CC BY
28
УДК 504.73.054.064(571.122)
ПИГМЕНТНЫЙ АППАРАТ PINUS SYLVESTRIS L. БАРСОВОЙ ГОРЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
М.В. Филимонова, И.В. Кравченко, С.Н. Русак
Государственное учреждение высшего профессионального образования «Сургутский государственный университет ХМАО-Югры», Тюменская обл., г. Сургут, ул. Ленина, д. 1
Проведено комплексное исследование содержания кадмия, цинка и нефтепродуктов в депонирующих средах хвойных лесов территории Барсовой горы Сургутского района ХМАО. Определены уровни накопления тяжелых металлов в хвое сосны обыкновенной исследуемой территории и зависимости влияния поллютантов на пигментный аппарат. Обнаружена избирательная способность сосны обыкновенной к накоплению цинка и относительное постоянство его содержания в хвое. Выявлены отрицательные корреляционные связи средней силы между количеством эндогенных металлов в хвое сосны обыкновенной и содержанием хлорофиллов. Состояние пигментного аппарата сосны обыкновенной Барсовой горы характеризуется относительной стабильностью, прослеживается влияние поллютантов на содержание каротиноидов, что обусловлено их защитной функцией.
Ключевые слова: сосна обыкновенная, тяжелые металлы, почвы, снежный покров, Барсова гора, хлорофилл, ка-ротиноиды, цинк, кадмий.
The complex research of Cd, Zn and oil in soils and snow cover of needle-leaved forest on Barsova mountain territory of Surgut district was complete. The heavy metals levels in Pinus sylvestris needles of researched territory and dependences of pollutants influence on pigment apparatus were determined. The Pinus sylvestris selective capacity to Zn accumulation and relative constancy of Zn content in needles were found. The pigment apparatus condition was characterized by relative stability. The relationship of pollutants influence on carotenoids content in needles was explained by protecting effect of carotenoids.
Keywords: Pinus sylvestris L., heavy metals, soils, snow cover, Barsova mountain, chlorophyll, carotenoids, zinc, cadmium.
ВВЕДЕНИЕ
В Ханты - Мансийском автономном округе -Югре и, в частности, в Сургутском районе источниками поступления в окружающую среду тяжелых металлов и нефтепродуктов являются автотранспорт и нефтегазодобывающая промышленность. Большое негативное воздействие на лесные насаждения оказывают факелы по сжиганию попутного газа. Вследствие загрязнения природной среды нефтью и тяжелыми металлами наблюдаются факты деградации растительности на территории Западной Сибири (Быстрых, 2000, Чемякин, 2007). В связи с этим возникает беспокойство по поводу сохранения уникальной природы Барсовой горы.
Урочище Барсова гора расположено в 7 км к западу от г. Сургута и является уникальным ботаническим и археологическим объектом, одним из крупнейших останцов морены Самаровского оледенения. Последние исследования Барсовой горы отражают критическую ситуацию, вызванную антропогенным воздействием, затронувшим 2/3 территории объекта. В сложившейся ситуации становиться актуальным выявление степени загрязнения растений (Тюрин, 2009). Барсова гора интересна своим уникальным микроклиматом, который создает условия для растений не характерных для нашего округа, поэтому этот реликтовый объект нуждается в защите, для его сохранения. По количеству редких видов растений на столь ограниченном пространстве эта территория не знает
себе равных в регионе (Тюрин, 2006). На территории Барсовой горы интенсивно идет постройка новых домов, через центр проходит федеральная автомагистраль и железная дорога. Все эти факторы ежечасно ухудшают и без того нарушенную экосистему.
В загрязнении окружающей среды особая роль отводится тяжелым металлам - кадмию, свинцу, ртути, цинку. Тяжелые металлы условно можно разделить на биогенные элементы и токсиканты. Для большинства тяжелых металлов существует определенный интервал концентраций, внутри которого реализуется благоприятное воздействие соединений рассматриваемого элемента на течение химических реакций в живом организме.
