BIOINDICATIVE INDICATORS OF STABILITY OF POPULUS TREMULALEAF BLADES UNDER THE IMPACT OF TRAFFIC FLOW

Abstract


Reserched changes in stability of Populus tremula at different levels of exposure of vehicle emissions. Revealed morphometric differences of the leaf blades Populus tremula at different levels of anthropogenic impact.

Вредные выбросы автомобильного транспорта и промышленных предприятий, превышающие нормативы, уничтожают растительность на отдельных террито- риях и в масштабе целых районов.Древесные растения в крупных промышленных городах выполняют защитные и средообразующие функции, испытывая при этом постоянное техногенное воз- действие. В связи с этим все большее значение приобретает проблема изучения стабильности развития древесных растений в урбанизированной среде.Применение в качестве индикаторов состояния городской среды древесных растений целесообразно не только в связи с простотой проведения исследований, но и привязанностью в течение всей своей жизни к конкретной территории и подвержены характерому для этой территории влиянию почв и воздушной среды.Оценка состояния организмов (популяций) по стабильности развития, харак- теризующаяся уровнем флуктуирующей асимметрии морфологических структур, в настоящее время является одним из перспективных подходов, применяемых для интегральной оценки состояния урбанизированной среды [1].При различных факторах воздействия среды в листьях происходят морфоло- гические изменения (смещение асимметрии, уменьшение площади листовой пластины). Листовой аппарат является наиболее чувствительным органом, кото- рый может адекватно отразить уровень воздействия окружающей среды на рас- тительный организм [9].Методика основана на теории стабильности развития (морфогенетического гомеостаза), разработанной российскими учеными (А.В. Яблоков, В.М. Захаров и др.). Теория доказывает, что стрессирующие воздействия различного типа вы- зывают в живых организмах изменения стабильности развития, которые могут быть оценены по нарушению морфогенетических процессов [2].В качестве меры стабильности развития билатеральных морфологических структур растений широко применяется флуктуирующая асимметрия, под кото-45Вестник РУДН, серия Экология и безопасность жизнедеятельности, 2016, № 3рой понимают случайные незначительные отклонения от симметричного состо- яния [8]. Флуктуирующая асимметрия, имеющая ненаследственный характер, наблюдается и на фоне наследственных типов асимметрии, таких как антисим- метрия и направленная асимметрия [3]. Величина флуктуирующей асимметрии возрастает при действии любых средовых стресс-факторов [8]. Это позволяет использовать флуктуирующую асимметрию листа различных видов древесных растений для оценки уровня загрязнения природной среды.Актуальность исследования заключается в накоплении данных для проведения экологического мониторинга состояния городской среды и обоснованности при- менения в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды не только хвой- ных растений и березы, но и других видов растительности, наиболее распростра- ненных или характерных для конкретного участка наблюдения.Целью работы является оценка качества среды придорожных территорий по показателям нарушения стабильности развития высших растений на примере Populus tremula.Материалы и методы исследованияВ данной работе рассматривали возможность использования в оценке стабиль- ности развития по показателям флуктуирующей асимметрии листовой пластины Populus tremula в связи с ее высокой газоустойчивостью и широким распростра- нением на территории России.Осина (Populus tremula) - вид лиственных деревьев из рода «тополь» семейства«ивовые», крупное дерево до 35 м высотой и 1 м в диаметре, листья ее округлые, кожистые, городчатые (округло-зубчатые), сидящие на длинных сплюснутых с боков черешках. Осину используют для озеленения населенных пунктов как бы- строрастущее и ветроустойчивое дерево. Осина широко распространена в районах с умеренным и холодным климатом Европы и Азии [6]. На территории России встречается повсеместно, от Северного полярного круга до границ лесостепной зоны [5. C. 21].