Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоэкологические особенности адаптации древесных растений в условиях урбанизированных территорий

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Биоэкологические особенности адаптации древесных растений в условиях урбанизированных территорий"

На правах рукописи

Скобельцина Анна Викторовна

4845576

БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (на примере г. Чита)

Специальность 03.02.08 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 2 МАЙ 2011

Улан-Удэ —2011

4845576

Работа выполнена на кафедре биологии и методики обучения биологии ГОУ ВПО «Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского»

Научный руководитель: Просянникова Елена Борисовна

кандидат биологических наук, доцент Официальные оппонен- Будажапов Лубсан Владимирович

ты: ' доктор биологических наук, в.н.с.

Алымбаева Жаргалма Баторовна

кандидат биологических наук, доцент

Ведущее учреждение: Институт природных ресурсов, экологии

и криологии СО РАН

Защита состоится «1Й» мая 2011 г. в'З часов на заседании диссертационного совета Д.212.022.03 по защите докторских диссертаций при Бурятском государственном университете по адресу: 670000, г. Улан-Удэ ул. Смолина, 24а, конференц-зал.

Факс: (3012) 210588, e-mail: d21202203@mail.ru; Ann@zabspu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Бурятского государственного университета

Автореферат разослан « // » &4>1[>-6>4\Я 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ~

кандидат биологических наук КЯг' H.A. Шорноева

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность: Рост населения влечёт за собой рост городов. Город является ведущей формой территориальной и социально-экономической организации современного общества. Проблема качества городской среды с каждым годом становится все более значимой. Одной из главных задач человека является создание экологически благоприятной среды в городе. Основной путь решения этой задачи насаждение древесных растений, выполняющих в урбоэкосистеме средообразующую функцию. Для эффективного использования той или иной породы деревьев в озеленении города нужно знать биологию вида, а также обладать информацией об эколого-физиологическом состоянии каждого вида, об его адаптационных возможностях в экстремальных условиях города.

Помимо средообразующей функции, древесные растения могут быть использованы в мониторинге городской среды для составления экологического паспорта микрорайона, промышленного предприятия или любого другого объекта. Эффективность биоиндикации зависит от правильного выбора биоиндикатора. В городской агломерации наиболее встречаемы древесные растения, вследствие этого они являются самыми распространёнными биоиндикаторами урбоэкосистемы.

На сегодняшний день распространен опыт биомониторинга городских агломераций Европейской части страны (г. Москва, г. Пенза, г. Воронеж, г. Калинград, г. Санкт-Петербург), в Сибирском регионе - г. Красноярска, г. Иркутска.

Биоэкологический мониторинг г. Читы опирается на данные по техногенным выбросам загрязняющих веществ в атмосферу и водоёмы, и ограничивается определением концентрации загрязнителей в воздушной, водной и почвенной средах (Р. Н. Волосиков и др., 1999; ежегодные гос. доклады). Однако мало изучены биоиндикационные и адаптационные возможности древесных растений. В озеленении города Чита чаще всего используют: Ulmus pumila L., Malus baccata L. Borkh, Padus avium Miller.

Приоритетной задачей исследования является диагностика экологической обстановки города Чита и отдельных его ландшафтных участков, оценка условий жизни в урбанизированной среде для растений, выявление адаптационных возможностей древесных растений и их использование в озеленении города и улучшении микроклимата городских ландшафтов.

Цель исследования и задачи исследования

Цель исследования - изучение эколого-биологических особенностей Malus baccata, Ulmus pumila и Padus avium в условиях города (на примере г. Чита).

Задачи исследования:

1) дать характеристику районов исследования с точки зрения условий обитания древесных растений;

2) оценить морфометрические адаптивные показатели Malus baccata, Ulmus pumila и Padus avium в условиях города;

3) определить некоторые показатели водного режима, а именно количество общей, связанной и свободной воды в листьях древесных растений в различных экологических условиях города;

4) определить содержание аскорбиновой кислоты в листьях древесных растений как показателя их адаптационной возможности древесных растений.

Научная новизна. В городе Чита и Забайкальском крае проведен анализ состояния древесных растений с помощью физиологических и аналитических методов. Выявлены экологически значимые физиологические показатели, отражающие реакцию растений на техногенное загрязнение и обеспечивающие механизмы адаптации. В листьях древесных растений Забайкальского края определён фракционный состав воды и содержание в них аскорбиновой кислоты. Установлена роль аскорбиновой кислоты в листьях древесных растений и её влияние на содержание воды в них. Результаты исследования представляют практический и научный интерес для крупных городов, в том числе и для г. Чита, с точки зрения биологии растения.

Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы для составления экологических карт микрорайонов города Чита и в разработке рекомендаций по экологической оптимизации городской агломерации с помощью изученных видов. Изученные виды можно использовать для мониторинга урбоэкосистемы и для оценки пригодности местообитания для произрастания данных видов растений.

Результаты и методики диссертационного исследования могут быть реализованы в учебном процессе на кафедре биологии и методики обучения биологии Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н. Г. Чернышевского, в курсах «Физиология растений», «Экология растений» и на полевой практике по данным дисциплинам. Можно рекомендовать использовать материалы работы в школьном курсе «Биология растений», при изучении регионального компонента и во внеурочной деятельности, например, в программе школьного экологического лагеря.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Загрязнение городской среды приводит к изменению морфометри-ческих показателей у древесных растений (Malus baccata, Ulmus pumila, Pa-dus avium). Это выражается в формировании у них ряда адаптивных изменений, в частности, в развитии мелколиственности, связанной с уменьшением площади листовой пластинки и увеличением удельной плотности листьев.

2. Устойчивость древесных растений в условиях урбанизированной среды обеспечивается изменениями в физиолого-биохимических параметрах, в том числе, изменениями в соотношениях свободной и связанной воды. При этом увеличение фракции связанной воды и снижение синтеза аскорбиновой кислоты сопряжены с ухудшением экологической обстановки и адаптивными процессами у растений.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на ряде международных и региональных научных и научно-практических конференций, таких как научная сессия естественно-географического факультета ЗабГГПУ 4

им. Н. Г. Чернышевского (2009; 2010); «12-е Павловские чтения» (Чита, 2008); «Проблемы озеленения городов Сибири и сопредельных территорий» (Чита, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе одна в издании из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, приложения. Работа изложена на 125 страницах, содержит 2 таблицы и 28 рисунков. Список литературы включает 107 источник, из них 3 иностранных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. ДРЕВЕСНЫЕ РАСТЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Глава представляет обзор литературных данных (Артамонов, 1986; Го-рышина, 1991; Крнвошеева, Шавнин, Калинин, Венедиктов, 1991; Емельянов, 1998; Григорьев, Бучельников, 1999; Веселкин, 2002 и мн. др.) по теме исследования. Дана общая характеристика города как специфической экологической среды. Рассмотрено влияние техногенной нагрузки на жизнедеятельность древесных растений. Выделены основные анатомо-морфоло-гические и физиолого-биохимические механизмы адаптации древесных растений в урбанизированной среде.

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Дана характеристика физико-географического положения, климата города Чита, описаны особенности социально-экономического развития, рассматриваются основные загрязняющие вещества, источники их выбросов на территории города Чита на основании государственных докладов 20012008 гг.

Глава 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В главе рассмотрена эколого-биологическая характеристика объектов исследования Ulmus pumila, Malus baccata, Pachis avium, произрастающих в составе различных экологических категорий зеленых насаждений города Чита. Опытные участки мы отобрали в соответствии с эколого-геохимической картой г. Читы (1999 г. отв. ред. Волосиков Р. Н.), отличающиеся по уровню загрязнения:

1) улица Горького (Центральный район г. Чита) - парковая зона устойчивого загрязнения, располагающаяся в центре города вдоль автомобильной дороги, относящейся к категории V, древесные насаждения разделяют два направления движения;

2) улица Карла Маркса (Железнодорожный район г. Чита) - парковая зона устойчивого загрязнения, находящаяся в кольце автомобильных дорог ул. Карла Маркса и проспекта Советов, относящихся к категории V; данный участок располагается вблизи Железнодорожного вокзала (750 м);

3) микрорайон Северный - лесная зона отдыха горожан, рядом проходит автомобильная дорога категории V;

4) район стадиона Сибирского Военного округа (СибВО) - лесная зона отдыха горожан, вдоль леса проходит автомобильная дорога (объездная трасса за городом) категории III;

5) улица Ярославского (район Большого острова г. Чита) - парковая зона устойчивого загрязнения, располагающийся вблизи р. Чита (250 м) рядом проходит автомобильная дорога категории V;

В качестве условно чистого участка (контрольного участка) выбрано село Беклемишево, располагающееся в 120 км от города в Ивано-Арахлейском государственном природном ландшафтном заказнике регионального значения.

