Статья опубликована в №82 (июнь) 2020
Разделы: Экология
Размещена 06.06.2020. Последняя правка: 06.06.2020.
Просмотров - 1114

ПЫЛЬЦА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ, ПРОИЗРАСТАЮЩЕЙ ВОЗЛЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТРАССЫ

Васильев Денис Владимирович

К.Б.Н. Профессор.

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

С.Н.С.

УДК 625.77

Развитие транспорта в последние десятилетия вызвало резкое увеличение загрязнения природной среды тяжелыми металлами и другими токсикантами, что крайне негативно отразилось на лесных экосистемах и прежде всего тех, через которые проходят автомобильные дороги. Леса и зеленых насаждения вдоль автотрасс выполняют средовосстанавливающую функцию, балансируют газовый состав воздуха и уровень его загрязнённости, понижают шумовое воздействие. Но эффективность выполняемых ими функций может значительно снижаться поскольку в результате воздействия выбросов автомобильного транспорта происходит гибель растений, угнетение их развития, снижение биоразнообразия экосистем и их устойчивости к стрессам. Особенно чувствительны к такому воздействию хвойные растения благодаря своей высокой чувствительности к действию химических токсикантов. А поскольку хвойные часто являются видами эдификаторами, то их массовая гибель или угнетение развития оказывает существенный эффект на функционирование экосистем (Ellison et all., 2005).

Сосна обыкновенная является классическим объектом популяционной генетики и экологии и, благодаря своей высокой чувствительности, имеет длинную историю экологических и радиобиологических исследований. Наиболее чувствительны к стрессовым условиям окружающей среды генеративные органы хвойных растений. Генеративная сфера сосны обыкновенной, формирующая будущее потомство, подвержена воздействию аэрополлютантов. Атмосферные загрязнения оказывают значительное  влияние на жизнеспособность пыльцы. Формирование зачатков микростробилов начинается в год, предшествующий «цветению», после окончания линейного роста побегов, что позволяет токсикантам оказыватьт длительное воздействие на данные органы. Целью настоящей работы являлась оценка влияния выбросов автотранспорта на частоту аномальных  пыльцевых зёрен сосны обыкновенной.

Материалы и методы

Объектом исследования была Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) – которая является основным лесообразующим видом - эдификатором в центральных районах Россиии. Обладая высокой чувствительностью к антропогенному загрязнению, она является одним из биологических видов наиболее часто используемых для биологического мониторинга (Буторина и др., 2001; Машкина и др., 2009; Sparrow, 1966; Карабань и др. 1979). Анализ исследований выполненных на сосне (Эрна, Раук, 1986; Козубов, Таскаев, 1994; Кальченко, Федотов, 2001; Машкина и др., 2009) позволил выделить ряд тест-систем, пригодных для индикации эффектов воздействия токсикантов в небольших дозах и концентрациях. Установлено, что к действию неблагоприятных факторов наиболее чувствительны репродуктивные органы хвойных растений

Исследование проводили в районе автотрассы М3. Исследовалась популяция деревьев сосны обыкновенной произрастающая вдоль дорожного полотна (Т). Контроль (К) был собран в экологически чистом месте в 500 метрах от трассы. Пыльца сосны собиралась в середине мая по 10-30 стробилов с дерева, и хранилась в холодильнике. Исследование проводилось на микроскопе Люмам И1 при увеличении в 120 раз. Для анализа качества пыльцы проводили ее окрашивание разведённым 1:5 раствором йода в воде. После чего под микроскопом определяли наличие и число наиболее распространённых тератоморфных форм: разноразмерные пыльцевые мешки (пм); сжатые пм; отсутствие 1 пм; отсутствие пм; деформировано тело пыльцевого зерна; редуцировано тело зерна; редуцированы пм, с тремя пм; воротничковая; гипертрофированное (диплоидное) пыльцевое зерно.

Экспериментальные данные проверяли по критерию Диксона на наличие выбросов, которые исключали из дальнейшего рассмотрения. Данные обрабатывали методами вариационной статистики с использованием Microsoft Office Excel 2007. Для оптимизации объема выборки применяли методику статистического анализа эмпирических распределений (Гераськин и др, 1994). Статистическую значимость отличий оценивали с помощью критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Формирование репродуктивных структур у растений (пыльников, спорогенной ткани, микроспор и пыльцы) связано с большим количеством быстро и последовательно протекающих клеточных делений. Как известно, именно процесс деления клетки является особенно чувствительным к стрессовым воздействиям и сопровождается перестройкой биохимических процессов. Стресс отражается на жизнеспособности и морфологии пыльцевых зерен. Пыльцевое зерно сосны обыкновенной в норме имеет тело и два воздушных мешка (в.м.), образующихся в результате расхождения слоёв экзины, пространство между которыми у сформированного зерна заполнено воздухом. Мешки симметрично расположены и одинаковы по размеру. При изучении аномалий развития пыльцы сосны обыкновенной были выявлены распространённые тератоморфные формы: разноразмерные мешки; сжатые мешки; отсутствие 1 мешка; отсутствие мешков; деформировано тело пыльц-го зерна; редуцировано тело зерна; редуцированы мешки, с тремя мешками; воротничковая; гипертрофированное (диплоидное) пыльцевое зерно.

