Одним из эффективных и недорогих методов биомониторинга является фитоиндикация, так как растения считаются надежными показателями загрязнения природной среды различными токсическими веществами. Они вынуждены адаптироваться к стрессовому воздействию среды с помощью физиолого-биохимических и анатомо-морфологических перестроек организма. Фиксация и оценка этих изменений дают достоверную картину условий места произрастания растений и отражают состояние городской среды.

Цель нашей работы   изучить изменчивость признаков пыльцы и генеративных органов березы повислой в условиях города Барнаула.

Объектом исследования служила береза повислая (Betula pendula Roth). Сбор пыльцы производили на территории города Барнаула в мае 2011 и 2012 гг. Изучено 15 точек, которые были выбраны по принципу расположения относительно главных автомагистралей города. Контролем служила точка, расположенная в районе Южно-Сибирского Ботанического Сада. Фертильность пыльцы (%) определялась после окрашивания ее раствором Люголя на микроскопе Микмед-1. Анализировали по 2000 клеток на каждую точку сбора.

Анализ морфометрических характеристик пыльцы березы повислой показал, что отклонения в размерах относительно контроля наблюдались как в положительную, так и в отрицательную сторону. В наибольшей степени диаметр пыльцевых зерен уменьшался в точках Шукшина, 10 и Дзержинского, 37 и составлял 53% и 54% (Табл.).

Таблица 1

Диаметр пыльцевых зерен березы повислой (Betula pendula Roth), мкм

Для березы повислой характерна в среднем низкая доля деформированной пыльцы (2,3%), варьируя от 0,91% до 4,31% в различных точках сбора. Однако, в большинстве исследуемых точек данный показатель превышал контрольное значение – 1,77%. Литературные данные свидетельствуют о зависимости процента поврежденных пыльцевых зерен от уровня антропогенной нагрузки. Как правило, максимальное количество обнаруживалось в городской зоне (1,6-3,0%) и минимальное – в сельскохозяйственной (1,1%). Спектр морфологических повреждений зависит от характера, интенсивности загрязняющих веществ и устойчивости самого вида растения [1].

При анализе фертильности были выделены три группы клеток: сильно, средне и неокрашенная пыльца, которые отражают интенсивность накопления крахмала. Неокрашенную пыльцу считали стерильной. Варьирование стерильной пыльцы составило от 1,63% до 6,48 %, при этом средняя доля стерильных зерен   4,00%. В 85% случаев доля плохо окрашенной пыльцы превышала значения контроля (2,06%). Процент средне окрашенной пыльцы варьировал от 3,55% до 28,96%, составляя в среднем 9,27%. Доля фертильной пыльцы во всех исследуемых точках была высока и составляла в среднем 86,71%. Минимальное количество наблюдали в точке по адресу пл. Победы (66,32%), максимальное наблюдалось в контрольной точке (Лесосечная, 25) 96,51% (Табл.2). Известно, что фертильность пыльцы является одним из важнейших признаков, характеризующих состояние окружающей среды. В условиях загрязнения увеличивается процент аномалий и наблюдается более широкий их спектр [2]. Однако, не только атмосферные загрязнители оказывают негативное влияние на микроспоро- и гаметогенез, приводя к морфологическим и биохимическим изменениям пыльцы, но и индивидуальные особенности каждого дерева [3].

Таблица 2

Доля плохо, средне и хорошо окрашенной пыльцы березы повислой (Betula pendula Roth.)

Нами были измерены и проанализированы морфологические показатели генеративных органов березы повислой, такие как длина и ширина. Показатель длины сережек варьировал от  3,79 см до 5,51 см, ширина изменялась от 0,35 см до 0,49 см. Средний показатель составил 4,74 см и 0,42 см соответственно.

Однако статистический анализ показал недостоверность этих отличий. Внешний вид генеративных органов в зависимости от точек произрастания так же не отличался. Цвет и структура соцветия во всех случаях были сходны. Хотя, в работах А. Иванова, Л. Романовой говорится о влиянии техногенного загрязнения на морфологию генеративных органов. Изменяются не только размеры, но и количество аномально развивающихся сережек [4, 5] (Табл.3).

Таблица 3

Морфометрические показатели генеративных органов

Таким образом, признак фертильности пыльцы березы повислой (доля сильно окрашенной) обнаружил максимальную изменчивость в различных точках г. Барнаула. Различия с контролем достигали 30%, что позволяет рекомендовать его как информативный признак для оперативного мониторинга состояния среды г.Барнаула.

Морфологические и морфометрические характеристики пыльцы (диаметр, доля деформированных пыльцевых зерен) достоверно отличаются от контрольных значений в 30-35% случаев, что указывает на возможности использования данного признака в условиях г. Барнаула как дополнительного к другим признакам при значительном загрязнении окружающей среды.

Варьирование размеров генеративных органов березы повислой (ширина, длина сережек) не является статистически значимым, что свидетельствует о невозможности использования данного признака в условиях г. Барнаула для характеристики интенсивности антропогенной нагрузки.

Библиографический список

1. Осмонбаева К.Б. Экологические аспекты проблемы поллинозов: автореф. дис. … канд.биол.наук. – Бишкек, 2006. – 26 с.

2. Калашник Н.А. Характеристика естественных насаждений хвойных видов Южного Урала по цитогенетическим показателям // Вестник ОГУ. ‑ 2009. ­ №6. – С. 157-169.

3. Валетова Е.А. Морфологические изменения хвои сосны под влиянием поллютантов // Состояние и перспективы развития плодоводства, овощеводства и лесного хозяйства Западной Сибири. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005.- С.223-225.

4 Иванов, А.И. Использование пыльцы древесных и травянистых растений для биоиндикации загрязнения окружающей среды // Вестник ДВО РАН, 2009. – №6. – С. 68-73.

5. Романова Л. И. Структурно-функциональные особенности лиственницы сибирской в зеленых насаждения г. Красноярска и его окрестностей: автореф. дис. … канд.биол. наук. – Красноярск, 2005. ­ 24 с.

Все статьи автора «ereschenko»