Научная статья на тему 'Водный обмен листьев дуба черешчатого (Quercus robur L. ) в условиях техногенного загрязнения окружающей среды'

Водный обмен листьев дуба черешчатого (Quercus robur L. ) в условиях техногенного загрязнения окружающей среды Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
283
57
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВОДНЫЙ ОБМЕН ЛИСТЬЕВ / ИНТЕНСИВНОСТЬ ТРАНСПИРАЦИИ / ОТНОСИТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ / ДЕФИЦИТ ВОДНОГО НАСЫЩЕНИЯ / АДАПТАЦИЯ / WATER EXCHANGE LEAF TRANSPIRATION RATE / RELATIVE WATER CONTENT / WATER SATURATION DEFICIT / ADAPTATION

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Зиятдинова Клара Забировна, Уразгильдин Руслан Вилисович, Денисова Ангелина Владимировна

Рассмотрено влияние промышленного загрязнения на водный обмен листьев дуба черешчатого и выявлены закономерности сезонной динамики в условиях санитарно-защитной зоны города Уфы. Установлена экологическая видоспецифичность водного обмена листьев дуба по отношению к атмосферному загрязнению.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Зиятдинова Клара Забировна, Уразгильдин Руслан Вилисович, Денисова Ангелина Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The influence of industrial pollution on the water exchange of oak leaves and the regularities of seasonal changes in the sanitary protection zone of UFA is considered. The ecological species-specific water balance of oak leaves in relation to atmospheric pollution is established.

Текст научной работы на тему «Водный обмен листьев дуба черешчатого (Quercus robur L. ) в условиях техногенного загрязнения окружающей среды»

Вестник Челябинского государственного университета. 2013. № 7 (298).

Биология. Вып. 2. С. 181-184.

К. З. Зиятдинова, Р. В. Уразгильдин, А. В. Денисова

водный обмен листьев дуба черешчатого (диЕяст яввия Ь.)

В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Рассмотрено влияние промышленного загрязнения на водный обмен листьев дуба черешчатого и выявлены закономерности сезонной динамики в условиях санитарно-защитной зоны города Уфы. Установлена экологическая видоспецифичность водного обмена листьев дуба по отношению к атмосферному загрязнению.

Ключевые слова: водный обмен листьев, интенсивность транспирации, относительное содержание воды, дефицит водного насыщения, адаптация.

Введение. В процессе эволюции растений, который длится миллионами лет, не выработались какие-либо специальные приспособления для защиты от губительного действия токсичных газов, которые появились в атмосфере в связи с добычей и переработкой нефти за последнее столетие [13]. Эти токсиканты влияют на нормальный рост и развитие растений, процессы фотосинтеза, дыхания, вызывают мутации, передающиеся по наследству [1]. Вместе с тем, древесно-кустарниковые растения, в первую очередь подвергающиеся влиянию токсикантов, являются эффективным средством снижения загрязнения окружающей среды промышленными выбросами [2; 4].

По официальным данным [5] в 2011 г. в воздушный бассейн города Уфы попало 379,5 тыс. т вредных веществ, в том числе 132 тыс. т от стационарных источников, 247,5 тыс. т — от автотранспорта. По объёму выбросов в атмосферу вредных веществ от промышленных предприятий Уфа входит в десятку самых неблагополучных городов страны. На город приходится 19 % общего объёма выбросов всей нефтеперерабатывающей отрасли России. Летом и осенью 2011 г. в пробах воздуха ПДК вредных веществ превышало в несколько раз: толуол в 60 раз, ксилол в 96 раз, этилбензол в 137 раз, бензол в 13 раз, сероводород в 10 раз. Итого более 20 вредных веществ.

Водный обмен листьев — один из параметров физиологических процессов, который в числе первых реагирует на интоксикацию листа промышленными выбросами [6-8]. В связи с этим, цель работы — охарактеризовать влияние атмосферного загрязнения Уфимского промцентра на вегетационную динамику водного обмена листьев дуба черешчатого, как главный ассимиляционный аппарат дерева.

Материалы и методы. Объектом исследования являются древостои дуба черешчатого, произрастающие в пределах административных гра-

ниц зеленой зоны Уфы. В районе исследований условно выделены зоны сильного, слабого промышленного загрязнения и относительный контроль. Изучение водного обмена листьев дуба проводилось в полевых условиях в течение мая — августа 2012 г. в последнюю декаду каждого месяца. Определялись параметры: интенсивность транспирации (ИТ), относительное содержание воды (ОСВ), дефицит водного насыщения (ДВН). Измерения проводились: утром — с 8.00 до 10.00, в полдень — с 12.00 до 14.00 и вечером — с 16.00 до 18.00. Повторность — 20 листьев из нижней части кроны южной экспозиции с нескольких деревьев. Параметры водного обмена определялись методом быстрого взвешивания листьев на торсионных весах с последующим экспонированием на рассеянном свету и повторным взвешиванием с последующим определением веса абсолютно сухих листьев. Выбирались дни без осадков с приблизительно равномерной облачностью в течение дня. Исключались дни, если перед исследованием ночью проходил сильный дождь. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программы Microsoft Excel.