В каждом районе исследования закладывали постоянную модельную площадку 100 м2 (10 х 10 м).

Сбор материала проводился в июле с 2008 по 2010 гг. Отбор проб листьев проводили в утренние часы со средней и нижней части (исключая нижние ветви) кроны древесных растений.

Характеристику метеорологических условий в годы исследований проводили путем изучения официальных опубликованных материалов Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Читинского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями.

Морфометрические показатели определяли по общепринятым методикам: масса и площадь листьев, удельная плотность и дисперсность листьев. Также определяли % пылевого загрязнения листьев у исследуемых растений.

Определение фракционного состава воды в листьях исследуемых видов растений проводили с использованием водоотнимающих средств по методике Г. А. Сулейманова (1964; 1972). Каждая фракция воды выражается в % от сырой массы растения.

Содержание аскорбиновой кислоты определяли методом йодометрии по общепринятой методике. В основе метода лежит окислительно-восстановительное титрование, в качестве окислителя использовали раствор йода. Все анализы проводились в трех биологических и двух аналитических повторностях. '

Расчет корреляции проведен по В. М. Зайцеву (1981, 2003). Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel 2003.

Глава 4. ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В СОСТАВЕ НАСАЖДЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗОН г. ЧИТА

4.1. Морфометрические показатели древесных растений

Проведенные нами морфометрические исследования в различных экосистемах города Чита показали, что масса листьев Malus baccata, Ulmus pumila и Padus avium в пределах 0,216-0,487 г.; площадь исследуемых дре-6

весных растений колеблется 10,4-29,4 см2; удельная плотность листьев 0,0086-0,064 г/см2.

Соотношение массы и площади листьев - удельная плотность листьев. Н.А.Кузьмина, А.И.Кузьмина (2001) отмечали, чем выше удельная плотность листа, тем эффективнее идут процессы фотосинтеза.

В среднем максимальные значения удельной плотности листьев наблюдали у исследуемых древесных растений в черте города Чита на модельной площадке по ул. Ярославского (0,021; 0,021; 0,018 г/см2). Наименьшая удельная плотность листьев у растений, произрастающих на городском участке мкр. Северный (0,014; 0,012 г/см2) (рис. 1).

В Malus /тести □ Ulmus pumila 0 Ра (Ins avium

1. Ул. Горького 2. Ул. Карла Маркса 3. Мкр. Северный 4. СибВО 5. Ул. Ярославского <>. Контрольный участок

1 2 3 4 5 6

районы исследования

Рис. 1. Удельная плотность листьев древесных растений в различных экосистемах г. Чита (2008 - 2010 гг.), г/см2

У Malus baccata, произрастающей на участке улицы Горького, Ulmus pumila, произрастающего на модельной площадке по улице Карла Маркса; Padus avium, произрастающей в районе СибВО, максимальная удельная плотность листьев по сравнению с другими опытными участками (0,049 г/см2; 0,064 г/см2; 0,041 г/см2). Максимальные показатели удельной плотности листьев Ulmus pumila (на участке по ул. Карла Маркса), могут быть связаны и с напряженной экологической обстановкой данной экосистемы: интенсивное движение автотранспорта, выхлопные газы, а также высокий процент пылевого загрязнения (2,5 %).

Исследования показали, что дисперсность листьев обратно пропорциональна их площади. Определяющим фактором дисперсности и площади листа является биология вида, но в различных экосистемах эти показатели варьируют в зависимости от условий обитания. Рост количества листьев ведет к увеличению общей фотосинтезирующей и дыхательной поверхности у растительного организма, что может являться адаптационным и индикационным показателем.

Дисперсность листьев Malus baccata в исследуемых экосистемах варьирует 86-161 листьев, листьев Ulmus pumila 66-168 листьев, и листьев Padus avium 56-108 листьев.

Мелколистность, сравнительно с контрольным участком, наблюдали у древесных растений, произрастающих на трех участках города: район Сиб-ВО, ул. Ярославского и ул. Карла Маркса. Отдельно по видам увеличение дисперсности отметили у Malus baccata, произрастающей на модельной площадке по ул. Горького и у Ulmus pumila, произрастающего на участке в мкр. Северный.

Проведенные исследования показали, что уровень пылевого загрязнения в различных экосистемах города Чита различен и колеблется 0,43-4,6 %.

ул. Горького уя Карпа Маркса мкр. Северный СнбВО ул Ярославского контрольный

районы исследования участок

Н Malus baccata Ш Ulmus pumila О Padus avium Рнс. 2, Пылевое загрязнение листьев древесных растении в различных экосистемах г. Чита (2008 - 2010 гг.), %

Максимальное значение пылевого загрязнения наблюдали у Ulmus pumila на участке в мкр. Северный (4,6 %). На остальных модельных площадках процент пылевого загрязнения был выше 1-го %. Высокие показатели пылевого загрязнения на всех указанных участках связаны с напряженной экологической ситуацией, а именно с увеличением количества автотранспорта и строительно-ремонтных работ (рис. 2).

Таким образом, с помощью морфометрических показателей древесных растений (Malus baccata, Ulmus pumila, Padus avium), можно оценить экологическое состояние городской среды. Напряженная экологическая ситуация сложилась на двух участках города район ул. Карла Маркса и район СибВО, что связано с географическими и экологическими условиями опытных участков.

Благоприятная экологическая обстановка складывается для древесных растений, произрастающих на модельной площадке по ул. Ярославского. Низкий процент пылевого загрязнения листьев и морфометрические показа-

тели древесных растений соответствуют контрольному участку (с. Беклеми-шево расположенного в 120 км, от города Чита).

На основе проведенных морфометрических исследований наиболее устойчивый вид Ulmus pumila, т.к. вариации показателей между собой незначительны на всех опытных участках.

4.2. Содержание воды в листьях древесных растений

Проведенные исследования показали, что максимальное содержание общей воды на всех исследуемых участках в листьях Ulmus pumila (104,0— 149,0 %), минимальное - в листьях Malus baccata (80,70-123,0 %), промежуточное положение между ними занимает Padus avium (88,60-122,50 %).

Общее содержание воды в листьях Ulmus pumila колеблется 104,0— 149,90 %. В соответствии с полученными данными лучшая оводненностъ листьев на контрольном участке, и на 2-х городских - ул. Ярославского и ул. Горького (рис. 3.). Но в листьях Ulmus pumila, произрастающего на участке по ул. Горького ниже содержание свободной воды (59,90 %) и выше содержание связанной (47,32 %) по сравнению с контрольным участком и с участком по ул. Ярославского. У экземпляров Ulmus pumila находящихся на модельных площадках в районе СибВО и по ул. Карла Марка относительно других опытных участков низкое содержание общей воды (104,0 % и 113,80 %), и преобладает связанная вода над свободной.

1. Ул. Горького 2. Ул. Карла Маркса 3. СибВО 4. Ул. Ярославского 5. Контрольный участок

общая вола связанная вода иободная вода

районы нсслсдопанна

Рис. 3. Фракционный состав воды в листьях [штИ'.! (21508 - 2010 гг) в

различных экосистемах города

Наибольшее количество воды в листьях Padus avium наблюдается на участках по ул. Горького (119,80 %) и в районе СибВО (118,50 %). Наименьшее - в парковой зоне по ул. Карла Маркса - 88,60 %. Поддержание оптимальной водообеспеченности у Padus avium в разных зонах произрастания определяется соотношением свободной и связанной воды в листьях растения. В условиях обитания близких к естественным свободная вода преобладает над связанной, так как на участке в мкр. Северный (47,40 % - свободная вода, 36,06 % - связанная вода). Оптимальная влагообеспеченность клеток листьев Padus avium, произрастающей на модельных площадках по ул. Карла Маркса, ул. Горького и СибВО, достигается за счет увеличения связанной воды.

