Активность фотосинтетического аппарата древесных растений в техногенных условиях

Результаты исследования сезонных изменений активности фотосинтетического аппарата древесных растений, произрастающих под влиянием техногенных элементов выбросов промышленных предприятий. Параметры активности фотосинтетического аппарата березы повислой.

Рубрика Биология и естествознание
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 02.02.2021
Размер файла 299,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Активность фотосинтетического аппарата древесных растений в техногенных условиях

Е.Г. Тюлькова, канд. биол. наук, доцент Белорусский торгово-экономический университет потребительской кооперации, г. Гомель, Республика Беларусь

В последние годы в Республике Беларусь наблюдается рост объемов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников, что может негативно сказаться на росте и развитии растительности. В статье представлены результаты исследования сезонных изменений активности фотосинтетического аппарата древесных растений, произрастающих под влиянием техногенных элементов выбросов промышленных предприятий.

Ключевые слова: техногенез, береза повислая Betulapendula Roth., липа мелколистная TiliacordataMill., активность фотосинтетического аппарата, площадь листовой пластинки.

TSIULKOVA Elena. G., Cand. of Biol. Sc., Assistant Professor, Belarusian University of Trade and Economics Consumer Cooperation, Gomel, Republic of Belarus

THE ACTIVITY OF THE WOOD PLANTS PHOTOSYNTHETIC APPARATUS IN TECHNOGENIC CONDITIONS

In recent years, the Republic of Belarus has seen an increase in emissions of pollutants into the atmosphere from stationary sources, which can adversely affect the growth and development of vegetation. The article presents the results of the seasonal changes study in the woody plants photosynthetic apparatus activity growing under the influence of industrial enterprises emissions technogenic elements.

Keywords: technogenesis, hanging birch Betula pendula Roth., small-leaved linden Tiliacordata Mill., the photosynthetic apparatus activity, the leaf blade area.

Введение

Зеленым насаждениям принадлежит важнейшая роль в решении приоритетных задач охраны окружающей среды, так как они выполняют фундаментальные средостабилизирующие, почвозащитные и санитарно-гигиенические функции.

Актуальными задачами современной экологической физиологии растений являются оценка устойчивости различных видов древесных растений к действию химических загрязнителей приземного слоя воздуха и изучение механизмов адаптации растений с целью подбора устойчивого ассортимента растений для озеленения городов и промышленных центров [1 - 4].

В настоящее время известно, что одной из наиболее уязвимых систем растительной клетки при действии различных стрессовых факторов, в том числе техногенных элементов и соединений, является фотосинтетиче-ский аппарат. Под влиянием стрессовых факторов наблюдается угнетение активности фотосинтеза растений [5 - 9] и, как следствие, изменение морфометрических параметров листовой пластинки [1 - 3, 10], однако мало внимания уделяется изучению особенностей функционирования фотосинтетического аппарата древесных растений с учетом возрастных групп на протяжении периода вегетации, что представляет теоретический и практический интерес.

Поэтому целью работы явилось изучение параметров фотосинтетической активности наиболее распространенных видов древесных растений различных возрастных групп, произрастающих под влиянием выбросов промышленных предприятий, в течение периода вегетации.

Методика и объекты исследования. В качестве объектов для оценки активности фотосинтетического аппарата листовых пластинок были выбраны листья наиболее распространенных средообразующих представителей лиственных древесных растений - березы повислой Betulapendula Roth.и липы мелколистной TiliacordataMill. Дополнительно исследовался один из морфометрических параметров листовой пластинки - ее площадь. Исследуемые представители были разделены на следующие возрастные группы: до 20 лет; 20 - 30 лет; более 30 лет. Возраст деревьев оценивали путем определения диаметра ствола, который делили на среднегодовой прирост.

Пробы листьев отбирали в окружении наиболее крупных промышленных предприятий г. Гомеля: ОАО «Гомельский химический завод» и ОАО «Гомельстекло». В составе выбросов этих предприятий в атмосферный воздух содержится аммиак, бензин, сероуглерод, толуол, углеводороды, а также ацетон, бензол, дихлорэтан, сероводород, этилацетат, серная кислота, альдегиды, спирты [11].

Контрольными (фоновыми) условиями явилась часть территории национального парка Припятский (Хобненское лесничество), максимально приближенная к городу Гомелю и свободная от влияния промышленной деятельности и интенсивного транспорта.

Сбор листьев проводили в течение вегетационного периода (июль - сентябрь 2018 г.) с отдельно стоящих деревьев каждой исследуемой возрастной группы (не менее 3 - 5 в каждой точке), находящихся в примерно сходных климатических условиях произрастания, с высоты 1,5 м.

Параметры активности функционирования фотосинтетического аппарата определяли с помощью РАМ-флуориметра. Для оценки активности фотосинтеза определяли базовую флуоресценцию F0;максимальную флуоресценцию Fm; потенциальные квантовые выходы фотохимических реакций второй фотосистемы Fv/ Fm, Fv/ F0;эффективный квантовый выход фотохимических реакций второй фотосистемы Y(II); скорость фотосинтетического электронного транспорта ETR(II); нефотохимическое и фотохимическое тушение флуоресценции qNи qP; количество открытых реакционных центров qL.

Для определения площади листовой пластинки изображения отсканированных листьев обрабатывались с помощью CorelDRAWX6.Математическую обработку цифрового материала выполняли с помощью программы М. Excel.

