Изменение физиолого-морфологических параметров туи западной в условиях городской среды
Л.
А. СмирноваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Смирнова
Л.
А. Изменение физиолого-морфологических параметров туи западной в условиях городской среды // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – Т. 13. – С.
4561–4565. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/85913.htm.
Аннотация. Исследования проводили на территории г. Вологды. Показано ухудшение жизненности растений туи западной в городских условиях. В результате исследования физиолого-биохимических показателей установлено снижение содержания хлорофиллов и увеличение стресс-индуцируемого синтеза пролина и фенольных соединений.
Текст статьи
Смирнова Любовь Александровна,Студент, бакалавр, ФГБОУ ВПО «Вологодский государственный университет», г.ВологдаSmirnowaliuba@yandex.ru
Изменение физиологоморфологических параметров туи западной в условиях городской среды
Аннотация. Исследования проводили на территории г. Вологды. Показано ухудшение жизненности растений туи западной в городских условиях. В результате исследования физиологобиохимических показателей установлено снижение содержания хлорофиллов и увеличение стресс–индуцируемого синтеза пролина и фенольных соединений.Ключевые слова: туя западная, адаптации, городская среда.
Туя западная, произрастающая в зеленых насажденияхгорода Вологды испытывает нагрузку, в первую очередь, как интродуцент, то есть произрастает в условиях нехарактерных для её естественного ареала (иные климат, водные ресурсы, температуры, сезонные изменения). Так же на данную культурувлияетмножество техногенных факторов,свойственных городской среде:загазованность изапыленность воздуха, засолённость и относительная бедность почвенного покрова, нарушенный водный режим, повышенные температуры, шумовое загрязнение, иное распределение света и др. Ко многим из них,путём перестройки комплекса признаков на всех уровнях биологической организации,туя западная адаптирована [1]. Были выявлены некоторые физиологические механизмы её адаптации, способствующие выживанию и успешному прохождению фаз онтогенеза.Важно отметить, что ухвойных растений наблюдается снижение жизненного состояния под влиянием веществ загрязняющих атмосферу [2]. Прежде всего, в условиях городской средыу туи западной происходит расширение спектра жизненных форм. В связи с газоустойчивостьюи пылеустойчивостью видажизненное состояние особей в урбанизированной среде прежде всегозависит от рекреационных воздействий [3].
В условиях городской средыу туизападнойбыли выделены 4 категории жизненности: здоровые, угнетённые, сильно угнетённые и отмирающие. Жизненное состояние культурыснижается в результате совместного действия природных и антропогенных факторов (освещённость, конкуренция с другими видами, механическое повреждение, и др.) [1]. В оптимальных для жизнедеятельности условиях туязападнаяхарактеризуется наличиемгустой, чётко очерченнойузкопирамидальной, позднееяйцевиднойформойкроны [4]. Под действием факторов городской среды внешний облик растениязаметно меняется. Туя имеет поверхностную корневую систему, что обуславливает высокую чувствительность растения к засолению почв, их перегреву и недостаточной влагообеспеченности. Под действием данных факторовхвоя буреетиотмечаетсяпреждевременныйветкопад [1,4]. Сильно пониженная кислотность почв приводит к замедлению роста туи почти в полтора раза[5]. Произрастая в затенённых местах крона туи редеет, хвоябледнеет, что приводит к снижению декоративности растения и,возможно,дальнейшей его гибели. Наиболее ярко данная зависимость проявляется узолотистых и пёстрых форм [1, 7,8]. Нередко можно наблюдать растения туи усыпанные шишками. Обильное плодоношение может быть нормой в том случае, если оно повторяется каждые 23 года, реже 4 [5]. Одной из причин ежегодно повторяющегося обильного плодоношения являются сравнительно бедные почвы [6]. Активность роста туи западной обратно пропорциональна её плодоношению. Следовательно, условия, усиливающие рост туи, часто вызывают бесплодие растения. Например, использование азотистыхудобрений повышает вегетативный рост, но тем самым подавляет плодоношение [5].Побурение побегов, особенно в нижней части растения, часто является следствием использования технической соли для чистки дорог и реагентов, а так же избыточного внесения удобрений. Яркое весеннее солнце может привести квыгоранию хвои,что такжеприводит кпобурениюи дальнейшемуотмираниюветвей [8].Комплекс морфо физиологических параметров определяет устойчивость туи западной в условиях антропогенных воздействий [3]. Негативное воздействие загрязняющих веществ приводит к изменению показателей клеточного метаболизма [1].
