Флуктуирующая асимметрия хвои picea obovata ledeb как биоиндикатор состояния урбанизированной среды

Фитоиндикация в последнее время становится все более актуальной и востребованной. Городская среда – источник обширного комплекса разнообразных веществ. Растение, особенно древесное, испытывающее антропогенный прессинг в течение долгих лет, реагирует на всю совокупность компонентов техногенной среды, в отличие от узкоспециализированных химических методов и физических приборов анализа. При этом чувствительность отдельных видов чрезвычайно высока – они способны реагировать даже на фоновое загрязнение.

Так установлено, что на атмосферное загрязнение воздуха более остро реагируют хвойные породы, по сравнению с лиственными растениями. Повышенная чувствительность хвойных связана с длительным сроком жизни хвои и поглощением газов, а также снижением массы хвои [2, 5].

Стабильность развития организмов является хорошим индикатором общего уровня загрязнения. Оценка стабильности развития организмов возможна с различных позиций. В последнее время широкое применение нашел морфологический подход. При этом величина флуктуирующей асимметрии различных признаков дает характеристику стабильности развития. Флуктуирующая асимметрия отражает результат неспособности организма развиваться в направлении его генетической траектории. Под флуктуирующей асимметрией понимают мелкие ненаправленные отклонения от симметричного состояния [3]. Флуктуирующая асимметрия позволяет выявить изменения состояния организма до появления явных признаков угнетения растения. Это особенно актуально в условиях слабого промышленного загрязнения, когда вариации метаболизма организмов еще не приводят к визуальным изменениям. Таким образом, по увеличению значений показателя флуктуирующей асимметрии можно говорить о степени нагрузки на экосистемы [4].

Цель работы заключалась в оценке состояния воздушной среды с помощью флуктуирующей асимметрии хвои ели сибирской (Picea obovata Ledeb).

Были заложены пробные площадки в смешанных посадках ели сибирской в жилых секторах Октябрьского (Академгородок, Ветлужанка) и Советского (КрАЗ, ТЭЦ-3) районов г. Красноярска. Также пробная площадь закладывалась в микрорайоне плодоягодной станции Октябрьского района. Этот участок, благодаря удаленности от центра города и отсутствию промышленных предприятий на своей территории, принят за относительный контроль. Всего было заложено 20 пробных площадей.

Материал для исследования забирался после полного завершения всех ростовых процессов в хвое – в конце августа 2011, 2012 гг. На каждой пробной площади с 10 взрослых деревьев секатором срезали ветви из средней части кроны со стороны дерева, обращенной на северо-восток. Анализировали по 10 пар хвои первого года жизни с 10 исследованных деревьев. Возраст хвои устанавливали по мутовкам. Визуально определяли наличие и степень повреждений [1]. Для определения разницы в длине между хвоинками одной пары применяли окуляр-микрометр с бинокулярной лупой.

Величину флуктуирующей асимметрии оценивали по формуле:

FA=2x|WL-WR|/|WL+WR|, где WL - длина одной иглы в паре, WR -длина второй иглы в паре [7].

Статистическую обработку проводили при помощи пакета Microsoft Excel 97 для Windows и компьютерного пакета статистических программ «Snedecor».

Полученные данные свидетельствуют о значительных различиях в морфометрических признаках изученных деревьев ели.

Наиболее высокие значения показателя флуктуирующей асимметрии отмечаются на площадке в Советском районе г. Красноярска – в среднем по району величина ее составила 0,0188±0,0008. Этот факт свидетельствует о нарушении стабильности развития ели сибирской на данных пробных площадях. Минимальные значения данного показателя зарегистрированы у исследованных деревьев на плодово-ягодной станции, в контрольной точке – 0,0104±0,0017. Таким образом, разница в показателях между двумя площадками составила более 180%. Значительной зависимости индекса флуктуирующей асимметрии от года исследования не отмечено, что может говорить об относительно стабильном уровне воздействия неблагоприятных факторов на изучаемые древесные организмы или о некоторой инертности ответной реакции последних.

Указанные изменения свидетельствуют о сильном стрессовом влиянии аэротехногенной нагрузки на деревья ели, что приводит к нарушению стабильности развития ассимиляционных органов. Вместе с тем визуальные признаки повреждения хвои аэрополлютантами в целом незначительны, что подтверждает данные о высоком адаптивном потенциале ели на данном этапе онтогенеза в условиях г. Красноярска.

Таким образом, наиболее экологически благополучными являются площадки Октябрьского района, за исключением Академгородка. Конечно, в Октябрьском районе нашего города более чистый воздух, чем, например, в Советском, где расположен алюминиевый завод. Но экологи говорят, что и в Октябрьском районе жить не столь безопасно, как это было принято считать раньше. Так, специалисты управления по охране окружающей среды администрации Красноярска сообщают: «При неблагоприятных погодных условиях может срабатывать фактор переноса загрязнений, когда силой ветра вредные вещества не выносятся из города, а перераспределяются над его территорией. Распространение антропогенных загрязнений посредством воздушных масс подчиняется розе ветров, присущей для каждого района или области. При этом в результате деятельности человека и изменения ландшафта происходят изменения направлений потоков переноса воздушных масс. Что не может не сказываться на общей картине распространения загрязнений. Это привело к тому, что наш Академгородок очень мощно накрывают потоки воздушных выбросов из центральной, наиболее загруженной автотранспортом, наиболее загазованной части города. И ещё не нужно забывать о том, что эта часть города (Академгородок и Октябрьский район в целом) подвержена аэрозольным выпадениям, которые переносятся к нам из Восточно-Казахстанской области – экологически неблагополучных Усть-Каменогорска, Семипалатинска. Тысяча километров для воздуха – это ничто, поэтому выбросы из этих областей доходят и до нас».

1. 
   Василевская, Н.В. Оценка стабильности развития популяций Pinus sylvestris L. в условиях аэротехногенного загрязнения (Мурманская область) / Н.В. Василевская, Ю.М. Тумарова // Биогеография Карелии. Труды Карельского научного центра РАН. – Вып. 7. – Петрозаводск, 2005. – С. 21-25.
   
2. 
   Есякова, О.А. Оценка загрязнения воздушной среды г. Красноярска / О.А. Есякова, Д.И. Целюк, А.Н. Кокорин, Р.А. Степень // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы: сб. ст. межрег. научно-практич. конф. - Красноярск, 2008. - С. 180-182.
   
3. 
   Захаров, В.М. Здоровье среды: методика оценки / В.М. Захаров, А.С. Баранов, В.И. Борисов и др. – М.: Изд. Центра экол. политики России, 2000. — 66 с.
   
4. 
   Захаров, В.М. Мониторинг здоровья среды на охраняемых природных территориях / В. М. Захаров, А.Т. Чубинишвили. – М.: Изд. Центра экол. политики России, 2001. — 148 с.
   
5. 
   Кучина, О.Е. Изменение размера и состава хвои ели как индикатор аэрогенного загрязнения г. Красноярска / О.Е. Кучина, О.А. Есякова, Р.А. Степень // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы: сб. ст. межрег. научно-практич. конф. - Красноярск, 2008. - С. 123-127.
   
6. 
   О состоянии окружающей природной среды Красноярского края ... : ежегодный доклад / Гос. ком. по охране окруж. среды Краснояр. края. - Красноярск:.... в 2009 году / ред.: Г. В. Кельберг, Ю. М. Мальцев. - 2010. - 237 с.
   
7. 
   Palmer A. R., Strobeck C. Fluctuating asymmetry: measurement, analysis, patterns // Ann. Rev. Ecol. Syst. 1986. V. 17. P. 391-421.