Результаты их обсуждение

Листовой аппарат растений в силу своих морфологических особенностей (наличие воска на поверхности, шероховатость поверхности, пассивная диффузия загрязнителей через устьица и др.) может выступать в качестве своеобразного природного планшета, аккумулирующего техногенное загрязнение и отражающего интенсивность техногенного воздействия на него. Поэтому с помощью «листового анализа» достаточно эффективно можно различать степень загрязнения воздуха, почв, выделять источники загрязнения, определять зоны их действия, идентифицировать загрязняющие ингредиенты.

В таблицах 1 - 2 представлены результаты определения параметров эффективности процесса фотосинтеза листовых пластинок березыповислой Betulapendula Roth.и липы мелколистной TiliacordataMill. различных возрастных групп.

Таблица 1 - Параметры активности фотосинтетического аппарата березы повислой Betulapendula Roth

Место

отбора

проб

Время

отбора

проб

Па

раметры активности фотосинтетического аппарата

Fo

F

1m

Fv/ Fm

Fv/ Fo

Y (II)

ETR

(II)

qN

qP

qL

до 20 лет

1

июль

0,729±

0,0008

3,908±

0,0218

0,811±

0,0009

4,345±

0,0242

0,473±

0,0001

26,0±

0,0021

0,686±

0,0001

0,723±

0,0001

0,474±

0,0001

сент.

0,611±

0,0010

3,040±

0,0235

0,794±

0,0014

3,946±

0,0304

0,574±

0,0001

31,6±

0,0036

0,535±

0,0001

0,799±

0,0001

0,527±

0,0001

2

июль

0,621±

0,0002

1,524±

0,0011

0,593±

0,0002

1,455±

0,0010

0,460±

0,0001

25,3±

0,0072

0,550±

0,0002

0,695±

0,0001

0,435±

0,0001

сент.

0,657±

0,0001

3,792±

0,0033

0,827±

0,0001

4,768±

0,0042

0,366±

0,0001

31,1±

0,0021

0,580±

0,0001

0,800±

0,0001

0,540±

0,0001

3

июль

0,766±

0,0011

3,840±

0,0256

0,796±

0,0012

3,993±

0,0267

0,473±

0,0001

26,0±

0,0036

0,657±

0,0001

0,717±

0,0001

0,463±

0,0001

сент.

0,675±

0,0004

1,001±

0,0009

0,325±

0,0002

0,482±

0,0005

0,521±

0,0001

28,7±

0,0055

0,469±

0,0002

0,766±

0,0001

0,513±

0,0001

20 - 30 лет

1

июль

0,821±

0,0007

4,427±

0,0180

0,813±

0,0007

4,385±

0,0178

0,523±

0,0001

28,8±

0,0021

0,598±

0,0001

0,752±

0,0001

0,480±

0,0001

сент.

0,702±

0,0004

3,779±

0,0101

0,814±

0,0004

4,381±

0,0118

0,647±

0,0001

35,6±

0,0021

0,391±

0,0001

0,854±

0,0001

0,586±

0,0001

2

июль

0,658±

0,0011

3,313±

0,0251

0,796±

0,0014

4,011±

0,0305

0,461±

0,0001

25,3±

0,0021

0,645±

0,0001

0,685±

0,0001

0,415±

0,0001

сент.

0,555±

0,0009

1,330±

0,0051

0,581±

0,0009

1,393±

0,0054

0,513±

0,0001

28,2±

0,0072

0,579±

0,0002

0,778±

0,0001

0,545±

0,0001

3

июль

0,802±

0,0005

4,352±

0,0131

0,815±

0,0005

4,425±

0,0134

0,469±

0,0001

25,8±

0,0036

0,686±

0,0001

0,716±

0,0001

0,466±

0,0001

сент.

0,744±

0,0010

3,935±

0,0255

0,807±

0,0011

4,268±

0,0276

0,434±

0,0001

23,9±

0,0055

0,617±

0,0001

0,623±

0,0001

0,334±

0,0001

более 30 лет

1

июль

0,704±

0,0009

2,571±

0,0114

0,724

0,0009

2,645

0,0118

0,584±

0,0001

32,1±

0,0021

0,515±

0,0001

0,818±

0,0001

0,562±

0,0001

сент.

0,625±

0,0016

1,687±

0,0123

0,624±

0,0016

1,684±

0,0123

0,564±

0,0001

31,1±

0,0021

0,356±

0,0001

0,835±

0,0001

0,620±

0,0001

2

июль

0,644±

0,0020

2,123±

0,0227

0,685±

0,0021

2,260±

0,0241

0,478±

0,0001

26,3±

0,0001

0,657±

0,0001

0,722±

0,0001

0,468±

0,0001

сент.

0,838±

0,0011

4,060±

0,0251

0,790±

0,0011

3,827±

0,0237

0,556±

0,0001

30,6±

0,0036

0,487±

0,0001

0,772±

0,0001

0,487±

0,0001

3

июль

0,646±

0,0014

3,040±

0,0281

0,780

0,0017

3,669

0,0340

0,515±

0,0001

28,4±

0,0055

0,622±

0,0001

0,758±

0,0001

0,501±

0,0001

сент.