Malus baccata адаптирована на всех исследуемых участках города. Об этом свидетельствует достаточная оводненность клеток растения и преобладание свободной фракции воды над связанной во всех районах исследования, исключение составляет участок в районе ул. Карла. Из-за большой площади асфальтового покрытия, загруженности ул. Карла Маркса автомобилями и соответственно повышенной загазованности в листьях Malus baccata увеличивается концентрация связанной воды (39,20 %) над свободной (23,07 %). В районе СибВО у Malus baccata низкое содержание общей воды в листьях (80,70 %) и зафиксирована небольшая разница между содержанием свободной (42,70 %) и связанной воды (38,90 %), что можно объяснить прохождением рядом автомобильной дороги (III категории) и преобладанием в городе в летние месяцы юго-западных ветров.

Содержание воды в растении влияет целостно на весь организм, на все физиолого-биохимические его функции. И. Г. Сулейманов (1974), В. Н. Жол-кевич (1989) отмечают, что недостаток воды в почве и в растительном организме отражается на морфометрическом строении листа. В условиях низкой влажности почвы растение приобретает ксероморфную структуру (площадь листьев уменьшается, а число устьиц возрастает, размеры листьев и стебля резко уменьшаются, клетки становятся значительно мельче, размеры устьиц уменьшаются, количество механической ткани увеличивается).

Уменьшение общей оводненности тканей и увеличение связанной воды над свободной может свидетельствовать об адаптации растений к условиям городской среды, что подтверждается данными по удельной плотности листьев (рис. 1). У Ulmus pumila, произрастающего на участках по ул. Карла Маркса и в районе СибВО наблюдали наименьшую влагообеспеченность листа, преобладание содержания связанной фракции воды, увеличение удельной плотности и дисперсности листьев, что характерно для ксероморф-ных листьев и как следствие уменьшение испаряющей поверхности листьев. Благоприятные условия жизнедеятельности сложились для Ulmus pumila, произрастающего на модельных площадках по ул. Горького и ул. Ярославского. На этих участках отметили наибольшую оводненность клеток листьев, преобладание фракции свободной воды (рис. 4).

1. Ул. Горького 2. Ул. Карла Маркса 3. СибВО 4. Ул. Ярославского 5. Контрольный участок

12 3 4

районы исследования

Рис. 4. Соотношение удельной плотности и фракционного состава воды в листьях ХЛттритНа

l'llliiilсвободная вода I I связанная вода Е23Э обшая вода ♦• 'удельная плотность

ю

У Ulmus pumila произрастающего на контрольном участке, общее содержание воды ниже, чем на городских участках (ул. Горького, ул. Ярославского). Данная закономерность может быть объяснена анатомическим строением листовой пластинки Ulmus pumila, имеющего ксероморфную структуру и исторически обладающего признаками мезоморфной структуры и, сохраняя память об исходных местообитаниях, предпочитает теплые и солнечные места обитания (Бутина, 2009). Лист Ulmus pumila имеет признаки приспособления к недостатку увлажнения, но для нормальной жизнедеятельности Ulmus pumila в первую очередь важен температурный режим окружающей среды. На контрольном участке (с. Беклемишево) средняя температура воздуха в июле месяце составила +17° С, а в городе Чита - +19,2° С. Более низкий температурный режим в с. Беклемишево (контрольный участок) по сравнению с условиями города Чита, возможно, является причиной более низкого содержания общей воды в листьях Ulmus pumila, по сравнению с участками в городе (ул. Ярославского, ул. Горького).

В листьях Padus avium низкие показатели общего содержания воды и преобладание связанной фракции воды на участке ул. Карла Маркса соотносятся с меньшей площадью и массой листьев, а соответственно наблюдается увеличение удельной плотности листьев. Эти показатели свидетельствуют об адаптации Padus avium к напряженной экологической ситуации района. У Padus avium, произрастающей в районе СибВО, высокая удельная плотность листьев, наибольшая дисперсность листьев и преобладает фракция связанной воды, что может говорить о склеризации листа.

У Malus baccata, произрастающей на модельных площадках в районе СибВО и по ул. Карла Маркса низкое содержание воды, преобладает фракция связанной воды, отметили высокие показатели удельной плотности листьев и увеличения дисперсности листьев. Напряженная экологическая обстановка районов способствовала появлению адаптационных механизмов у Malus baccata, таких как склеризация листьев, о чем свидетельствуют высокие показатели удельной плотности и переход к мелколистности, увеличение связанной воды в клетках, что способствует меньшему испарению воды.

В ходе корреляционного анализа изучаемых показателей — фракционного состава воды в листьях изученных видов древесных растений и удельной плотностью установлена высокая корреляционная зависимость: 1) между общим содержанием воды и удельной плотностью листьев Ulmus pumila (r=-0,72, Р=0,05); 2) между связанной фракцией воды и удельной плотностью листьев Ulmus pumila (т=0,59, Р=0,05); 3) между общим содержанием воды удельной плотностью листьев Padus avium (r=-0,88, Р=0,05); 4) между связанной фракцией воды и удельной плотностью листьев Padus avium (r=-0,91, Р=0,05); 5) между свободной фракцией воды и удельной плотностью листьев Padus avium (r=0,73, Р=0,05); 6) между общим содержанием воды и удельной плотностью листьев Malus baccata (r=0,60, Р=0,05).

Выявлена существенная корреляционная связь: 1) между свободной фракцией воды и удельной плотностью листьев Ulmus pumila (r=0,22, Р=0,05); 2) связанной фракцией воды и удельной плотностью листьев Malus

baccata (r=-0,25, P=0,05); 3) свободной фракцией воды и удельной плотностью листьев Malus baccata (r=0,l 1. Р=0,05).

Оценка водообеспеченности листьев Padus avium, Ulmus pumila и Malus baccata показала, что условия жизни в городе Чита удовлетворительные. Напряженная обстановка сложилась на двух опытных участках города (ул. Карла Маркса и район СибВО) для всех исследуемых древесных растений. Растения адаптировались за счет имеющихся приспособлений: уменьшением оводненности клеток, повышением содержания связанной фракции воды, уменьшением площади листовой поверхности, увеличением удельной плотности листьев, а также переходу к мелколистности. Благоприятная ситуация складывается для древесных растений обитающих на территории ул. Горького и ул. Ярославского, в сравнении с другими исследованными участками города.

Исследуемые древесные растения способны приспособиться к агрессивным условиям городской среды, благодаря заложенным генетическим механизмам адаптации, таким как регуляция водного режима, изменение мор-фометрических показателей листа. Наиболее устойчивым и лабильным видом в условиях города Чита показал Ulmus pumila.

4.3. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях древесных растений

4.3.1. Основные физические и химические свойства аскорбиновой кислоты (АК)

В параграфе приведены основные физические и химические свойства аскорбиновой кислоты и её влияние на жизнедеятельность растительного организма. Аскорбиновая кислота - уникальное полифункциональное соединение. Обладая способностью обратимо окисляться и восстанавливаться, она принимает участие в важнейших энергетических процессах растительной клетки - фотосинтезе и дыхании; является признанным антиоксидантом. Аскорбиновая кислота участвует в биосинтезе фотосинтетического аппарата растительной клетки или в его стабилизации. Г. Н. Чупахина (1997) и И. JI. Бухарина (2007) отмечают, что аскорбиновая кислота является вторичным продуктом фотосинтеза, поэтому её содержание косвенно зависит от фотосинтеза. Для синтеза аскорбиновой кислоты в растительной клетке необходимо достаточное количество Сахаров (в частности глюкозы). Г. Н. Чупахина (1997) обращала внимание на существенное влияние аскорбиновой кислоты на водный режим растений. Оно проявляется в торможении поступления воды, уменьшение оводненности, в изменении подвижности внутриклеточной воды, ускорении транспирации. Под действием аскорбиновой кислоты изменяется соотношение свободной и связанной воды за счет увеличения свободной. Механизм действия аскорбиновой кислоты на поступление и потерю воды объясняют изменением коллоидно-химических свойств протоплазмы, а также деполяризацией протоплазменных мембран.

