CC BY
34
Вкник Дншропетровського ушверситету. Бiолоriя. Еколопя. - 2011. - Вип. 19, т. 2. - С. 40-44. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology. Ecology. - 2011. - Vol. 19, N 2. - P. 40-44.
УДК 581.145.2+502.211:581.1(477.63)
З. В. Грицай, О. Г. Денисенко
Днтропетровський нацюнальний утверситет M. Олеся Гончара
НАСШНеВА ПРОДУКТИВН1СТЬ ДЕРЕВНИХ РОСЛИН В УМОВАХ ЗАБРУДНЕННЯ ДОВК1ЛЛЯ ВИКИДАМИ МЕТАЛУРГ1ЙНОГО П1ДПРИеМСТВА
Вивчено вплив забруднення довкiлля викидами металург1йного пщприемства на показники плодоношення деревних рослин. Результати дослвдження свщчатъ про зниження iнтенсивностi пло-доношення, зменшення розмiрiв плодiв, насшня, насшневих камер у деревних порвд за дц техноген-них емiсш. Встановлено зниження маси 1 000 насшин. Виявлено збiлъшення кiлъкостi плод1в iз по-рушеннями розвитку: недорозвиток i аномальна форма крилатки в ясетв i айланта, викривлення та звуження або розширення окремих д1лянок коробочки в катальпи. Надано рекомендацп щодо вико-ристання чутливих показникiв насшнево!" продуктивност1 деревних рослин у мотторингових досл1д-женнях за умов техногенного навантаження.
З. В. Грицай, А. Г. Денисенко
Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара
СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ВЫБРОСАМИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Изучено влияние загрязнения окружающей среды выбросами металлургического предприятия на показатели плодоношения древесных растений. Результаты исследования свидетельствуют о снижении интенсивности плодоношения, уменьшении размеров плодов, семян, семенных камер у древесных растений в сфере влияния техногенных эмиссий. Установлено снижение массы 1 000 семян. Обнаружено возрастание количества плодов с нарушениями развития: недоразвитие и аномальная форма крылатки у ясеней и айланта, искривление и сужение либо расширение отдельных участков коробочки у катальпы. Даны рекомендации по использованию чувствительных показателей семенной продуктивности древесных растений в мониторинговых исследованиях в условиях техногенной нагрузки.
Z. V. Gritzay, A. G. Denisenko
Oles' Honchar Dnipropetrovsk National University
SEED PRODUCTION OF WOODY PLANTS IN CONDITIONS OF ENVIRONMENT POLLUTION BY METALLURGICAL INDUSTRY EMISSIONS
The influence of environment pollution by metallurgical industry emissions on woody plants bearing parameters was examined. The results obtained show the decrease of bearing rate, diminution of seeds, fruits and seed cells sizes in woody plants affected by technogenic emissions. Attenuation of the 1000 seeds' weight was established. Incresing the amount of fruits with development deviations was ascertained. It was found aplasia and abnormal form of the samara fruit of ash and ailanthus trees, arcuation and narrowing of some
© З. В. Грицай, О. Г. Денисенко, 2011 40
parts of the catalpa fruitcases. Practical recommendations on using seeds' sensitive parameters in biomonitoring of woody phytocenoses under technogenic stressful conditions are proposed.
Вступ
В ошишзацп довкшля суттева роль належить деревним насадженням. Природнi та штучнi лiсовi фiтоценози виконують суттеву клiматотвiрну, рекреацшну, саштарно-гiгiенiчну функцп. В iндустрiально розвинених мiстах деревна рослиннiсть - допов-нення до технологiчних засобiв боротьби i3 забрудненням повiтря, оскшьки дерева по-глинають практично вс види хiмiчних сполук, що надходять до атмосфери з викидами промисловосп, енергетики, автотранспорту тощо [7; 13]. Виконуючи очисну функцiю, рослини тддаються негативнiй дii токсичних речовин, наслщком чого е пригнiчення процесiв 1'х росту та розвитку. Посилення антропогенного впливу викликае швидку деградацiю фiтоценозiв, особливо тих, що розташованi у зелених зонах iндустрiально розвинених мют [13; 14].
Один iз показниюв екологiчноi рiвноваги екосистеми - устшне проходження процесiв ii самовiдтворення. Отримання рослин iз насiння мiсцевоi репродукцп - важ-лива умова стшкосп лiсових фiтоценозiв. Насiнневе розмноження деревних рослин вiдiграе провiдну роль у збережент генетично1' гнучкостi бiльшостi вцщв у лiсових угрупованнях [13; 16]. Тому показник насшнево1' продуктивностi мае суттеве значення для оцiнки стшкосп деревних насаджень, пiдбору асортименту рослин, перспективних у озелененнi техногенно забруднених територiй [2; 3; 18]. Характеристики плодоношения дерев можна використовувати для дiагностики стану лiсових фiтоценозiв i за-бруднення довкiлля в мошторингових дослiджениях [1; 4].