Можно выделить физиологические адаптации туи западной к условиям урбанизированной среды:Водный режимУвеличение количества связанной водыУменьшение количества свободной водыКолебания водоудерживающей способности тканейСвойства мембранУвеличение выхода электролитов из тканейАктивность антиоксидантных ферментовСнижение активности каталазыУвеличение пероксидазной активностиСтресс индуцируемый синтез пролинаИзменение суммы фенольных соединенийНа территории г. Вологды проводилось обследование жизненного состояния туи западной в 20132014 гг. Для оценки жизненности насаждений использовали следующую шкалу:IЗдоровое дерево.Деревья не имеют внешних признаков повреждения кроны и ствола. Мертвые и отмирающие ветви находятся в нижней части кроны. Любые повреждения листьев и хвои незначительны (менее 10%).IIОслабленное (поврежденное) дерево. Обязателен хотя бы один из признаков: а) снижение густоты кроны до 25% за счет преждевременного опадания листьев или изреживания; б) наличие 30% мертвых и (или) усыхающих ветвей в верхней половине кроны; в) повреждение и выключение из ассимиляционной деятельности до 25% всей площади листьев(хвои).IIIСильно ослабленное (сильно поврежденное) дерево. В верхней половине кроны присутствует хотя бы один из следующих признаков: а) густота кроны (облиственность) уменьшена на 60%; б) наличие 60% мертвых или усыхающих ветвей.IVОтмирающее дерево.Основные признаки отмирания деревьев: крона разрушена, ее густота менее 1520% по сравнению со здоровой; более 70% ветвей кроны, в том числе и ее верхней части, сухие или усыхающие. Оставшиеся на деревьях хвоя и листья с признаками хлороза.VСухой. В первый год после гибели на дереве могут быть остатки сухой хвои, листьев, часто имеются признаки заселения насекомыми. В дальнейшем постепенно утрачиваются кора и ветви. Для изучения адаптивных реакций туи западной в условиях городской среды были выбраны следующие площадки: ОКЦ «Русский Дом», Вокзал, ЗАО «Снежинка», УФК.Точка 1. ОКЦ «Русский Дом» (ул. Пушкинская 25). Аллельные насаждения туи западной расположены во дворе, где организована автостоянка для сотрудников. Посадки находятся на расстоянии 5,5 м от стен здания. Растения посажены рядом с асфальтовым покрытием (0,5м).Точка 2.Вокзал (пл. Бабушкина). Растения расположены полукругом в парковой части. Посадки на расстоянии 11,5м(крайние деревья) и 6м(центральные деревья).Точка 3.ЗАО «Снежинка» (Торговая площадь 1). Растения произрастают на клумбе у стены здания. Ворота отделяют посадки от проезжей части.Точка 4.УФК (ул. Предтеченская 10). Аллельные посадки туи западной, расположены перед зданием. Расстояние от насаждений до автодороги равно 17м.Выбор опытных площадок был обусловлен различной степенью антропогенной нагрузки и различным возрастом туи.У растений определяли класс жизненности, содержание пролина, пигментов фотосинтеза и содержание суммы фенольных соединений.Содержание пролинаопределяли по методике Батеса, модифицированной Л.Г.Калинкиной. Определение основано на способности пролина образовывать с нингидрином в растворе смеси концентрированных уксусной и фосфорной кислот соединение жёлтого цвета, что нехарактерно для других аминокислот. Оптическую плотность раствора определяют на спектрофотометре СФ 2000при длине волны 520нм. Далее концентрацию пролина в растении рассчитывалипо формуле:С(пролина)=С(пролина по графику)*V(раствора)/m(навески г)*1000,мг/гСодержание пигментов фотосинтеза определяли спектрофотометрическим методом. При этом навеску свежего растительного материала растирали с небольшим количеством 96 % этанола и мела. С помощью спектрофотометра устанавливают величину поглощения суммарной вытяжки пигментов при двух длинах волн, соответствующих максимумам поглощения пигментов в данном растворителе. Затем рассчитывали концентрацию пигментов (мг/л) по формулам:Са=13,70*А6655,76*А649Сb=25,80*A6497,60*A665Cкар=4,695*А440,50,268(са+сb)Далее определяют содержание пигмента в исследуемом материале с учётом объёма вытяжки и массы пробы: F=c*V/(1000*P), где
