Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Использование Pinus sylvestris L. в фитоиндикации загрязнения территорий в местах уничтожения химического оружия

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Использование Pinus sylvestris L. в фитоиндикации загрязнения территорий в местах уничтожения химического оружия"

На правах рукописи

Тужилова Людмила Игоревна

OÜ3473933

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Pinus sylvestris L. В ФИТОИНДИКАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ В МЕСТАХ УНИЧТОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ

Специальность 03.00.05 - Ботаника

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

1 Ö ПЮН 2000

Брянск - 2009

003473939

Работа выполнена на кафедре экологии и безопасности жизнедеятельное. Пензенского государственного университета

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Стаценко Александр Петрович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Заякин Владимир Васильевич кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Глазун Игорь Николаевич

Ведущая организация: Региональный центр государственного экологическо контроля и мониторинга по Пензенской области

Защита состоится «¿3 » егк/м^^ 2009г. в {0оС

на заседании диссертационного совета Д 212.020.03 в Брянском государственн университете им. академика И. Г. Петровского по адресу: 241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, д. 14.

Тел. (4832) 66 - 65 - 38. Факс (4832) 66 - 63 - 53. E-mail: brvanskgu@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского государственно университета им. академика И. Г. Петровского

Автореферат разослан « Ч » 1М01сЛ 2009г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Э. М. Величкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Усиливающееся воздействие химического загрязнения на экосистемы вызывает необходимость комплексной оценки степени влияния ксенобиотиков на окружающую природную среду. Наиболее опасными загрязнителями экосистем являются боевые отравляющие вещества и продукты их деструкции, загрязняющие большие территории в местах прошлого уничтожения химического оружия.

В настоящее время на территории отдельных субъектов Российской Федерации (Пензенская, Саратовская, Кировская, Курганская, Брянская и др. области), где в прошлом производилось и хранится химическое оружие, выявлены места его захоронения и уничтожения, которые таят в себе потенциальную опасность.

В 50-е годы прошлого столетия на территории Пензенской области вблизи пос. Леонидовка Пензенского района производилось широкомасштабное уничтожение химического оружия с применением несовершенной технологии, в результате чего прилегающая территория была загрязнена боевыми отравляющими веществами: люизитом, зарином, зоманом и др. В настоящее время этот район насыщен продуктами деструкции отравляющих веществ: фосфонатами, мышьяком, диоксинами и другими поллютантами. В связи с этим возникла острая необходимость изучения комплексного влияния оружейных токсинов на экосистемы региона.

Метод биоиндикации для оценки уровня химического загрязнения природных сред использовался в Саратовской (Шляхтин, 2007), Кировской (Ашихмина, 2007) и Пензенской (Иванов, 2008) областях. В качестве биоиндикаторов использовались многие виды цветковых растений. Но предлагаемые биоиндикаторы невозможно использовать круглогодично. В связи с этим весьма перспективным является использование в биоиндикации химического загрязнения Pitius sylvestris L., т. к. этот вид вегетирует круглогодично.

Работа выполнялась в соответствии с программой Правительства Пензенской области по обследованию и обезвреживанию мест прошлого уничтожения химического оружия и плановой тематикой кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности Пензенского государственного университета.

Цель исследований - комплексная оценка Р. sylvestris как объекта фитоиндикации природных экосистем в местах прошлого уничтожения химического оружия. Исследования проводились с 2005 по 2009г.

Решались следующие задачи:

1. Изучение динамики морфометрических показателей (длина хвоинок, их количество, длина и толщина осевых побегов, длина и толщина почек) Р. sylvestris в зонах с различным уровнем химического загрязнения.

2. Анализ репродуктивной способности Р. sylvestris по жизнеспособности и аномалиям пыльцы.

3. Исследование динамики накопления стресс-ицдуцированного пролина в хвое и пыльце Р. sylvestris в условиях химического загрязнения.