4.3.2. Содержание аскорбиновой кислоты (АК) в листьях

Определение содержания аскорбиновой кислоты в листьях всех исследуемых древесных растений проводили в различных экосистемах города Чита. В ходе наблюдений нами отмечено наибольшее содержание аскорбиновой кислоты в листьях Malus baccata 43,20-103,90 мг/% (это вид с высокой ассимиляционной активностью (Бухарина, 2007), наименьшее - в листьях Padus avium 26,84-70,10 мг/% (рис. 5).

1). ул. Горького 2). ул. Карла Маркса 3). мкр. Северный 4). СнбВО 5). ул. Ярославского 6). Контрольный участок

3 4

районы исследования

^ Ulmus pumila О Malus baccata В Padus avium

Рис. 5. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях растений (2008 -2010 гг) в различных экосистемах города

При анализе содержания аскорбиновой кислоты в листьях Ulmuspumila отметили, что изменение значений концентрации аскорбиновой кислоты лежит в узких пределах по сравнению с другими исследуемыми видами 56,69-85,60 мг/%, что связано с физиологической устойчивостью вида.

Г. Н. Чупахина (1997) обращала внимание влияние синтеза аскорбиновой кислоты на водный режим растений, а в частности на соотношение фракций воды в листьях растений, за счет увеличения свободной воды. При исследовании Malus baccata, Ulmus pumila и Padus avium в различных экосистемах города выявили корреляцию по содержанию АК и связанной воды.

IIIIIIIII свободная вода I I связанная вода

' -1 общая вода •—♦"аскорбиновая кислота

1. Ул. Горького 2. Ул. Карла Маркса 3. СибВО 4. Ул. Ярославского 5. Контрольный участок

2 3 4

районы исследования

Рис. 6. Соотношение АК и фракционного состава воды в листьях и/тих ритИа в различных экосистемах города

Изменение концентрации аскорбата в листьях Ulmus pumila влияет на фракционный состав воды в листьях. На двух участках города ул. Карла Маркса и район СибВО отметили, что при концентрации аскорбиновой кислоты в листьях ниже 60,0 мг% - увеличивается содержание связанной фракции воды. Соответственно при содержании аскорбата в клетках Ulmus pumila выше 66,0 мг% — преобладает свободная фракция воды.. Это наблюдали у Ulmus pumila, произрастающего на участках города ул. Горького и ул. Ярославского и на контрольном участке (рис. 6).

Данная закономерность наблюдается и у других изученных видов древесных растений. При достижении концентрации аскорбиновой кислоты в листьях Padus avium 55,0 мг% и выше отмечается увеличение свободной воды в листьях, так как, на участке в мкр. Северный и на контрольном участке, а при концентрации АК ниже 50,0 мг% - увеличивается содержание связанной фракции воды — модельные площадки по ул. Горького и в районе СибВО. Удаленность контрольного участка и участка мкр. Северного от центра города Чита, и, соответственно, от основных потоков воздушных масс (меньшая задымленность) способствует синтезу аскорбата. Следовательно, накопление АК в листьях изменяет коллоидно-химические свойства протоплазмы и увеличивает содержание свободной фракции воды.

У Malus baccata при концентрации аскорбата в листьях равной 46,0 мг% и выше, преобладает свободная вода в листьях, т.е. на модельных площадках по ул. Горького, ул. Ярославского, в мкр. Северный и на контрольном участке. При концентрации аскорбиновой кислоты 44,0 мг% и ниже увеличивается содержание связанной воды в листьях.

В ходе корреляционного анализа изучаемых показателей фракционного состава воды в листьях изученных видов древесных растений и аскорбиновой кислотой установлена высокая корреляционная зависимость: 1) между общим содержанием воды и аскорбатом в листьях Ulmus pumila (r=-0,68, Р=0,05); 2) между связанной фракцией воды и аскорбатом в листьях Padus avium (r=-0,93, Р=0,05); 3) между свободной фракцией воды и аскорбатом в листьях Padus avium (r=0,74, Р=0,05); 4) между общим содержанием воды и аскорбатом в листьях Malus baccata (r=0,49, Р=0,05).

Выявлена существенная корреляционная связь: 1) между свободной фракцией воды и аскорбатом в листьях Ulmus pumila (r=0,24, Р=0,05); 2) между общей водой в листьях Padus avium и концентрацией аскорбата (г=0,29, Р=0,05); 3) между свободной и связанной фракцией воды и аскорбатом в листьях Malus baccata (r= -0,18; r= 0,10, P=0,05).

Следовательно, на основе проведенных наблюдений за Malus baccata, Ulmus pumila и Padus avium можно предположить, что ответной реакцией на неблагоприятные условия среды является снижение синтеза аскорбиновой кислоты, за счет этого увеличивается содержание связанной воды в листьях, а, соответственно, и уменьшается количество воды доступной для испарения.

Синтез аскорбиновой кислоты зависит от экологических условий конкретного района "поэтому, изменение концентрации аскорбиновой кислоты 14

может быть биоиндикационным признаком экологической обстановки городской экосистемы.

Неблагоприятные экологические условия, сложившиеся на модельных площадках в районе СибВО и в районе по ул. Карла Маркса - задымленность районов сажей, выхлопными газами автомобилей и др. не позволяют в достаточной мере синтезировать аскорбиновую кислоту. В свою очередь низкая концентрация аскорбата в листьях является сигналом для растительного организма активизировать адаптационные механизмы, такие как увеличение содержания связанной воды в листьях.

Благоприятная экологическая обстановка сложилась на участках в районах города ул. Ярославского, ул. Горького, а особенно в мкр. Северный, т. к. в листьях древесных растений синтезируется достаточное количество аскорбиновой кислоты, что в свою очередь оказывает влияние на содержание воды в растении.

Исследования показали, что Ulmus pumila наиболее чувствителен к изменению концентрации аскорбиновой кислоты в листьях, поэтому его можно использовать для биоиндикации окружающей среды. Менее чувствительна к изменению содержания аскорбата в листьях Malus baccata. Промежуточное положение между ними занимает Padus avium.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, проведенные эколого-биологические исследования, на примере, Malus baccata, Ulmus pumila, Padus avium, позволили оценить экологическое состояние городской агломерации и сделать вывод, что в городе наблюдаем удовлетворительные условия для нормальной жизнедеятельности древесных растений.

Напряженная экологическая ситуация сложилась на двух участках города ул. Карла Маркса и район СибВО, что связано с географическими и экологическими условиями опытных участков.

Напряженная экологическая ситуация, сложившаяся на опытных участках, отразилась на морфологических и физиологических показателях листьев древесных растений. Адаптация древесных растений достигалась появлением у листьев признаков ксероморфизма, а также переходом к мелколи-стности, повышением содержания связанной фракции воды и снижения синтеза аскорбиновой кислоты.

Благоприятная экологическая обстановка складывается для древесных растений, произрастающих на участке по ул. Ярославского. Низкий процент пылевого загрязнения листьев и морфометрические показатели древесных растений, влагообеспеченность и биосинтез аскорбата в листьях соответствуют условно чистому участку.

Экосистемы ул. Горького и мкр. Северный занимают промежуточное положение по напряженности экологической обстановки, т. к. мы отметили высокий процент пылевого загрязнения листьев, а морфометрические показатели, содержание воды в листьях не стабильны для каждого вида, что ком-

пенсируется увеличением синтеза в листьях древесных растений аскорбиновой кислоты.

У исследуемых видов древесных растений отметили корреляцию по ряду изученных морфологических и физиолого-биохимических признаков Исследуемые древесные растения способны приспособиться к агрессивным условиям городской среды, благодаря заложенным генетическим механизмам адаптации, таким как регуляция водного режима, изменение морфомет-рических показателей листа.

ВЫВОДЫ

1. Изменение морфометрических показателей листа Malus baccata, VI-mus pumila, Padus avium: увеличение удельной плотности, дисперсности листьев и уменьшение площади листа напрямую зависит от микроклимата ландшафтной площадки города, а именно от нарастания степени загрязнения воздушного бассейна.

2. Содержание воды в листьях, соотношение фракций свободной и связанной воды у всех исследуемых растений изменялось с нарастанием загрязнения воздушного бассейна в сторону уменьшения общей оводненности листьев и преобладания связанной воды, связанной с их адаптивной реакцией.