1з указаного вище витiкае важливiсть вивчення впливу техногенного забруднен-ня навколишнього середовища на насiнневу продуктивнiсть дерев. Мета дано1' роботи -ощниги показники плодоношення деревних рослин за ди на них викидiв металурпйного пiдприемства.
Матерiал i методи дослщжень
Об'екти дослiдження - катальпа б^ношевидна (Catalpa bignonioides Walt.), ай-лант найвищий (Ailanthus altissima Mill.), ясен звичайний (Fraxinus excelsior L.), ясен пенсiльваиський (Fraxinus pennsylvanica L.), липа широколиста (Tilia platyphyllos Scop.). Вплив викидiв металургiйного пiдприемства дослщжували в деревних насад-женнях саштарно-захисно1' зони навколо Нижньодшпровського трубопрокатного заводу iм. К. Лiбкнехта (м. Дтпропетровськ). Контрольна дiлянка розташована в умовно чистш зош, де концентращя забрудиювальиих речовин не перевищуе ГДК.
Проби плодiв i насiиня вщбирали з декiлькох модельних дерев, гшок одного порядку галуження середньо1' частини крони, з пiвденно-схiдного боку. Дослщження iнтенсивностi плодоношення, морфобiометричних показниюв плодiв i насiния проводили за методиками Н. Д. Нестеровича [10], М. С. Зоршо1', С. П. Кабанова [6], Мiжнародними правилами [9], ГОСТами [12]. Отримаш результати опрацьоваш стати-стично [11].
Результати та !х обговорення
В умовах забруднення довкшля викидами металургiйного шдприемства у деревних рослин спостертаеться зниження iнтенсивностi плодоношення. В ушх дослiджених видiв, що зростали на техногенно забрудненш територii, виявлено змен-шення кiлькостi суплiдь на модельнш гiлцi та плодiв у суплщщ. Наслiдок зниження цих параметрiв - зменшення загально1' кiлькостi плодiв на модельнш гшщ (табл. 1).
Серед дослщжених об'екпв показник iнтенсивностi плодоношення найсуттeвiше знижуеться в зонi забруднення у C. bignonioides i T. platyphyllos (на 33,8 та 27,0 % ropiBRaro з контролем, вщповщно) (див. табл. 1). Зменшення штенсивносп плодоношення у деревних порщ за дп техногенних емiсiй вiдмiчають також К. Томпсон у цит-русових [17], Т. Фактеа у Prunus avium i P. americana [15], З. В. Грицай у представниюв роду Acer [5], В. П. Бессонова, С. О. Яковлева-Носар у представниюв pодiв Acer, Robinia, Fraxinus, Ulmus [4].
Таблиця 1
Вн. urn вики.ив металургшного пiдприeмства на юлькшть нлод1в на модельнiй плщ деревних рослин
Вид Кшьюсть плодв на модельнш ráui, шт. % вщ контролю t
контроль саттарно-захисна зона навколо НТЗ iм. К. Лбкнехта
Catalpa bignonioides Walt. 28,7 ± 0,91 19,0 ± 0,74 66,2 8,27
Ailanthus altissima Mill. 1838,8 ± 34,2 1370,0 ± 41,6 74,5 8,71
Fraxinus excelsior L. 112,3 ± 3,28 95,3 ± 2,40 84,8 4,18
F. pennsylvanica L. 89,1 ± 2,41 72,3 ± 2,08 81,1 5,28
Tiliaplatyphyllos Scop. 142,4 ± 3,12 103,6 ± 2,96 72,8 9,02
Таблиця 2
Внлив вики.ив металург1йного пiдприeмства на морфометричш показники плодш деревних рослин
Параметры Вид Контроль Саттарно-захисна зона навколо НТЗ ш. К. Лбкнехта % в1д контролю t
Довжина плода, мм C. bignonioides 340,5 ± 4,13 274,1 ± 4,42 80,5 10,9
A. altissima 38,7 ± 1,67 30,7 ± 1,91 79,3 3,15
F. excelsior 40,0 ± 2,08 39,3 ± 1,57 98,3 0,27
F. pennsylvanica 31,6 ± 1,72 28,8 ± 1,19 91,1 1,39
T. platyphyllos 8,12 ± 0,28 6,34 ± 0,52 78,1 3,0
Ширина плода, мм C. bignonioides 9,36 ± 0,41 7,21 ± 0,48 77,0 3,25
A. altissima 10,0 ± 0,62 7,25 ± 0,76 72,5 2,80
F. excelsior 6,10 ± 0,38 6,04 ± 0,47 99,0 0,09
F. pennsylvanica 6,83 ± 0,58 6,22 ± 0,33 91,0 0,91