0,640±

0,0017

2,039±

0,0168

0,679±

0,0017

2,163±

0,0178

0,470±

0,0001

25,8±

0,0091

0,691±

0,0001

0,752±

0,0001

0,532±

0,0001

Примечание - Здесь и далее в таблице 2: Е0 - базовая флуоресценция; Ет - максимальная флуоресценция; Еу / Ет, Еу / Ео - потенциальный квантовый выход фотохимических реакций фотосистемы 2; У (II) - эффективный квантовый выход фотохимических реакций фотосистемы 2; ЕТЯ (II) - скорость фотосинтетического электронного транспорта; дЫ и дР - нефотохимическое и фотохимическое тушение флуоресценции; дЬ - количество открытых реакционных центров; 1 - контрольные (фоновые) условия; 2 - ОАО «Гомельский химический завод»; 3 - ОАО «Гомельстекло».

Достоверность различий между параметрами активности фотосинтетического аппарата древесных растений, произрастающих вблизи химического завода ОАО «Го-мельстекло», и контрольных условиях оценивалась с помощью дисперсионного анализа.

Результаты анализа дисперсионных комплексов, включающих значения параметров флуориметрии листовых пластинок древесных растений исследуемых возрастных групп, произрастающих на территориях с техногенной нагрузкой и контрольных условиях, свидетельствуют о том, что значение F- критерия превышают F-критическое для всех исследованных образцов во всех случаях (для березы повислойBetulapendulaRoth.F,^^ (8, 99) = 504,65 - 1454,70; F„. (8, 99) = 2,03 при р< 0,05; для липы мелколистной TiliacordataMill.F,^,^. (8, 99) = 29,80 - 279,55; Fкритич. (8, 99) = 2,03 при р< 0,05). Таким образом, параметры фотосинтетической активности древесных растений статистически достоверно различаются при действии техногенного загрязнения и в контрольных условиях.

Начальная величина квантового выхода флуоресценции хлорофилла F0характеризует базовую интенсивность флуоресценции хлорофилла при открытых реакционных центрах при возбуждении тестирующим светом, не приводящим к изменению состояния фотосинтетического аппарата, после периода длительной адаптации листа в темноте. В наших исследованиях влияние выбросов промышленных предприятий способствовало росту начального значения флуоресценции хлорофилла F0в техногенной зоне по сравнению с контрольной территорией в половине рассматриваемых случаев на протяжении периода исследований и проявлялось наиболее часто по окончании вегетационного периода в сентябре. При этом для березы повислой Betulapendula Roth. эта тенденция наиболее характерна в возрастной группе до 20 лет, для липы мелколистной TiliacordataMill. - в возрастной группе более 30 лет (таблицы 1 - 2).

Таблица 2 - Параметры активности фотосинтетического аппарата липы мелколистной TiliacordataMill

Место

отбора

проб

Время

отбора

проб

Параметры активности фотосинтетического аппарата

Fo

Fm

Fv/ Fm

Fv/ Fo

Y (II)

ETR

(II)

qN

qP

qL

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

до 20 лет

1

июль

0,860±

0,0010

4,001±

0,0207

0,782±

0,0009

3,639±

0,0188

0,460±

0,0001

25,3±

0,0021

0,535±

0,0001

0,670±

0,0001

0,389±

0,0001

сент.

1,157±

0,0003

2,692±

0,0019

0,570±

0,0002

1,327±

0,0009

0,325±

0,0001

17,9±

0,0021

0,542±

0,0001

0,730±

0,0001

0,600±

0,0001

2

июль

0,821±

0,0020

3,433±

0,0298

0,753±

0,0018

3,148±

0,0273

0,584±

0,0001

32,1±

0,0036

0,426±

0,0001

0,828±

0,0001

0,586±

0,0001

сент.

0,789±

0,0019

2,816±

0,0209

0,714±

0,0017

2,547±

0,0188

0,334±

0,0001

18,4±

0,0021

0,614±

0,0001

0,566±

0,0001

0,349±

0,0001

3

июль

0,671± 0,0011

3,364±

0,0251

0,795±

0,0013

3,985±

0,0298

0,412±

0,0002

22,6±

0,0091

0,617±

0,0001

0,606±

0,0002

0,330±

0,0002

сент.

0,426±

0,0011

1,009±

0,0066

0,573±

0,0015

1,357±

0,0089

0,533±

0,0001

29,3±

0,0036

0,400±

0,0001

0,842±

0,0001

0,661±

0,0001

20 - 30 лет

1

июль

0,869±

0,0011

3,981±

0,0204

0,779±

0,0009

3,570±

0,0182

0,525±

0,0001

28,90±

0,0072

0,501±

0,0002

0,752±

0,0001

0,479±

0,0001

сент.

0,639±

0,0007

1,707±

0,0053

0,625±

0,0007

1,669±

0,0051

0,485±

0,0001

26,7±

0,0036

0,522±

0,0001

0,764±

0,0001

0,542±

0,0001

2

июль

0,827±

0,0011

3,995±

0,0229

0,790±

0,0010

3,814±

0,0219

0,391±

0,0001

21,5±

0,0036

0,586±

0,0001

0,577±

0,0001

0,305±

0,0001

сент.

