Экология

Секция 6. «Экологический мониторинг»

УДК 581.2.02

Т. І. Юсипіва, К. Ю. Мінєєва

Дніпропетровський національний університет ім. О. Гончара

Біометричні характеристики однорічного пагона декоративних чагарників в умовах техногенних територій

В умовах локального й глобального забруднення довкілля інгредієнтами промислових викидів важливу роль в оптимізації середовища відіграють зелені насадження. Дерево-кущові рослини створюють особливий мікроклімат, змінюють мінеральний склад ґрунту, акумулюють токсичні гази й важкі метали. Однак озеленення промислових підприємств і створення зелених захисних зон навколо них повинно узгоджуватись з даними газостійкості декоративних порід [1; 5]. Дослідження інтенсивності вегетативного росту рослин має важливе значення для інтегральної оцінки життєздатності та перспективності вирощування інтродуцентів [4]. Для створення інтродукційних популяцій, стійких до впливу промислових полютантів, такі біолого-екологічні дослідження необхідно проводити з різними видами чагарників з метою виявлення найбільш стійких саме у тих чи інших техногенних умовах [8].

Зважаючи на це, метою нашої роботи було вивчення впливу промислового забруднення середовища SO₂ та NO₂ на біометричні характеристики пагона чагарникових рослин, інтродукованих у степове Придніпров’я.

Збирання матеріалу проводилось у жовтні 2008 р. у контрольній (умовно чистій) зоні – Ботанічному саду ДНУ, де концентрації токсичних газів не перевищують ГДК; зоні сильного забруднення (моніторинговій точці І, що знаходиться на відстані 2 км від ЗАТ «Дніпропрес»), де за даними міської санепідемстанції середня концентрація SO₂ становила 0,29 мг/м³, NO₂ – 0,24 мг/м³, у зоні середнього забруднення (точці ІІ на відстані 3 км від джерела забруднення) концентрації SO₂ та NO₂ були 0,15 мг/м³ і 0,12 мг/м³ відповідно.

Об’єктами дослідження були інтродуковані види чагарникових рослин: карагана дерев’яниста (Caragana arborescens Lam. – родина Fabaceae Lindl., рід Caragana Lam.), дерен (свидина) кров’яно-червоний (Cornus sanguinea (L.) Opiz – родина Cornaceae L., рід Cornus  L.), птелея трилиста (Ptelea trifoliata L. – родина Rutaceae L., рід Ptelea L.), які використовуються при створенні ландшафтних композицій у парках, скверах, ботанічних садах, озелененні промислових підприємств, районів житлової забудови міста і зон рекреації.

На кожній із пробних ділянок із гілок середньої частини крони з південно-східного боку було відібрано по 30 однорічних пагонів кожного виду чагарників. Повторність досліду складала 30–100 вимірювань для кожного із морфометричних показників, які проводили за загальноприйнятими методиками [3]. Експериментальні дані оброблено статистично [6].

Проведені дослідження свідчать про незначний вплив токсичних газів на біометричні параметри однорічного пагона C. arborescens і P. trifoliata, та про суттєве пригнічення ростових процесів у виду C. sanguinea. Як видно із табл. 1, довжина однорічних пагонів C. arborescens і P. trifoliata в умовах промислового забруднення практично не змінюється порівняно з контролем (різниця між контрольними та дослідними варіантами недостовірна при 5%-му рівні значущості). Річний приріст пагона C. sanguinea складає лише 50,6% від контрольного значення в зоні сильного забруднення та 75,6% – на ділянці із середніми концентраціями токсичних газів в атмосферному повітрі. Це пов’язане із видовженням міжвузлів у перших двох видів (на 45,1% порівняно з контрольною величиною у C. arborescens і на 12,8% у P. trifoliata), та зі зменшенням цього показника у C. sanguinea (на 39,2% у моніторинговій точці І і на 19,1% у точці ІІ). Кількість міжвузлів, навпаки, у C. arborescens і P. trifoliata знижується, що пов’язане із закладанням на пагоні меншого числа листків (табл. 1, рис. 1), а у C. sanguinea – збільшується, як і кількість листків на модельній гілці.