F
содержание пигмента в растительном материале, мг/г сырой массы; C
концентрация пигментов, мг/л; V
объём вытяжки пигментов, мл; Р навеска растительного материала, г.Для оценки уровня загрязнения окружающей среды определяли кислотность, перманганатную окисляемость, засолённость и наличие механических примесей снежного покрова, перманганатную окисляемость и кислотность почвеннойвытяжки.Определение петманганатной окисляемости проводили с помощью титрования и вычисляли по формуле:Окисляемость = (V1*0,01*K*1000*8)/V0, мг/л, гдеV1–объём раствора КMnО4, израсходованного на титрование избытка щавелевой кислоты, мл; V0–объём исследуемого раствора, мл; 8молярная масса эквивалента кислорода, г/моль;Кпоправка к титру 0.01н (0,002моль/л) раствора КMnО4 .Кислотность вытяжки определяли с помощью рНметра.Определение содержания суммы растворимых фенольных соединений в растительном сырье проводили спектрофотометрическим методом. Для получения экстракта измельченный сырой материал подвергали трёхкратной экстракции 70%ным этанолом. Количественное содержание суммы фенольных соединений определяли с помощью реактива Фолина–Дениса. Оптическую плотность раствора определяли при 725 нм на спектрофотометре СФ2000.Для определения концентрации фенольных соединений использовали следующую формулу: С = (Е*Р*К*V) / М, где С концентрация фенольных соединений (мг/г сырого вещества); Е показание прибора; Р разведение; К значения по результатам построения калибровки; М масса навески, г.
На сегодняшний день на территории г.Вологды обследовано 356 растенийданного вида. Всего выявлено 58 мест произрастания, основные посадки туи западной сосредоточены в центральной части города.Оценка жизненного состояния растений, произрастающих на территории города Вологды, показала, что присутствуют четыре класса жизненности. Из них практически в равном соотношении встречаются Iи IIклассы(34,3 и 37,1 % соответственно). Наибольшие изменения у этих деревьев связаны со снижением густоты кроны (до 25 %) и повреждением хвои (до 25 %) (рис. 1).
Достаточно много встречается и сильно ослабленных деревьев, имеющих третий класс жизненности (26,1 %). Кроме того, значительная часть туй являются молодыми, и должны обладать большей устойчивостью к неблагоприятным факторам, чем старовозрастные растения. Однако среди представителейIVкласса жизненности(отмирающиедеревья) встречалисьи молодые туи.
Рис.1. Оценка жизненного состояния туи западной.
Как известно, на жизненность растения влияет не конкретный фактор, а их совокупность. Поэтому преобладание ослабленных деревьев является результатом техногенного загрязнения в городской среде. Для точного определения фактора, который преимущественно оказывает влияние на жизненность туи западной, необходимо дальнейшее более детальное исследование.Для выявления причин ухудшения состояния туи западной в г. Вологде были выделены 4 площадки (ОКЦ «Русский Дом», Вокзал, «Снежинка», УФК), на которых оценивались биохимические показатели опытных деревьев и загрязнение окружающей среды.Большинство растений на опытных площадках имеют IIкласс жизненности. У ОКЦ «Русский Дом» количество повреждённых и сильно повреждённых деревьев равно (45%). Незначителен процент содержания отмирающих (10%). В посадках у ЗАО «Снежинка» 87,5% составляют здоровые растения, и всего лишь 12,5%повреждённых. У УФК присутствуют деревья всех классов жизненности. Преобладающим является II(62,16%).Количество особей Iи IVклассов невелико (8,12 и 5,41% соответственно).
34,337,126,12,50510152025303540IIIIIIIVКоличество деревьев, %Класс жизненностиРис.2. Оценка жизненного состояния туи западной на опытных площадках.