0,762±

0,0003

2,013±

0,0019

0,622±

0,0002

1,643±

0,0016

0,092±

0,0001

5,1±

0,0001

0,409±

0,0001

0,172±

0,0001

0,088±

0,0001

3

июль

0,839±

0,0009

4,135±

0,0209

0,795±

0,0009

3,915±

0,0198

0,409±

0,0001

22,5±

0,0036

0,606±

0,0001

0,607±

0,0001

0,336±

0,0001

сент.

0,696±

0,0001

2,114±

0,0007

0,671±

0,0001

2,038±

0,0006

0,229±

0,0001

12,6±

0,0001

0,633±

0,0001

0,377±

0,0001

0,192±

0,0001

более 30 лет

1

июль

0,466±

0,0005

1,210±

0,0031

0,614±

0,0006

1,593±

0,0041

0,706±

0,0001

38,8±

0,0021

0,187±

0,0001

0,921±

0,0001

0,731±

0,0001

сент.

0,482±

0,0006

1,521±

0,0059

0,681±

0,0009

2,148±

0,0082

0,645±

0,0001

35,5±

0,0021

0,191±

0,0001

0,882±

0,0001

0,667±

0,0001

2

июль

0,747±

0,0012

2,112±

0,0095

0,644±

0,0010

1,819±

0,0082

0,476±

0,0001

26,2±

0,0072

0,566±

0,0001

0,727±

0,0001

0,480±

0,0001

сент.

0,953±

0,0003

2,257±

0,0019

0,578±

0,0002

1,368±

0,0012

0,015±

0,0001

0,8±

0,0001

0,045±

0,0001

0,027±

0,0001

0,012±

0,0001

3

июль

0,837±

0,0014

3,908±

0,0267

0,781±

0,0013

3,648±

0,0249

0,428±

0,0001

23,6±

0,0091

0,608±

0,0001

0,648±

0,0002

0,383±

0,0001

сент.

0,955±

0,0003

4,313±

0,0053

0,779±

0,0002

3,517±

0,0043

0,455±

0,0001

25,0±

0,0036

0,493±

0,0001

0,668±

0,0001

0,392±

0,0001

Максимальная интенсивность флуоресценции хлорофилла Fm, достигаемая при высокой интенсивности воздействующего света, приводит к полному закрытию реакционных центров после длительной адаптации пробы в темноте. В результате исследований установлено, что максимальная флуоресценция Fm большинства отобранных образцов в контрольных условиях превышает аналогичное значение в техногенной зоне. Эта тенденция наиболее выражена у березы повислой Betulapendula Roth.(возрастная группа до 20 лет и от 20 до 30 лет) в течение периода вегетации, тогда как для липы мелколистной TiliacordataMill., наоборот, во всех исследуемых возрастных группах наблюдается более высокое значение максимальной интенсивности флуоресценции Fmв техногенной зоне по сравнению с фоновыми условиями.

Для интерпретации полученных результатов следует отметить, что энергия солнечного света, диссипация которой происходит в фотосинтетическом аппарате, расходуется в следующих направлениях: в процессе фотосинтеза (фотохимическое тушение), на нефотохимическое тушение (переход в тепло) и испускание в виде кванта света (флуоресценция). Максимальная интенсивность флуоресценции Fm, достигаемая при высокой интенсивности воздействующего света, отражает динамическое равновесие процесса восстановления первичного акцептора электронов фотосистемы 2 и последующего его окисления следующими переносчиками электронов.

Как уже отмечалось, в наших исследованиях у березы повислой Betulapendula Roth. установлено превышение максимальной флуоресценции Fm пигментов фотосинтеза образцов из контрольных условий по сравнениюс техногенной зоной, что характеризует, с одной стороны, более интенсивное восстановление первичного акцептора электронов фотосистемы 2 и снижение потока электронов. С другой стороны, увеличение интенсивности пигментной максимальной флуоресценции листовых пластинок свидетельствует о росте излучательной диссипации световой энергии, что может снижать эффективность использования световой энергии в процессе фотосинтеза в другом направлении - на фотохимическое тушение флуоресценции.

Неблагоприятные условия произрастания оказывают влияние и на другие характеристики активности фотосинтетического аппарата растений, такие как потенциальные квантовые выходы фотохимических реакций второй фотосистемы Fv/ Fm, Fv/ F0.В настоящее время установлено, что значение потенциального квантового выхода фотохимических реакций пропорционально доле активных реакционных центров фотосистемы 2 и может снижаться в неблагоприятных условиях среды произрастания растения [8, 9].

Данные таблиц 1 - 2 свидетельствуют о наличии видоспецифичной тенденции изменения значений потенциальных квантовых выходов фотохимических реакций второй фотосистемы Fv/ FmFv/ Faлистовых пластинок исследуемых древесных представителей. Это проявляется в том, что у березы повислой Betulapendula Roth.в большинстве случаев на протяжении периода вегетации величины потенциальных квантовых выходов фотохимических реакций в контрольных условиях превышали значения образцов из техногенной зоны. У липы мелколистной TiliacordataMill., наоборот, потенциальные квантовые выходы Fv/ Fm, Fv/ F0были ниже в контрольных условиях по сравнению с техногенной средой, что не согласуется с представлением об их снижении в неблагоприятных условиях произрастания. Что касается количества активных реакционных центров фотосистемы 2, то в наших исследованиях лишь в трех случаях отмечается превышение этой величины в техногенной зоне по сравнению с контрольной территорией. В остальных вариантах повышенный потенциальный квантовый выход не сопровождался увеличением открытых реакционных центров, что возможно объясняется снижением общего количества поглощаемой энергии молекулами хлорофилла или фотохимического реакционного центра по причине их деформации. В этой связи следует подчеркнуть необходимость комплексного исследования активности фотосинтетического аппарата растений и концентрации пигментов фотосинтеза.