Слід зазначити, що в літературі зустрічаються дані, які ілюструють як негативну дію промислових викидів морфометричні показники однорічного пагона деревних і чагарникових рослин, так і стимулюючу. Так, за результатами досліджень, проведених Черніковою О. В. (2007), приріст пагонів у представників роду Spirаea L. в умовах промислового забруднення SO₂, NO₂ і важкими металами складав 102–181% від значень цього показника у рослин, що зростали в умовах чистої зони – Ботанічного саду ДНУ [7]. Гришком В. Н. (2002) показане збільшення довжини пагона Ulmus pumilla L., Robinia  pseudoacacia L., Populus canadensis Moench. за рахунок зростання довжини міжвузлів та їх кількості, а також зменшення цих параметрів, що призводить до зниження довжини пагона у виду Aesculus hippocastanum L. [2].

Таблиця 1

Вплив SO₂ та NO₂ на морфометричні показники пагона чагарників

Вид	Контроль	Моніторингова точка І	t	Моніторингова точка ІІ	t
Річний приріст пагона, см
C. arborescens C. sanguinea P. trifoliata	15,220,45 14,29+0,91 11,61+0,78	14,17+0,46 7,23+1,31 10,84+0,45	1,63 3,54 0,86	– 10,80+0,73 –	– 2,99 –
Довжина міжвузля, см
C. arborescens C. sanguinea P. trifoliata	1,82+0,07 4,29+0,20 1,72+0,22	2,64+0,09 2,61+0,60 1,94+0,28	7,19 2,66 0,13	– 3,47+0,16 –	– 3,20 –
Кількість листків на модельній гілці, шт.
C. arborescens C. sanguinea P. trifoliata	60,64+0,23 48,99+1,41 63,97+0,46	51,16+0,46 89,90+0,93 54,43+0,88	18,43 24,22 9,61	– 58,24+1,38 –	– 4,69 –
Довжина черешка листка, см
C. arborescens C. sanguinea P. trifoliata	7,74+0,29 1,63+0,05 6,79+0,68	8,12+0,22 1,26+0,02 8,73+0,60	1,04 6,85 2,14	– 1,51+0,34 –	– 0,35 –
Площа одного модельного листка, см^2
C. arborescens C. sanguinea P. trifoliata	20,54+0,92 42,85+1,28 87,08+16,29	32,03+6,31 24,73+6,11 141,42+15,34	3,40 2,90 2,42	– 22,99+6,87 –	– 2,84 –
Площа асиміляційної поверхні на модельній гілці, см^2
C. arborescens C. sanguinea P. trifoliata	1255,84+58,73 2098,81+39,76 5897,0+33,40	1624,32+31,37 2329,11+27,99 8888,30+27,50	5,53 4,74 69,15	– 1339,28+44,53 –	– 12,72 –

Примітка: t _табл. = 1,96.

Одним із найбільш інформативних показників росту і розвитку рослини є морфометричні характеристики листової поверхні, зміни розмірів якої можуть бути непрямим свідченням змін у рослинному організмі інтенсивності фотосинтезу. Як показали наші дослідження, площа модельного листка у вивчених нами видів чагарників є досить чутливим ростовим параметром. Так, його величина в умовах техногенезу значно зростає порівняно з контрольним значенням у C. arborescens і складає 155,9%, а також у P. trifoliata (162,4% відповідно). В обох видів це пояснюється суттєвим збільшенням площі листочка у складному листку: на 36,0% порівняно з контролем у C. arborescens і на 66,7% – у P. trifoliata (табл. 2). Кількість окремих листочків у C. arborescens практично не змінюється порівняно з цим показником у рослин із чистої зони (різниця між контрольним та дослідним варіантами недостовірна при 5%-му рівні значущості), а у P. trifoliata є постійною величиною.

Таблиця 2

Вплив SO₂ та NO₂ на морфометричні показники складного листка чагарників

Вид	Контроль	Моніторингова точка І	t
Кількість листочків у складному листку, шт.
C. arborescens	11,54+0,19	10,91+0,83	0,74
Площа одного модельного листочка, см^2
C. arborescens P. trifoliata	2,03+0,21 28,29+1,74	2,76+0,19 47,15+1,71	2,58 7,73

Примітка: t _табл. = 1,96.