3. Уровень аскорбиновой кислоты всех исследованных древесных пород города понижался с нарастанием загрязнения воздушного бассейна. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях может быть использовано как показатель адаптационной возможности растений в меняющихся условиях среды.

4. У всех изученных древесных растений произрастающих в городской черте, выявлена прямая корреляционная зависимость между синтезом аскорбиновой кислоты и содержанием свободной воды в листьях, а также удельной плотностью листьев.

5.Наиболее устойчивый и лабильный вид в условиях города Чита VI-mus pumila, чувствителен к изменению концентрации аскорбиновой кислоты в листьях, поэтому его можно использовать для биоиндикации окружающей среды.

Таким образом, данные особенности фракционного состава воды и особенности содержания аскорбиновой кислоты в листьях позволяют, исследуемым видам расти и развиваться в экстремальных условиях города.

Основные положения диссертационного исследования отражены в следующих публикациях:

Статьи, опубликованных в рекомендованном ВАК издании:

1. Скобельцына, А. В., Просянникова, Е. Б. Анализ фракционного состава воды в листьях древесных растений в условиях города // Ученые записки. Серия «Естественные науки» / Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н. Г. Чернышевского. - Чита, 2011. -№1 (36).-С. 116-121. (Журнал)

В других изданиях:

2. Скобельцина, А. В. Аскорбиновая кислота и её роль в адаптации растений // Боловсрол судлал. Приложение 2010/07/65. С. 203-208. (Журнал)

3. Скобельцина А. В. Научные методы оценки городской среды с помощью древесных растений // Молодая наука Забайкалья: аспирантский сборник / Забайкал. гос. гум.-пед. ун.-т. - Чита, 2009. - С. 237-242. (Сборник)

4. Скобельцина, A.B. Озеленение города Чита: вчера, сегодня и в будущем // Проблемы озеленения городов Сибири и сопредельных территорий: материалы международной научно-практической конференции (Чита, 14-16 сентября 2009 г.) / редкол. О. А. Попова и др. - Чита, 2009. - С. 231-233.

5. Скобельцина, A.B., Просянникова, Е.Б. Аскорбиновая кислота как показатель адаптационной возможности растений // Проблемы и перспективы современной науки: сб. науч. ст. / Томский гос. ун-т. Томск: Томский гос. ун-т, 2009. - Т. 2. - № 1. - С. 79-81. (Сборник)

6. Скобельцина, А. В. Значение древесных растений в биоиндикации городской среды / Ученые записки «Кузнецовские чтения». Вып. 2. - Чита: Поиск, 2010. - С. 98-101. (Сборник)

Подписано в печать 07.04.11. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Способ печати оперативный. Усл. печ. л. 1,06. Уч.-изд. л. 1,06. Заказ № 04211. Тираж 100 экз.

Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского 672007, г. Чита, ул. Бабушкина, 129

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Скобельцина, Анна Викторовна

Введение.

Глава 1.Древесные растения в условиях городской среды.

1.1. Город как среда обитания растений (экосистема).

1.2. Влияние урбанизированной среды на флору города.

1.3. Адаптация растений к условиям городской среды.

1.3.1. Морфологическая адаптация растений к городским условиям.

1.3.2. Физиологическая адаптация растений к условиям города.

Глава 2. Характеристика района исследования.

2.1. Физико-географические и социально-экономические особенности г. Чита.

2.2. Экологическая характеристика природной среды г. Чита.

Глава 3. Объекты и методы исследования.

3.1. Объекты исследования.

3.2. Основные методы исследования.

Глава 4. Эколого-биологическая особенности древесных растений в составе насаждений различных функциональных зон г. Чита.

4.1. Морфометрические показатели древесных растений.

4.2. Содержание воды в листьях древесных растений.

4.3. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях древесных растений.

4.3.1. Основные физические и химические свойства аскорбиновой кислоты.

4.3.2. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биоэкологические особенности адаптации древесных растений в условиях урбанизированных территорий"

Актуальность темы. Рост населения влечёт за собой рост городов. Город является ведущей формой территориальной и социально-экономической организации современного общества. Антропогенная нагрузка загрязняет атмосферу, изменяет микроклимат, состав почв, поверхностных и подземных вод. Проблема качества городской среды с каждым годом становится более значимой. Одной из главных задач человека является создание экологически благоприятной среды в городе. Основной путь решения такой задачи насаждение древесных растений, выполняющих в урбоэкосистеме средообразующую функцию. Для эффективного использования той или иной породы деревьев в озеленении города нужно знать биологию вида, а также обладать информацией об эколого-физиологическом состоянии каждого вида, об его адаптационных возможностях в экстремальных условиях города.

Помимо средообразующей функции, древесные растения могут быть использованы в мониторинге городской среды для составления экологического паспорта микрорайона, промышленного предприятия или любого другого объекта. Живые индикаторы имеют существенные преимущества, устраняя применение дорогостоящих и трудоёмких физико-химических методов для определения степени загрязнения среды: они суммируют все без исключения биологически важные данные о загрязнениях, указывают скорость происходящих изменений, пути и места скоплений в экосистемах различного рода токсикантов, позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека.

Симптомы острого повреждения растений токсическими газами высоких концентраций достаточно хорошо изучены Т.М. Горышиной (1991), Н.С. Бережной (2006), Ю.С. Григорьевым (1999), Т.В. Черненьковой (2002), С.Ю. Шарковой, Е.В. Надежкиной (2007), И. Л. Бухариной, К.Е Ведерниковым (2007), Т.М. Поварнициной (2007), И.С. Майдебурой (2006) и др. Неблагоприятные факторы влияют на анатомо-морфологических и физиолого-биохимических параметры растений. Растительный мир чутко реагирует на загрязненность окружающей среды. Незначительная концентрация загрязняющих веществ вызывающая отрицательные реакции у некоторых видов растений, может не превышать установленные нормы, следовательно, не вызывать видимого ухудшения самочувствия людей, но вызывать деградацию растений. Как следствие необратимое разрушение системы через 10 — 15 лет.

В связи с этим, актуальной задачей является ранняя диагностика урбоэкосистемы. Эффективность биоиндикации зависит от правильного выбора биоиндикатора. В городской агломерации наиболее встречаемы древесные растения, так как деревья и кустарники выполняют роль естественного фильтра. Они очищают и увлажняют воздух, снижают силу ветра, шума, изменяют радиационный и температурный режим. Вследствие этого самыми распространёнными в качестве биоиндикаторами состояния городской среды являются древесные растения.

Анализ литературы (X. Шульц (1991); О.В. Шергина, Ю.С. Григорьев и др. (1999); Т.В. Кочкешова и др. (1999); С.Ю. Шаркова, Е.В. Надежкина (2007); Т.В. Черненькова (2002); В.И. Харук, В.В. Егоров (1991); И.Л. Бухарина, К.Е. Ведерников (2007); Т.М. Поварницина (2007); И.С. Майдебура (2006) и др.) показал, что наиболее встречаемые растения-биоиндикаторы городской среды — это хвойные (Pinus sylvestris L., Larix sibirica Ledeb., Picea obovata Ledeb.) и лиственные породы {Sorbiis sibirica Hedl., Betula pendula Roth., Malus baccata L. Borkh, Ulmus pumila L., Padus avium Miller и др.).

На сегодняшний день распространен биомониторинг городских агломераций Европейской части страны (г. Москва, г. Пенза, г. Воронеж, г. Калинград, г. Санкт-Петербург), в Сибирском регионе — г. Красноярск, г. Иркутск.

Биоэкологический мониторинг г. Читы опирается на данные по техногенным выбросам загрязняющих веществ в атмосферу и водоёмы, и ограничивается определением концентрации загрязнителей в воздушной, водной и почвенной средах (эколого-геохимическая карта г. Читы под ред. Р.Н. Волосикова, 1998; ежегодные гос. доклады). Гораздо меньше данных о содержании токсикантов в растениях, а также об угнетающем влиянии загрязнения города Чита на рост зеленых насаждений. Мало изучены биоиндикационные и адаптационные возможности древесных растений. В озеленении города Чита чаще всего используют: Ulmus pumila, Malus baccata, Padus avium.