На состояние туи западной в городе влияет множество факторов, важнейшими из которых являются: загрязнение почвы и снежного покрова.При анализе загрязнения почвенного покрова определяли перманганатную окисляемость почвенной вытяжки и засоленность (табл.1).Таблица 1Оценка загрязнения почвенного покрова
УчастокрНПерманганатная окисляемость, мг/лЗасолённость, %14,986,560,125,099,780,135,868,880,0545,437,920,1
Показатель окисляемости почвы выше на вокзале (9,78 мг/л). Что, возможно, обусловлено близким расположением автодороги (6м). Также высокий показатель окисляемости на участке у ЗАО «Снежинка»(8,88мг/л) объясняется использованием здесь привозной земли. Засолённость на всех 4 площадках незначительная. Не менее важным показателем является степень загрязнения снежного покрова (табл.2).Таблица 2Оценка загрязнения снежного покрова
УчастокрНМеханические примеси, г/лЗасолённость, %13,030,0450,00524,250,0150,0135,430,0350,0145,070,0300,01
Наибольшее количество механических примесей обнаружено на участках ОКЦ «Русский Дом» и ЗАО « Снежинка». Скорее всего, это связано с близким расположением асфальтного покрытия (менее 1м) и его регулярной уборки от снега.Содержание солей на всех площадках незначительно.Определение физиологобиохимических показателей, показало, что растения находятся в состоянии стресса. Так, содержание пигментов фотосинтеза при возрастании антропогенной нагрузке снижалось. В2014 году на участках 2 и А2 ярко выражено снижение содержания пигментов (0,69 и 0,23 соответственно). В 2015 году сокращение на площадках 1 и А1 (0,23 0,11 соответственно). Однако содержание хлорофиллов может уменьшаться при выгорании хвои в зимнее время изза высокого уровня инсоляции (рис.3).
Рис.3. Оценка содержания пигментов фотосинтеза в хвое туи западной.
Показателем, позволяющим оценить влияние температуры, увлажнения, концентрации солей и других неблагоприятных факторов на растение, является стресс индуцируемый синтез пролина (табл.3).Таблица 3Содержания пролина в хвое туи западной
УчастокСодержание пролина, мг/г10,4520,4030,6340,35
Пролин выполняет в клетке защитную функции. Наибольшее содержание было установлено на площадках с высокой антропогенной нагрузкой: вокзал (0,045 мг/л) и УФК (0,063 мг/л). Определение суммы фенольных соединений. Наибольшее количество фенольных соединений содержится в растениях подверженных более высокой антропогенной нагрузке (табл.4).Таблица 4
Содержание суммы фенольных соединений в хвое туи западной
УчастокСодержание фенольных соединений, мг/г12,43 ±0,03А12,83 ± 0,0521,65 ± 0,02А24,51 ±0,10В результате исследования было выявлено четыре класса жизненности среди посадок туизападной. В результате влияния комплекса факторов наблюдается ухудшение жизненного состояния туи, что сопровождается снижение декоративных качеств.Растения Thúja occidentálisL.в условиях возрастающей антропогенной нагрузки характеризуются ухудшением жизненного состояния и снижением декоративных качеств. Во избежание выпадения туи западной в зеленых насаждениях г. Вологды следует обратить внимание на выбор сортов, условия выращивания, технологию посадки и ухода.Кроме того, при увеличении антропогенной нагрузки происходят изменения физиологических процессов: снижается содержание хлорофиллов; увеличивается стресс–индуцируемый синтеза пролина.Ссылки на источники1.Сарбаева Е.В. Воскресенская О.Л. Некоторые аспекты устойчивости туи западной в городских экосистемах. Марийский государственный университет, 2008. URL:http://marsu.ru/science/libr/resours/thuja/index.html. [Дата обращения 01.05.2015].2.Торлопова Н.В., Робакидзе Е.А. Влияние поллютантов на хвойные фитоценозы (на примере Сыктывкарского лесопромышленного комплекса).Екатеринбург: Уро РАН, 2003. 138 с.3.Сарбаева Е.В. Биоэкологические особенности туи западной (Thuja occidentalisL.) в условиях городской среды. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. ЙошкарОла, 2005. 4.Воскресенская О.Л., Сарбаева Е.В. Экологофизиологические адаптации туи западной (Thuja occidentalisL.) в городских условиях: Монография. ЙошкарОла, 2006. 5.Осипов В.Е. Туя. –М.: Лесная промышленность, 1988. –71 с. 6.Туя западная / Мой сайт. -URL: http://happer.at.ua/news/tuja_zapadnaja/2012101250 20122015, 2014. [Дата обращения 27.04.2015]7.Ван дер Неер Всё о садовых растениях. Вильнюс: UAB«Bestiary», 2013. С. 9295.8.Белов Д. Почему желтеет туя/ Супер садовник. URL:http://www.supersadovnik.ru/article_agro.aspx?id=1004165, 2015. [Дата обращения 15.04.2015].
