УДК 630*176.321.3:504.064

ИЗУЧЕНИЕ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ ЛИСТЬЕВ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (ВETULA PENDULA ROTH) ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА СРЕДЫ

 

Studying fluctuating asymmetry of the silver birch (Betula pendula Roth) leaves for the environment quality assessment

 

Середова Е.М.

(Брянский государственный инженерно-технологический университет, г. Брянск, РФ)

Seredova E.M. (Bryansk State University of Engineering and Technology, Bryansk, Russia)

 

Рассмотрены вопросы оценки состояния окружающей среды на основе показателя флуктуирующей асимметрии листовой пластинки берёзы повислой (Betula pendula Roth)

The article examines some issues of assessing the state of environment (atmospheric air) on the basis of measuring fluctuating asymmetry of the silver birch (Betula pendula Roth) leaf plate.

 

Ключевые слова: линейная производственно-диспетчерская станция, флуктуирующая асимметрия, береза повислая (Betula pendula Roth)

Key words: linear production dispatcher station, fluctuating asymmetry, silver birch (Betula pendula Roth)

 

Одним из перспективных и удобных методов оценки интенсивности антропогенного воздействия и интегральной оценки качества среды и жизнедеятельности древесных растений является оценка состояния живых организмов по стабильности развития, которая характеризуется уровнем флуктуирующей асимметрии (ФА) морфологических структур. ФА представляет собой незначительные ненаправленные отклонения от строгой билатеральной симметрии как следствие несовершенства онтогенетических процессов, т. е. является результатом неспособности организмов развиваться по точно определенным путям. При ФА различия между сторонами не являются строго генетически детерминированными. Эта асимметрия (в отличие от направленной асимметрии и антисимметрии) не имеет самостоятельного адаптивного значения. Она является выражением незначительных нарушений симметрии, допускаемых естественным отбором, и отражает стабильность развития. Оценка величины ФА представляет собой корректный способ формализации степени отклонения развития особи и даже популяции от нормы [4,5].

В работах [1,3-6]. и др. была обоснована возможность использования асимметричности листа в качестве неспецифического показателя отклонения от нормы развития растения, связанного с влиянием различных стрессовых факторов, в том числе загрязнения окружающей среды.

Целью нашей работы является оценка состояния среды (атмосферного воздуха) по флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой (Betula pendula Roth) с. Высокое Унечского района Брянской области.

Объекты и методы. В основу работы положена методология оценки качества среды, разработанная в Институте биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН авторским коллективом ученых под руководством д.б.н., чл. корр. РАН В.М. Захарова и рекомендуемая Центром экологической политики России [4].

Объектом исследования является береза повислая (Betula pendula Roth). Это одна из наиболее быстрорастущих древесных пород. При благоприятных условиях данный вид достигает 25-30 м в высоту и до 80 см в диаметре. Очень светолюбива, ее крона ажурна, пропускает много света. Корневая система сильно развита, но проникает в почву неглубоко. Сравнительно недолговечна, живёт до 120 лет, реже до более взрослого возраста [2]

Исследования проводили в 2015-2016 гг. в Унечском районе Брянской области. Были выбраны две точки сбора материала: березовая роща с. Высокое; насаждения березы повислой (Betula pendula Roth) возле Линейной производственной диспетчерской станции «Унеча» Брянского управления ОАО «Магистральные нефтепроводы «Дружба» (ЛПДС «Унеча»), расположенной в 1 км на северо-восток от с. Высокое.

Сбор материала для исследований (листовые пластинки березы повислой (Betula pendula Roth)) производили после остановки роста листьев (в конце августа). Каждая выборка состояла из 100 листьев (по 10 листьев с одного дерева), которые были взяты из нижней части кроны дерева, на уровне поднятой руки, с максимального количества доступных веток, равномерно вокруг дерева. Было ежегодно отобрано по 200 листьев. При сборе листьев учитывали их размер и функциональное состояние (собирали нормально развитые листовые пластинки средних размеров).

Для определения флуктуирующей асимметрии листовых пластинок определяли следующие промеры: 1- ширина левой и правой половинок листа. (для измерения лист складывали пополам, совмещали верхушку с основанием листовой пластинки, потом разгибали лист и по образовавшейся складке производили измерения: измеряли расстояние от границы центральной жилки до края листа; параметр 2 – длина второй жилки второго порядка; параметр 3 - расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка; параметр 4 - расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка; 5 - угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка. Промеры 1-4 снимали циркулем-измерителем, угол между жилками 5 измеряли прозрачным транспортиром.