4. Изучение возможности использования количественной и качественной изменчивости фермента пероксидазы в хвое Р. sylvestris как индикатора химического загрязнения природных сред.

Объект исследований: характеристики Р. sylvestris и модельных видов хвойных на молекулярном, клеточном и популяционно-видовом уровнях.

Объём работы. За период проведения исследований анатомо-морфологических признаков, содержание стресс-ицдуцированного пролина и изменчивость пероксидазы в растительных образцах вида Р. sylvestris и других видов хвойных проанализировано более 280 растительных проб. Всего сделано более 2000 определений. Обследованы хвойные леса на площади 40га. Изучена изменчивость растительного покрова в местах прошлого уничтожения химического оружия.

Результаты и научная новизна работы. В местах прошлого уничтожения химического оружия у растений Р. sylvestris обнаружены анатомо-

морфологические аномалии: потеря хвои (53-60%), плакучая форма кроны (3845%), повреждение верхушечных почек (27-32%) и кривостволыюсть в результате нарушения геотропической реакции (34-56%).

Палинологические исследования позволили получить статистически достоверные данные, отображающие зависимость качественного и количественного состояния пыльцы Р. sylvestris (процент жизнеспособности и уродливости) от уровня химического загрязнения территории, и использовать их в качестве тестов при оценке химического загрязнения природных сред.

Отмечается зависимость между уровнем химического загрязнения природных сред продуктами деструкции боевых отравляющих веществ и степенью накопления в хвое Р. sylvestris, Picea abies L., Picea pungens Engelm. и Thuja occidentaüs L. стресс-индуцированного пролина. На этой основе предлагается выделить три уровня химического загрязнения: низкий (степень накопления пролина 1,5 и ниже); средний (1,6-2,5); высокий (2,6 и выше).

Электрофоретические исследования пероксидазы хвои Р. sylvestris открыли перспективу использования качественной и количественной изменчивости фермента в качестве тестового показателя уровня химического загрязнения среды. Химическое загрязнение приводит к появлению новых изоформ пероксидазы в хвое в области медленных компонентов (А-зона). При этом предлагается выделять три уровня химического загрязнения: низкий (число новообразований -1); средний (2); высокий (3 и более).

Сверхмалые химические загрязнения, которые не регистрируются традиционными физико-химическими методами, вызывает количественную изменчивость пероксидазы хвои Pinus sylvestris.

Практическая ценность. Предложенная нами система комплексной оценки уровня химического загрязнения позволяет объективно и оперативно оценить загрязнение территорий в местах прошлого уничтожения химического оружия. Названная система использовалась в проведении мониторинга мест прошлого уничтожения химического оружия в Пензенской области

Региональным центром государственного экологического контроля и мониторинга.

Достоверность исследований и выводов обеспечена достаточным для диссертационной работы объёмом собранного материала, применением современных методов исследований и обработки результатов эксперимента с помощью компьютерных программ Microsoft Excel и Statistic.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Химическое загрязнение вызывает изменения анатомо-морфологических признаков Р. sylvestris (количество и длина мужских стробилов; длина, число и масса хвоинок; длина и толщина осевых побегов; длина и толщина почек).

2. Степень накопления стресс-индуцированного пролина в хвое Р. sylvestris свидетельствует о низком (1,5 и ниже), среднем (1,6-2,5) и высоком (2,6 и выше) уровне загрязнения.

3. Качественная изменчивость пероксидазы в условиях химического стресса выражается новообразованием при низком уровне загрязнения — одной изоформы, при среднем - двух изоформ, при высоком - трёх и более изоформ.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии» (Москва, 2007), V Международной научно-практической конференции «Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России «Мониторинг природных экосистем в зонах защитных мероприятий объектов по уничтожению химического оружия» (Пенза, 2007), Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем» (Пенза, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Социально-экологические проблемы малого города» (Балашов, 2008), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2008).