Относительно величины Y(II) эффективного квантового выхода фотохимических реакций фотосистемы 2 выявлено, что только в трех случаях у липы мелколистной TiliacordataMill.(возрастная группа до 20 лет) этот показатель был ниже в контрольных условиях по сравнению с техногенной средой, что указывает на отрицательное влияние техногенных элементов и соединений промышленных эмиссий на функционирование фотосинтетического аппарата растений.

Наличие неоднозначных данных результатов исследований изменения активности фотосинтетического аппарата различных видов растений в процессе их адаптации к произрастанию под влиянием техногенных элементов обуславливает проведение разносторонних и глубоких исследований, в том числе лабораторных экспериментов в этом направлении. В результате проведенной нами сравнительной оценки значений фотохимического и нефотохимического тушения поглощенной энергии в листьях древесных растений установлено, что в возрастной группе до 20 лет у березы повислой Betulapendula Roth.и липы мелколистной TiliacordataMill. в июле и сентябре наблюдается более высокое значение фотохимического преобразования поглощенной световой энергии и пониженное тепловое рассеивание при произрастании вблизи химического завода и ОАО «Гомельстекло» по сравнению с контрольными условиями. В остальных исследуемых вариантах стрессовые условия среды произрастания оказали угнетающее влияние в виде снижения количества энергии, используемой на процесс фотосинтеза, и роста доли энергии, рассеиваемой в виде тепла.

Результаты изучения сезонной специфики активности фотосинтетического аппарата древесных растений свидетельствуют о том, что для липы мелколистной TiliacordataMill. всех возрастных групп в большей степени характерно затухание интенсивности фотохимического тушения флуоресценции хлорофилла в сентябре при произрастании, главным образом, в техногенных условиях (рисунок).

Рисунок 1 - Сезонная кинетика фотохимического (уР) тушения флуоресценции хлорофилла в листьях древесных растений (возрастная группа - 20 - 30 лет, ОАО «Гомельский химический завод»)

Береза повислая Betulapendula Roth.по мере завершения периода вегетации демонстрирует увеличение фотохимического преобразования энергии и снижение теплового рассеивания на всех исследуемых территориях и возрастных группах.

Поскольку в результате фотосинтеза растения образуют различные органические соединения, необходимые для обеспечения их роста и развития, нами был проведен сравнительный анализ одного из морфометрических параметров листовой пластинки древесных растений - ее площади (таблица 3).

Достоверность различий между площадью листовых пластинок древесных растений, произрастающих в окружении промышленных предприятий и контрольных (фоновых) условиях, оценивалась с помощью дисперсионного анализа.

Результаты анализа дисперсионных комплексов, включающих значение площади листьев древесных растений исследуемых возрастных групп, произрастающих на территориях с техногенной нагрузкой и контрольных условиях, свидетельствуют о том, что значение F-критерия превышают F-критическое для всех исследованных образцов практически во всех случаях (для березы повислойBetulapendula Roth. F.^^. (1, 198) = 7,87 - 420,03; F^^. (1, 198) = 3,89 прир< 0,05; для липы мелколистной Tiliacordata Mill.F.^^.

(1, 198) = 37,19 - 236,43; F„. (1, 198) = 3,89 при р< 0,05). Исключение составили значения площади листовой пластинки березы повислойBetulapendula Roth.в возрастной группе до 20 лет вблизи ОАО «Гомельстек-ло». Таким образом, площадь листа древесных растений статистически достоверно различается при действии техногенного загрязнения и в контрольных условиях.

Достоверность различий между площадью листовых пластинок древесных растений, произрастающих в окружении промышленных предприятий и контрольных (фоновых) условиях, оценивалась с помощью дисперсионного анализа.

Результаты анализа дисперсионных комплексов, включающих значение площади листьев древесных растений исследуемых возрастных групп, произрастающих на территориях с техногенной нагрузкой и контрольных условиях, свидетельствуют о том, что значение F-критерия превышают F-критическое для всех исследованных образцов практически во всех случаях (для березы повислой Betulapendula Roth. F.^^. (1, 198) = 7,87 - 420,03; F^^. (1, 198) = 3,89 прир< 0,05; для липы мелколистной TiliacordataMill.F.^^ (1, 198) = 37,19 - 236,43; F„. (1, 198) = 3,89 при р < 0,05).

Таблица 3 - Площадь листовой пластинки исследуемых древесных растений

Исследуемые Древесные растения

Возраст древесных растений, лет

Площадь листовой пластинки, мм2

ОАО «Гомельский химический завод»

ОАО «Гомельстекло»

Контрольные условия

Береза повислая Betulapendula Roth.

до 20

1035.78± 1,092

174,15

1426.40±1.329*

211,90

1435.97±1.296

206,42

20 - 30

1096,45±1,097

174,97

1409,38±1,746

278,47

1517,93±1,312

209,25

более 30

1509.28±1.661

264,89

1152.92±0.905

144,35

1783.66±1.684

268,56

липа

мелколистная Tiliacordata

Mill.