Осина более устойчива к дымовым газам, чем хвойные породы. Установлено, что в Московской области под влиянием промышленных газов у осины умень- шаются листья, на них появляются темно-коричневые пятна, снижается прирост в высоту на 30-50% [10].Сбор образцов листьев осуществлялся в августе-сентябре 2014 г. Результаты визуальных наблюдений показали, что состояние лиственного покрова осины вдоль автомагистралей неудовлетворительное: наблюдается раннее пожелтение и высыхание листовой пластины, точечный и краевой некроз листовых пласти- нок, листья покрыты пылью и частицами сажи, которые являются следствием выбросов автомобильного транспорта.Для оценки последствий антропогенного воздействия выбрано три учетные площадки [11], где регулярны крупные транспортные пробки и скорость движе- ния транспорта не превышает 10 км/ч на участке не менее 1 км, и одна учетная площадка в зоне района исследования с низкой степенью антропогенной нагруз- ки (парковая зона, на значительном удалении от крупных автомагистралей).46Кузнецова А.С., Сотникова Е.В. Биоиндикационные показатели стабильности развития...Учетная площадка 1 - Шоссе Энтузиастов - движение транспорта интенсив- ное (трехполосное в обе стороны), расположены несколько остановок городско- го транспорта, станция метро, регулярно возникают крупные транспортные проб- ки протяженностью 3-5 км по направлению в центр города расположен крупный лесопарк (Измайловский парк), средняя скорость в часы пик не превышает 5-10 км/ч.Учетная площадка 2 - Люблинская улица до пересечения с Волгоградским проспектом - интенсивное движение автотранспорта (двухполосное в обе сто- роны, местами с расширениями до трех полос), крупный транспортно-переса- дочный узел (метро, наземный транспорт, пригородные электропоезда), крупные транспортные пробки протяженностью до 1,5 км, средняя скорость в часы пик не превышает 3-5 км/ч.Учетная площадка 3 - Рязанский проспект - движение транспорта интенсив- ное (трехполосное в обе стороны), расположены несколько остановок городско- го транспорта, станция метро, регулярно возникают крупные транспортные проб- ки протяженностью 2-4 км, средняя скорость в часы пик не превышает 7-10 км/ч.Учетная площадка 4 - Измайловский парк г. Москвы, зона для оценки услов- ного фонового уровня. Расстояние до автомагистрали не менее 50-100 м.В качестве контрольных были выбраны листья осины (Populus tremula) из на- саждений с фоновым уровнем загрязнения, характерным для района исследования (в отдалении от автомагистралей на территории Измайловского парка г. Москвы).Рис. Параметры промеров листьев Populus tremula: 1 - ширина половинки листа; 2 - длина второй жилкиот основания листа; 3 - расстояние между основаниями первой и второй жилок; 4 - расстояние между концами этих жилок; 5 - угол между главнойи второй от основания жилкамиСбор материала проводился в стандартных погодных условиях (ясно, безве- тренно) в количестве 10 шт. с 10 близкорастущих условно одновозрастных дере- вьев. С листьев снимали показатели по пяти билатеральным признакам, с левой и правой стороны, в соответствии с методикой В.М. Захарова [4]: ширина поло- вины листа; длина жилки второго порядка; расстояние между основаниями пер-47Вестник РУДН, серия Экология и безопасность жизнедеятельности, 2016, № 3вой и второй жилок; расстояние между концами первой и второй жилок; угол между главной и второй от основания листа жилок второго порядка (рис.).Результаты исследованияАнализ флуктуирующей асимметрии по каждому признаку проводился путем определения дисперсии асимметрии - относительной величины различия в про- мерах слева и справа, отнесенного к их сумме.