WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Влияние загрязнения воздушного бассейна города калининграда на анатомо-морфологические и биохимические показатели древесных растений

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Майдебура Ирина Сергеевна

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА

ГОРОДА КАЛИНИНГРАДА НА АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

Специальность 03.00.16 экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Калининград - 2006

Работа выполнена в Российском государственном университете

имени Иммануила Канта

на кафедре ботаники и экологии растений

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Чупахина Галина Николаевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Быков Олег Дмитриевич

доктор биологических наук, профессор

Сергеева Нина Тимофеевна

Ведущая организация: Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева

Защита диссертации состоится «19 » декабря 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 212.084.05 при Российском государственном университете им. И. Канта по адресу: 236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2, факультет биоэкологии, аудитория 143

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2, факультет биоэкологии, кафедра ботаники и экологии растений; e-mail: hitirina@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета им. И. Канта (г. Калининград, ул. Университетская, 2).

Автореферат разослан « » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент Губарева И.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время исследования городской среды и связанные с ними теоретические и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны: города становятся основной средой обитания человека [Кавтарадзе, 2005].

Вопросы качества окружающей человека среды в условиях современного роста городов, промышленного строительства и развития автотранспорта приобретают особое значение [Мазинг, 1984; Фролов, 1998; Неверова, 2001]. Загрязнение воздушного бассейна – важнейшая экологическая проблема городов.

Озеленение - один из основных путей оздоровления городской среды. Зеленые насаждения являются неотъемлемым элементом архитектурного ландшафта любого города, выполняют наряду со многими функциями, прежде всего, санитарно-гигиеническую. Растения, являясь надежным естественным фильтром, очищают, увлажняют и обогащают воздух городов, снижают силу ветра, шума, изменяют радиационный и температурный режим [Горышина, 1991; Кулагин, 1998; Неверова, 2000].

Комплекс городских условий (экологические факторы местного климата, загрязнение воздуха и почв) часто неблагоприятен для нормальной жизнедеятельности растений. В результате в городах у растений повреждается листва и хвоя, снижается биологическая продуктивность, сокращается продолжительность жизни [Чуваев, 1973; Кулагин, 1974; Гетко, 1989; Фролов, 1998; Николаевский, Неверова, 2000], поэтому необходимо знать не только влияние зеленых насаждений на городскую среду, но и действие этой среды на сами древесные растения.

Для оценки и прогноза состояния древостоя необходима ранняя диагностика нарушения жизнедеятельности древесных растений, подвергнутых воздействию газовых токсикантов. В первую очередь повреждения проявляются на физиолого-биохимическом уровне, затем распространяются на ультраструктурный и клеточный уровни и лишь после этого развиваются видимые признаки повреждения – хлорозы и некрозы тканей листа, опадание листьев, торможение роста [Васильева, 1988; Горышина, 1991].

Растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе даже в малых дозах токсических веществ. Они гораздо сильнее поражаются загрязненным воздухом и сильнее реагируют на те концентрации вредных веществ, которые у людей и животных не оставляют видимых явлений отравлений. Таким образом, они выполняют индикаторную функцию [Сергейчик, 1988].

В последнее время особенно актуальным стал поиск новых методических подходов и тест–систем, позволяющих в короткие сроки получить полную информацию о степени техногенного влияния на растительные сообщества [Неверова, 2000; Кулагин, 2005]. В этом плане наиболее перспективным может быть использование не только анатомо-физиологических, но и физиолого-биохимических методов анализа древесных растений, особенно касающихся содержания физиологически активных соединений, таких как антоциановые пигменты, которые накапливаются в растениях в ответ на условия стресса [Масленников, 2003]; аскорбиновая кислота, которая обладает разносторонним действием на физиологические процессы, участвуя в клеточном иммунитете, обуславливающем устойчивость растений к неблагоприятным условиям окружающей среды [Чупахина, 1997].

Цель и задачи исследования. Целью данной работы явилось изучение влияния загрязнения воздушного бассейна города Калининграда на анатомо-морфологические и биохимические показатели древесных растений: рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.), липы мелколистной (Tilia cordata Mill.), клена остролистного (Acer platanoides L.), ели колючей (Picea pungens). Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:



  1. определить жизненное состояние древостоя, растений произрастающих в различных условиях воздушного загрязнения;
  2. изучить количественные изменения объема клеток мезофилла листьев и хвои древесных пород в связи с загрязнением воздушной среды;
  3. исследовать накопление зеленых и антоциановых пигментов у древесных пород в зависимости от степени нарастания урбанизации среды;
  4. изучить влияние загрязнения воздушного бассейна на накопление аскорбиновой (АК), дегидроаскорбиновой (ДАК) и дикетогулоновой (ДКГК) кислот в листьях исследованных видов растений в различных условиях произрастания.

Научная новизна. Комплексный анализ анатомо-морфологического и биохимического состояния деревьев, произрастающих в условиях различного загрязнения воздушного бассейна в черте города, дал возможность впервые показать, что загрязнение воздушной среды стимулирует накопление антоциановых пигментов и активирует использование восстановленной формы аскорбиновой кислоты, что сопровождается увеличением уровня ее окисленной формы и продукта необратимого окисления дегидроаскорбиновой кислоты – дикетогулоновой кислоты.

Защищаемые положения:

- под действием загрязнителей воздушной среды у всех исследованных видов древесных пород число слоев ассимиляционной паренхимы остается постоянным, при этом происходит увеличение объема клеток мезофилла;

- загрязнение воздушного бассейна города стимулирует накопление антоциановых пигментов и каротиноидов у исследованных деревьев;

- увеличение загрязнения воздушного бассейна города стимулирует накопление окисленной формы аскорбиновой кислоты и продукта необратимого использования последней - дикетогулоновой кислоты;

- исследованные виды растений сходным образом реагируют на загрязнение воздушного бассейна города, однако в большей степени это влияние проявляется у липы мелколистной и рябины обыкновенной, которые предлагается использовать в качестве биоиндикаторов загрязнения воздушной среды.

Практическая значимость. Предложены растения–биоиндикаторы (липа мелколистная, рябина обыкновенная) и тестовые показатели (повышение уровня каротиноидов, антоцианов, ДАК, ДКГК, увеличение объема клеток мезофилла листьев и хвои древесных растений), которые можно использовать для мониторинга загрязнения воздушного бассейна города и для оценки пригодности местообитания для произрастания данных видов растений.

Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе кафедры ботаники и экологии растений Российского государственного университета им. И. Канта, в курсах лекций: «Экология растений», «Физиология растений», «Дендрология» и «Витаминология».

Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлялись на: VI Молодежной конференции ботаников (С-Пб, 2000); IV межвузовской научно-технической конференции аспирантов и соискателей «Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и подготовки кадров» (Калининград, 2001); II международной конференции по анатомии и морфологии растений (С-Пб, 2002); VII Молодежной конференции ботаников (С-Пб, 2003); научной конференции Калининградского государственного университета (2003); Международной научной конференции посвященной 100-летию Ботанического сада Калининградского государственного университета «Роль ботанических садов в сохранении и обогащении биологического разнообразия видов» (Калининград, 2004); Международной научно-практической конференции «Экология фундаментальная и прикладная: проблемы урбанизации» (Екатеринбург, 2005); Международной научно-практической конференции «Наука и образование – 2005» (Мурманск, 2005); 9-ой Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века» (Пущино, 2005); II Всероссийской internet конференции «Проблемы экологии в современном мире» Тамбовский государственный университет (2005). Основные результаты доложены и обсуждены на заседании кафедры ботаники и экологии растений РГУ им. И. Канта (2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, 1 работы находятся в печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и библиографического списка использованной литературы. Библиография представлена 236 источниками, из них 37 иностранных авторов. Общий объем работы 146 страниц, из которых основной текст занимает 115 страниц. Иллюстративный материал представлен 18 таблицами и 35 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Приводятся общие сведения о работе (актуальность темы, цели и задачи исследования, научная новизна, теоретическое и практическое значение).

Глава 1. Обзор использованной литературы

В первой главе по теме диссертации дан обзор литературы, который включает в себя изложение основных тенденций развития и принципов экологической анатомии растений [Северцев, 1939; Князева, 1950; Волобуев, 1956; Шмальгаузен, 1964; Антонова, 1987; Верештьяк, 1988 и др.], анализ роли и функций городских насаждений в улучшении качества городской среды [Гудериан, 1977; Илькун, 1978; Николаевский, 1979; Сергейчик, 1985 и др.], а также характеристику загрязнителей атмосферного воздуха городов и их источников [Горышина, 1979; Трешоу и др., 1988 и др.], воздействие вредных веществ на анатомические, физиологические и биохимические показатели [Фролов, 1979; Мальхотра, 1988; Неверова, 2000 и др.].





Глава 2. Характеристика района исследования

Калининградская область не входит в число крупных экономических районов, тем не менее, является высокоразвитым индустриальным и сельскохозяйственным регионом. Степень урбанизации области очень высока. Около 45% населения и 60% всех предприятий сосредоточено в г. Калининграде. Естественно, что наибольшая нагрузка на окружающую среду отмечается именно в областном центре.

В главе рассматриваются общая характеристика природных условий города Калининграда и области (географическое положение, климат, почвы, растительность), распределение техногенной нагрузки и основные загрязняющие вещества, источники их выбросов на территории Калининградской области. Рассмотрены вопросы санитарного состояния атмосферного воздуха в г. Калининграде и приведены результаты ранжирования районов города по степени загрязненности диоксидом азота, сероводородом, диоксидом углерода, взвешенным веществам 2001-2004 г.г.

Глава 3. Объекты и методы исследования

Для исследования были заложены 7 постоянных модельных площадок на территории г. Калининграда (рисунок 1) и области, отличающихся по уровню загрязнения воздушного бассейна:

  1. Козий лес – санитарно-защитная зона за пределами города Калининграда;
  2. пос. Прибрежный – район пригорода;
  3. ул. Коперника - наименее загрязненная точка в черте города, по данным Управления природных ресурсов;
  4. парк 40-летия ВЛКСМ – зона отдыха горожан, находится в промышленной зоне: на севере расположен железнодорожный вокзал, на северо-востоке – мясокомбинат;
  5. Ленинский проспект – основная магистраль города, расположен в центре города и не соседствует с промышленными предприятиями;
  6. ул. Менделеева, находящаяся вблизи целлюлозно-бумажного комбината и одной из самых оживленных автомагистралей города – проспекта Победы, которая может служить примером комплексного влияния загрязнений: автотранспорта и промышленного предприятия;
  7. ул. А. Невского, расположенная вблизи ремонтно-строительного завода, являющаяся одной из наиболее загруженных магистралей города; рассматривается как пример суммарного действия загрязнителей воздушной среды города.

В качестве объектов исследования использовались древесные породы, которые представлены на всех модельных площадках: рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.), липа мелколистная (Tilia cordata Mill.), клен остролистный (Acer platanoides L.), ель колючая (Picea pungens).

 Карта-схема города Калининграда с указанием модельных площадок -0

Рисунок 1 – Карта-схема города Калининграда с указанием модельных площадок

Сбор материала проводился в июле – августе с 1996г. по 2004 г методом сплошного обследования деревьев. Для определения относительного жизненного состояния (ОЖС) древостоя за основу бралась методика В.А. Алексеева [1990]. Проводилась визуальная оценка следующих диагностических признаков относительного жизненного состояния: густота кроны, наличие на стволе мертвых сучьев, степень повреждения листьев. Относительное жизненное состояние древостоя (Ln) определялось по шкале: «здоровое» от 100% до 80%, при 79-50% - «ослабленное», при 49-20% - «сильно ослабленное», при 19% и ниже - «отмирающее» [Алексеев, 1990].

Для исследования пигментного состава и мезоструктуры отбирались внешне здоровые листья с четырех сторон одиночно стоящих деревьев с высоты 1,5 м. Анализ клеток мезофилла выполнялся по методике количественной оценки структуры фотосинтезирующих тканей и органов [Мокроносов, 1978]. Содержание хлорофиллов, каротиноидов [Полевой, Максимова, 1978] и уровень антоциановых пигментов [Муравьева и др., 1987] определялось спектрофотометрически. Количественный анализ аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот выполнялся по методике Г.Н. Чупахиной [Количественное содержание…, 2002].

Содержание исследуемых соединений приведено на грамм сухой массы. Все анализы выполнялись в трех биологических и двух аналитических повторностях. Математическая обработка полученных данных производилась с помощью статистического пакета Microsoft Excel. На рисунках и в таблицах представлены средние значения и ошибка средней величины.

Глава 4. Оценка относительного жизненного состояния древостоев исследованных растений в различных условиях воздушного загрязнения

С целью диагностики повреждений деревьев при загрязнении атмосферы газовыми токсикантами и на основании данных, полученных в результате таксации деревьев и оценки их состояний на модельных площадках, рассчитывались показатели относительного жизненного состояния древостоя (ОЖС).

В результате проведенных исследований было установлено, что все виды исследованных деревьев, произрастающих в Козьем лесу, относились по своему состоянию к «здоровым» (таблица 1). Исходя из относительного жизненного состояния древостоя, условия произрастания для данных видов деревьев можно отнести к оптимальным.

Таблица 1 – Относительное жизненное состояние древостоя в Козьем лесу

Виды

Количество деревьев, %

Ln

здоровых

ослаблен-ных

сильно ослабленных

отмира-ющих



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.