Цинк входит в число главных веществ, загрязняющих окружающую среду. Основным источником загрязнения внешней среды цинком являются предприятия цветной металлургии. Расстояние, на которое могут мигрировать Zn и Cd составляет 800 - 900 км. Как правило, вместе с цинком в окружающую среду попадают и другие загрязнители, такие как кадмий и свинец. Кларк цинка в почве составляет 50 мг/ кг. Цинк концентрируется в глинистых отложениях и сланцах в количествах от 80 до 120 мг/кг (Ильин, 2001), в почвах Западной Сибири - 60-81 мг/кг (Ильин, 1991). Содержание цинка в почвообразую-щих породах Тюменской области в ледниковых отложениях Самаровского оледенения составляет 85 мг/кг, что примерно в 1,5 раз больше среднерегио-нального. Среднее содержание цинка в органогенных
горизонтах составляет 132 мг/кг, а в минеральных 39 мг/кг (Московченко, 1998).
Важными факторами, влияющими на подвижность 2п в почвах, являются содержание глинистых минералов и величина рН. При повышении рН элемент переходит в органические комплексы и связывается почвой. С органическим веществом 2п образует устойчивые формы, поэтому в большинстве случаев он накапливается в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе.
Кадмий относится к рассеянным элементам и содержится в виде примеси во многих минералах. Согласно данным Института продуктов питания Австрии, именно кадмий является самым опасным тяжелым металлом. Он, в силу ряда его специфических особенностей, способен поступать в растения в избыточном количестве, даже тогда, когда уровень его валового содержания в почве не превышал ПДК. Кадмий (Cd) наиболее подвижен в кислых почвах в интервале рН 4,5-5,5, тогда как в щелочных он относительно неподвижен (Ильин, 2001).
Считается, что Cd не входит в число необходимых для растения элементов, однако он эффективно поглощается как корневой системой, так и листьями. Почти во всех случаях наблюдается линейная корреляция между содержанием Cd в растительном материале и в среде роста. В литературе сообщалось о подавлении образования хлорофилловых пигментов в растениях, которые были обработаны кадмием (Дедков, 1997). Установлено также, что хлорофилл обладает способностью концентрировать Cd в растительных тканях (Ильин, 2001).
Комбинированное действие металлов не всегда идентично действию отдельно взятых элементов, что должно обязательно отражаться в нормировании тяжелых металлов.
Некоторые авторы сделали заключение, что тип комбинированного действия в бинарных смесях РЬ -2п, Cd - 2п характеризуются как антагонизм. Другие полагают, что синергетическое взаимодействие имеет место между токсическим действием комбинаций 2п - Cd. Есть предположения, что целесообразней оценивать комбинированное действие этих металлов на живые системы (Алексеенко, 1992).
Основным из фотосинтетических пигментов растений является хлорофилл а, вспомогательными пигментами - хлорофилл Ь и каротиноиды. Установлено, что каротиноидные пигменты участвуют в защите фотосинтетического аппарата и липидов мембран от окислительного стресса, вызванного как избытком света, так и действием других неблагоприятных экологических факторов, в том числе и загрязнением среды (Биоиндикация загрязнений наземных экосистем, 1988, Судачкова, 1997). В стрессовых условиях у растений, подверженных воздействию нефти, изменяются количественные характеристики состава пигментов, в частности, отношения содержания хлорофилла а к содержанию хлорофилла в, снижение соотношения хлорофилл / каротин (Разломий, 2010, Судачкова, 2009).
При загрязнении в клетках растений происходят следующие изменения пигментов:
1) уменьшается содержание хлорофилла (этапы его разрушения - феофетин, феофорбиды, распад пиррольного кольца);
2) понижается отношение хлорофилл а / хлорофилл в (Судачкова, 1997).
Показатели содержания и соотношения хлорофил-лов и каротиноидов часто используются для ранней диагностики экологического неблагополучия (Разло-мий, 2010, Судачкова, 2009).
В настоящее время биогеохимические аспекты устойчивости растений в условиях нефтегазодобывающего региона в таежных экосистемах изучены крайне слабо. Не разработаны показатели нормирования с учетом фитотоксичности нефтепродуктов и тяжелых металлов для растений Северного региона.
В этой связи становится актуальной оценка уровня содержания хлорофиллов a, b и каротиноидов в хвое Pinus sylvestris Барсовой горы в зависимости от уровня содержания в среде обитания тяжелых металлов (Zn, Cd) и нефтепродуктов, выявление степени влияния поллютантов на пигментный аппарат.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Точки отбора проб были выбраны с перспективой наибольшего охвата территории Барсовой горы. Для выявления изменения содержания пигментов в хвое сосны обыкновенной, были выбраны точки с предположительно разной степенью техногенного воздействия (рисунок 1).
Точка Б1. Район, прилегающий к кустовой площадке, подвергающийся антропогенному влиянию, нарушенный.
