Таблица 7 Динамика численности проростков и ювенильных растений Betula czerepanovii

*1 вариант -- техногенная пустошь, 2 -- техногенное редколесье, 3 -- дефолиирующий лес (20 км), 4 -- дефолиирующий лес (30 км), 5 -- контроль (фоновая зона).

В результате лабораторного эксперимента получено, что особи, выращенные из семян B. сzerepanovii техногенной пустоши и редколесья нежизнеспособны. В данных вариантах опыта у растений отмечено замедление развития, хлороз и пожелтение листьев, ранняя дефолиация, ингибирование роста побега, тератоморфные изменения листьев и побегов, гибель на ранних этапах онтогенетического развития, что связано с низкой жизнеспособностью семян, сформированных в условиях высокой концентрации никеля и меди в техногенной среде.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На территории Евро-Арктического региона России, в условиях загрязнения среды медно-никелевым комбинатом «Североникель» (г. Мончегорск) изучено воздействие техногенного загрязнения на рост и развитие березы Черепанова. Получено, что содержание тяжелых металлов (Ni, Cu) в почве значительно увеличивается по градиенту загрязнения, эта зависимость имеет нелинейный характер. Изменяется состав и уменьшается число видов лихено-бриологической группы на площадках техногенной пустоши и редколесья. При этом ряд видов сосудистых растений выдерживает высокие концентрации тяжелых металлов и способствует формированию устойчивых сообществ. Такими видами являются: Betula czerepanovii, Salix borealis, Empetrum hermaphroditum и представители рода Vaccinium.

С увеличением содержания никеля и меди в почве по градиенту загрязнения происходит ингибирование роста побегов текущего года и размеров листьев в ходе онтогенеза, особенно в первые дни вегетации, в зонах техногенной пустоши и редколесья. Концентрации Ni и Cu в листьях B. czerepanovii многократно увеличиваются по градиенту загрязнения, при этом тяжелые металлы вызывают изменения мезоструктуры листа. Выявлена более значительная модификация палисадных клеток мезофилла B. czerepanovii, выражающаяся в их удлинении, уменьшении диаметра, увеличении индекса палисадности, усилении периклинальных делений. По мере приближения к комбинату «Североникель» увеличивается толщина листовой пластинки. Корреляционный анализ выявил статистически значимые (p < 0,05) сильные корреляции между содержанием в листьях тяжёлых металлов и анатомическими параметрами.

Техногенное загрязнение ингибирует вегетативное развитие B. czerepanovii: число листьев на побегах текущего года, скорость их развертывания в первые дни вегетации в зонах техногенной пустоши и редколесья. Ингибирование развития листьев в начале их внепочечного роста свидетельствует о воздействии ионов никеля и меди на дифференциацию клеток в апексах терминальных почек именно в этот период. В то же время не выявлено влияния техногенного загрязнения на процессы органогенеза и число листьев в период внутрипочечного развития. По-видимому, число листьев, образуемых апикальными меристемами почек B. czerepanovii, детерминировано генетически, что проявляется в высокой устойчивости данного показателя даже в условиях острого хронического загрязнения. При расчете флуктуирующей асимметрии листьев получены высокие значения индекса по градиенту загрязнения, что свидетельствуют о нарушении гомеостаза развития популяций B. сzerepanovii.

Более сложный характер реакций на воздействие техногенного загрязнения имеют показатели репродуктивного развития березы, произрастающей в окрестностях комбината. Выявлено, что по градиенту загрязнения возрастает доля деревьев с аномально высоким числом мужских или женских соцветий или полным их отсутствием. По мере возрастания техногенной нагрузки отмечается тенденция уменьшения числа мужских и женских соцветий. Эксперименты показали, что семена B. сzerepanovii с техногенной пустоши и редколесья имеют низкую грунтовую всхожесть и энергию прорастания, что свидетельствует о снижении качества семян и жизнеспособности зародышей, нарушении процессов их эмбрионального развития в условиях высоких концентраций тяжелых металлов. Растения, выращенные из семян B. сzerepanovii техногенной пустоши и редколесья нежизнеспособны, у них отмечено: замедление развития, хлороз и пожелтение листьев, ранняя дефолиация, тератоморфные изменения листьев и побегов, гибель на ранних этапах онтогенетического развития. В то же время, показатели роста и развития растений из семян B. сzerepanovii фоновой зоны значительно выше, что позволяет продолжить эксперименты по их возможному использованию для восстановления нарушенных территорий вокруг медно-никелевых производств.

1. Техногенное загрязнение ингибирует рост побегов и размеры листьев Betula czerepanovii в ходе онтогенеза, этот эффект наиболее выражен в первые дни вегетации в зонах техногенной пустоши и редколесья.

2. Высокие концентрации никеля и меди в листьях B. czerepanovii техногенной пустоши и редколесья вызывают более значительную модификацию палисадных клеток мезофилла B. czerepanovii, чем губчатых, что выражается в их удлинении, уменьшении диаметра, увеличении индекса палисадности, усилении периклинальных делений.

3. Высокое содержание никеля и меди в листьях B. czerepanovii техногенной пустоши и редколесья ингибируют их развитие и скорость развертывания в первые дни вегетации.

4. Техногенное загрязнение не влияет на процессы органогенеза и число листьев березы в период внутрипочечного развития.

5. Индекс флуктуирующей асимметрии листьев B. сzerepanovii увеличивается по градиенту загрязнения.