Що стосується розмірів листової пластинки у C. sanguinea, слід зазначити, що в умовах хронічної дії на рослини токсичних газів SO₂ та NO₂ площа модельного листка у цього виду суттєво знижується порівняно з такою ж характеристикою у контрольних рослин: на 42,3% у моніторинговій точці І та на 46,3% у рослин ділянки ІІ (рис. 1), що не може не вплинути на загальну площу асиміляційної поверхні у рослин цього виду.

Значення показника площі листової поверхні суттєво зростають в усіх об’єктів дослідження. Найвищою, порівняно з контрольною величиною, є площа асиміляційної поверхні у P. trifoliata, меншою мірою вона зростає у C. arborescens і C. sanguinea. Не дивлячись на те, що площа модельного листка у цього виду суттєво знижується під дією промислових емісій SO₂ та NO₂, площа асиміляційної поверхні в зоні сильного забруднення зростає за рахунок закладання більшої кількості листових пластинок, тобто неспецифічною адаптивною реакцією на забруднення середовища можна вважати ксероморфні риси у будові пагона цього виду чагарників. Однак, цей показник у зоні середнього забруднення суттєво знижується відносно контрольної величини.

Збільшення асиміляційної поверхні у досліджуваних видів ми вважаємо пристосувальною реакцією чагарників до дії негативних факторів середовища, що дає змогу рослинам зберігати інтенсивність фотосинтезу на рівні, достатньому для росту і розвитку рослинного організму. Слід зазначити, що підвищення площі листків на 106–129% від контролю у чагарників роду Spirаea L. в умовах промислового забруднення спостерігала Чернікова О. В. [7].

Рис. 1. Вплив промислового забруднення SO₂ та NO₂ на морфометричні показники стебла однорічного пагона чагарників, % від контролю.

А – C. arborescens, Б – C. sanguinea (моніторингова точка І),

В – C. sanguinea (моніторингова точка ІІ), Г – P. trifoliata.

Таким чином, вивчення впливу промислових емісій оксиду сульфуру (IV) та оксиду нітрогену (IV) на морфометричні характеристики однорічного пагона чагарників показало, що ростові процеси пригнічуються у виду C. sanguinea, у якого в умовах техногенезу суттєво зменшуються річний приріст пагона, довжина міжвузля, довжина черешка листка, а також площа модельного листка. В інших видів C. arborescens і P. trifoliata майже усі досліджені характеристики пагона, за виключенням числа листків на модельній гілці, збільшуються порівняно з контролем, що характеризує їх як досить стійкі до дії токсичних газів види, тому самосів цих чагарників можна використовувати для озеленення промислових підприємств із пріоритетними забруднювачами SO₂ та NO₂.

Список використаної літератури:

1. Бессонова В. П., Юсипіва Т. І. Семенное возобновление древесных растений и промышленные поллютанты (SO₂ и NO₂). – Запорожье: ЗДУ, 2001. – 193 с.

2. Гришко В. Н. Ріст деревних рослин в умовах техногенного забруднення // Укр. бот. журн., 2002. – Т. 59, № 1. – С. 79–89.

3. Клейн Р. М., Клейн Д. Т. Методы исследования растений. – М.: Колос, 1974. – 527 с.

4. Кулагин Ю. З. Лесообразующие виды, техногенез и прогнозирование. – М.: Наука, 1980. – 115 с.

5. Кузнецов С. І., Немерцалов В. В. Фактори впливу та вимоги до інтродукційної оптимізації зелених насаджень міського середовища // Матер. Міжнар. наук.-практ. конф. «Сучасні проблеми інтродукції та акліматизації рослин». Д.: ДНУ, 2008. – С. 13–14.

6. Приседський Ю. Г. Статистична обробка результатів біологічних експериментів. – Донецьк: ДДУ, 1999. – 210 с.

7. Черникова О. В. Перспективы использования растений рода Spiraea L. в озеленении промышленных предприятий // Матер. Міжнар. наук.-практ. конф. «Сучасні проблеми інтродукції та акліматизації рослин». Д.: ДНУ, 2008. – С. 170–171.

8. Юсыпива Т. И. Зайцева И. А., Грицай З. В., Винниченко А. Н. Адаптивные возможности кленов в самовозобновляющихся культурфитоценозах степной зоны Украины // Бюлетень Державного Нiкiтського ботанічного саду. – Ялта, 1999. – Вип. 81. – С. 182–186.