Точка Б3. Район кооператива «Мостовик». Сосняк кустарничково - зеленомошный (8с, 1к, 1б). Сомкнутость - 0,3.
Точка Б4. Юго-западная точка, 200 м от дороги на дачи кооператива «Мостовик» Сосняк кустарничково
- зеленомошный (9с, 1к). Сомкнутость - 0,3.
Точка Б5 Юго-восточная точка, 200 м от дороги на дачи кооператива «Мостовик» Сосняк кустарничково
- зеленомошный (8с, 1к, 1б). Сомкнутость - 0,4.
Точка Б7. Учебно-тренинговый центр «Сибирский легион» Сосняк беломошный (10с). Сомкнутость - 0,3.
Точка Б8. Лыжная база «Олимпия» Сосняк кустар-ничково - зеленомошный (7с, 1к, 1б, 1 ос). Сомкнутость - 0,4.
Точка Б9. Район поворота с федеральной автодороги на лыжную базу «Олимпия» Сосняк кустарничково - зеленомошный (9с, 1б). Сомкнутость - 0,3.
Точка Б10. Район Федеральной автодороги, ООО «Сургутмебель». Сосняк кустарничково - зелено-мошный (8с, 2к). Сомкнутость - 0,4.
Точка Б11. Район п. Барсово, высокий берег протоки. Сосняк кустарничково - зеленомошный (8с, 2б). Сомкнутость - 0,5.
Точка Б12. Восточная часть Барсовой горы, недалеко от бровки надпойменной террасы к пойме. Со-
сняк кустарничково - зеленомошный (8с, 2б). Сомкнутость - 0,4.
Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L) является чувствительным видом, как к атмосферным загрязнителям, так и к почвенным (Разломий, 2010, Судач-кова, 2009). Объектом исследования при проведении мониторинга территории Барсовой послужила хвоя сосны обыкновенной, снеговой покров, подстилка, минеральный горизонт собранные на 10 пробных площадках размером 100 м2 (10x10 м), с разной сте-
пенью техногенного воздействия, пробы отбирались в пятикратной повторности (Цыпленков, 1997). Выбор участков и закладка пробных площадей проводились с учетом ГОСТ 16128-70; ГОСТ 56-69-83.
Отбиралась хвоя первого года, с нормально охвоен-ных особей зрелого возраста [43). Сбор хвои осуществлен в сентябре 2010 года. Минеральная часть почвы и подстилка отбиралась в пяти точках на каждой площадке методом конверта. Отбор проб минеральной части почвы и подстилки проводился в сентябре 2010 г.
Рисунок 1. Карта-схема территории Барсовой горы с точками отбора проб
Снег отбирался в марте 2010 г. в период наибольшей мощности снегового покрова на всю глубину профиля в трех повторностях.
Свежесобранная хвоя разбирались в лаборатории от посторонних примесей и взвешивались на электронных весах. Далее материал высушивался в затененной комнате с хорошей вентиляцией при комнатной температуре и периодически перемешивался. Высушенный растительный материал был подготовлен к анализам: взвешен на электронных весах, измельчен на лабораторном гомогенизаторе.
Для экстракции хлорофилла применяли 96% этанол. Содержание хлорофилла и каротиноидов оценивали на спектрофотометре СФ-56 общепринятым способом (Мокроносов, 1994).
Образцы почвы высушивали при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния, затем рассыпали на бумаге и пинцетом удаляли механические включения (неразложившиеся корни, растительные остатки, камни и др.), измельчали с помощью лабораторного гомогенизатора и протирали через сито с диаметром ячеи 0,5 мм.
Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве определялось методом атомно-абсорбционной
спектрометрии в экстракте с азотной кислотой согласно методике (Методика выполнения измерений..., 1991), на атомно-абсорбционном спектрометре МГА-915.
Содержание нефтепродуктов в почве определялось путем их экстракции из навески четыреххлори-стым углеродом на ИК-анализаторе (Методика измерения., 1998)
Исследование выполнено на базе лаборатории «Биохимии и комплексного мониторинга загрязнения окружающей среды» Научно-исследовательского института Природопользовании и экологии Севера Сургутского государственного университета ХМАО - Югры.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ
Содержание 2п в пробах хвои колеблется от 53,8±2,2 до 72,0±3,2 мг/кг. Среднее содержание 2п в пробах хвои находится на уровне 64,45±2,1 мг/кг сухого веса, коэффициент вариации составил 10%, что свидетельствует об относительном постоянстве содержания 2п в хвое на всех обследованных пробных площадках (таблица 1).