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом исследований, проводимых автором самостоятельно. Диссертантом разработана программа, освоены современные методы исследований, проведены и обобщены полевые и лабораторные эксперименты, результаты которых представлены в диссертационной работе.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных статей, одна из которых входит в перечень работ, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и трёх приложений, изложена на 182 страницах печатного текста. Список использованной литературы содержит 127 наименований, в том числе 32 на иностранных языках. В диссертации представлено 19 таблиц и 11 рисунков.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОМОНИТОРИНГА, БИОИНДИКАЦИИ И БИОТЕСТИРОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМ

В диссертации приводятся обзор научных литературных источников по проблеме биоиндикации, биотестирования и биомониторинга (Шуберт, 1988; Судачкова, Шеин, Романова, 1997; Бобкова, Загирова, 1999; Бобкова, Галенко, 2001), даётся анализ результатов исследований по использованию фитоиндикаторов в оценке химического загрязнения природных сред (Нестерович, 1986; Кузиванова, 1989; Пахарькова, 1999; Шафикова, 1999; Бутусов, 2000). Проанализированы вопросы использования анатомо-морфологических признаков Р. sylvestris L. в биоивдикации (Эсау, 1969; Шиятов, 1973; Фимушин, 1979; Васильев, 1984; Трешоу, 1988; Innes, 1989; Фёдорова, 2001). Изучена и проанализирована научная литература по использованию физиолого-биохимических показателей Pinus sylvestris L. (Кузнецов, 1992; Стаценко, 1992; Кузнецов, Шевякова, 1999; Бережная, 2001). Проанализированы литературные источники, определяющие перспективы применения методов фитоиндикации в оценке загрязнения природных сред в местах хранения и прошлого уничтожения химического оружия. Анализ

литературных источников позволяет оценить целесообразность использования морфологических и физиолого-биохимических параметров в биоиндикации химического загрязнения территорий в местах прошлого уничтожения химического оружия (Шевякова, Рощупкин, Парамонова, Кузнецов, 1994; Kishor, Hong, Miao, Hu, Verma, 1995; Taylor, 1996; Сахансандж, Неумывайкин, Мосейко, Пирузян, 1997).

Несмотря на имеющиеся публикации по использованию фитоиндикаторов в оценке химического загрязнения в местах прошлого уничтожения химического оружия изменчивость физиолого-биохимических параметров Р. sylvestris L. до настоящего времени не изучена. Не разработана система комплексной оценки загрязнения территорий в местах прошлого уничтожения химического оружия.

Всё это явилось основанием для проведения наших исследований.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Территория Пензенской области, подверженная воздействию работ по уничтожению химического оружия в прошлом, представляет собой участок водораздела между реками Сура и Вядь. Его центральная часть - выровненное плато с перепадами относительных высот от 3 до 6 м. Максимальная высота 256 м над уровнем моря. Климат района умеренно-континентальный с холодной зимой и умеренно теплым летом. Максимальная среднемесячная температура воздуха отмечается в июле (плюс 18,6-19,5 °С), минимальная - в январе (минус 11,312,1 °С). Средняя годовая температура составляет плюс 3,9-4,2 °С. Почвенный покров водоразделов и склонов представлен в основном светло-серыми лесными почвами, которые отличаются только по генезису почвообразующих пород и мощности почвенных горизонтов и профиля.

3 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследований являются характеристики Р. sylvestris L. и модельных видов хвойных на молекулярном, клеточном и популяционно-видовом уровнях.

