CC BY
23
<СНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 630* 174.754:620.267
А.В. Скок, И.Н. Глазун, Е.Н. Самошкин
Скок Анна Витальевна родилась в 1978 г., окончила в 2000 г. Брянскую государственную инженерно-технологическую академию, аспирант кафедры дендрологии, селекции и озеленения БГИТА. Имеет 12 печатных трудов в области исследования влияния ионизирующего излучения на репродуктивную способность сосны обыкновенной.
Самошкин Егор Никитич родился в 1934 г., окончил в 1960 г. Всесоюзный заочный лесотехнический институт, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой дендрологии, селекции и озеленения Брянской государственной инженерно-технологической академии, академик РАЕН. Имеет более 170 научных работ в области генетики и селекции древесных растений.
ВЛИЯНИЕ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ И АНОМАЛИИ ПЫЛЬЦЫ В БРЯНСКОМ ОКРУГЕ ЗОНЫ ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ
Глазун Игорь Николаевич родился в 1963 г., окончил в 1986 г. Брянский технологический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры дендрологии, селекции и озеленения Брянской государственной инженерно -технологической академии. Имеет свыше 50 научных трудов в области лесной радиоэкологии.
Выявлено снижение жизнеспособности пыльцы и увеличение числа аномальных пыльцевых зерен в условиях максимального загрязнения; отмечено влияние климатических факторов.
Ключевые слова: радиоактивное загрязнение, мощность экспозиционной дозы, пыльцевое зерно, жизнеспособность и аномалии пыльцы, мутационные повреждения.
О том, что после радиоактивного загрязнения насаждений в зоне Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) пыльцевые зерна сосны обыкновенной меньше по размеру, а жизнеспособность их ниже, известно [3], однако спустя 10 лет после аварии они не исследовались. Поэтому тема представляет определенный интерес.
Пробные площади (1111) расположены в зоне отчуждения (Клинцов-ский и Злынковский опытные, Красногорский межхозяйственный лесхозы Брянской области), контролем служили насаждения учебно-опытного лесхоза Брянской государственной инженерно-технологической академии с естественным радиационным фоном (мощность экспозиционной дозы (МЭД) около 10 мкР/ч). МЭД измеряли дозиметром ДРГ-01Т на уровне почвы и на высоте 1 м у каждого модельного дерева.
Мужские «соцветия» собирали в средней части кроны (южная сторона) модельных деревьев в мае 2000 г. и 2001 г. перед вылетом пыльцы, сушили в лаборатории, через 1-2 дня помещали в бюксы и хранили в холодильнике. Затем их в трехкратной иовторности проращивали в термостатах при температуре около +25 °С на 10 %-м растворе сахарозы во влажной камере (метод «висячей» капли [4]). Препараты просматривали под микроскопом МБИ-6 на 2-й или 3-й день проращивания при увеличении 20x7x2,5. Учитывали проросшие и непроросшие пыльцевые зерна (до 400 ... 500 шт. на препарат). Проросшими считали зерна, у которых длина трубки равна или больше их диаметра [1]. К аномальным относили зерна с одной трубкой, но с двумя и более разветвлениями; с двумя трубками, с разветвлениями или без них. Все количественные показатели пыльцы и их взаимосвязь с МЭД проанализированы статистически [5,6] (см. таблицу).
