организмы и ответную реакцию растений на них. Одним из направлений биомониторинга является фитоиндикация, представляющая собой обнаружение экологически значимых нагрузок путем определения изменений анатомо-морфологических и физиолого-биохимических показателей на основе реакций растительных организмов, произрастающих в данной среде.
Для оценки стрессового воздействия техногенного характера на растения применяют различные подходы, в том числе определяют количественные изменения анатомо-морфологических показателей. Оценка этих изменений дают достоверную картину условий места произрастания растений и отражают состояние городской среды. При этом в качестве индикатора загрязнения среды может быть использована городская растительность [2].
В качестве объекта исследования выбраны кустарники рода Spiraea L. (сем. Rosaceae Juss.), которые широко используются в зеленом строительстве и ландшафтном дизайне, благодаря высокой декоративности и экологической пластичности [3,4].
Цель работы заключалась в изучении изменений морфологических показателей листа растений S. media и S. hypericifolia и оценке состояния городской среды в условиях промышленно-транспортного воздействия в г. Новосибирске.
Для исследования отобраны образцы S. media и S. hypericifolia, произрастающие в сквере Мемориал по ул. Станиславского в Ленинском районе г. Новосибирска (опыт) и в дендропарке ЦСБС СО РАН (Советский район), принятом за контроль [5].
Образцы листьев растений отбирали в фазе плодоношения. Объем выборки на каждом участке составлял 5-10 особей в возрасте 25-30 лет.
Для измерения метрических параметров листа использован метод компьютерного анализа изображений. Съемка свежесобранного растительного материала 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. Исходное изображение сначала преобразовывается в декартову систему координат, затем проводится векторизация растровых изображений с последующим вычислением морфометрических характеристик листовой пластинки.
В результате анализа морфологических показателей S. media установлено, что площадь листовой пластинки сократилась на 59 %, периметр - на 11 %, длина и ширина листовой пластины - на 22 % и 11 % соответственно по сравнению с контрольными образцами (табл. 1). Сравнительный анализ формы листа у S. media из городских условий и контроля выявил, что величина отношения длина листа / ширина листа у растений из уличной посадки снизилась на 11 % по сравнению с контрольными растениями из дендропарка ЦСБС.
Таблица 1
Морфологические показатели Spiraea media, произрастающей в городских и
фоновых условиях
Морфологические параметры Уличная посадка (Ленинский район) Контроль (ЦСБС)
Площадь листа, мм2 549,08 ± 130,07' 870,86 ± 201,23
Периметр листа, мм 107,27 ± 16,12 119,39 ± 23,12
Длина листа, мм 38,96 ± 12,122 47,59 ± 9,78
Ширина листа, мм 20,57 ± 4,212 22,89 ± 6,32
Длина листа/ширина листа 1,9 2,1
Примечание:
1 - среднее значение ± стандартное отклонение
2- различия статистически не значимы между выборками из уличной посадки и контроля (иэмпр. = 1 -1,5 > икрит. = 0 при p< 0,05)
У S. hypericifolia обнаружено уменьшение площади листовой поверхности в уличной посадке на 66 %; периметра - на 8 %; ширины и длины листа на 4 и 54 % по сравнению с контролем (табл. 2). В отличие от S. media у растений S. hypericifolia изменилась форма листа. Так величина отношения длина / ширина листа у S. hypericifolia, напротив, выше у растений из уличной посадки и составляет 4,6, тогда как в контроле она равняется 3,1.
Таблица 2
Морфологические показатели Spiraea hypericifolia, произрастающей в городских и фоновых условиях
Морфологические Уличная посадка Контроль (ЦСБС)
параметры
Площадь листа, мм2 99,65 ± 8311,2 165,87 ± 173
Периметр листа, мм 59,23 ± 312 63,73 ± 66
Длина листа, мм 27,59 ± 4,12 28,57 ± 5,1
Ширина листа, мм 5,98 ± 6,72 9,18 ± 5,2
Длина листа/ширина лис- 4,6 3,1
та
Примечание:
1 - среднее значение ± стандартное отклонение
2- различия статистически незначимы между выборками уличной посадке и контролем (Цэмпр. = 1,5-4 > Цфит. = 0 при р< 0,05)
Для оценки флуктуирующей асимметрии, исследованы 5 стандартных билатеральных признаков: 1 - ширина левой и правой половинок листа (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.
Коэффициент флуктуирующей асимметрии листа у S. media из уличной посадки равен 0.176; у S. hypericifolia - 0.181, в контроле - 0.07 и 0.08 соответственно (табл. 3). Уровень загрязнения окружающей среды по пятибалльной шкале оценки стабильности развития в уличной посадке соответствует 5 баллам, что оценивается как критическое загрязнение, а в контроле- 1 баллу, что соответствует норме.
Таблица 3
Флуктуирующая асимметрия листьев Spiraea media, Spiraea hypericifolia, 2012 г.
Объект Уличная посадка (Ленинский район) Контроль (ЦСБС, Советский район)
Коэффициент ФА Балл Коэффициент ФА Балл
S. media 0,176 ± 0,02' 5 0,07 ± 0,08 1
S. hypericifolia 0,181 ± 0,04 5 0,08 ± 0,05 1
- среднее значение ± стандартное отклонение
Из полученных результатов видно, что ответная реакция растений, произрастающих в условиях транспортно-промышленного загрязнения, заключается в уменьшении листовой поверхности, периметра и ширины лиса, увеличения коэффициента ФА, при этом изменения длины листа статистически незначимы.
Таким образом, можно заключить, в ответ на транспортно-промышленное загрязнение у растений S. media и S. hypericifolia наблюдаются изменения морфологических показателей, таким образом оба вида проявляют биоиндикаторные свойства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. - Новосибирск, 2001. - 228 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. Встовская Т.Н. Древесные растения - интродуценты Сибири. Новосибирск, 1986 -
272 с.
4. Морякина В.А. Использование деревьев и кустарников западно-сибирской флоры для озеленения пунктов подтаежной полосы Западной Сибири // Растительные ресурсы Сибири, Урала и Дальнего Востока. - Новосибирск, 1965. - С. 347-352.
5. Карпова Е.А., Храмова Е.П. Состав и содержание фенольных соединений представителей рода Spiraea L. в условиях техногенного загрязнения г. Новосибирска // Сибирский экологический журнал. - 2014. - № 2. - С. 283-293.
© А. Ю. Луговская, 2016