Методы исследований. С целью проведения исследований в местах прошлого уничтожения химического оружия вблизи пос. Леонидовка Пензенского района были заложены пробные площади. Содержание стресс-индуцированного пролина определяли по методике Бейтса (Bates, 1973). Для определения количественной и качественной изменчивости фермента пероксидазы использовали методику Лиу (Liu, 1973). Электрофорез пероксидазы проводили по методике Дэвиса и Рейсфельда (Davis, 1964; Reisfeld, 1962). Определение доли абортивных пыльцевых зёрен и жизнеспособности пыльцы производили по методике Шардаковой (Практикум..., 1989). Результаты исследований обрабатывались методом математической статистики (Рокицкий, 1973; Никитин, Сосунова, 2003), а также корреляционного и регрессионного анализов с использованием компьютерных программ Excel ХР и STATISICA 6.0.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 4.1 Экологическая обстановка в местах хранения и прошлого уничтожения химического оружия

В метах прошлого уничтожения химического оружия у растений наблюдаются различные виды токсикозов. Растения, лишённые хлорофилла, образуют целые куртины. Различные аномалии составляют до 46%, в то время как в контрольных популяциях они составляют не более 15%. При этом, если в популяциях, растущих на незагрязнённых почвах, отклонения преимущественно выражаются в изменении числа нормально развитых лепестков (махровость), то на территории, прилегающей к местам прошлого уничтожения химического оружия, отклонения носят характер уродств, нарушающих симметрию.

У отдельных экземпляров Р. sylvestris, растущих вблизи полигонов, наблюдается ярко выраженная потеря хвои (53-60%). У особей, растущих вблизи площадок № 1-3, токсикоз наблюдается в виде повреждения верхушечных почек, в результате чего формируются низкорослые деревья с компактной кроной. Наблюдается явное нарушение семенной продуктивности. Р. sylvestris, расположенные в непосредственной близости к площадкам, не образуют шишек. На Р. sylvestris, растущих на некотором удалении, шишки встречаются единично.

Степень анатомо-морфологических повреждений Р. sylvestris представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Степень анатомо-морфологических повреждений Pinus sylvestris L. в местах прошлого уничтожения _ химического оружия_

Район Анатомо-морфологические аномалии, %

фиксации потеря хвои плакучая повреждение кривоствольность

(>50%) форма верхушечных

кроны почек

Контроль (без 11±0,4 17±0,5 14±0,4 8±0,1

загрязнения)

Площадка №1 57±2,2 40±1,1 27±1,2 47±2,2

Площадка №2 53±3,1 38±1,3 29±2,3 43±3,1

Площадка №3 60±2,1 45±2,2 32±2,1 56±2,2

Описанные выше отклонения связаны, с одной стороны, с нарушением стабильности развития растения, с другой с мутагенезом. Последнее подтверждается тем, что уродливый подрост наблюдается и на прилежащей к изучаемой территории площади, где старые особи здоровы. Возможно, это результат опыления пыльцой с растений, подверженных действию мутагенов.

4.2 Воздействие химического загрязнения на анатомо-морфологические признаки Pinus sylvestris L.

4.2.1 Изменчивость морфометрических показателей

Морфологические признаки хвои Р. sylvestris изменялись под воздействием химического загрязнения.

С возрастанием уровня химического загрязнения уменьшилась длина хвои, масса 1000 хвоинок, число хвоинок на 10см побега; процент некрозов увеличился. Характер некрозов при этом не изменился (табл. 2).

Таблица 2 - Изменчивость морфологических признаков хвои Р1пю

sylvestris L. под воздействием химического загрязнения

Место пробоотбора (№/№ репера) Длина, мм (М±ш) Число хвоинок на 10см побега, шт. (М±т) Масса 1000 ШТ., г (М±т) Некрозы, % (М±т) Уровень загрязнения территории