Анализ результатов показал, что в условиях хронического облучения наблюдаются сложные закономерности в изменении жизнеспособности пыльцы. При самой высокой МЭД (757,7 мкР/ч, 1111 № 31) в 2000 г. этот показатель уменьшился лишь на 0,5 % (различие с контролем недостоверно, ^факт< /табл ), в 2001 г. - на 10 % (¿факт (3,07) > /табл при Р = 95,0 %). При снижении МЭД в 3 раза (260,4 мкР/ч, 1111 № 35) в 2000 г. жизнеспособность пыльцы повысилась на 3,5 % (¿факт (2,60) > /табл при Р = 95,0 %), но в 2001 г. существенно (на 8,4 %) снизилась (¿факт (3,40) > ¿табл при Р = 99,9 %). На ПП № 32 МЭД = 50,6 мкР/ч (по сравнению с ПП № 31 ниже в 5 раз), жизнеспособность пыльцы в 2000 г. возросла на 3,5 % (¿факт (3,24) > /табл при Р = 95,0 %), однако в 2001 г. она достоверно (на 11,9 %) уменьшилась (¿факт (3,69) > /табл при Р = 99,9 %). Следует отметить, что жизнеспособность по-разному варьирует по годам: на ПП № 31 (самая высокая МЭД) жизнеспособность пыльцы в 2000 г. и 2001 г. отличается всего на 2,1 %; на ПП № 35 (МЭД = 260,4 мкР/ч) - на 4,6 % (¿факт < /тай1 ); на ПП № 32 (МЭД = 50,6 мкР/ч) - на 8,1 % (/'факт (2,57) > ¿табл при Р = 95 %); в контроле (МЭД = 10,0 мкР/ч) - 7,3 % (/факт (5,74) > /тай1 при Р = 99,9 %). Кроме того, на всех ПП жизнеспособность пыльцы в 2000 г. выше, чем в 2001 г., хотя МЭД ежегодно снижалась. В контроле - наоборот: в 2000 г. на 7,3 % ниже, чем в
0536 - 1036. ИВУЗ. «Лесной журнал». 2005. № 5
7
Статисти- Мощность эксподи- Количество пыльцевых зерен
ческие ционной дозы шт. %
показа- на уровне на пророс- с одной трубкой
тели 1 м от почве ших Всего Без раз- 2 развет- 3 развет- более 3 раз
почвы ветвлений ления ления ветвлений
1111 № 31 Красногорский межхозяйственный лесхоз
М1 тх 615.2111.1 757.7113.9 27 724 87.712.4 84.712.4 81.112.4 2.810.7 0.510.2 0.310.2
621,118,1 687,8 114,9 16 926 85,613,1 85,013,2 81,812,9 2,610,6 0,510,2 0,1
V, % М 13.9 - 12.3 12.6 13.3 110.2 183.7 384,6
5,8 9,7 - 16,4 16,6 15,9 102,2 189,7 400,8
1111 № 35, Клинцовский лесхоз, Красногорское лесничество
М1 тх 209.515.3 260.4 17.0 18 114 91.711.0 88.611.6 85.012.1 3.010.8 0.510.2 01
204,417,5 229,910,6 14 757 87,112,3 86,712,4 84,112,3 2,110,6 0,410,2 0,1
V, % м 02 - 3,6 §Л 8Ж.5 97.2 124.6 204,1
15,5 19,6 - 11,1 11,6 11,8 116,9 175,6 200,0
ПП № 32, кв. № 14
М1 тх 38.711.4 50.612.0 13 395 91.710.6 85.211.6 82.712.2 1.910.6 0.410.2 0,2+0,1
37,010,8 43,811,2 9 720 83,613,1 82,413,1 78,012,8 3,510,7 0,710,4 0,210,1
V, % 11.4 12.5 - И 6*1 М 97.3 145.6 164.8
9,2 11,3 - 14,4 14,7 14,0 72,8 221,2 185,5
ПП № 15 - контроль, учебно - опытный лесхоз, опытное лесничество, кв. 75
М + тх 10 12 18 563 88.2+0.9 84.3+1.2 80.5+0.9 3.0+0.6 0.7+0.3 01
12 13 4 860 95,5+0,9 95,2+0,7 91,0+1,2 3,7+1,1 0,4+0,2 0,1
V, % - - - и. и ЦЗ 75.3 132.8 188,7
- - - 2,3 2,0 3,8 84,5 135,5 194,0
с двумя трубками
Без разветвлений
2.910.6 0,510,2 99.5 207,9
ЗЛ±1.1 0,4±0,2
124.6 167,5
6.411.4 1,1±0,4 66.8 137,2
3.8+0.9 0,3+0,2 95.5
135.7
С разветвлениями
01
0,1 202,0 260,1
0,03 0,0
424,3
0.110.1 0,1 312,5 189,3
01 0,0
224.7
181.8
Примечание. В числителе приведены данные для 2000 г., в знаменателе - 2001 г.
не проросших
14,413,1 88.0
97.7
8.311.0 12,912,3 39.9
75.0
8.310.6 16,413,1
23.1
72.8
11.8+0.9 4,5+0,8 30.7 48,1
2001 г., хотя МЭД практически одинакова. По-видимому, на жизнеспособность пыльцы, кроме ионизирующей радиации, влияют и другие экологические, в частности климатические, факторы.
Хотя жизнеспособность пыльцы в 2000 г. выше, чем в 2001 г., количество аномальных пыльцевых зерен (с одной трубкой, но с двумя-тремя и более разветвлениями; с двумя трубками) в 2000 г. больше, чем в 2001 г., в контроле - наоборот. Количество аномальных пыльцевых зерен при МЭД = 757,7 мкР/ч составило 6,6, в 2001 г. - 3,8 %; при МЭД = 260,4мкР/ч - соответственно 6,7 и 3,0 %; при МЭД = 50,6 мкР/ч - соответственно 9,0 и 5,6 %; в контроле (10 мкР/ч) - соответственно 7,7 и 4,5 %. Эти аномалии пыльцы, особенно более 3-х разветвлений, по-видимому, можно считать маркерами генетических нарушений, вызванных радиационным и другими загрязнениями.
