Анализ таксономического состава и динамики аэропалинологического спектра Северо-Востока Русской равнины

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Именитова А. С., Пупышева С. А., Жуйкова И. А. Анализ таксономического состава и динамики аэропалинологического спектра Северо-Востока Русской равнины // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2016. – Т. 15. – С. 871–875. – URL: http://e-koncept.ru/2016/96088.htm.
Аннотация. В работе рассмотрены результаты аэропалинологических исследований, выполненных на кафедре географии института естественных наук ВятГГУ. Исследован качественный и количественный состав пыльцевого спектра воздушной среды городов таёжной зоны Северо-Востока европейской части России – Ухты и Микуня – и выявлена динамика количественного содержания аллергенной пыльцы различных таксонов в воздухе. Выделены три периода повышения концентрации пыльцы в воздухе изучаемого региона: весенний, связанный с цветением деревьев (иногда называемый «деревянный поллиноз»), летний (луговые травы) и осенний (сорные травы). Основное значение в спорово-пыльцевых спектрах имеет продукция ветроопыляемых растений, пыльца которых выделяется в огромных количествах и легко разносится на большие расстояния. На основании предварительных результатов был выявлен наиболее опасный для людей, страдающих поллинозом, период с максимальным содержанием пыльцы в воздухе.
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
Именитова Анна Сергеевна,магистрант 1 курса, направления подготовки «Физическая география и ландшафтоведение»,ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет», г.Кировannpers@mail.ru;

Пупышева Светлана Анатольевна,кандидат географических наук, доцент кафедры географии », ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет», г. Кировsvanp@mail.ru;

Жуйкова Ирина Александровна,кандидат географических наук,доцент кафедры географии », ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет», г. КировZhuikova@yandex.ru

Анализ таксономического состава и динамики аэропалинологического спектра СевероВостока русской равнины

Аннотация.В работерассмотрены результаты аэропалинологических исследований, выполненных на кафедре географии института естественных наук ВятГГУ. Исследован качественный и количественный состав пыльцевого спектра воздушной среды городов таёжной зоны СевероВостока европейской части России –Ухты и Микуня и выявлена динамика количественного содержания аллергенной пыльцы различных таксонов в воздухе. Выделены три периода повышения концентрации пыльцы в воздухе изучаемого региона: весенний, связанный с цветением деревьев (иногда называемый «деревянный поллиноз»), летний (луговые травы) и осенний (сорные травы). Основное значение в споровопыльцевых спектрах имеет продукция ветроопыляемых растений, пыльца которых выделяется в огромных количествах и легко разносится на большие расстояния. На основании предварительных результатов был выявлен наиболее опасный для людей, страдающих поллинозом, период с максимальным содержанием пыльцы в воздухе.Ключевые слова:аэропалинология, поллиноз, споровопыльцевой анализ, календарь пыления