Приоритетной задачей исследования является диагностика экологической обстановки города Чита и отдельных его ландшафтных участков, оценка условий жизни в урбанизированной среде для растений, выявление адаптационных возможностей древесных растений и их использование в озеленении города и улучшении микроклимата городских ландшафтов.

Цель исследования — изучение эколого-биологических особенностей Malus baccata, Ulmus pumila и Padus avium в условиях города (на примере г. Чита). Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. дать характеристику районов исследования с точки зрения условий обитания древесных растений;

2. оценить морфометрические показатели Malus baccata, Ulmus pumila и Padus avium в условиях города;

3. определить некоторые показатели водного режима, а именно количество общей, связанной и свободной воды в листьях древесных растений в различных экологических условиях города;

4. определить содержание аскорбиновой кислоты в листьях древесных растений как показателя адаптационной возможности древесных растений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Загрязнение городской среды приводит к изменению морфометрических показателей у древесных растений {Malus baccata, Ulmus pumila, Padus avium). Это выражается в формировании у них ряда адаптивных изменений, в частности, в развитии мелколиственности, связанной с уменьшением площади листовой пластинки и увеличением удельной плотности листьев.

2. Устойчивость древесных растений в условиях урбанизированной среды обеспечивается изменениями в физиолого-биохимических параметрах, в том числе, изменениями в соотношениях свободной и связанной воды. При этом увеличение фракции связанной воды и снижение синтеза аскорбиновой кислоты сопряжены с ухудшением экологической обстановки и адаптивными процессами у растений.

Научная новизна. В городе Чита и Забайкальском крае проведен анализ состояния древесных растений с помощью физиологических и аналитических методов. Выявлены экологически значимые физиологические показатели, отражающие реакцию растений на техногенное загрязнение и обеспечивающие механизмы адаптации. В листьях древесных растений Забайкальского края определён фракционный состав воды и содержание в них аскорбиновой кислоты. Установлена роль аскорбиновой кислоты в листьях древесных растений и её влияние на содержание воды в них. Результаты исследование представляют практический и научный интерес для крупных городов, в том числе и для г. Чита, с точки зрения биологии растения.

Практическая значимость.

Полученные данные могут быть использованы для составления экологических карт микрорайонов города Чита и в разработке рекомендаций по экологической оптимизации городской агломерации с помощью изученных видов. Изученные виды можно использовать для мониторинга урбоэкосистемы и для оценки пригодности местообитания для произрастания данных видов растений.

Результаты и методики диссертационного исследования могут быть реализованы в учебном процессе на кафедре биологии и методики обучения биологии Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета им. Н.Г. Чернышевского, в курсе «Физиология растений» и «Экология растений» и на полевой практике по данным дисциплинам. Можно рекомендовать использовать материалы работы в школьном курсе «Биология растений», при изучении регионального компонента и во внеурочной деятельности, например, в программе школьного экологического лагеря.

Апробация работы. Материалы работы были представлены и обсуждены на международных и региональных научных и научно-практических конференциях:

- научная сессия естественно-географического факультета ЗабГГПУ им. Н. Г. Чернышевского (2009, 2010);

- «12-е Павловские чтения» (Чита, 2008)

- «Проблемы озеленения городов Сибири и сопредельных территорий» (Чита, 2009)

Публикации. По теме исследования опубликовано 6 работ, из них 1 — в рекомендованном ВАК издании.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Скобельцина, Анна Викторовна

Выводы

1. Изменение морфометрических показателей листа Malus baccata, Ulmus pumila, Padus avium: увеличение удельной плотности, дисперсности листьев и уменьшение площади листа напрямую зависит от микроклимата ландшафтной площадки города, а именно от нарастания степени загрязнения воздушного бассейна.

2. Содержание воды в листьях, соотношение фракций свободной и связанной воды у всех исследуемых растений изменялось с нарастанием загрязнения воздушного бассейна в сторону уменьшения общей оводненности листьев и преобладания связанной воды, связанной с их адаптивной реакцией.

3. Уровень аскорбиновой кислоты всех исследованных древесных пород города понижался с нарастанием загрязнения воздушного бассейна. Содержание аскорбиновой кислоты в листьях может быть использовано как показатель адаптационной возможности растений в меняющихся условиях среды.

4. У всех изученных древесных растений произрастающих в городской черте, выявлена прямая корреляционная зависимость между синтезом аскорбиновой кислоты и содержанием свободной воды в листьях, а также удельной плотностью листьев.

5.Наиболее устойчивый и лабильный вид в условиях города Чита Ulmus pumila, чувствителен к изменению концентрации аскорбиновой кислоты в листьях, поэтому его можно использовать для биоиндикации окружающей среды.

Таким образом, данные особенности фракционного состава воды и особенности содержания аскорбиновой кислоты в листьях позволяют, исследуемым видам расти и развиваться в экстремальных условиях города.

Заключение

Таким образом, проведенные эколого-биологические исследования на примере Malus baccata, Ulmus pumila, Padus avium позволили оценить экологическое состояние городской агломерации и сделать вывод, что условия в городе Чита удовлетворительны для нормальной жизнедеятельности растительных организмов.

Напряженная экологическая ситуация сложилась на двух из рассматриваемых участках города ул. Карла Маркса и район СибВО, что связано с географическим положением и экологическими условиями опытных площадках.

Улица Карла Маркса располагается в кольце автомобильных дорог, т.е. загрязнение участка выхлопными газами; помимо этого северо- и северо-восточнее от точки проходит железная дорога (750 м), а преобладание в течение года в черте города северо-восточных ветров обуславливает перенос вместе с воздушными массами основных загрязнителей (сажа) с железной дороги. Район СибВО располагается в восточной части города, по району проходит автомобильная дорога (объездная трасса) категории III. В летние месяцы (июль) в городе Чита помимо северо-восточных ветров преобладают и юго-западные, в связи, с чем воздушные массы перемещаются на восток города, увлекая за собой основные загрязнители.

Напряженная экологическая ситуация сложившаяся на опытных участках отразилась на морфометрических и физиологических показателях листьев древесных растений. Адаптация древесных растений достигалась появлением у листьев признаков ксероморфизма: уменьшением площади и увеличением удельной плотности листьев, уменьшением оводненности клеток, повышением содержания связанной фракции воды, а также переходом к мелколистности, снижением синтеза аскорбиновой кислоты. Все эти признаки свидетельствуют об уплотнении листовой пластинки, что сказывается на водном обмене растения.

Благоприятная экологическая обстановка складывается для древесных растений, произрастающих по ул. Ярославского. Низкий процент пылевого загрязнения листьев и морфометрические показатели древесных растений, влагообеспеченность и биосинтез аскорбата в листьях соответствуют контрольному участку (с. Беклемишево). Исследуемый район располагается в южной части города и основные потоки воздушных масс с территории города не попадают сюда, помимо этого вблизи протекает река Чита (250 м), что создает благоприятный микроклимат района.

Улица Горького и мкр. Северный занимают промежуточное положение по напряженности экологической обстановки. Выявленный высокий процент пылевого загрязнения листовой пластинки, а также нестабильные для каждого вида морфометрические показатели листьев и содержание воды в них, компенсируется увеличением синтеза в листьях древесных растений аскорбиновой кислоты.

Исследуемые древесные растения способны приспособиться к агрессивным условиям городской среды, благодаря заложенным генетическим механизмам адаптации, таким как регуляция водного режима и изменение морфометрических показателей.

Наиболее устойчивый и лабильный вид в условиях города Чита — \Jlmus ритНа, т.к. он значительно быстрее реагирует на изменение водного состава окружающей среды. Высокая чувствительность к изменению концентрации аскорбиновой кислоты в листьях позволяют использовать \JlmusритНа в биоидикации окружающей среды.

Теоретические разработки, положенные в основу представленной работы, позволяют определить приспособительные реакции древесных растений к условиям городской среды, что может быть использовано для разработки критериев диагностики состояния городских экосистем.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Скобельцина, Анна Викторовна, Чита

1. Авдеева A.B., Кузьмичев В.В. Влияние городской среды на состояние природных лесов (на примере г. Дивногорска) // Экология, 1997, № 4. С. 248 — 252 (Журнал)

2. Агроклиматические ресурсы Читинской области. — Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — 170 с.