6. Доля деревьев с аномальным плодоношением возрастает по градиенту загрязнения, при этом уменьшается число мужских и женских соцветий.

7. Семена березы из зоны техногенного воздействия комбината «Североникель» имеют низкую грунтовую всхожесть и энергию прорастания в вариантах опыта техногенной пустоши и редколесья.

8. Растения, выращенные из семян B. сzerepanovii техногенной пустоши и редколесья нежизнеспособны, для них характерно: замедление развития, хлороз и пожелтение листьев, ранняя дефолиация, ингибирование роста побега, тератоморфные изменения листьев и побегов, гибель на ранних этапах онтогенеза.

СТАТЬИ В РЕЦЕНЗИРУЕМЫХ ЖУРНАЛАХ ИЗ СПИСКА ВАК

1. Василевская Н. В., Лукина Ю. М. Влияние техногенного загрязнения на динамику роста и мезоструктуру листьев Betula czerepanovii Orlova (Мурманская область) // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2011. Серия Естеств. и техн. науки. Вып. 8. С. 14-18.

2. Лукина Ю. М., Василевская Н. В. Воздействие промышленного загрязнения на строение листа Betula czerepanovii (Betulaceae) // Растительные ресурсы. 2012. Вып. 1. С. 53-59.

Публикации в других изданиях:

1. Василевская Н. В., Лукина Ю. М. Флуктуирующая асимметрия листьев Betula pubescens ssp. subarctica Orlova, как интегральный показатель качества среды г. Мурманска // Ботанические проблемы регионального природопользования. Материалы чтений, посвященных памяти проф. Н. И. Антипова. Рязань, 2001. С.15-17.

2. Лукина Ю. М., Василевская Н. В. Оценка стабильности развития Betula pubescens ssp. subarctica Orlova на территории г. Мурманска и его окрестностей // Естественнонаучные проблемы Арктического региона. Труды IV региональной научной студенческой конференции. Мурманск, 2003. С. 76-78.

3. Василевская Н. В., Лукина Ю. М. Флуктуирующая асимметрия Betula czerepanovii Orlova как интегральный показатель качества среды г. Мурманска // Естественнонаучные проблемы Арктического региона. Тезисы докладов IV региональной научной студенческой конференции. Мурманск, 2003. С. 27-29.

4. Василевская Н. В., Лукина Ю. М. Флуктуирующая асимметрия Pinus sylvestris L. как показатель стресса в условиях промышленного загрязнения Мурманской области // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения. Часть 1. Материалы Межд. конференции. 31 августа-3 сентября 2004 г. Апатиты, 2004. С. 95-97.

5. Василевская Н. В., Тумарова Ю. М. Оценка стабильности развития популяции Pinus sylvestris L. в условиях аэротехногенного загрязнения (Мурманская область) // Труды Карельского научного центра РАН. Вып. 7. Биогеография Карелии. Петрозаводск, 2005. С. 19-23.

6. Василевская Н. В., Лукина Ю. М. Влияние аэротехногенного загрязнения на состояние популяции Betula czerepanovii Orlova в окрестностях комбината «Североникель» (Мурманская область) // Устойчивость экосистем и проблемы сохранения биоразнообразия на Севере. Материалы межд. конф. 26-30 августа 2006 г. Т. 1. Пленарные доклады. Флора и растительность. Кировск, 2006. С. 43-48.

7. Лукина Ю. М. Флуктуирующая асимметрия листьев Betula czerepanovii Orlova как показатель качества среды в районе г. Мончегорска (Мурманская область) // Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития. Материалы Всерос. научно-практической конф. с международным участием. Вып. 5, Ч. 1. Киров, 2007. С. 99-102.

8. Василевская Н. В., Лукина Ю. М. Динамика роста и развития Betula czerepanovii в условиях промышленного загрязнения на Кольском полуострове // Экологическое образование и экологическая наука для устойчивого развития. Материалы 5 межд. научно-практической конференции. Архангельск, 2007. С. 208-212.

9. Лукина Ю. М., Василевская Н. В. Влияние аэротехногенного загрязнения на репродуктивный потенциал Betula czerepanovii Orlova // Принципы и способы сохранения биоразнообразия. Материалы III Всерос. научной конф. Пущино, 2008. С. 261-262.

10. Лукина Ю. М., Василевская Н. В. Репродуктивный потенциал Betula czerepanovii Orlova в условиях аэротехногенного загрязнения комбината «Североникель» // Сохранение биологического разнообразия наземных и морских экосистем в условиях высоких широт. Мурманск, 2009. С. 157-160.

11. Лукина Ю. М., Василевская Н. В. Влияние тяжелых металлов на фотосинтетический аппарат Betula czerepanovii Orlova // Физико-химические механизмы адаптации растений к антропогенному загрязнению в условиях Крайнего Севера. Тезисы докладов межд. научной конф. Апатиты, 2009. С. 199-201.

12. Василевская Н. В., Лукина Ю. М. Состояние фотосинтетического аппарата Betula czerepanovii Orlova как показатель аэротехногенного загрязнения среды комбинатом «Североникель» (Мурманская область) // Промышленная ботаника: состояние и перспективы развития. Материалы VI межд. научной конф. Донецк, 2010. С. 89-90.

13. Лукина Ю. М., Василевская Н. В. Влияние промышленных выбросов комбината «Североникель» на стабильность развития Betula czerepanovii Orlova // Экологические проблемы промышленных городов. Саратов, 2011. С. 244-246.

Размещено на Allbest.ru