Автор: Как известно, биоиндикация и биомониторинг состояния окружающей среды возможны благодаря использованию разных организмов: как растений, так и животных. Но часто реакции разных видов на одно и то же воздействие являются разнонаправленными в зависимости от устойчивости и направленности биохимических реакций вида или даже сорта. Одни компоненты антиоксидантной системы могут замещаться другими. В связи с этим, важным фактором является определение видов — биомониторов и биоиндикаторов и маркерных признаков, которые могли бы проявляться у выбранных видов однонаправленно при воздействии интенсивного техногенного загрязнения атмосферного воздуха и почв.
Нами в течение более 15 лет были проанализированы различные признаки видов деревьев и кустарников, наиболее часто встречающихся в озеленении урбанизированных экосистем (на примере промышленно загрязнённой модельной экосистемы — г. Тулы). Деревья и кустарники и их листья (свежий материал для биохимических анализов и прошедший пробоподготовку -для ИНАА и ААС) анализировались в условиях воздействия промышленных выбросов двух металлургических производств и автотранспортной эмиссии магистральных улиц города. Территория СЗЗ предприятий была загрязнена такими элементами, как Cu, Cr, V, Ni, Zn (Тулачермет) и Pb, Zn, Mn (Косогорский металлургический завод). СЗЗ автомагистралей содержала Pb, Cu, Mn выше уровня ПДК. За фоновую зону была взята территория центрального и Комсомольского парка города, где превышений ПДК и ОДК по токсичным элементам выявлено не было. Проводился анализ жизненности особей, изменения их морфологических и физиологических параметров.
Наибольшее снижение жизненности выявлено у таких видов как: каштан конский обыкновенный, тополь гибридный, туя западная (Глобоза и Коника), клён ясенелистный, клён остролистный, липа сердцевидная; боярышники кроваво-красный и однопестичный. При этом у перечисленных видов наблюдаются некротические изменения листовой пластинки до 18-35 %, а иногда до 45-65 % в зависимости от уровня загрязнения почв и вида, которые чаще проявляются в краевых некрозах, иногда в точечных (тополь, боярышники). Наиболее чувствительным к атмосферным выпадениям и токсикантам почв является каштан конский обыкновенный. У туи западной наблюдаются краевые некрозы ветвей и выпадение особей из посадок, которое может достигать 25%.
техногенного загрязнения среды
Изменение физиологических параметров лиственных деревьев лучше отражает состояние окружающей среды у молодых растений 1-3 года после посадки. При этом маркерными признаками являются: снижение содержания хлорофилла а у липы сердцевидной и клёна остролистного до 2-2,5 раз, снижение содержания хлорофилла b у каштана конского до 2 раз, увеличение содержания каротиноидов до 6-9 раз у липы сердцевидной, до 3-4 раз у клёна остролистного, до 40 % у взрослых растений туи западной (Глобоза) и до 30 % у молодых растений каштана конского.
Хорошим маркерным признаком является содержание низкомолекулярных антиоксидантов -аскорбиновой кислоты (АК) и глутатиона (GSH). Так, у молодых древесных растений липы сердцевидной, клена остролистного и взрослых растений туи западной (Глобоза) в условиях интенсивного техногенного загрязнения воздуха и почв увеличивается содержание АК до 2-3 раз у лиственных пород и до 16 % у туи, GSH — до 2-4 раз у лиственных пород и только на 5 % у туи (Глобоза). При этом у наименее устойчивого вида — каштана конского концентрация АК в условиях техногенного загрязнения снижается до 2,5 раза и глутатиона — до 5 раз.
Изучение биоаккумуляции элементов в растениях позволяет выявить как растения -биоиндикаторы техногенного загрязнения почв, так и растения — биоаккумуляторы токсичных компонентов, которые могут быть использованы для биоремедиации почв. В ходе работы с разными видами кустарников нами было установлено, что боярышники кроваво-красный и однопестичный, виноград амурский, вейгела гибридная и ива сетчатая являются биоиндикаторами загрязнения почв Fe и Pb, спирея иволистная и ива сетчатая — Zn, ирга круглолистная — Mn. Из древесных пород биоиндикатором загрязнения почв Fe и Mn является клён остролистный, Cu и Pb — каштан конский; Mn, Ni и Zn- берёза повислая, Fe, Ni, Zn, As — тополь гибридный, Fe — липа сердцевидная, лиственница сибирская, рябина обыкновенная.
Таким образом, для биоиндикации и биомониторинга состояния окружающей среды можно использовать как морфологические признаки древесных (некрозы и хлорозы листа и жизненность), так и их физиологические параметры (содержание фотосинтетических пигментов, низкомолекулярных антиоксидантов — каротиноидов, АК, GSH) и биогеохимические характеристики — накопление токсичных элементов в листьях.
Авторы: Горелова С.В. ( ФГБОУ ВО ТГПУ им. Л.Н. Толстого, г. Тула) , Окина О.И. (ФГБУН ГИН РАН, г. Москва), Фронтасьева М.В. (ОИЯИ, г. Дубна Московская обл.)