Содержание Zn в пробах снежного покрова колеблется от 10,2±1,02 до 86,5±4,8 мкг/л с минимумом в точке Б9 (10,2±1,02 мкг/л) и максимумом в точке Б3 (86,5±4,8 мкг/л). Среднее содержание Zn в пробах снежного покрова на Барсовой горе составило 50,6±5,6 мкг/л. Коэффициент вариации составил 49,2%, что говорит о неоднородности концентрации Zn в пробах снега, отобранного с 10 пробных площадок территории Барсовой горы.
Таблица 1 - Содержание цинка в пробах снега, минеральной части почвы, подстилке и хвое Pinus sylvestris территории Барсовой горы
№ Точка сбора Снег мкг/л Мин. частьпоч-вы (мг/кг) Подстилка (мг/ кг) Хвоя 1-го года (мг/ кг)
1 Б 1 52,1±1,6 10,2±0,7 106,1±5,2 72,0±3,2
2 Б 3 86,5±4,8 24,4±1,1 85,5±3,6 68,7±2,9
3 Б 4 51,8±4,7 9,34±0,5 66,1±2,8 70,6±2,5
4 Б 5 67,2±1,3 34,4±0,7 75,7±2,1 65,2±1,8
5 Б 7 85,2±11,5 19,9±1,1 18,2±1,3 62,6±2,0
6 Б 8 49,8±3,9 80,2±3,4 56,4±4,3 53,8±2,2
7 Б 9 10,2±1,02 38,0±2,1 22,9±2,7 53,9±1,8
8 Б 10 43,6±5,1 12,9±0,8 167,7±3,9 59,2±2,4
9 Б 11 43,7±0,7 15,0±0,5 64,2±2,6 69,1±1,7
10 Б 12 16,1±1,1 7,81±0,3 64,3±1,9 69,4±1,5
11 Среднее содержание 50,6±5,6 (V% = 49,2) 25,2±6,9 (V% = 87) 72,7±13 (V% = 58) 64,45±2,1 (V% = 10)
хвое и показателем Zn в снежном покрове подтверждает преимущественное поступление этого элемента из почвы (таблица 2).
Таблица 2 - Показатели коэффициентов корреляции между содержанием Zn в минеральной части почвы, подстилке, снежном покрове и хвое
Показатель Zn подстилка Zn хвоя Zn снег
Zn минеральная -0,3 -0,73
часть почвы
Zn подстилка - - -
Zn хвоя - - 0,25
Анализ проб минеральной части почвы выявил значительные различия в содержании Zn на пробных площадках с минимумом в точке Б12 (7,81±0,3 мг/кг) и максимумом в точке Б8 (80,2±3,4 мг/кг). Среднее содержание Zn составило 25,2±6,9 с коэффициентом вариации 87% (табл. 1).
Корреляционный анализ выявил обратную корреляционную связь средней силы между показателями содержания Zn в минеральной части почвы и показателями содержания Zn в подстилке (г = - 0,3), высокую обратную корреляционную связь между показателями содержания Zn в минеральной части почвы и показателями содержания Zn в хвое сосны обыкновенной (г = - 0,73) (табл. 2). Низкая корреляционная зависимость между показателем содержания Zn в
Однородность показателей содержания Zn в хвое сосны обыкновенной и высокая обратная корреляционная связь между показателями содержания Zn в минеральной части почвы и показателями содержания Zn в хвое, отражают процессы накопления Zn, независимо от его концентрации в окружающей среде (таблица 2).
Содержание Cd в хвое Pinus sylvestris территории Барсовой горы составило 0,19±0,02 мг/кг сухого веса с коэффициентом вариации 49%, что свидетельствует об отсутствии постоянной концентрации Cd в хвое Pinus sylvestris (таблица 3).
Максимум концентрации Cd в хвое наблюдался у сосны обыкновенной пробных площадок Б4 (0,34±0,03 мг/кг) и Б7 (0,3±0,019 мг/кг) (прил. 1), минимальное значение обнаружено в хвое с площадки Б12 (0,072±0,0002 мг/кг) (таблица 3).