Расчет интегрального показателя производили по методике В.М. Захарова [4]:

1)  для каждого промеренного листа вычисляли относительные величины ассиметрии для каждого признака, для этого разность между промерами слева (L) и справа (R) делили на сумму этих промеров: (L-R)/(L+R);

2)  вычисляли показатель ассиметрии для каждого листа, для этого суммировали значения относительных величин ассиметрии по каждому признаку и делили на число признаков;

3)  вычисляли интегральный показатель стабильности развития – величина среднего относительного различия между сторонами на признак, для этого вычисляли среднюю арифметическую всех величин ассиметрии (для каждого из десяти деревьев).

Для оценки качества среды использовали пятибалльную шкалу степени нарушения стабильности развития березы повислой (Betula pendula Roth), разработанную В.М. Захаровым и др. (таблица 1).

 

Таблица 1 - Балльная шкала оценки качества среды по величине интегрального показателя стабильности развития для берёзы повислой (Betula pendula Roth) (по Захарову и др., 2000)

Балл

Качество среды

ФА

I

Условно нормальное

< 0,040

II

Начальные (незначительные) отклонения от нормы

0,040-0,044

III

Средний уровень отклонения от нормы

0,045-0,049

IV

Существенные (значительные) отклонения от нормы

0,050-0,054

V

Критическое состояние

> 0,054

 

Значения интегрального показателя асимметрии, соответствующие первому баллу, обычно наблюдаются в выборках растений из благоприятных условий произрастания, например, в природных заповедниках. Пятый балл – критическое значение (такие значения показателя асимметрии наблюдаются в крайне неблагоприятных условиях, когда растение находится в сильно угнетенном состоянии).

Результаты исследований. Величина интегрального показателя стабильности развития – среднего относительного различия между сторонами на признак в 2015 году составила: на территории с. Высокое 0,0551; в районе ЛДПС «Унеча» 0,0645. Следовательно, качество среды (атмосферного воздуха) критическое (5 баллов).

В 2016 величина флуктуирующей асимметрии возле ЛДПС «Унеча» незначительно увеличилась, и составила 0,070 – критическое состояние среды (атмосферного воздуха). Следовательно, качество атмосферного воздуха в районе ЛДПС «Унеча» стало более критическим.

На территории с. Высокое величина флуктуирующей асимметрии в 2016 году снизилась, и составила 0,050 - соответствует существенному (значительному) отклонению от нормы качества среды (4 балла).

Выводы:

1. Выполнена оценка состояния качества среды (атмосферного воздуха) с использованием показателя флуктуирующей асимметрии листовой пластинки берёзы повислой (Betula pendula Roth).

2. Величина флуктуирующей асимметрии на территории с. Высокое в 2016 году, по сравнению с 2015 годом, снизилась, а в районе ЛДПС «Унеча», наоборот, увеличилась.

Список использованных источников

1.  Беляев, Ю.В. Показатели флуктуирующей ассиметрии Betula pendula Roth. в условиях антропогенного воздействия (на примере г.о. Тольятти) / Ю.В. Беляев. Известия Самарского научного центра Российской академии наук.  2013.  Т.15.  № 3(7).  С. 2196-2200.

2.  Булыгин, Н.Е. Дендрология: учебник 2-е изд. / Н.Е. Булыгин, В.Т. Ярмишко. М.: МГУЛ, 2003. 528 с.

3.  Захаров, В.М. Гомеостаз развития как общая характеристика состояния организма: скоррелированность морфогенетических и физиологических показателей у березы повислой / В.М. Захаров, Е.К. Чистякова, Н.Г. Кряжева // Доклады РАН.  1997.  Т. 357. №2.  С. 281–283.

4.  Захаров, В.М. Здоровье среды: практика оценки / В.М. Захаров, А.Т. Чубинишвили, С.Г. Дмитриев, А.С. Баранов и др. М.: Центр экологической политики России, 2000.  318 с.

5.  Захаров, В.М. Здоровье среды: методика оценки. Оценка состояния природных популяций по стабильности развития: методологическое руководство для заповедников / В.М. Захаров, А.С. Баранов, В.И. Борисов и др. М.: Центр экологической политики России, 2000.  68 с.

6.  Собчак, Р.О. Оценка экологического состояния рекреационных зон методом флуктуирующей ассиметрии листьев Betula pendula Roth / Р.О. Собчак, Т.Г. Афанасьева, М.А. Копылов. Вестник Томского государственного университета.  2013.  № 368.  С.195 -199.