3. Администрация городского округа «Город Чита»: официальный сайт администрации городского округа «Город Чита». — 2010 Электронный ресурс. URL: http://www.admin.chita.ru/our citv/?id=31 (12.12.2008)

4. Алексеенко Л.Н. Водный режим луговых растений в связи с экологическими условиями: Автореф. . канд. биол. наук/ Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. A.A. Жданова. Ленинград, 1976. — 43 с.

5. Артамонов В.И. Растение и чистота природной среды. — М.: Наука, 1986. — 172 с.

6. Атлас Читинской области и Агинского бурятского автономного округа / Федеральная служба геодезии и картографии России / под. ред. B.C. Кулакова —М.: 1997

7. Биологический энциклопедический словарь / гл. ред. Гиляров М.С.; ред. кол. Бабаев A.A. и др. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — 832 с.

8. Ботаника с основами фитоценологии: Анатомия и морфология растений / Т.И. Серебрякова, Н.С. Воронин, А.Г. Еленевский и др. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. — 543 с.

9. Ботаника: Морфология и анатомия растений / A.B. Васильев, Н.С. Воронин, А.Г. Еленевский и др. — М.: Просвещение, 1988. — 480 с.

10. П.Буинова М.Г. Анатомия и пигменты листа растений Забайкалья. — Новосибитрск: Наука, 1988. — 87 с.

11. Бутина H.A. Ильмовники восточного Забайкалья: анализ флористического и фитоценотического разнообразия, биоэкологические особенности видов рода Ulmus L.\ Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Улан-Удэ, 2009. — 144 с.

12. Бухарина И.Л., Поварницина Т.М., Ведерников К.Е. Эколого-биологические особенности древесных растений в урбанизированной среде: монография. — Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2007. — 216 с.

13. Н.Веселкин Д.В. Распределение тонких корней хвойных деревьев по почвенному профилю в условиях загрязнения выбросами медеплавильного производства // Экология. 2002. №4. С. 250 — 253 (Журнал)

14. Википедия — свободная энциклопедия — 2010. Электронный ресурс. URL: http://rii.wikipedia.org/wiki/(дата обращения: 28.08.2010).

15. Виноградов Б.В. Биоиндикация в рамках геоэкологии / Биоиндикация в городах и пригородных зонах // отв. ред. JI.A. Криволуцкий. — М.: Наука, 1993. — С. 5 — 11 (Сборник).

16. Гекель П.А. Физиология жаро- и засухоустойчивости растений. — М.: Наука, 1982. —280 с.

17. География Читинской области и Агинского автономного округа / гл. ред. B.C. Кулаков. — Чита: Поиск, 2001. — 328 с.

18. Город экосистема / Э.А. Лихачева, Д.А. Тимофеев, М.П. Жидков и др. — М.: Медиа-ПРЕСС, 1997. — 336 с.

19. Горшкова A.A. Экология водного режима степных растений Забайкалья. — Иркутск: Иркутск, обл. упрв. Печати, 1971. — 216 с.

20. Горышина Т.К. Растения в городе. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1991. — 152 с.

21. Горышина Т.К. Фотосинтетический аппарат растений и условия среды. — ЛГУ-Л.: изд-во ЛГУ, 1989. — 173 с.

22. Горышина Т.К. Экология растений. — М.: Высш. Школа, 1979. — 368 с.

23. Григорьев Ю.С., Бучельников М.А. Биоиндикация загрязнений воздушной среды на основе замедленной флуоресценции хлорофилла листьев и феллодермы деревьев // Экология. 1999. №4. С. 303 —305

24. Гунин П.Д., Дедков В.П. Экологические режимы пустынных биоегеоценозов. — М.: Наука, 1978. — 227 с.

25. Духовский П. Реакция растений на комплексное воздействие природных антропогенных стрессоров / П. Духовский, Р. Юкнис, А. Бразайтите, И. Жукаускайте // Физиология растений, 2003. Т. 50, № 2. С. 165 — 173 (Журнал)

26. Емельянов Л.Г., Акунд С.А. Водообмен и стресс-устойчивость растений.

27. Мн.: Навука i тэхшка, 1998.

28. Жолкевич В.Н. Водный обмен растений. — М.: Наука, 1989. — 256 с.

29. Чита, 2006. С. 176 — 177 (Сборник).

30. Картушин В.М. Агроклиматические ресурсы юга Восточной Сибири. — Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1969. 131 с.

31. Клауснитцер Б. Экология городской фауны / пер. с нем. — М.: Мир, 1990246 с.

32. Климат города Чита / отв. ред. Ц.А. Швер. — Чита, 1982 — С. 17 —27

33. Ковалёва C.B. Эколого-биологические особенности вяза приземистого {Ulmus pumila \.) и яблони ягодной {Malus baccata (1.) Borkh.) в условиях города Читы: Автореф. . канд. биол. наук — Улан-Удэ: Бурятский государственный университет, 2009. — 19 с.

34. Ковригина JI.H. Особенности развития и строение побегов древесных растений в условиях городской среды / Труды второй международной конференции по анатомии и морфологии растений 14 — 18 октября 2002. С-Пб, 2002. — С. 286 (Сборник).

35. Корона В.В., Васильева А.Г. Строение и изменчивость листьев растений: Основы модульной теории. — Екатеринбург, Изд-во «Екатеринбург», 2000. 224 с.

36. Кочкешова К.В. Влияние автотранспорта на некоторые породы деревьев южного Урала / К.В. Кочкешова, О.А.Миронов, Н.Л.Коробова // Экология и промышленность России. 2005. июнь. С. 30-32 (Журнал).

37. Кривошеева A.A. Влияние промышленных загрязнений на сезонные изменения содержания хлорофилла в хвое сосны обыкновенной / A.A. Кривошеева, С.А. Шавнин, В.А.Калинин, П.С.Венедиктов // Физиология растений. 1991. Т.38, вып.1 С. 163 — 167 (Журнал)

38. Кузьмина H.A., Кузьмина А.И. // Вестник Башкирского университета. Фоторегуляция роста и некоторых физиологических показателей проростков и каллусной ткани твердой пшеницы. 2001. № 2 (I). С. 140 — 142 (Сборник).

39. Культиасов И.М. Экология растений. — М.: Изд-во московского ун-та, 1982. —384 с.

40. Курбатский В.И. Флора Сибири. Rosaceae. / под ред. A.B. Положий, Л.И. Малышева // Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние. — 1988. — 200 с.

41. Лескова О. А. Эколого-биологические особенности раннецветущих растений Восточного Забайкалья : автореферат дис. . канд. биол. наук. — Улан-Удэ: Бурят, гос. ун-т Улан-Удэ, 2006. — 21 с.

42. Логинов Н.Я. Аналитичекая химия / Н.Я. Логинов, А.Г. Воскресенский, И.С. Солодкин. — М.: Просвещение, 1975. — 479 с.

43. Майдебура И.С. Влияние загрязнения воздушного бассейна города Калинграда на анатомо-морфологические и биохимические показатели древесных растений: автореф. дис. . канд. биол. наук. — Калинград: Государственный университет им. И. Канта, 2006. — 20 с.

44. Маковски Е. Природа и структура живой материи. — Бухарест: Изд-во АН Румынии, 1976. — 210 с.

45. Максимов H.A. Водный режим и засухоустойчивость // Избранные работы по засухоустойчивости и зимостойкости растений. — М.: Изд-во АН СССР, 1952

46. Махонин Е.В. Что спасает город от шума и пыли? / Е.В. Махонин // Экология и жизнь. 2006. №4(53). С. 56 —57 (Журнал)

47. Метеорологический ежегодник Вып. 23а. II часть июль /отв. ред. Гренчишина А.И.; Чита: Изд-во Забайкальское территориальное управление по гидрометеорологии, 2008 — 2010.

48. Метеорологический ежегодник Вып. 23а. II часть июль /отв. ред. Гренчишина А.И.; Чита: Изд-во Забайкальское территориальное управление по гидрометеорологии, 2007 г.

49. Мигалина C.B. Размеры листа березы как индикатор её продуктивности вдали от климатического оптимума / C.B. Мигалина, JI.A. Иванова, А.К. Махнев //Физиология растений. 2009. Т. 56, № 6. С. 948 — 953 (Журнал).