Изменение физиологоморфологических параметров туи западной в условиях городской среды
Аннотация. Исследования проводили на территории г. Вологды. Показано ухудшение жизненности растений туи западной в городских условиях. В результате исследования физиологобиохимических показателей установлено снижение содержания хлорофиллов и увеличение стресс–индуцируемого синтеза пролина и фенольных соединений.Ключевые слова: туя западная, адаптации, городская среда.
Туя западная, произрастающая в зеленых насажденияхгорода Вологды испытывает нагрузку, в первую очередь, как интродуцент, то есть произрастает в условиях нехарактерных для её естественного ареала (иные климат, водные ресурсы, температуры, сезонные изменения). Так же на данную культурувлияетмножество техногенных факторов,свойственных городской среде:загазованность изапыленность воздуха, засолённость и относительная бедность почвенного покрова, нарушенный водный режим, повышенные температуры, шумовое загрязнение, иное распределение света и др. Ко многим из них,путём перестройки комплекса признаков на всех уровнях биологической организации,туя западная адаптирована [1]. Были выявлены некоторые физиологические механизмы её адаптации, способствующие выживанию и успешному прохождению фаз онтогенеза.Важно отметить, что ухвойных растений наблюдается снижение жизненного состояния под влиянием веществ загрязняющих атмосферу [2]. Прежде всего, в условиях городской средыу туи западной происходит расширение спектра жизненных форм. В связи с газоустойчивостьюи пылеустойчивостью видажизненное состояние особей в урбанизированной среде прежде всегозависит от рекреационных воздействий [3].
В условиях городской средыу туизападнойбыли выделены 4 категории жизненности: здоровые, угнетённые, сильно угнетённые и отмирающие. Жизненное состояние культурыснижается в результате совместного действия природных и антропогенных факторов (освещённость, конкуренция с другими видами, механическое повреждение, и др.) [1]. В оптимальных для жизнедеятельности условиях туязападнаяхарактеризуется наличиемгустой, чётко очерченнойузкопирамидальной, позднееяйцевиднойформойкроны [4]. Под действием факторов городской среды внешний облик растениязаметно меняется. Туя имеет поверхностную корневую систему, что обуславливает высокую чувствительность растения к засолению почв, их перегреву и недостаточной влагообеспеченности. Под действием данных факторовхвоя буреетиотмечаетсяпреждевременныйветкопад [1,4]. Сильно пониженная кислотность почв приводит к замедлению роста туи почти в полтора раза[5]. Произрастая в затенённых местах крона туи редеет, хвоябледнеет, что приводит к снижению декоративности растения и,возможно,дальнейшей его гибели. Наиболее ярко данная зависимость проявляется узолотистых и пёстрых форм [1, 7,8]. Нередко можно наблюдать растения туи усыпанные шишками. Обильное плодоношение может быть нормой в том случае, если оно повторяется каждые 23 года, реже 4 [5]. Одной из причин ежегодно повторяющегося обильного плодоношения являются сравнительно бедные почвы [6]. Активность роста туи западной обратно пропорциональна её плодоношению. Следовательно, условия, усиливающие рост туи, часто вызывают бесплодие растения. Например, использование азотистыхудобрений повышает вегетативный рост, но тем самым подавляет плодоношение [5].Побурение побегов, особенно в нижней части растения, часто является следствием использования технической соли для чистки дорог и реагентов, а так же избыточного внесения удобрений. Яркое весеннее солнце может привести квыгоранию хвои,что такжеприводит кпобурениюи дальнейшемуотмираниюветвей [8].Комплекс морфо физиологических параметров определяет устойчивость туи западной в условиях антропогенных воздействий [3]. Негативное воздействие загрязняющих веществ приводит к изменению показателей клеточного метаболизма [1].