Корреляционный анализ показал наличие положительной корреляционной связи средней силы (r = 0,4) между показателями концентраций Cd в пробах снега и показателями концентраций Cd в пробах подстилки, показателями концентраций Cd в пробах снега и показателями концентраций Cd в пробах минеральной части почвы. Обнаружена высокая положительная корреляционная зависимость (r = 0,71) между показателями содержания Cd в пробах снега и показателями содержания Cd в пробах минеральной части почвы, что отражает поступление кадмия в среду воздушным путем (табл. 4). Отсутствие значимых корреляционных связей между показателями содер-
Таблица 3 - Содержание кадмия в пробах снега, минеральной части почвы, подстилке и хвое Pinus sylvestris территории Барсовой горы
№ Точка сбора Кадмий снег (М±т), мг/кг Кадмий мин. часть почвы (М±т), мг/кг Кадмий подстилка (М±т), мг/кг Кадмий хвоя (М±т), мг/кг
1 Б 1 0,024±0,002 0,025±0,003 0,57±0,002 0,17±0,002
2 Б 3 0,059±0,004 0,02±0,002 0,33±0,01 0,21±0,04
3 Б 4 0,009±0,0009 0,006±0,0003 0,4±0,02 0,34±0,03
4 Б 5 0,006±0,001 0,009±0,0001 0,28±0,03 0,21±0,01
5 Б 7 0,024±0,003 0,016±0,004 0,05±0,005 0,3±0,019
6 Б 8 0,013±0,001 0,02±0,0001 0,22±0,02 0,09±0,004
7 Б 9 0,004±0,0002 0,01±0,0007 0,036±0,0007 0,24±0,01
8 Б 10 0,008±0,0007 0,007±0,0006 0,46±0,004 0,10±0,002
9 Б 11 Ниже предела обнаружения 0,0007±0,00001 0,17±0,001 0,24±0,03
10 Б 12 Ниже предела обнаружения 0,0028±0,0005 0,046±0,004 0,072±0,0002
Средний по- 0,015±0,003 0,012±0,003 0,24±0,04 0,19±0,02
казатель (V% = 113) (V% = 70) (V% = 77) (V% = 49)
жания Cd в почвенных пробах и показателем содержания Cd в хвое на фоне высоких концентраций 2п в хвое может свидетельствовать об антагонистических явлениях, которые приводят к преимущественному всасыванию 2п (Алексеенко, 1992).
Таблица 4 - Показатели коэффициентов корреляции между содержанием Cd в минеральной части почвы, подстилке, снежном покрове
„ „, Cd минеральная „,
Показатель Cd снег г Cd хвоя
часть почвы
Cd подстилка Cd снег
Cd минеральная часть почвы
0,41
0,44 0,71
Анализ содержания нефтепродуктов в ряду снег
- подстилка - минеральная часть почвы показал следующие уровни загрязнения среды произрастания Pinus sylvestris: среднее содержание нефтепродуктов в снежном покрове составило 0,037±0,01 мг/л, в подстилке - 0,12±0,02 г/кг, в минеральной части почвы
- 0,099±0,05 г/кг. Судя по коэффициенту вариации показатели довольно разнородны для различных пробных площадок.
Высоким содержанием нефтепродуктов в снежном покрове отличалась территория пробной площадки Б10, где обнаружено наибольшая их концентрация (0,168±0,0008 мг/л), что объясняется замазучиванием всвязи с близостью федеральной трассы. Минимальное содержание нефтепродуктов наблюдалось в точках Б7, Б5, Б11 (таблица 5).
Таблица 5 - Концентрации нефтепродуктов в снежном покрове, минеральной части почвы и подстилке территории Барсовой горы
№ Точка сбора Нефтепродукты снег мг/л Нефтепродукты подстилка, г/кг Нефтепродукты мин. часть почвы, г/кг
1 Б 1 0,025±0,0003 0,12±0,001 0,004±0,0001
2 Б 3 0,020±0,0003 0,16±0,001 0,101±0,0003
3 Б 4 0,019±0,0002 0,16±0,002 0,006±0,0003
4 Б 5 0,015±0,0003 0,25±0,003 0,003±0,0001
5 Б 7 0,013±0,0002 0,107±0,001 0,509±0,003
6 Б 8 0,03±0,0003 0,034±0,001 0,009±0,0002
7 Б 9 0,04±0,0001 0,054±0,001 0,09±0,0002
8 Б 10 0,168±0,0008 0,186±0,003 0,24±0,001
9 Б 11 0,017±0,0001 0,096±0,001 0,017±0,0001
10 Б 12 0,019±0,0002 0,045±0,001 0,014±0,0001
Средний 0,037±0,01 0,12±0,02 0,099±0,05
показатель (V% =127) (V% =57) (V% =163)
Максимальное содержание нефтепродуктов в подстилке обнаружено на пробных площадках Б5 (0,25±0,003 г/кг), Б10 (0,186±0,003 г/кг).