В атмосфере, окружающей человека, постоянно циркулирует огромное число частиц различного происхождения, составляющих атмосферные аэрозоли. Многие из них, в первую очередь пыльца растений, способны вызывать аллергические заболевания у человека и животных 1, 2, 3и существенно влиять на качество среды обитания человека. Для точного выявления причиннозначимого аллергена необходимо знать время пыления растений в данном регионе и период циркуляции пыльцы в атмосфере.В связи с этим вопросы изучения качественного и количественного состава пыльцевого дождя, особенностей его сезонной динамики и закономерностей процессов формирования, составления календарей пыления, разработки прогнозов пыления и создания системы палиноэкологического мониторинга (ПЭМ) в России чрезвычайно актуальны.Нами был исследован качественный и количественный состав пыльцевого спектра воздушной среды городов таёжной зоны северовостока европейской части России –Ухты, Микуня и выявлена динамика количественного содержания аллергеннойпыльцы различных таксонов в воздухе4, 5, 6]. Целью исследования было изучение состава и закономерности формирования пыльцевого дождя, образованного совокупностью находящихся в воздухе пыльцевых зёрен и спор. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: 1) проанализировать особенности использования палинологического метода для изучения пыльцевого дождя; 2) исследовать качественные и количественные характеристики пыльцевого дождя северовостока Русской равнины; 3) изучить сезонную динамику пыления основных таксонов аэропалинологического спектра и выделить основные фазы (волны) пыления.Аэропалинологические исследования включали: сбор пыльцы растений и спор грибов, содержащихся в воздухе, их идентификацию, количественное определение при визуальном подсчёте в поле зрения микроскопа и построение кривых изменения содержания пыльцы и спор разных таксонов в воздухе.Для улавливания биологических частиц использовались гравитационные ловушки –взвешенные в воздухе частицы осаждались под действием силы тяжести на горизонтальную поверхность. Всего за период исследования проанализировано более 100 аэропалинологических проб. Для оптимизации исследований, выявления региональных и локальных особенностей аэропалинологического спектра и его взаимосвязи с особенностями окружающей растительности в 2012 г. были установлены три пыльцевые ловушки в различных точках республики Коми на высоте 20 м над уровнем земли на крыше зданий вдали от стен и других укрытий.Таксономическая принадлежность микрофоссилий, попавших в полезрения определялась путём сравнения с имеющимися микрофотографиями и описаниями из атласов пыльцы и спор 7].Несмотря на относительное постоянство календаря пыления для данного региона, каждый конкретный сезон пыления имеет свои особенности. В значительной степени может измениться пыльцевая продуктивность отдельных таксонов, могут варьировать сроки и продолжительность пыления. Эти особенности обусловлены, в первую очередь, климатическими и метеорологическими условиями, а также многолетними биологическими ритмами развития растений. Концентрация пыльцы в атмосфере связана с температурой воздуха, атмосферным давлением, скоростью ветра, что во многом определяет интенсивность аллергической реакции. В сухую и тёплую погоду растения пылят интенсивнее и симптомы аллергии усиливаются. В холодные дни пыльцы выбрасывается гораздо меньше, но и период цветения растений удлиняется. Существенно снижается концентрация пыльцы в воздухе во время и сразу после дождя и в безветренную погоду. В утренние часы (с 5 до 11 часов) интенсивность пыления максимальна, к вечеру она снижается, и минимальна ночью. Весна 2012 г. на территории республики Коми была достаточно ранней. В мае преобладала очень тёплая погода, на фоне которой наблюдались похолодания. Средняя температура воздуха составила +6+11°С и оказалась на 35°С выше климатической нормы 8. Переход среднесуточных температур воздухачерез +10°С в сторону повышения произошел 1516 мая, что на 23 недели раньше обычных сроков(рис. 1).

Рис.1. График колебания дневных максимальных температур для г. Микуня (май 2012 г.)

При повышенной температуре древесные растения пылили более интенсивно, но заметное увеличение количества пыльцевых зёрен запаздывало на 13 дня после повышения температуры(рис. 1). В спектре сезона 2012 г. присутствуют пыльцевые зёрна следующих родов: Alnus, Betula(рис. 2А), Pinus(рис. 2Б), Picea(рис. 2В), Larix, Tilia.Рис. 2Пыльца некоторых древесных растений под микроскопом:А –березы

(проба от 18 мая, г. Микунь), Б –сосны (проба от 31 мая, г. Ухта),В –ели (проба от 25 мая, г. Ухта)

При изучении динамики содержания пыльцевых зёрен растений различных таксонов в воздухе установлены некоторые закономерности. В течение сезона пыления наблюдается два выраженных пика концентрации пыльцы в воздухе. Первый пик связан с цветением Betula во вторую декаду мая (рис. 3, 4)и соответствует максимальной концентрации пыльцы в воздухе.

Рис. 3. Кривая изменения содержания пыльцы берёзы в воздухе г. Микуня

Рис. 4. Кривая изменения содержания пыльцы бёрезы в воздухе г. Ухты

Второй –с пылением Pinusво 23 декаду мая(рис. 5,6). Далееколичество пыльцы в атмосферепостепенно уменьшается, несмотря на пыление трав.0102030135791113151719212325272931ТЕМПЕРАТУРА, СМАЙ, 2012 Г.0500010000150001471013161922252831Количество пыльцы, шт.Май, 2012 г.0500100015001471013161922252831Количество пыльцы, шт.Май, 2012 г.