T. platyphyllos 7,34 ± 0,44 5,16 ± 0,26 70,3 4,27
Довжина насшнево! камери, мм C. bignonioides 6,42 ± 0,09 4,63 ± 0,29 72,1 5,90
A. altissima 16,8 ± 0,22 14,9 ± 0,16 88,7 6,84
F. excelsior 15,3 ± 0,76 12,7 ± 0,53 83,0 2,88
Ширина насшнево! камери, мм C. bignonioides 4,56 ± 0,07 3,38 ± 0,06 74,1 12,8
A. altissima 4,19 ± 0,04 3,77 ± 0,06 90,0 5,83
F. excelsior 5,14 ± 0,07 4,43 ± 0,04 86,2 8,81
Довжина насшини, мм C. bignonioides 15,4 ± 0,82 10,7 ± 0,36 69,5 5,24
A. altissima 5,09 ± 0,07 3,70 ± 0,08 72,7 13,0
F. excelsior 8,24 ± 0,09 7,15 ± 0,06 86,8 10,1
F. pennsylvanica 8,51 ± 0,08 6,92 ± 0,04 81,3 17,8
T. platyphyllos 4,28 ± 0,04 2,72 ± 0,03 63,6 3,08
Ширина насшини, мм C. bignonioides 7,06 ± 0,12 4,30 ± 0,09 60,9 18,4
A. altissima 3,73 ± 0,06 2,82 ± 0,08 75,6 8,90
F. excelsior 1,42 ± 0,01 1,27 ± 0,03 89,4 4,75
F. pennsylvanica 3,86 ± 0,04 3,18 ± 0,05 82,4 10,6
T. platyphyllos 3,72 ± 0,08 2,54 ± 0,08 68,3 10,4
Кшьюсть насшин у плода, шт. C. bignonioides 101,1 ± 2,71 88,2 ± 2,36 87,2 3,60
Осюльки процеси формування, росту та розвитку плодов i нашння значною м1рою залежать вiд чинникiв довкiлля, нами дослщжено вплив викидiв металургiйного заводу на морфометричш показники цих оргашв. Установлено зменшення довжини та ширини плодiв у дерев дослщно! д^нки порiвняно з контрольною. Даний параметр у зош про-мислового забруднення найбiльшою мiрою знижуеться в T. platyphyllos (табл. 2).
У F. excelsior i F. pennsylvanica за цим показником вщмншстъ мiж контрольною та дослщною дiлянками недостовiрна (див. табл. 2). В умовах техногенного забруднення у дослщжених деревних рослин виявлено збiльшення кiлькостi плодiв iз порушен-нями розвитку: недорозвиток i аномальна форма крилатки ясенiв i айланта, викривлен-ня та звуження або розширення окремих дiлянок коробочки в катальпи. Вплив на дерева викцщв металургiйного заводу спричинюе також зниження розмiрiв насiннeвих гшзд у A. altissima, F. excelsior, F. pennsylvanica. У зазначених порщ зменшуеться дов-жина та ширина нашннево! камери (див. табл. 2). Зниження розмiрiв плода та насшневого гнiзда супроводжуеться зменшенням довжини й ширини нашнини, яю найсуттевiше змiнюються в C. bignonioides (довжина на 30,5 %, ширина на 29,1 % на дослщнш дшянщ вщносно контрольно!) i в T. platyphyllos (на 36,0 та 31,8 % вщповщно). У рослин iз багатонашнними плодами (C. bignonioides) встановлено зменшення кшькосп насiнин у коробочцi iз середнього значення 101,1 шт. у контролi до 88,2 шт. на дослщнш дшянщ, що на 12,8 % менше, шж у контрольному варiантi. На зниження штенсивносп плодоношення та зменшення кiлькостi насiння в плодах C. bignonioides вказуе також М. В. Лептк за до на рослини викидiв Новомосковського трубного заводу [8].
100
§ 90
& 80
S и 70
о
ч о 60
^
£ 50
.IS
Я 40
X
8 30
О
та 20
1 10
0
Catalpa Ailanthus Fraxinus Fraxinus Tilia
bignonioides altissima Mill. excelsior L. pennsylvanica L. platyphyllos Walt. Scop.
Рис. Вплив викидiв металургшного шдприемства на масу 1 000 насшин
Для характеристики якосп насiння, а отже, й нашнневого вщновлення велике значення мае показник маси 1 000 нашнин. Даний параметр у всiх дослщжених видiв зменшуеться (рис. 1), найсуттевше - у C. bignonioides (на 32,7 % порiвняно з контролем). Виявлеш порушення плодоношення деревних рослин у майбутньому можуть негативно позначитись на процесах нашнневого розмноження та самовiдтворення лiсових фiтоценозiв.