Максимум содержания нефтепродуктов в минеральной части почвы приходится на точки Б7 (0,509±0,003 г/кг) и Б10 (0,24±0,001 г/кг) (таблица 5).
Анализ содержания фотосинтетических пигментов в пробах хвои первого года жизни Pinus sylvestris, произрастающей на территории Барсовой горы, показал следующие результаты.
Общее содержание хлорофилла а в пробах хвои, собранной с 10 пробных площадках в 5 повторно-стях (п = 50) составило 0,74±0,02 мг/г сухого вещества, хлорофилла Ь - 0,34±0,01 мг/г, каротиноидов -0,15±0,007 мг/г (табл. 6).
Соотношение хлорофилл а / хлорофилл Ь находится на уровне 2,21±0,07, между соотношениями хлорофиллов а / хлорофиллов Ь в хвое сосны обыкновенной на пробных площадках достоверных различий не обнаружено.
Таблица 6 - Содержание фотосинтетических пигментов в хвое Pinus sylvestris на Барсовой горе (мг/г сухой массы)
№ Точка сбора Хлорофилл А (М±т) Хлорофилл В (М±т) Хлорофилл Общий (М±т) Каротиноиды (М±т) n
1 Б 1 0,56±0,060 0,25±0,030 0,81±0,09 0,097±0,010 5
2 Б 3 0,71±0,009 0,32±0,002 1,03±0,10 0,121±0,002 5
3 Б 4 0,74±0,010 0,36±0,002 1,10±0,01 0,118±0,003 5
4 Б 5 0,65±0,004 0,33±0,001 0,98±0,01 0,117±0,001 5
5 Б 7 0,64±0,020 0,23±0,006 0,87±0,01 0,151±0,003 5
6 Б 8 0,88±0,005 0,43±0,001 1,31±0,01 0,250±0,004 5
7 Б 9 0,73±0,020 0,32±0,005 1,05±0,02 0,170±0,005 5
8 Б 10 1,11±0,010 0,56±0,010 1,67±0,02 0,221±0,002 5
9 Б 11 0,67±0,060 0,29±0,030 0,96±0,09 0,123±0,010 5
10 Б 12 0,69±0,007 0,31±0,010 1,00±0,02 0,127±0,002 5
11 Среднее содержание 0,74±0,02 0,34±0,01 1,08±0,07 0,15±0,007 50
12 У% 21,7 26,7 22 32 -
13 Процентное содержание % 60,4±0,6 27,5±0,7 - 12±0,6 -
14 Соотношение а/Ь 2,21±0, ,07 (V%=10,7) - - -
Процентное соотношение содержания фотосинтетических пигментов также изменялось слабо и составило в среднем: хлорофилла а - 60,4±0,6 %, хлорофилла b - 27,5±0,7 % и каротиноидов - 12±0,6 %, при этом максимальная доля приходится на хлорофилл а (рисунок 6).
Наиболее высоким содержанием общего хлорофилла отличается хвоя Pinus sylvestris на площадках Б10 (1,67±0,02 мг/г) и Б8 (0,88±0,005 мг/г) (таблица 6).
Обнаружено достоверное различие показателей содержания хлорофилла а и хлорофилла b в пробах хвои, собранной с площадки Б10, и показателей содержания хлорофилла а и хлорофилла b в хвое остальных площадок. Аналогичные различия обнаружены и для хвои с площадки Б8.
Высоким содержанием каротиноидов также отличается хвоя площадок Б8, Б10, и, кроме того, площадки Б9 (таблица 6). Между показателями содержания каротиноидов в хвое сосны обыкновенной, собранной на этих точках и показателями содержания ка-ротиноидов в хвое, собранной на остальных точках обнаружены достоверные различия.
Проведенный корреляционный анализ выявил взаимосвязи в синтезе и накоплении хлорофиллов и каротиноидов в хвое Pinus sylvestris. Выявлена высокая положительная корреляционная связь между показателем содержания хлорофилла а и показателем содержания хлорофилла b в хвое сосны обыкновенной (r = 0,96).