Рис. 5. Кривая изменения содержания пыльцы сосны в воздухе г. Микуня

Рис. 6. Кривая изменения содержания пыльцы сосны в воздухе г. Ухты

Большинство раннецветущих деревьев характеризуются относительно непродолжительным пылением со «взрывным» началом и постепенным спадом концентрации пыльцы. Максимум содержания пыльцы всегда приходится на начало пыления, а максимальные концентрации регистрируются очень непродолжительное время, не более 13 дней. Часто кривая пыления имеет несколько пиков(рис. 7, 8), среди которых первый –доминирующий –всегда связан с началом пыления, а последующие провалы и пики обусловлены метеорологическими факторами. Для некоторых видов отмечен вторичный подъём пыльцевых зёрен в атмосферу.

Рис. 7Кривая изменения содержания пыльцы ели в воздухе г. Микуня

Рис. 8. Кривая изменения содержания пыльцы ели в воздухе г. Ухты

Исключение составляет берёза, обладающая огромной пыльцевой продуктивностью, а её пыльца, легко переносимая по воздуху на десятки и сотни километров, регистрируется в составе пыльцевого спектра в течение всего сезона пыления(рис. 4).Анализ содержания аллергенной пыльцы в пробах воздуха изучаемого региона разных месяцев сезона пыления выявил, что максимальная концентрации пыльцы наблюдается в мае (в среднем 69,5% от общего количества пыльцы). Второй по насыщенности атмосферы аллергенной пыльцой месяц –июнь (в среднем 17,2%). Самое низкое содержание пыльцы в атмосфере наблюдается в сентябре (в среднем 0,1%). Таким образом, по предварительным оценкам, наиболее опасным для больных, страдающих поллинозами изучаемого региона, является месяц май, когда в атмосфере регистрируется одновременно максимальное количество пыльцы наиболее сильного аллергена –берёзы. В России пыльцой берёзы вызываются 30% респираторных аллергий.0501001502001471013161922252831Количество пыльцы, шт.Май, 2012 г.0501001502002503001471013161922252831Количество пыльцы, шт.май, 2012 г.02004006008001471013161922252831Количество пыльцы, шт.Май, 2012 г.0500100015001471013161922252831Количество пыльцы, шт.Май, 2012 г.Анализ и сопоставление времени пыления отдельных таксонов растений и появление пиковых концентраций пыльцы в воздухе показало, что пыльца ветроопыляемых растений в городах появляется раньше средних дат цветения этих видов в регионе, что можно объяснить как заносом из более южных регионов, так и более ранней и тёплой весной сезона 2012 г. для тех растений, которые не переносятсяна дальние расстояния. Так, регистрация пыльцы таких широколиственных пород, как липы (рис. 9) и вяза (рис. 10, 11) в спектрах исследуемого региона, вероятнее всего связана с близостью северных границ ареалов этих видовк региону исследования.