Висновки
Забруднення довкшля викидами металургшного шдприемства негативно впливае на показники насшнево! продуктивностi деревних рослин. За ди техногенних
емсш у дослщжених видiв знижуеться ^енсивтсть плодоношення, зменшуються розмiри плодiв, насшня, насiнневих гнiзд, маса 1 000 насшин. Збiльшуеться кiлькiсть плодiв iз порушеннями розвитку - недорозвиток i аномальна форма крилатки ясенiв i айланта, викривлення та звуження або розширення окремих дiлянок коробочки в ка-тальпи. Найвразливiшi до забруднення за перелiченими параметрами C. bignonioides i T. platyphyllos. Зниження iнтенсивностi плодоношення та маси 1 000 насшин рекомендуемо використовувати як тест-параметри мошторингових дослiджень для оцшки стану деревних фiтоценозiв на техногенно забруднених територiях. Нашнфор-мативнiшi об'екти за цими показниками - C. bignonioides i T. platyphyllos.
Б1блюграф1чш посилання
1. Бессонова В. П. Влияние загрязнения природной среды на плодоношение древесных растений /
B. П. Бессонова, Т. И. Юсыпива // Лесн. хоз-во. - 1998. - № 2. - С. 39-40.
2. Бессонова В. П. Семенное возобновление древесных растений и промышленные поллютанты (SO2 и NO2) / В. П. Бессонова, Т. И. Юсыпива - Запорожье : Изд-во Запорож. гос. ун-та, 2001. - 193 с.
3. Бессонова В. П. Комплексна проблема «Рослини та урбангащя», актуальн питання, головн задач // Рослини та урбанзацк Матер. I Мжнар. наук.-практ. конф. - Д., 2007. - С. 11-15.
4. Бессонова В. П. Насшнева продуктивн1сть деревних рослин в умовах забруднення довюлля хлором та його сполуками / В. П. Бессонова, С. О. Яковлева-Носар // Укр. ботан. журн. - 2007. -Т. 64. № 1. - С. 115-121.
5. Грицай З. В. Влияние загрязнения окружающей среды на интенсивность плодоношения кленов // Франция и Украина, научно-практический опыт в контексте диалога национальных культур. Матер. II Междунар. конф. - Д., 1995. - С. 85.
6. Зорина М. С. Определение семенной продуктивности и качества семян интродуцентов / М. С. Зорина, С. П. Кабанова // Методы интродуц. исслед. - Алма-Ата : Наука Казахской ССР, 1987. - С. 75-85.
7. Илькун Г. М. Загрязнители атмосферы и растения. - К. : Наукова думка, 1978. - 274 с.
8. Лепшк М. В. Вплив забруднення довюлля на характеристики плодоношення Catalpa bignonioides Walt // 1нтродукцш та захист рослин у ботан1чних садах i дендропарках. Матер. М1жнар. наук. конф. - Донецьк, 2006. - С. 250-251.
9. Международные правила определения качества семян. - М. : Колос, 1969. - 184 с.
10. Нестерович Н. Д. Плодоношение интродуцированных древесных растений в БССР. - Мн. : Изд-во АН БССР, 1958. - С. 116-118.
11. Приседський Ю. Г. Статистична обробка результата бюлойчних експерименпв. - Донецьк : ДонНУ, 1999. - 210 с.
12. Семена деревьев и кустарников. Правила отбора образцов, методы определения посевных качеств семян. ГОСТы. - М., 1977. - 25 с.
13. Смит У. Х. Лес и атмосфера. - М. : Прогресс, 1985. - 429 с.
14. Cudin P. Degradation and restoration processes in crowns and fine roots of polluted montane Norway spruce ecosystems / P. Cudin, E. Chmelikova // Phyton - 1996. - Vol. 36, N 3. - P. 69-76.
15. Facteau T. G. Effect of hydrogen fluoride and hydrogen chluoride on pollen tube growth and sodium fluoride on pollen germination in «Filton», apicot / T. G. Facteau, K. E. Rowe // J. Amer. Soc. Hort. Sci. -1977. - Vol. 102. - P. 95-96.
16. Karnosky D. F. The effects of SO2 on in vitro forest tree pollen germination and tube elongatson / D. F. Karnoski, G. R. Stairs // J. of Envir. Quality. - 1974. - N 3. - P. 406-409.
17. Thompson C. R. Effects of ambient concentrations of peroxycetyenitrate on navel orange trees /
C. R. Thompson, G. P. Kats // Enwiron. Sci. Technol. - 1975. - N 9. - P. 35-38.
18. Turner A. P. How do trees and other long-lived plants sirvive in polluted environments / A. P. Turner, N. M. Dickinson, N. W. Lepp // Funct. Ecol. - 1991. - N 1. - P. 5-11.
Надтшла до редколегп 18.10.2011