до 20

3398.51±4.209

571,21

3061.46±2.910

463,99

4158.04±3.862

615,81

20 - 30

2997.20±3.531

563,14

3405.97±3.502

558,53

4242.15±3.648

581,73

более 30

2588.0±3.325

530,19

3336.13±3.882

619,15

3879.62±4.097

653,41

Примечание - В числителе представлены средние значения площади листа, в знаменателе - величина стандартного отклонения параметра; * обозначены недостоверные различия.

Исключение составили значения площади листовой пластинки березы повислой Betulapendula Roth.в возрастной группе до 20 лет вблизи ОАО «Гомельстекло». Таким образом, площадь листа древесных растений статистически достоверно различается при действии техногенного загрязнения и в контрольных условиях.

Известно, что под влиянием выбросов техногенных элементов морфометрические параметры листа снижаются, однако есть мнение о стимулирующем влиянии на рост листовой пластинки отдельных элементов, содержащихся в выбросах промышленных предприятий [1 - 4].

Согласно полученным данным в результате собственных исследований, площадь листовой пластинки достоверно ниже в техногенных условиях произрастания, что является результатом угнетения фотохимического преобразования энергии солнечного света. Кроме того, негативное влияние стрессовых условий способствовали тому, что стандартное отклонение площади листовой пластинки липы мелколистной TiliacordataMill. характеризуется тенденцией увеличения от древесных растений, произрастающих в зоне влияния промышленных предприятий, к контрольной территории (таблица 3). Это указывает на то, что на территории предприятий на формирование площади листовой пластинки действует стабилизирующий отбор, вызванный экологическим напряжением и обеспечивающий накопление частот рассматриваемого параметра в области средних величин. Для березы повислой Betulapendula Roth. такая закономерность проявляется только на территории ОАО «Гомельский химический завод», который входит в группу предприятий с максимальным объемом выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Выводы

фотосинтетический аппарат береза техногенный

Выбросы промышленных предприятий оказывают специфическое влияние на активность фотосинтетического аппарата древесных растений.

У березы повислой Betulapendula Roth. установлено превышение максимальной флуоресценции Fm пигментов фотосинтеза образцов из контрольных условий по сравнению с техногенной зоной, что свидетельствует о росте излучательной диссипации световой энергии и может снижать эффективность использования световой энергии в процессе фотосинтеза.

В возрастной группе до 20 лет у березы повислой Betulapendula Roth.и липы мелколистной TiliacordataMill. в июле и сентябре наблюдается более высокое значение фотохимического преобразования поглощенной световой энергии и пониженное тепловое рассеивание при произрастании вблизи промышленных предприятий по сравнению с контрольными условиями.

По мере завершения вегетационного периода для липы мелколистной TiliacordataMill. всех возрастных групп в большей степени характерно затухание интенсивности фотохимического тушения флуоресценции хлорофилла в сентябре при произрастании, главным образом, в техногенных условиях.

Береза повислая Betulapendula Roth. по мере завершения периода вегетации демонстрирует увеличение фотохимического преобразования энергии и снижение теплового рассеивания на всех исследуемых территориях и возрастных группах, при этом в контрольной зоне указанные изменения происходят более резко.

Результатом угнетения фотохимического преобразования энергии солнечного света явилось достоверное снижение величины площади листовой пластинки исследуемых древесных представителей.

Полученные результаты вносят вклад в понимание механизмов токсического действия техногенных элементов на функционирование фотосинтетического аппарата древесных растений различных возрастных групп в течение периода вегетации.

Список литературы

1. Савинцева, Л. С. Экологический анализ адаптивных механизмов растений в урбанизированной среде:автореф. ... канд. биол. наук: 03.02.08 / Л.С. Савинцева ; Вят. гос. с.-х. акад. - Петрозаводск, 2015. - 23 с.

2. Легощина, О. М. Адаптивные реакции и фитоиндикационная способность древесных растений в условиях техногенного загрязнения: автореф. . канд. биол. наук: 03.02.16 / О. М. Легощина ; Алтайский гос. ун-т. - Томск, 2018. - 24 с.

3. Луцишин, Е.Г. Видовая специфичность адаптации древесных растений техногенно трансформированных урбоэдафотопов / Е.Г. Луцишин, И.К. Тесленко // Ecologyandnoospherology. - 2015. - Вып. 26. - С. 42-61.

4. Глибовицкая, Н. И. Липа сердцелистная(TiliacordataL.)как биоиндикатор состояния загрязнения урбанизированных территорий тяжелыми металлами / Н. И. Гли-бовицкая, В. И. Парпан // Ecologyandnoospherology. - 2013. - Вып. 24. - С. 8996.

5. Фатеева, Н. Л. Дистанционная диагностика состояния растений на основе метода лазерно-индуцированной флуоресценции:автореф. ... канд. ф.-м. наук: 01.04.05 / Н. Л. Фатеева ; Ин-т оптики атмосферы им. В. Е. Зуева, Сибир. отд-ние РАН. - Новосибирск, 2007. - 19 с.

6. Флуоресценция хлорофилла растений как показатель экологического стресса: теоретические основы применения метода / В.С. Лысенко [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2013. - №4. - С. 112-120.

7. Сергейчик, С. А. Влияние формальдегида (НСНО) на флуоресценцию хлорофилла, содержание фотосинтетических пигментов, белков и активность пероксидазы древесных растений / С. А. Сергейчик // Экологический вестник. - 2012. - №1. - С. 16-24.