Рис. 9.Кривая изменения содержания пыльцы липы в воздухе г. Микуня

Рис. 10. Кривая изменения содержания пыльцы вяза в воздухе г. Микуня

Рис. 11. Кривая изменения содержания пыльцы вяза в воздухе г. Ухты

В целом, гравиметрический метод наблюдений далвозможность определитькачественный состав спектра и относительное содержание пыльцы доминирующих таксонов, но не позволилоценить концентрацию пыльцы в атмосфере. Для количественной оценки содержания пыльцы в атмосфере, разработки календаря и прогнозов пыления необходимо продолжить наблюдения с использованием стандартных международных методик (волюметрический метод) и применения современных приборов.Зная календарь пыления отдельных видов растений, характерных для каждой климатогеографической зоны, можно, сопоставляя начало цветения тех или иных растений с началом заболевания, установить группу предполагаемых пыльцевых аллергенов, на которые больной реагирует. Но состав атмосферных аэрозолей, в том числе их пыльцевой компоненты, многих регионов России и сопредельных стран остаются слабо изученными. Это относится и к районам северовостока России (Республика Коми, Кировская область). Наше исследование позволило выяснить характеристики пыльцевого спектра необходимые для установления пыльцевых аллергенов, вызывающих симптомы поллиноза на изучаемой территории. 00,511,522,5135791113151719212325272931Количество пыльцы, шт.Май, 2012 г.00,20,40,60,811,2135791113151719212325272931Количество пыльцы, шт.Май, 2012 г. 00,20,40,60,811,2135791113151719212325272931Количество пыльцы, шт.Май, 2012 г.При исследовании качественного и количественного составапыльцевого спектра воздушной среды городов таёжной и тундровой зоны северовостока России –Ухты иМикуня было выявлено, что доминирующее положение в пыльцевых спектрахизучаемого региона занимает аллергенная пыльца (в среднем, 92,6%), а именно аллергенная пыльца древесных растений (в среднем, 86%), что характерно для аэропалинологических спектров лесных территорий регионов России и большинства стран Европы. Большинство исследуемых древесных растений –анемофильные растения и продуцируют огромное количество пыльцы. Обнаружено общее сходствотаксономического состава пыльцевого спектра разных периодов сезона пыления с таковыми для более южных регионов России (Москва)9. Существующие различия касаются в основном количественных характеристик. Таким образом, аэропалинологический метод изучения пыльцевой и споровой составляющей атмосферы позволяет установить сроки появления и динамику содержания пыльцы в воздухе в различное время сезона пыления, ее систематическую принадлежность.Результаты аэропалинологических исследований наряду с фенологическими и метеорологическими наблюдениями необходимы для медикобиологических изысканий, составления календарей пыления растений, в том числе и аллергенных. Данные значения, учитывающие региональные особенности территории, позволят улучшить прогнозирование ситуации пыления растений в весеннелетний период с целью предупреждения у населения вспышек аллергических реакций.

Ссылки на источники1.Адо А. Д. Общая аллергология Текст / А. Д. Адо –М.: Медицина, 1978.–426 с. 2.Адо В. А. Аллергия Текст / В. А. Адо. –

М.: Знание, 1984,–С. 619. 3.Адо В. А. Поллинозы: Повышенная чувствительность к пыльце Текст 4.Пупышева С.А. Аэропалинологические исследования северо–востока Русской равнины Текст / С.А. Пупышева, И.А. Жуйкова –Экологогеографические проблемы регионов России: материалы Vвсероссийской научно–практической конференции, посвященной 85–летию естественногеографического факультета ПГСГА. –Самара, 2014. –С. 117121.5.Пупышева С.А. Аэропалинологические мониторинг северовостока Русской равнины Текст / С.А. Пупышева, И.А. Жуйкова –Экология родного края: проблемы и пути их решения: материалы Всероссийской научно–практической конференции с международным участием. –Киров, 2014. –С. 86886.Пупышева С.А.Использование палинологического метода для оценки особенностей окружающей среды Текст / С.А. Пупышева, И.А. Жуйкова –Современный деятельностный подход вформировании содержания естественнонаучного и географического образования: материалы докладов 41–й научнопрактической конференции педагогических работников в области биологии, географии, химии, экологии образовательных учреждений г. Кирова и Кировской области –Киров, 2014. –С.1824.7.Алёшинская, З.В. Природные особенности Северного Памира и Алайской долины в конце позднего плейстоцена и в голоцене Текст / З.В. Алёшинская, А.А. Никонов, Г.М. Шумова –Известия АН СССР. Сер. геогр., №2, 1985. –С.87948.Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Коми в 2012 году. Сыктывкар, 2013 –URL:http://gov.rkomi.ru/content/7564/2013.07.05_%D0%93%D0%94_2012.pdf9.Welch M.J. American academy of pediatrics: Guide to your child's allergies and asthma / M.J. Welch. New York: Villard Books, 2000. –191 p.