Можно выделить физиологические адаптации туи западной к условиям урбанизированной среды:Водный режимУвеличение количества связанной водыУменьшение количества свободной водыКолебания водоудерживающей способности тканейСвойства мембранУвеличение выхода электролитов из тканейАктивность антиоксидантных ферментовСнижение активности каталазыУвеличение пероксидазной активностиСтресс индуцируемый синтез пролинаИзменение суммы фенольных соединенийНа территории г. Вологды проводилось обследование жизненного состояния туи западной в 20132014 гг. Для оценки жизненности насаждений использовали следующую шкалу:IЗдоровое дерево.Деревья не имеют внешних признаков повреждения кроны и ствола. Мертвые и отмирающие ветви находятся в нижней части кроны. Любые повреждения листьев и хвои незначительны (менее 10%).IIОслабленное (поврежденное) дерево. Обязателен хотя бы один из признаков: а) снижение густоты кроны до 25% за счет преждевременного опадания листьев или изреживания; б) наличие 30% мертвых и (или) усыхающих ветвей в верхней половине кроны; в) повреждение и выключение из ассимиляционной деятельности до 25% всей площади листьев(хвои).IIIСильно ослабленное (сильно поврежденное) дерево. В верхней половине кроны присутствует хотя бы один из следующих признаков: а) густота кроны (облиственность) уменьшена на 60%; б) наличие 60% мертвых или усыхающих ветвей.IVОтмирающее дерево.Основные признаки отмирания деревьев: крона разрушена, ее густота менее 1520% по сравнению со здоровой; более 70% ветвей кроны, в том числе и ее верхней части, сухие или усыхающие. Оставшиеся на деревьях хвоя и листья с признаками хлороза.VСухой. В первый год после гибели на дереве могут быть остатки сухой хвои, листьев, часто имеются признаки заселения насекомыми. В дальнейшем постепенно утрачиваются кора и ветви. Для изучения адаптивных реакций туи западной в условиях городской среды были выбраны следующие площадки: ОКЦ «Русский Дом», Вокзал, ЗАО «Снежинка», УФК.Точка 1. ОКЦ «Русский Дом» (ул. Пушкинская 25). Аллельные насаждения туи западной расположены во дворе, где организована автостоянка для сотрудников. Посадки находятся на расстоянии 5,5 м от стен здания. Растения посажены рядом с асфальтовым покрытием (0,5м).Точка 2.Вокзал (пл. Бабушкина). Растения расположены полукругом в парковой части. Посадки на расстоянии 11,5м(крайние деревья) и 6м(центральные деревья).Точка 3.ЗАО «Снежинка» (Торговая площадь 1). Растения произрастают на клумбе у стены здания. Ворота отделяют посадки от проезжей части.Точка 4.УФК (ул. Предтеченская 10). Аллельные посадки туи западной, расположены перед зданием. Расстояние от насаждений до автодороги равно 17м.Выбор опытных площадок был обусловлен различной степенью антропогенной нагрузки и различным возрастом туи.У растений определяли класс жизненности, содержание пролина, пигментов фотосинтеза и содержание суммы фенольных соединений.Содержание пролинаопределяли по методике Батеса, модифицированной Л.Г.Калинкиной. Определение основано на способности пролина образовывать с нингидрином в растворе смеси концентрированных уксусной и фосфорной кислот соединение жёлтого цвета, что нехарактерно для других аминокислот. Оптическую плотность раствора определяют на спектрофотометре СФ 2000при длине волны 520нм. Далее концентрацию пролина в растении рассчитывалипо формуле:С(пролина)=С(пролина по графику)*V(раствора)/m(навески г)*1000,мг/гСодержание пигментов фотосинтеза определяли спектрофотометрическим методом. При этом навеску свежего растительного материала растирали с небольшим количеством 96 % этанола и мела. С помощью спектрофотометра устанавливают величину поглощения суммарной вытяжки пигментов при двух длинах волн, соответствующих максимумам поглощения пигментов в данном растворителе. Затем рассчитывали концентрацию пигментов (мг/л) по формулам:Са=13,70*А6655,76*А649Сb=25,80*A6497,60*A665Cкар=4,695*А440,50,268(са+сb)Далее определяют содержание пигмента в исследуемом материале с учётом объёма вытяжки и массы пробы: F=c*V/(1000*P), где