8. Кабашникова, Л. Ф. Фотосинтетический аппарат и потенциал продуктивности хлебных злаков / Л. Ф. Кабашникова. - Минск, Беларус. навука, 2011. - 327 с.

9. Сергейчик, С. А. Экологофизиологический мониторинг устойчивости ассимиляционного аппарата сосны обыкновенной (Pinussylvestris L.)в техногенной среде / С. А. Сергейчик // Экологический вестник. - 2013. - №1. - С. 8997.

10. Хикматуллина, Г. Р. Сравнительный анализ морфологических параметров листьев древесных растений в условиях урбанизированной среды: автореф. . канд. биол. наук: 03.02.08 / Г. Р. Хикматуллина ; Удмурт. гос. ун-т. - Казань, 2013. - 22 с.

11. Регионы и города России: интегральная оценка экологического состояния / Н.С. Касимов [и др.]. - М.: ИП Филимонов М.В., 2014. - 560 с.

12. References

13. Savintseva L.S. Ecologogicheskianalizadaptivnikhmekhanizmovrastenii v urbanizirovannoisrede [Ecological analysis of plants adaptive mechanisms in urban environment]. Petrozavodsk, 2015, 23 p. (In Russian)

14. Legoschina O.M. Adaptivniereakchiiifitoindikatornayasposobnostdrevesnichrastenii v usloviachtehnogennogozagraznenia [Adaptive response and phytoindicational ability of woody plants under technogenic pollution conditions]. Tomsk, 2018, 24 p. (InRussian)

15. Lutsishin E.G. Vidovayaspechifichnost adaptatsiidrevesnichrasteniitechnogennotransformirovannich urboedafotopov [Species specificity of woody plants adaptation technologically transformed areas]. Ekologiainoosferologia [Ecology and noospherology]. Dnepropetrovsk, 2015, vol. 26, pp. 42-61. (In Russian)

16. Glebovitskaya N.I. Lipaserdchelistnaya(Tiliacordata L.) kakbioindicatorsostoyaniazagrazneniaurbanizirovannichterritoriityazhelimimetallami [Linden heart (Tiliacordata L.) as bioinindicator of the urban territories pollution state with heavy metals]. Ekologiainoosferologia [Ecology and noospherology]. Dnepropetrovsk, 2013, vol. 24, pp. 89-96. (In Russian)

17. Fateeva N.L. Distantsionnayadiagnostika sostoyaniyarasteniinaosnovemetodalazerno-indutsirovannoi fluorestentii [Remote diagnostics of plant state on the laser-induced fluorescence method basis]. Novosibirsk, 2007, 19 p. (In Russian)

18. Lysenko V.S. [et al.] Fluorestentiachlorofillarasteniikakpokazatelecologocheskogostressa [Plants chlorophyll fluorescence as an indicator of environmental stress]. Fundamentalnieissledovania [Fundamental research]. Moscow, 2013, vol. 4, pp. 112120. (In Russian)

19. Sergeichik S.A. Vliyanieformaldegida (HCHO) nafluorestentiuchlorofilla, soderzchaniefotosinteticheskichpigmentov, belkoviaktivnostperoksidazidrevesnichrastenii [Formaldehyde (NSNO) effect on the chlorophyll fluorescence, the photosynthetic pigments content, protein and activity of peroxidase in woody plants]. Ecologicheskiivestnik [Ecological bulletin]. Minsk, 2012, vol. №1, pp. 16-24. (In Russian)

20. Kabashnikova L.F. Fotosinteticheskii apparat iponetchialproduktivnostihlebnihzlakov[Photosynthetic apparatus and the productivity potential of cereals]. Minsk, 2011, 327 p. (In Russian)

21. Sergeichik S.A. Ekologo-fiziologocheskii monitoring ustoichivostiassimilatsionnogoapparatasosniobiknovennoy(Pinussylvestris L. ) v tehnogennoisrede. Ecologicheskiivestnik[Ecological bulletin]. Minsk, 2013, vol. 1, pp. 89-97. (In Russian)

22. Hikmatullina G.R. Sravnitelnianalizmorfologicheskihparametrovlistevdrevesnihrastenii v usloviahurbanizirivannoisredi[Comparative analysis of leaves woody plants morphological parameters in urban environment]. Kazan, 2013, 22 p. (In Russian)

23. Kasimov N.S. [et al.] RegioniigorodaRossii: integralnaya otsenka ekologocheskogosostoyania [Regions and cities of Russia: ecological status integrated assessment]. Moscow, 2014, 560 p. (In Russian)

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Строение и функционирование фотосинтетического аппарата высших растений. Измерение концентрации хлорофилла, скорости фотосинтетического выделения кислорода, фотоиндуцированных изменений выхода флуоресценции хлорофилла. Приготовление диализных трубок.

    дипломная работа [2,4 M], добавлен 02.08.2015

  • Жизненный цикл древесных растений. Выражение приспособленности к условиям среды. Фенологическое развитие древесных растений. Программа фенологических наблюдений. Растения на ювенильном этапе онтогенеза, на виргинилъном и последующих этапах онтогенеза.