Количество непроросших пыльцевых зерен выше в 2001 г., (это не распространяется на контроль), при этом их вариабельность V (%) в 2001 г. выше, чем в 2000 г., и увеличивается с ростом МЭД.
В целом увеличение МЭД повышает уровень внутрипопуляционной изменчивости (V) жизнеспособности пыльцы, в 2001 г. этот показатель выше, чем в 2000 г. Повышение уровня изменчивости признака, как правило, связано с угнетающим действием ионизирующей радиации на растения, т. е. с появлением мутационных повреждений, для которых повышенная изменчивость закономерна [2, 7, 8]. Уменьшение изменчивости признака связано с эффектом гетерозиса, который проявляется в популяциях перекрестников, так как появляются гетерозиготные особи с высокой генетической и физиологической активностью [2], при этом в популяции происходит выравнивание количественных признаков.
Анализ парной связи МЭД и общего количества проросших пыльцевых зерен, МЭД и пыльцевых зерен с различными аномалиями развития пыльцевых трубок не выявил четких закономерностей (/факт < /табл). Однако отмечена отрицательная тенденция связи МЭД с общим количеством проросших пыльцевых зерен (г = - 0,180 в 2000 г., г = - 0,078 в 2001 г.), с количеством пыльцевых зерен с двумя пыльцевыми трубками (г = - 0,224 в
2000 г., г = - 0,242 в 2001 г.) и с количеством пыльцевых зерен с трубками без разветвлений (г = - 0,224 в 2000 г., г = - 0,283 в 2001 г.). Тенденция связи МЭД с количеством пыльцевых зерен с одной сильно разветвленной (более 3-х разветвлений) трубкой (г = 0,120 в 2000 г., г = 0,214 в 2001 г.) и с количеством непроросших пыльцевых зерен (г = 0,180 в 2000 г., г = 0,078 в
2001 г.) положительна.
Таким образом, хотя в целом качество пыльцы достаточно высокое, выявлено достоверное снижение ее жизнеспособности, а также увеличение количества аномальных пыльцевых зерен, особенно, в условиях максимального радиационного загрязнения, повышение уровня внутрипопуляционной изменчивости с ростом МЭД, что можно объяснить появлением различных мутационных нарушений. Практически все показатели 2001 г. выше, что свидетельствует о влиянии других, в частности климатических, факторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Артемов В.А. Жизнеспособность пыльцы / В.А. Артемов // Экологические основы повышения продуктивности таежных лесов Европейского Севера. - Л.: Наука, 1981. - С. 135-142.
2. Демченко С.И. Особенности мутационной и модификационной изменчивости, вызываемой химическими мутагенами у растений: автореф. дис. ... д-ра биол. наук / С.И. Демченко. - М., 1984. - 44 с.
3. Козубов Г.М. Структура радиационного поражения сосновых лесов в зоне ЧАЭС / Г.М. Козубов, В.В. Давыдчук, Ю.Д. Абатуров // Биологические и радиоэкологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской атомной станции: тез. докл. I Междунар. конф. - М., 1990. - С. 15.
4. Пятницкий С.С. Практикум по лесной селекции / С.С. Пятницкий. - М.: Сельхозиздат, 1961. - 271 с.
5. Свалов Н.Н. Вариационная статистика / Н.Н. Свалов. - М.: Лесн. пром-сть, 1977. - 120 с.
6. Снедекор Д. У. Статистические методы в применении к исследованиям в сельском хозяйстве и биологии / Д.У. Снедекор. - М.: Сельхозиздат, 1961. - 504 с.
7. Brock R.D. Quantitatively inherited variation in Arabidopsis thaliana inducea by chemical mutagens / R.D. Brock // Environmental and Exp. Bot. -1976. - Vol. 16. -P. 241-253.
8. Gaul A. Mutationen in der Pflanzenzuchtung / A. Gaul // Ztschr. Pflanzen Zucht. - 1963. - Bd. 5.- S. 194-307.
Брянская государственная инженерно-технологическая академия
Поступила 25.05.03
A.V. Scock, I.N. Glasoun, E.N. Samoshkin
Influence of Radioactive Pollution of Scotch Pine on Pollen Viability and Anomaly in Deciduous Forest Zone in Bryansk Region
Decrease of pollen viability and increase of the number of anomalous pollen grains in the conditions of maximum pollution have been detected. The influence of climatic factors is observed.