Частота аномалий пыльцы у популяции сосны произрастающей вдоль автострады статистически значимо выше, чем в контроле (рисунок 1).

Рисунок 1.  Частота встречаемости абортивной пыльцы

 

Наиболее распространенными аномалиями пыльцы были  разноразмерные пм; сжатые пм; отсутствие одного пм; деформированое тело пыльцевого зерна; редуцированые пм (таблица 1).

 

Таблица 1. Частота встречаемости тероморфных форм пыльцы

Вариант

Форма пыльцы	Вариант
	К	Т
Нормальная	89,60±0,04	59,53±0,04
Разноразмерные пм	1,32±0,01	11,92±0,01
Сжатые пм	2,75±0,01	12,62±0,01
Остутствие 1 пм	1,54±0,01	3,13±0,01
Отсутствие пм	0,61±0,01	1,74±0,01
Деформированое тело пыльцевого зерна	0,77±0,01	4,44±0,01
Редуцированыое тело пыльцевого зерна	0,39±0,01	0,96±0,01
Редуцированые пм	2,70±0,01	4,26±0,01
Воротничковая	0,06±0,01	1,22±0,01
3 мешка и более	0,22±0,01	-
Гипертрофированное (диплоидное) пыльцевое зерно	0,06±0,04	0,17±0,04

 

Выводы

Проведенное исследование влияния выбросов автотранспорта на частоту аномальных  пыльцевых зёрен растений сосны обыкновенной произрастающих вдоль автомобильной трассы показало, что уровни загрязнения воздуха и почв выбросами автотранспорта в районе автотрассы М3 приводят к явным нарушениям качества пыльцы  у сосновых насаждений.

1. Ellison A.M., Bank M.S., Clinton B.D., Colburn E.A., Elliott K., Ford C.R., Foster D.R., Kloeppel B.D., Knoepp J.D., Lovett G.M., Mohan J., Orwig D.A., Rodenhouse N.L., Sobczak W.V., Stinson K.A., Stone J.K., Swan C.M., Thompson J., Holle B.V., Webster J.R. Loss of foundation species: consequences for the structure and dynamics of forested ecosystems // Frontiers Ecology Environment. 2005. V. 3, P. 479-486.
2. ICRP. Environmental protection: the concept and use of reference animals and plants // Annals of the ICRP. – 2008. – V. 38. – № 4-6. – P. 1–242.
3. Sparrow, A. H. Research uses of the gamma field and re lated radiation facilities at Brookhaven Na-tional labo ratory // Radiat. Bot. 1966. – V. 6. – Pp. 377–405.
4. Буторина, А. К., Калаев, В. Н., Миронов, А. Н. Цитогенетическая изменчивость в популяциях сосны обыкновенной // Экология. 2001. – № 3. – С. 198–209.
5. Кальченко В.А., Федотов И.С. Генетические эффекты острого и хронического воздействия ионизирующих излучений на Pinus sylvestris L., произрастающих в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС // Генетика. 2001. Т. 37. № 4. С. 427–447.
6. Карабань Р.Т., Мишенков Н.Н., Пристер Б.С. и др. Эффекты острого гамма-облучения на лесные биогеоценозы // В кн.: Проблемы лесной радиоэкологии. Труды ИПГ. Гидрометеоиздат, 1979. Вып. 38. С. 27–52.
7. Козубов Г.М., Таскаев А.И. Радиобиологические и радиоэкологические исследования древесных растений. С.-П.: Наука, 1994. 256 с.
8. Машкина О.С., Калаев В.Н., Мурая Л.С., Леликова Е.С. Цитогенетические реакции семенного потомства сосны обыкновенной на комбинированное антропогенное загрязнение в районе Новолипецкого металлургического комбината // Экологическая генетика. 2009. Т. 7. № 3. С. 17—29.
9. Эрна А., Раук Ю., 1986. Хвойные деревья индикаторы техногенной нагрузки в промышленном ландшафте // Изв. АН ЭССР. Сер. биол. Т. 35. № 2. С. 131–141.

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий