ОЦЕНКА состояния окружающей среды города кемерово по флуктуирующей асимметрии листовой пластины березы повислой (Betula pendula Roth)
Рябцев А.С.
Научный руководитель: Витязь С.Н.
ФГОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»
Различные аспекты хозяйственной деятельности человека сопровождаются поступлением в окружающую среду целого ряда вредных веществ, оказывающих стрессирующее действие на организмы, вызывая у них изменения, как в морфологическом строении, так и в протекании биохимических реакций и физиологических процессов. Поэтому для оценки состояния окружающей среды довольно часто используются методы биоиндикации. Они являются наиболее удобными по сравнению с физико-химическими методами анализа, поскольку требуют меньших технико-экономических затрат и дают возможность регистрировать синергичное воздействие разных токсикантов. Наиболее подходящим объектом для биомониторинга являются растения. С одной стороны они обладают высокой чувствительностью к загрязнению, благодаря автотрофному характеру метаболизма, а с другой вследствие своей неподвижности более доступны для исследования, дают возможность регистрации локального загрязнения, удобны для проведения лонгитюдных исследований (Шуберт Р., 1988).
Одним из методов биомониторинга является изучение флуктуирующей асимметрии, которая позволяет оценить нестабильность развития целого организма или его части. Флуктуирующей асимметрией называют небольшие ненаправленные различия между правой и левой (R - L) сторонами различных морфологических структур, в норме обладающих билатеральной симметрией. Флуктуирующая асимметрия выступает одним из основных показателей изменений гомеостаза морфогенетических процессов в организме, поскольку такие различия обычно являются результатом ошибок в ходе развития организма и при нормальных условиях их уровень минимален, но при любом стрессирующем воздействии он возрастает, что и приводит к увеличению асимметрии. Поэтому большинство авторов предлагает считать показатель флуктуирующей асимметрии – индексом стабильности развития организма, а ее определение одним из морфологических методов оценки состояния, динамики биосистем (Захаров В.М.,2000), и использовать для оценки качества окружающей среды (Мелехова О.П., 2007).
В связи с этим целью данного исследования явилось изучение состояния окружающей среды на территории г. Кемерово через определение флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой (Betula pendula Roth).
Сбор материала проводился 29 и 30 июня 2010 года в г. Кемерово в пяти случайно выбранных точках (в Центральном (группа 1), Заводском (группа 2), Ленинском (группа 3), Рудничном (группа 4), Кировском (группа 5) районах). Листья собирали с нижних ветвей растения среднего возрастного состояния одного из видов березы, причем не с концевых удлиненных побегов, а с укороченных побегов, как минимум прошлого года. Такие листья имеют более правильную форму. Для измерения отбирались листья среднего размера и неповрежденные. В каждой точке с каждого растения срывали по 10 листьев, с 10 различных деревьев. Для сравнения проводился сбор листьев в лесу, недалеко от с. Уньга Топкинского района Кемеровской области, где предположительно, экологическая обстановка лучше, чем в городе (контрольная группа).
Согласно методике (В. М. Захаров, Е. Ю. Крысанов (1996), проводились измерения по пяти параметрам (признакам) справа и слева от центральной (главной) жилки: ширина половинки листа; длина второй жилки от основания листа; расстояние между основаниями первой и второй жилок; расстояние между концами этих жилок; угол между главной и второй от основания жилками. Величину флуктуирующей асимметрии оценивали по дисперсии асимметрии – это отношение разности в промерах справа и слева к их сумме: (L-R)/(L+R). Степень нарушения оценивали по пятибалльной шкале, первый балл – условная норма, пятый балл соответствует критическому состоянию (табл.1).
Таблица 1 – Критерии оценки асимметрии листьев березы повислой (Захаров В. М., Крысанов Е.Ю., 1996)
балл
|
Значение показателя асимметричности
|
1
|
до 0,055
|
2
|
0,055-0,060
|
3
|
0,060-0,065
|
4
|
0,065-0,070
|
5
|
>0,07
|
По величине флуктуирующей асимметрии оценивалось экологическое состояние местности. Характеристикам среды обитания живых организмов соответствуют следующее баллы: 1 – чисто; 2 – относительно чисто («норма»); 3 – загрязнено («тревога»); 4 – грязно («опасно»); 5 – очень грязно («вредно») (Мелехова О.П., 2007).
Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью пакета прикладных программ «Statistica» с использованием метода описательных статистик и корреляционного анализа. Достоверность различий определялась по критерию Mann-Whitney.
Для всех групп листьев по каждому признаку был проведен анализ на наличие корреляционной связи между значениями |R – L| и размером признака (R+ L)/2. Коэффициент корреляции был значимым (r > 0,6; р < 0,05 в 80-90% случаев, т.е. у 8-9 деревьев). Этот факт указывал на присутствие связи между |R – L| и размером признака. После нахождения значений ФА, как разности, отнесенной к размеру признака, проверка не показала корреляции между ФА и размером признака (r Пирсона: -0,03-0,04; р < 0,05). Таким образом, для нахождения флуктуирующей асимметрии мы использовали отношение |R – L| к (R+L)/2 для каждой листовой пластины.
В результате наших исследований было выявлено, что показатели флуктуирующей асимметрии листовой пластинки Betula pendula Roth на территории города Кемерово были выше нормы и достоверно отличались от контрольной группы (р < 0,05), что указывает на наличие на территории города в среде обитания живых организмов негативного фактора (табл. 2).
Таблица 2 – Значения индексов флуктуирующей асимметрии (ФА)
выборка
|
группы
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
контроль
|
индекс ФА
|
0,075*
|
0,081*
|
0,061*
|
0,056*
|
0,059*
|
0,031
|
балл
|
5
|
5
|
3
|
2
|
2
|
1
|
*р < 0,05 по сравнению с контролем
При этом самые высокие значения флуктуирующей асимметрии были отмечены в выборках 1 и 2. Видимо, в Центральном районе антропогенная нагрузка связана с близким расположением автомагистралей с высоким транспортным потоком, и как следствие наличием химического загрязнения (выхлопные газы), а в Заводском районе – с выбросами, производимыми промышленными предприятиями. В то же время коэффициенты флуктуирующей асимметрии в выборке 4 были ближе всего к норме. Возможно, это связано с тем, что сбор исследуемого материала производился в данных районах вдали от основных автомагистралей и, видимо, растения меньше испытывают стрессовое воздействие антропогенной нагрузки по сравнению с теми, которые произрастают на асфальтированных улицах и вблизи магистралей. Но, тем не менее, на основании полученных значений флуктуирующей асимметрии состояние окружающей среды в данном районе можно охарактеризовать как удовлетворительное.
Таким образом, согласно полученным данным, состояние окружающей среды на территории города Кемерово можно расценивать как критическое, особенно в Центральном и Заводском районах. Однако данные исследования проводились в течение одного полевого сезона, что не дает исчерпывающей информации о степени и динамике загрязнения окружающей среды. В связи с чем, необходимо проводить повторные исследования, что позволит выявить изменение качества среды обитания.
Список использованной литературы
Захаров В.М. Здоровье среды: методика оценки / В. М. Захаров – М. : Центр экологической политики России, 2000.
Кряжева Н.Г. Анализ стабильности развития березы повислой в условиях химического загрязнения / Н. Г. Кряжева, Е. К. Чистякова, В.М. Захаров // Экология.– 1996. – №6. - С. 441 – 444.
Мелехова О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / О. П. Мелехова, Е. И. Егорова – М. : Издательский центр «Академия», 2007. – 288 с.
Шуберт Р. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Р. Шуберт - М. : Мир, 1988. – 155с.
УДК 631.5:633.11(571.17)
|