F
содержание пигмента в растительном материале, мг/г сырой массы; C
концентрация пигментов, мг/л; V
объём вытяжки пигментов, мл; Р навеска растительного материала, г.Для оценки уровня загрязнения окружающей среды определяли кислотность, перманганатную окисляемость, засолённость и наличие механических примесей снежного покрова, перманганатную окисляемость и кислотность почвеннойвытяжки.Определение петманганатной окисляемости проводили с помощью титрования и вычисляли по формуле:Окисляемость = (V1*0,01*K*1000*8)/V0, мг/л, гдеV1–объём раствора КMnО4, израсходованного на титрование избытка щавелевой кислоты, мл; V0–объём исследуемого раствора, мл; 8молярная масса эквивалента кислорода, г/моль;Кпоправка к титру 0.01н (0,002моль/л) раствора КMnО4 .Кислотность вытяжки определяли с помощью рНметра.Определение содержания суммы растворимых фенольных соединений в растительном сырье проводили спектрофотометрическим методом. Для получения экстракта измельченный сырой материал подвергали трёхкратной экстракции 70%ным этанолом. Количественное содержание суммы фенольных соединений определяли с помощью реактива Фолина–Дениса. Оптическую плотность раствора определяли при 725 нм на спектрофотометре СФ2000.Для определения концентрации фенольных соединений использовали следующую формулу: С = (Е*Р*К*V) / М, где С концентрация фенольных соединений (мг/г сырого вещества); Е показание прибора; Р разведение; К значения по результатам построения калибровки; М масса навески, г.
На сегодняшний день на территории г.Вологды обследовано 356 растенийданного вида. Всего выявлено 58 мест произрастания, основные посадки туи западной сосредоточены в центральной части города.Оценка жизненного состояния растений, произрастающих на территории города Вологды, показала, что присутствуют четыре класса жизненности. Из них практически в равном соотношении встречаются Iи IIклассы(34,3 и 37,1 % соответственно). Наибольшие изменения у этих деревьев связаны со снижением густоты кроны (до 25 %) и повреждением хвои (до 25 %) (рис. 1).
Достаточно много встречается и сильно ослабленных деревьев, имеющих третий класс жизненности (26,1 %). Кроме того, значительная часть туй являются молодыми, и должны обладать большей устойчивостью к неблагоприятным факторам, чем старовозрастные растения. Однако среди представителейIVкласса жизненности(отмирающиедеревья) встречалисьи молодые туи.
Рис.1. Оценка жизненного состояния туи западной.
Как известно, на жизненность растения влияет не конкретный фактор, а их совокупность. Поэтому преобладание ослабленных деревьев является результатом техногенного загрязнения в городской среде. Для точного определения фактора, который преимущественно оказывает влияние на жизненность туи западной, необходимо дальнейшее более детальное исследование.Для выявления причин ухудшения состояния туи западной в г. Вологде были выделены 4 площадки (ОКЦ «Русский Дом», Вокзал, «Снежинка», УФК), на которых оценивались биохимические показатели опытных деревьев и загрязнение окружающей среды.Большинство растений на опытных площадках имеют IIкласс жизненности. У ОКЦ «Русский Дом» количество повреждённых и сильно повреждённых деревьев равно (45%). Незначителен процент содержания отмирающих (10%). В посадках у ЗАО «Снежинка» 87,5% составляют здоровые растения, и всего лишь 12,5%повреждённых. У УФК присутствуют деревья всех классов жизненности. Преобладающим является II(62,16%).Количество особей Iи IVклассов невелико (8,12 и 5,41% соответственно).
34,337,126,12,50510152025303540IIIIIIIVКоличество деревьев, %Класс жизненностиРис.2. Оценка жизненного состояния туи западной на опытных площадках.