50. Нобел П. Физиология растительной клетки /пер. с англ. И.И. Рапановича под ред. проф. И.И. Гунара. — М.: Изд-во «Мир», 1973. — 288 с.

51. Ногина H.A. Почвы Забайкалья. М.: Наука, 1964. — 184 с.

52. Окружающая среда и условия устойчивого развития Читинской области / A.M. Котельников, O.A. Вотах, A.M. Возмилов и др. — Новосибирск: Наука, 1995,-248 с.

53. Павлова Н.Е., Якимова Е.П. Водный режим и направления адаптогенеза растений высокогорной флоры Даурии //Физиология растений. — 2000. — Т. 47. — № 2. — С. 244 — 247

54. Перевозникова В.Д. Зубарева О.Н. Геоботаническая индикация состояния пригородных лесов (на примере Березовой рощи Академгородка г. Красноярска) // Экология. 2002. № 1. С. 3 — 9 (Журнал)

55. Поварницина Т.М. Эколого-физиологические особенности адаптаций растений к условиям крупных промышленных центров (на примере г. Ижевска): Автореф. дис. . канд. биол. наук / Институт экологии Волжского бассейна РАН. Тольятти, 2007. — 20 с.

56. Покровская Ф. Влияние загрязнения воздуха на растения. — М.: ВНИИТЭИсельхоз МСХ СССР, 1975. — 52 с.

57. Полевой В.В. Физиология растений. — М.: Высшая школа, 1989. — 464 с.

58. Положий A.B. Флора Сибири. Rosaceae. / под ред. A.B. Положий, Л.И. Малышева//Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние. — 1988. — 200 с.

59. Попова O.A. Экология растений Забайкалья. /O.A. Попова, Н.В. Уманская, Е.П. Якимова. — Чита: Изд-во ЗабГГПУ, 2002. — 60 с.

60. Природный комплекс большого города: ландшафтно-экологический анализ / Э.Г.Коломыц, Г.С.Розенберг, О.В.Глебова и др. — М.: Наука, 2000. —286 с.

61. Протопопова E.H. Газоустойчивость древесных растений в Средней Сибири Газоустойчивость растений / Сб. статей под ред. B.C. Николаевского. Новосибирск: Наука, 1980. 74 — 85 (Сборник).

62. Пушкарь B.C., Майоров И.С. Экология. Владивосток: Владивостокский гос. Унив. экономики и сервиса, 2003. — 22 с. Электронный ресурс.URL: ■http://abc.vvsu.ru/Books/ekologiia/page0011 .asp (дата обращения: 12.12.2008)

63. Раковская Э.М., Давыдова М.И. Физическая география России. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. — Ч. 2: Азиатская часть, Кавказ и Урал. — 304 с.

64. Рязанцева JI.A., Спахова A.C. Влияние промышленного загрязнения атмосферы на водный режим древесных растений // Газоустойчивость растений. — Новосибирск: Наука, 1980. — С. 174-175.

65. Скобельцина A.B. Аскорбиновая кислота и её роль в адаптации растений // Боловсрол судлал. Приложение 2010/07/65. С. 203 — 208 (Журнал).

66. Скобельцина A.B. Научные методы оценки городской среды с помощью древесных растений //Молодая наука Забайкалья: аспирантский сборник / Забайкал. гос. гум.-пед. ун.-т. — Чита: Забайкал. гос. гум.-пед. ун.-т, 2009. -С. 237 242 (Сборник)

67. Скобельцина A.B. Значение древесных растений в биоиндикации городской среды / Ученые записки «Кузнецовские чтения». Выпуск второй. — Чита: Поиск, 2010 — С. 98 — 101 (Сборник).

68. Слейчер Р. Водный режим растений / пер. с англ. — М., 1970 — 368 с.

69. Статистический ежегодник Забайкальского края. 2009: Стат. сб. / Забайкалкрайстат. — Чита, 2009. — 289 с.

70. Сулейманов И.Г. Роль воды в активности ферментов дыхания. — Казань: Издво Казанского университета, 1975. — 132 с.

71. Сулейманов И.Г. Состояние и роль воды растений. — Казань: Изд-во казанского ун-та, 1972. — С 3 — 38

72. Сулейманов И.Г. Структурно-физические свойства протоплазмы и ее компонентов в связи с проблемой морозоустойчивости культурных растений. Казань, 1964 — С. 139 — 165

73. Тимирязев К.А. Земледелие и физиология растений. — М.: гос. изд-во сельскохозяйственной литературы, 1957 — 326 с.

74. Тужилкина В.В. Влияние техногенного загрязнения на фотосинтетический аппарат сосны / В.В. Тужилкина, Н.В. Ладанова, С.Н. Плюснина //Экология. 1998. №2. С.89 — 93 (Журнал).

75. Флора Сибири. Salicaceae Amaranthaceae / под ред. И.М. Красноборов, Л.И. Малышева // Новосибирск: Наука, сиб. отд-ние, — 1992. — 312 с.

76. Фомин В.В. Неспецифическая реакция фотосинтетического аппарата хвои сосны на действие аэропромышленных загрязнений и затенений / В.В. Фомин, С.А. Шавнин, Н.В. Марина, Г.Н. Новоселова // Физиология растений. 2001. Т.48, №5. С.760 — 765 (Журнал).

77. Харук В.И., Егоров В.В. Индикация состояния растений спектрополяриметрическими методами // Биоиндикация и биомониторинг /под. ред. Криволуцкого Д.А. — М.: Наука, 1991. — С. 180 — 183 (Сборник).

78. Хвастунов, А.И. Экологические проблемы малых и средних промышленных городов: оценка антропогенного воздействия. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1999. — 248 с.

79. Хит О. Фотосинтез / пер. с англ. — М.: изд-во «Мир», 1972. 316 с.

80. Черненькова T.B. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. — М.: Наука, 2002. 191с.

81. Чупахина Г.Н. Система аскорбиновой кислоты растений: Монография. — Калингр. ун-т. — Калинград ,1997. — 120 с.

82. Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. — Уфа: Гилем, 2001. — 160с.

83. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Биоиндикация городской среды по морфологическим признакам древесных растений // Экология и промышленность России. 2007. ноябрь. С. 48 — 49 (Журнал).

84. Шульц X. Биохимическая индикация хвои способ раннего распознавания эффектов повреждения // Биоиндикация и мониторинг / под ред. Криволуцкий Д.А. - М.: Наука ,1991. - С.70 — 78 (Сборник).

85. Экология крупного города (на примере Москвы) / под общей редакцией д.б.н. А.А.Минина. — М.: изд-во «Пасьва», 2001. 192 с.

86. Экология флоры Забайкалья /отв. ред. Э.Л. Климашевский. — Иркутск: Сиб. ин.-т физиологии и биохимии растений, 1971. 215 с.

87. Эколого-геохимическая карта г. Читы / отв. ред. В.Р. Волосиков // Чита, 1998 г.

88. Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: В 2 т. Т. I. Общий очерк / гл. ред. Р.Ф.Гениатулин; отв. ред. Г.А. Юргенсон. — Новосибирск: Наука, 2000. — 302 с.

89. Якушкина Н.И. Физиология растений. — М.: Просвещение, 1980. — 303 с.

90. City Navigator 2.37. г. Чита / Информационно-поисковая система объединенная с картой города Электронный ресурс. URL: http://citynavigator.ru/ (дата обращения: 20.12.2010)

91. Graul P. The nature of urban soils their problems and future // Arboricult. I. 1994. - 18. #3. - P 275 -287.

92. Lidon F.C., Henrigues F.S. Changes in the thylakoid membrane polypeptide patterns triggered by excess copper in rice // I. Plant Nutr. — 1993. — V. 16 #18p.14449

93. Mauget Jean-Claude, Germain Eric Dormance et précocité de debourrent des bourgeons chez guelgues cultivars de Noyer (Juglans regia L.) — «C.r. Acad, sci.», 1980. — D 290. — № 2. — P. 135 — 138

94. ЭКОЛОГО- ГЕОХИМИЧЕСКАЯ КАРТА г. ЧИТЫ1. ЧЛСН1Т4К 1-.Ч0 ОООр*ы««р Р Н »и»улх.Горького 4Л4. Каряа4^аркса

95. ЗЫш\СевернЪ1,Й 4. ра|о<н СибВО \ 5- ул. Ярославского