Величину флуктуирующей асимметрии всех признаков оценивали интеграль- ным показателем - средним относительным различием между сторонами на при- знак. В придорожной зоне в листьях осины обыкновенной флуктуирующая асим- метрия листовой пластинки варьируется от 0,067 до 0,079 и характеризует неста- бильность развития осины в условиях воздействия автотранспорта. В контрольной точке в Измайловском лесопарке г. Москвы флуктуирующая асимметрия в сред- нем составляет 0,047 - условная норма для данного района (табл. 1).Величина флуктуирующей асимметрии листовых пластинок осиныТаблица 1№Величина интегральных показателей, ммМесто исследованияИзмайловский паркЛюблинская улицаШоссе ЭнтузиастовРязанский проспект1.Ширина половинок0,0100,0340,0390,0282.Длина жилки 2-го порядка0,0280,0400,0340,0363.Расстояние между основаниями 1-й и 2-й жилок0,1030,1560,1340,1104.Расстояние между концами 1-й и 2-й жилок0,0750,1130,1120,1165.Угол между главной и 2-й от основа- ния листа жилками 2-го порядка0,0310,0500,0490,045Величина флуктуирующей асимметрии вы- борки0,0470,0790,0740,067Данные полученные с растений вблизи автомагистралей свидетельствуют, что растения находятся в сильно угнетенном состоянии (величина флуктуирующей асимметрии > 0,067) и под действием антропогенного загрязнения у осины из- меняются внутренние и внешние функции и признаки. Чем выше уровень за- грязнения окружающей среды района произрастания исследуемых объектов, тем выше флуктуирующая асимметрия листовой пластинки осины.Статистическая значимость различий между выборками по величине средне- го относительного различия между сторонами на признак определялась по t-критерию Стьюдента при 5%-м уровне значимости (вероятность ошибочной оценки P = 0,05) (табл. 2).Таблица 2Сравнение листовых пластин Populus tremula контрольного и исследуемых участковОбъект исследованияФлуктуирующая асимметрияСтандартное отклонениеДисперсияtИзмайловский парк0,0470,0050,000025-Люблинская улица0,0790,0120,0001450,34Рязанский проспект0,0670,0100,0001010,19Шоссе Энтузиастов0,0740,0110,0001310,3748Кузнецова А.С., Сотникова Е.В. Биоиндикационные показатели стабильности развития...Сравнение листовых пластин деревьев контрольного и исследуемых участков показало большие различия по морфологической изменчивости. Они выража- ются в значительно больших значениях дисперсии флуктуирующей асимметрии и общей фенотипической изменчивости у деревьев, произрастающих на придо- рожных территориях, что является результатом снижения уровня стабильности их развития.ВыводыНа показатель флуктуирующей асимметрии в урбанизированной среде оказы- вает влияние насыщенность транспортной нагрузки, расстояние от источника загрязнения, открытость и защищенность участка, а также уровень качества до- рожного покрытия.Общее санитарное состояние зеленых насаждений в исследуемом районе яв- ляется неудовлетворительным, а вблизи крупных автомагистралей сильно угне- тенным.Осина обыкновенная может использоваться как индикатор загрязнения го- родской среды автотранспортом.Экспериментально установили, что в придорожной полосе флуктуирующая асимметрия листовой пластинки осины обыкновенной варьируется от 0,067 до 0,079 и характеризует нестабильность развития осины в условиях воздействия автотранспорта. В контрольной точке в Измайловском лесопарке г. Москвы флук- туирующая асимметрия в среднем составляет 0,47.Появление на листьях растений некротических пятен также свидетельствует о загрязнении территорий.Высокий уровень флуктуирующей асимметрии у деревьев, произрастающих вдоль автотрасс по сравнению с контрольными, свидетельствует о снижении уров- ня стабильности их развития и ухудшении качества среды обитания.

A S Kuznetsova

Moscow state university of mechanical engineering (MAMI)

Bolshaya Semenovskaya str., 38, Moscow, Russia, 107023

E V Sotnikova

Moscow state university of mechanical engineering (MAMI)

Bolshaya Semenovskaya str., 38, Moscow, Russia, 107023

Views

Abstract - 58

PDF (Russian) - 1755


Copyright (c) 2016 Кузнецова А.С., Сотникова Е.В.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.