Обнаружена высокая положительная корреляционная зависимость между показателями содержания каротиноидов и показателями содержания хлорофилла а (r = 0,83) и высокая положительная корреляционная связь между показателями содержания кароти-ноидов и показателями содержания хлорофилла b (r = 0,75) (таблица 7), что характеризует стабильность пигментного аппарата.
Таблица 7 - Коэффициенты корреляции между содержанием хлорофилла а, хлорофилла b и каротиноидов
Таблица 8 - Коэффициенты корреляции между показателями содержания тяжелых металлов ^п и Cd), нефтепродуктов и показателями содержания фотосинтетических пигментов
Показатель хлорофилл а хлорофилл b каротино-иды
хлорофилл а хлорофилл b 0,96 0,83 0,75
Хлорофилл £ хлорофилл а хлорофилл b каротиноиды а/в
хвоя -0,53 -0,56 -0,47 -0,86 -
снег - - - - -
7п подстилка 0,6 0,56 0,65 - -0,58
7п минральная часть почвы - - - 0,66 -
Сё хвоя -0,45 -0,43 -0,47 -0,46 0,4
Сё снег - - - - -
Сё подстилка -0,51
Сё минральная часть почвы - - - - -
НП снег 0,87 0,87 0,83 0,57 -0,37
НП подстилка - - - - -
НП в мине-
ральной части почвы - - - - 0,7
Проведенный корреляционный анализ между показателями содержания тяжелых металлов (2п и Cd), нефтепродуктов и показателями содержания фотосинтетических пигментов выявил следующие связи (таблица 8).
Обнаружены отрицательные корреляционные связи средней силы между показателями содержания тяжелых металлов (2п и Cd) в хвое и показателями содержания общего хлорофилла, хлорофилла а и хлорофилла Ь (таблица 8).
Выявлена высокая отрицательная корреляционная связь между показателями содержания 2п и показателями содержания каротиноидов в хвое (г = -0,86) (таблица 8).
Корреляционных связей между содержанием тяжелых металлов и нефтепродуктов в среде обитания Pinus sylvestris, и в хвое и содержанием фотосинтетических пигментов не обнаружено. Влияния содержанием тяжелых металлов и нефтепродуктов в среде обитания на соотношение хлорофилл а / хлорофилл b не выявлено (табл. 8).
Таким образом, состояние фотосинтетического аппарата Pinus sylvestris территории Барсовой горы можно расценивать, как стабильное. Можно предположить, что каротиноиды компенсируют повышенное содержание Zn в хвое сосны обыкновенной, таким образом, выполняя свою защитную функцию.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Выявлено количественное содержание Zn в пробах снега, подстилки, минеральной части почвы и хвои сосны обыкновенной. Коэффициенты вариации (V) составили соответственно 49%, 58%, 87% и 10%. Содержание Zn в хвое Pinus sylvestris имеет относительно постоянное значение, что можно объяснить избирательным накоплением Zn, независимо от его содержания в среде.
2. Выявлено количественное содержание Cd в пробах хвои Pinus sylvestris, снега, минеральной части почвы и подстилки на территории Барсовой горы. Содержание Cd в хвое Pinus sylvestris варьирует (V=49%), что свидетельствует об отсутствии избирательного поглощения Cd сосной обыкновенной. Обнаружена высокая положительная корреляция между содержанием Cd в снеговом покрове и минеральной части почвы (r = 0,71), что позволяет сделать вывод о поступлении Cd воздушным путем.
3. Выявлено содержание фотосинтетических пигментов в пробах хвои Pinus sylvestris территории Барсовой горы: хлорофилла а, хлорофилла b, каротино-
идов, общего хлорофилла, соотношение хлорофилл а / хлорофилл b. Коэффициент вариации по общему хлорофиллу составил - 22%, по соотношению хлорофилл а / хлорофилл b - 10,7%. Так как соотношение хлорофилл а / хлорофилл b практически не изменяется, можно предположить, что воздействие на фотосинтетический аппарат сосны обыкновенной на исследованной территории пока остается на допустимом уровне.