На состояние туи западной в городе влияет множество факторов, важнейшими из которых являются: загрязнение почвы и снежного покрова.При анализе загрязнения почвенного покрова определяли перманганатную окисляемость почвенной вытяжки и засоленность (табл.1).Таблица 1Оценка загрязнения почвенного покрова
УчастокрНПерманганатная окисляемость, мг/лЗасолённость, %14,986,560,125,099,780,135,868,880,0545,437,920,1
Показатель окисляемости почвы выше на вокзале (9,78 мг/л). Что, возможно, обусловлено близким расположением автодороги (6м). Также высокий показатель окисляемости на участке у ЗАО «Снежинка»(8,88мг/л) объясняется использованием здесь привозной земли. Засолённость на всех 4 площадках незначительная. Не менее важным показателем является степень загрязнения снежного покрова (табл.2).Таблица 2Оценка загрязнения снежного покрова
УчастокрНМеханические примеси, г/лЗасолённость, %13,030,0450,00524,250,0150,0135,430,0350,0145,070,0300,01
Наибольшее количество механических примесей обнаружено на участках ОКЦ «Русский Дом» и ЗАО « Снежинка». Скорее всего, это связано с близким расположением асфальтного покрытия (менее 1м) и его регулярной уборки от снега.Содержание солей на всех площадках незначительно.Определение физиологобиохимических показателей, показало, что растения находятся в состоянии стресса. Так, содержание пигментов фотосинтеза при возрастании антропогенной нагрузке снижалось. В2014 году на участках 2 и А2 ярко выражено снижение содержания пигментов (0,69 и 0,23 соответственно). В 2015 году сокращение на площадках 1 и А1 (0,23 0,11 соответственно). Однако содержание хлорофиллов может уменьшаться при выгорании хвои в зимнее время изза высокого уровня инсоляции (рис.3).
Рис.3. Оценка содержания пигментов фотосинтеза в хвое туи западной.
Показателем, позволяющим оценить влияние температуры, увлажнения, концентрации солей и других неблагоприятных факторов на растение, является стресс индуцируемый синтез пролина (табл.3).Таблица 3Содержания пролина в хвое туи западной
УчастокСодержание пролина, мг/г10,4520,4030,6340,35
Пролин выполняет в клетке защитную функции. Наибольшее содержание было установлено на площадках с высокой антропогенной нагрузкой: вокзал (0,045 мг/л) и УФК (0,063 мг/л). Определение суммы фенольных соединений. Наибольшее количество фенольных соединений содержится в растениях подверженных более высокой антропогенной нагрузке (табл.4).Таблица 4
Содержание суммы фенольных соединений в хвое туи западной
УчастокСодержание фенольных соединений, мг/г12,43 ±0,03А12,83 ± 0,0521,65 ± 0,02А24,51 ±0,10В результате исследования было выявлено четыре класса жизненности среди посадок туизападной. В результате влияния комплекса факторов наблюдается ухудшение жизненного состояния туи, что сопровождается снижение декоративных качеств.Растения Thúja occidentálisL.в условиях возрастающей антропогенной нагрузки характеризуются ухудшением жизненного состояния и снижением декоративных качеств. Во избежание выпадения туи западной в зеленых насаждениях г. Вологды следует обратить внимание на выбор сортов, условия выращивания, технологию посадки и ухода.Кроме того, при увеличении антропогенной нагрузки происходят изменения физиологических процессов: снижается содержание хлорофиллов; увеличивается стресс–индуцируемый синтеза пролина.Ссылки на источники1.Сарбаева Е.В. Воскресенская О.Л. Некоторые аспекты устойчивости туи западной в городских экосистемах. Марийский государственный университет, 2008. URL:http://marsu.ru/science/libr/resours/thuja/index.html. [Дата обращения 01.05.2015].2.Торлопова Н.В., Робакидзе Е.А. Влияние поллютантов на хвойные фитоценозы (на примере Сыктывкарского лесопромышленного комплекса).Екатеринбург: Уро РАН, 2003. 138 с.3.Сарбаева Е.В. Биоэкологические особенности туи западной (Thuja occidentalisL.) в условиях городской среды. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. ЙошкарОла, 2005. 4.Воскресенская О.Л., Сарбаева Е.В. Экологофизиологические адаптации туи западной (Thuja occidentalisL.) в городских условиях: Монография. ЙошкарОла, 2006. 5.Осипов В.Е. Туя. –М.: Лесная промышленность, 1988. –71 с. 6.Туя западная / Мой сайт. -URL: http://happer.at.ua/news/tuja_zapadnaja/2012101250 20122015, 2014. [Дата обращения 27.04.2015]7.Ван дер Неер Всё о садовых растениях. Вильнюс: UAB«Bestiary», 2013. С. 9295.8.Белов Д. Почему желтеет туя/ Супер садовник. URL:http://www.supersadovnik.ru/article_agro.aspx?id=1004165, 2015. [Дата обращения 15.04.2015].