    реферат [33,0 K], добавлен 24.02.2009

  • Световые и темновые реакции. Фотосинтез как один из мощных процессов преобразования солнечной энергии. Локализация фотосинтетического аппарата в клетке зеленого растения. Фотосистема в тилакоидной мембране. Нециклический и циклический поток электронов.

    презентация [3,3 M], добавлен 01.03.2016

  • Фотосинтез - основа энергетики биосферы: понятие и роль. Структурная организация фотосинтетического аппарата. Пигменты хлоропластов. Световая и темновая фаза фотосинтеза. Фотодыхание и его значение. Зависимость процесса фотосинтеза от внешней среды.

    реферат [4,2 M], добавлен 07.01.2011

  • Антиоксидантная активность растительных материалов. Описание растений, обладающих антиоксидантной активностью. Определение содержания витамина С в калине обыкновенной в период созревания, содержания полифенольных соединений в различных сортах чая.

    дипломная работа [309,8 K], добавлен 02.04.2009

  • Вестибулярный аппарат человека: общая характеристика и особенности строения. Адекватные раздражители рецепторов вестибулярного аппарата. Вращательная, термальная и механическая пробы для исследования вестибулярного аппарата. Оценка координации движений.

    презентация [371,5 K], добавлен 12.09.2015

  • Описание аппарата Гольджи: структура и функции. Анализ деятельности аппарата Гольджи в клетке. Сущность и особенности фибриллярных структур. Сортировка белков и передача сигнала. Общая характеристика молекулярного механизма функционирования аппарата.

    реферат [371,7 K], добавлен 13.12.2008

  • Понятие ареала, его значение в процессе интродукции растений и экономическая эффективность внедрения. Эколого-биологические основы акклиматизации древесных растений в Республике Беларусь. Комплексный анализ интродуцентов и экзотов Пружанского района.

    курсовая работа [48,5 K], добавлен 09.07.2015

  • Изучение строения и характеристика элементов опорно-двигательного аппарата человека как функциональной совокупности костей скелета, сухожилий и суставов, обеспечивающих двигательные действия. Функции двигательного аппарата: опорная, защитная, рессорная.

    контрольная работа [346,0 K], добавлен 06.01.2011

  • Виды деревьев, используемых в озеленении, интродуцированные растения. Особенности древесных растений. Особенности использования растений в качестве биоиндикаторов. Биологические индексы и коэффициенты, используемые при индикационных исследованиях.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.09.2013

  • Морфолого-биологические особенности и строение почек и побегов древесных и кустарниковых растений. Классификация листьев по форме листовой пластинки, форме основания и верхушки листа, расположению жилок. Морфология плодов и семян, их разновидности.

    реферат [16,9 K], добавлен 31.10.2011

  • Типы и роль пластид в жизни растений. Значение лубяных, древесных волокон. Способы питания и размножения грибов. Жизненный цикл сосны обыкновенной. Характеристика семейства астровых. Влияние климатических факторов на распределение растительности по зонам.

    контрольная работа [601,3 K], добавлен 03.11.2009

  • Характеристика климатических условий Павлодарской области. Оценка перспективности интродукции древесных растений. Описание видового состава, предпосадочная обработка и развитие растений: можжевельника казацкого, смородины каменной, катальпы и капсиса.

    контрольная работа [28,3 K], добавлен 23.11.2011

  • История траволечения, первые описания применяемых на Руси лекарственных растений, краткие сведения об их сборе, сушке и хранении. Приготовление настоев, отваров, холодных вытяжек и припарок. Описания адониса весеннего, аира болотного и березы повислой.

    краткое изложение [21,2 K], добавлен 15.06.2009

  • Биологическая характеристика комнатных растений "Пилея кадье", "Пассифлора съедобная", "Традесканция зебрина" и оценка их фитонцидной активности. Разработка методики и проведение эксперимента по совместному выращиванию пилеи кадье и пассифлоры съедобной.

    дипломная работа [437,3 K], добавлен 29.09.2011

  • Аллергия и механизм ее действия. Микроспорогенез и морфология пыльцы, оценка ее аллергенной активности у различных растений, сроки пыления. Сроки зацветания некоторых аллергенных растений разных экотопов, структура и описание электронного каталога.

    курсовая работа [607,2 K], добавлен 18.11.2014

  • Особенности биологии лишайников. Видовой состав лишайников ботанических садов Российской Федерации. Характеристика отдела дендрологии. Широколиственные породы деревьев, находящиеся в условиях Карелии на северном ареале. Интродукция древесных растений.

    курсовая работа [961,9 K], добавлен 06.05.2014

  • Что такое "ботанический сад". История формирования Ботанического сада им. А.В. Фомина, его структура. Участок хвойных растений или "Pinetum". Покрытосеменные древесные растения Ботанического сада, магнолии, описание участка реликтовых древесных растений.

    курсовая работа [7,1 M], добавлен 21.09.2010

  • Характеристика видового состава, суточной активности насекомых-опылителей растений кальцефильной степи в Донском природном парке, консортивные связи между ними. Экологическая структура энтомонаселения и разработка рекомендации по охране растений.

    реферат [33,7 K], добавлен 07.06.2010

  • Понятие жизненной формы в отношении растений, роль внешней среды в ее становлении. Габитус групп растений, возникающий в результате роста и развития в определенных условиях. Отличительные черты дерева, кустарника, цветковых и травянистых растений.

    реферат [18,9 K], добавлен 07.02.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.