4. Оценка состояния фотосинтетического аппарата Pinus sylvestris территории Барсовой горы выявила увеличение содержания всех фотосинтетических пигментов в наиболее загрязненных точках при воздействии таких факторов, как тяжелые металлы и нефтепродукты. Можно предположить, что это объясняется состоянием компенсации, которое выражается в отсутствии нарушения соотношения хлорофилл а / хлорофилл b.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИй СПИСОК
Алексеенко, В. А. Цинк и кадмий в окружающей среде / В. А. Алексеенко, Л. В. Алещукин. - М. : Наука, 1992. - 200 с. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / под
ред. Р. Шуберта. - М. : Мир, 1988. - 350 с. Быстрых, В.В. Комплексная гигиеническая оценка накопления поллютантов атмосферного воздуха в депонирующих средах в зоне воздействия газового комплекса / В.В. Быстрых, В.М. Боев, В.В. Зебзеев // Исследования эколого-геогра-фических проблем природопользования для обеспечения территориальной организации и устойчивости развития нефтегазовых регионов России : теория, методы и практика / Нижне-варт. гос. пед. ун-т. - Нижневартовск, 2000. - С. 259-262.
Дедков, В.П. Исследование устойчивости растений к нефтяному загрязнению / В.П. Дедков, Я.В. Фоминых, Г.Н. Чупахина // Тез. докл. XXVIII науч. конф.: в 6 ч. / Калинингр. ун-т. - Калининград, 1997. - Ч. 1. - С. 110. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение / В. Б. Ильин. - Новосибирск : Наука, 1991. - 151 с.
Ильин, В. Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В.Б. Ильин, А.И. Сысо. - Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2001. - 229 с. Методика выполнения измерений массовой доли растворимых форм металлов в пробах почвы атом-но-абсорбционным анализом: РД 52.18.286.-91 : разраб. и внедрен гос. комитетом СССР по гидрометеорологии. - М, 1991. - 17 с.
Методика измерения массовой доли нефтепродуктов в почве и донных отложениях методом ИК-спектрометрии. Количественный химический анализ почв: ПНДФ 16.1:2.2.22-98.: разраб. и внедрен гос. комитетом СССР по гидрометеорологии. - М.,1998. - 17 с.
Малый практикум по физиологии растений: учеб. пособие / Под ред. А. Т. Мокроносова. - 9-е изд., перераб. и доп. - М. : Изд-во МГУ, 1994. - 184 с.
Московченко, Д. В. Нефтегазодобыча и окружающая среда : эколого-геохимический анализ Тюменской области / Д. В. Московченко. - Новосибирск: Наука, 1998. - 112 с.
Разломий, Н. Г. Зелёная зона г. Уссурийска Приморского края (состояние естественных и искусственных насаждений, оптимизация рекреационного лесопользования) : автореф. дис. ... канд. биолог. наук: 03.02.14 / Н. Г. Разломий. - Владивосток, 2010. - 22 с.
Руководство по контролю загрязнения атмосферы : РД 52.04.186-89 : разраб. и внесен гос. комитетом СССР по гидрометеорологии и министерством здравоохранения СССР. - Введ. в действие 01-071991. - М., 1991. - 683 с.
Судачкова, Н. Е. Биохимические индикаторы стрессового состояния древесных растений / Н.Е. Судачкова, И.В. Шеин, Л.И. Романова. - Новосибирск : Наука, 1997. - 176 с.
Судачкова, Н. Е. Адаптивная реакция сосны обыкновенной на негативное воздействие абиотических факторов в ризосфере / Н.Е. Судачкова, И.Л. Милютина, Л. И. Романова//Экология. -2009. -№ 6. - С. 411-416.
Тюрин, В.Н. Урочище Барсова гора - объект природного и культурного наследия, его состояния и пути сохранения / В. Н. Тюрин, Г. П. Ведмидь // Экология и природопользование в Югре: материалы науч.-практ. конф., посвященной 10-летию кафедры экологии СурГУ, 16-17 окт. 2009 / Сургут. гос. ун-т ХМАО - Югры. - Сургут: ИЦ СурГУ, 2009. - С. 115-116.
Тюрин, В. Н. Барсова гора - уникальный ботанический объект / В. Н. Тюрин, Г. М. Кукуричкин / Биологические ресурсы природопользования: сб. науч. тр. - Сургут : Дефис, 2006. - Вып. 9. - С. 235-240.
Цыпленков, В. П. Определение химического состава растительных материалов / В. П. Цыпленков и др. - СПб : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1997. - 152 с.
Чемякин, А. Г. Деградация и демутация сосняков северной подзоны тайги Западной Сибири под влиянием нефтегазодобычи : автореф. дис. канд. с-х. наук / А. Г. Чемякин. - Екатеринбург, 2007. - 19 с.