Контроль 68,3±2,3 116±5,7 25,2±0,1 1^±0,1 нет загрязнения

13 64,3±3,2 110±5,4 23,6±1,1 2,1±0,5 низкий

26 45,1±2,2 80±3,9 14,2±1,2 20,7±1,1 высокий

43 46,6±1,3 82±3,1 13,0±1,1 21,0±1,5 высокий

52 54,6±2,2 94±1,1 19,0±1,4 4,9±0,3 средний

56 43,2±2,2 81±4,1 15,2±1,4 20,4±1,1 высокий

74 55,2±2,2 95±2,2 19,1±2,4 4,5±0,2 средний

92 54,5±1,2 95±2,1 19,8±1,4 4,1±0,2 средний

96 60,1 ±2,1 109±4,4 22,2±1,1 2,3±0,6 низкий

111 55,4±2,2 96±3,3 19,2±2,4 3,5±0,1 средний

114 49,5±1,4 89±3,4 11,2±1,1 20,8±1,1 высокий

4.2.2 Палинологическая индикация

В процессе проведения исследований были изучены образцы пыльцы, отобранные на 20 стационарных площадях. Получены статистически достоверные данные, отражающие зависимость качественного и количественного состояния" пыльцы, взятой из разных точек пробоотбора (табл. 3).

Таблица 3 - Показатели жизнеспособности пыльцы Pinus sylvestris L. на _ стационарных площадях_

Место пробо-отбора (№/№ репера) Процент жизнеспособной пыльцы (среднее арифмети ческое) Ошибка средней Стандартное отклонение Достоверность различий (критерий Манна-Уитни) Уровень химического загрязнения

Нико-

ново 99 0,3 0,6 нет

(контроль) загрязнения

10 80 1,2 2,0 >0,05 средний

13 95 0,6 1,0 <0,05 низкий

22 70 1,2 2,1 >0,05 средний

25 65 0,6 1,0 >0,05 средний

26 55 1,2 2,0 >0,05 высокий

43 46 0,6 1,0 >0,05 высокий

52 70 2,3 4,0 >0,05 средний

56 15 2,9 5,0 >0,05 высокий

58 90 1,2 2,0 <0,05 низкий

62 49 0,3 0,6 >0,05 высокий

74 69 0,6 1,0 >0,05 средний

92 69 0,3 0,6 >0,05 средний

94 90 1,7 3,0 >0,05 низкий

97 55 0,6 1,0 >0,05 высокий

106 60 1,7 3,0 >0,05 средний

111 65 1,7 3,0 >0,05 средний

114 10 2,9 5,0 <0,05 высокий

123 90 5,8 10,0 >0,05 низкий

125 43 1,2 2,1 <0,05 высокий

Отправными показателями служили характеристики пыльцы растений, отобранных на территории памятника природы (в условно ненарушенных местообитаниях). Как видно из таблицы 3, в местах с низким уровнем химического загрязнения (реперы 13, 58, 94, 123) процент жизнеспособной

пыльцы близок к контролю, в зонах высокого химического загрязнения (реперы 26,43,56,62,97,114,125) процент жизнеспособной пыльцы очень низок.

В зонах со средним уровнем химического загрязнения (реперы 10, 22, 25, 52, 74, 106, Ш) показатель жизнеспсобности пыльцы является средним между показателями первых двух уровней.

4.3 Физиолого-биохимическая изменчивость обмена веществ в хвойных растениях под воздействием антропогенного загрязнения 4.3.1 Накопление стресс-индуцированного пролина в хвое в условиях антропогенного загрязнения

Изучалось накопление стресс-индуцированного пролина в вегетативных органах хвойных растений: сосны обыкновенной (Р. sylvestris), ели обыкновенной (P. abies), ели колючей (P. pungens), туи западной (Т. occidentalis).

Отбор проб проводился на пятнадцати стационарных площадях с различным уровнем химического загрязнения территории (реперные точки №/№ 13,22,26 43,52,56,62,74,78, 81,92,94,96, 111, 114).

Контрольные образцы отбирались в экологически чистой зоне (окрестности пос. Никоново Пензенского района).

По степени накопления стресс-индуцированного пролина нами выделены три уровня химического загрязнения территории:

• низкий уровень (степень накопления 1,5 и ниже);

• средний уровень (1,6-2,5);

• высокий уровень (2,6 и выше).

Результаты оценки уровня химического загрязнения территории приведены в табл. 4.