Результаты и обсуждение. Листья дуба черешчатого характеризуются высоким ОСВ (рис. 1). Отмечается общая тенденция незначительного и недостоверного снижения ОСВ в течение дня и значительного и достоверного снижения в течение вегетационной динамики во всех зонах загрязнения. Наиболее ярко это выражено в зоне слабого уровня загрязнения, что является следствием засушливого лета 2012 г. и более засушливыми условиями городской среды. В целом ОСВ во всех зонах находится в норме и не достигает критических повреждающих значений. Строгих закономерностей существенного и достоверного влияния промышленного загрязнения на ОСВ не прослеживается. Соответственно, при таком уровне ОСВ листья дуба не испытывают ДВН

120

100

80

60

40

20

0

93,8

90,4

88,9

93,6

93,9

1

92,7

90,8

93,7

91,9 87,3

_86,9 -с, 86,2

¡5=*

Май

Июнь Июль Август 120

100

80

60

40

20

0

94,2

96,1

90,1

96,9

120

100

80

60

40

20

0

95,9 95,4 94,3

93,2 87,9

90,4 92,4 89,3

86,4

2

83,6

89,5

80,5

Май

85,2

97,2

85,7 94,3

82,3

Июнь

3

Июль Август

Ы1Ы

Май

Июнь Июль Август

Рис. 1. Изменение относительного содержания воды (%) в листьях дуба черешчатого в течение суток и вегетационногопериода в зоне силъсого 41), слабаго сагрязоенив (2) и контроле 03):

^ — утро, § — полдень, — вечер

14

12

10

8

6

4

2

0

5,8

6,4

3,7

т[

ША

\$Ш

1

5,6 4,33,7 Т

т

Май

Июнь

7,8

Т

4,7 3,6 тк

7,1

7,9

т

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

аши

Июль Август

14-1 121086 -420 —

3,7

3,°2 5

Т2_5т

ш.

Май

2

6,1

Т 4,34,7

ПтТ

1

Июнь

11,8

6,87,3 64^

¡8=0

ы

ИЮЛЬ Август

Рис. 2. Изменение дефицита водного насыщения (%) в листьях дуба черешчатого в течение суток и вегетационногопериода в зоне силънооо (1), слабыго загряздения (2) в яо нтроле вЗ):

^ — утро, = — полдень, — вечер

Май Июнь Июль Август

Рис. 3. Изменение интенсивности транспарации (мг/г сырого веса в час) в листьях дуба черешчатоги в тенение суток и вегетационного периода в зоеесильного(1), слабого рргрязнения (2) и контроле П8С:

^ — утро, ^ — полдень, ^ — вечер

(рис. 2). Отмечается общая тенденция значительного и достоверного повышения ДВН в течение дня и в течение вегетационной динамики во всех зонах. Наиболее ярко это выражено в зоне слабого уровня загрязнения, что также связано с засушливыми условиями лета. В целом ДВН во всех зонах находится в норме и не достигает критических повреждающих значений. Строгих закономерностей существенного и достоверного влияния промышленного загрязнения на ДВН не прослеживается, можно лишь отметить несколько меньший уровень ДВН в зоне сильного загрязнения по сравнению с зоной слабого загрязнения и контролем.

Из трёх изученных параметров водного обмена наибольшим изменениям в течение дня, вегетационного периода и при усилении атмосферного загрязнения подвергается ИТ (рис. 3). Суточный ход транспирации нарушен. В ряде случаев наблюдается значительный спад ИТ к полудню и возрастание к вечеру или постоянный спад ИТ в течение дня, что может быть связано с потерей возможности контроля транспирации устьицами из-за атмосферного загрязнения и угнетени-

ем транспирационного процесса. Наиболее ярко этот дисбаланс проявляется в зоне сильного загрязнения в мае и в зоне слабого загрязнения в июне-июле, а в контроле в целом наблюдается нормальный ход суточной транспирации.

Выводы и заключение.

1. Установлена экологическая видоспецифич-ность водного обмена дуба черешчатого по отношению к промышленному загрязнению: листья дуба характеризуются высоким ОСВ и низким ДВН. Отмечается снижения ОСВ и адекватное повышение ДВН в течение дня и в течение вегетационной динамики во всех зонах. Промышленное загрязнение не оказывает на них существенного и достоверного влияния. Наиболее подверженным параметром водного обмена к действию внешних стрессовых факторов среды является ИТ. Показано нарушение суточного транспирацион-ного процесса и подавление его в динамике вегетационного периода в условиях промышленного загрязнения.

2. Водный обмен листьев дуба черешчато-го характеризуется устойчивостью к действию промышленного загрязнения, что подтверждает

положение о большем адаптивном потенциале аборигенных видов к техногенезу по сравнению с интродуцентами.

Список литературы

1. Илькун, Г М. Загрязнители атмосферы и растения. Киев : Наукова думка, 1978. 248 с.

2. Кулагин, Ю. З. Индустриальная дендроэкология и прогнозирование. М. : Наука, 1985. 118 с.

3. Николаевский, В. С. Генетические и физио-лого-биохимические аспекты устойчивости растений в техногенной среде // Промышленная ботаника: состояние и перспективы развития : тез. докл. республ. науч. конф., посвящ. 25-летию Донец. ботан. сада АН УССР. Киев : Наукова думка, 1990. С. 29-32.

4. Кулагин, Ю. З. Древесные растения и промышленная среда. М. : Наука, 1974. 125 с.

5. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Башкортостан в 2011 г. / Мин-во по чрезвычайным ситуациям и эколог. безопасности Респ. Башкортостан. Уфа, 2012. 229 с.

6. Гетко, Н. В. Растения в техногенной среде: структура и функция ассимиляционного аппарата. Минск : Наука и техника, 1989. 208 с.

7. Гусев, Н. А. Взаимозависимость некоторых показателей водного режима растений и влияние на нее условий внешней среды // Водный режим растений в связи с обменом веществ и продуктивностью. М. : Изд-во Акад. наук СССР, 1963. С. 43 -49.

8. Якушев, Б. И. Роль транспирации в газообмене листа // Докл. АН БССР. 1974. Т. 18, № 4. С. 373-375.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.