Полученные нами данные свидетельствуют о том, что места хранения и прошлого уничтожения химического оружия загрязнены неравномерно.

Таблица 4 - Оценка загрязнения территории по степени

накопления сресс-индуцированного пролина в хвое

Место пробоотбора (№/№ репера) Содержание стресс-индуцированного пролина, мг% (К - степень накопления) Уровень химического загрязнения территории

сосна обыкновенная (М±ш) ель обыкновенная (М±т) ель колючая (М±ш) туя западная (М±т)

контроль 11,4±0,4 13,7±0,2 14,1 ±0,6 19,5±0,8 нет загрязнения

13 15,6±0,6 (1,37) 20,8±0,1 (1,52) 17,5±0,1 (1,24) - низкий

22 - 33,2±0,1 (2,42) 29,8±0,1 (2,11) 33,9±0,1 (1,74) средний

26 27,1±0,1 (238) 38,7±0,1 (2,82) - 91,7±0,4 (4,71) высокий

43 34,0±0,1 (2,93) 30,3±0,2 (2,21) 44,0±0,2 (ЗД2) высокий

52 24,5±0,1 (2,15) 33,0±0,2 (2,41) 36,9±0,2 (1,89) средний

56 31,5±0,2 (2,76) 44,1±0,2 (3,22) 45,4±0,2 (3,22) высокий

62 - 34,8±0,1 (2,54) - 62,2±0,3 (3,19) высокий

74 20,3±0,1 (13) - средний

78 - - 61,4±0,3 (4,35) 78,2±0,3 (4,01) высокий

81 - - - 51,1±0,2 (2,62) высокий

92 33,7±0,2 (2,96) 19,5±0,1 (1,42) 38Д±0,2 (2,71) 28,7±0,1 (1,47) средний

94 - - - 22,6±0,1 (1,16) низкий

96 14,1±0,5 (1,24) 15,2±0,1 (1,11) 20,0±0,1 (1,42) 30,8±0,1 (1,58) низкий

111 22,3±0,1 (1,96) 26,9±0,2 (1,96) - - средний

114 29,0±0,1 (2,74) - - - высокий

Примечания: К = 1,5 и ниже - низкий уровень загрязнения; К = 1,6 до 2,5 -

средний уровень загрязнения; К = 2,6 и выше - высокий уровень загрязнения.

Следует выделить зоны с относительно низким уровнем химического загрязнения (реперы №/№ 13, 94, 96), где степень накопления стресс-индуцированного пролина была незначительной - в пределах 1,16-1,42.

Нами выделены также зоны со средним уровнем химического загрязнения (реперы №/№ 22, 52, 74, 92, Ш), где степень накопления свободного пролина в листьях Р. sylvestris отличалась в пределах норматива, соответствующего среднему уровню химического загрязнения - в пределах 1,71-2,42.

Кроме того, выделились зоны с высоким уровнем загрязнения, степень накопления свободного пролина в хвойных растениях которых превысила 2,60. В эти зоны вошли площади, зафиксированные реперными точками 26,43, 56,62, 78, 81, 114. В этих зонах хранилось и в своё время было захоронено химическое оружие.

4 32 Количественная и качественная изменчивость фермента пероксидазы в хвое под воздействием химического стресса

Наши исследования показали, что сверхмалые химические загрязнения окружающей среды не вызывают качественных изменений в изозимном спектре пероксидазы хвои, в результате чего гетерогенность спектров катодных пероксидаз остаётся неизменной (табл. 5).

В то же время на загрязнённых территориях отмечаются существенные количественные изменения изопероксидаз. Оценка сопряжённости уровня химического загрязнения с активностью отдельных изозимов пероксидазы позволила нам выделить три группы изозимов: положительно коррелирующие с уровнем загрязнения, отрицательно коррелирующие и «инертные», активность которых не зависела от уровня загрязнения.

В первую группу вошли все изопероксидазы А-зоны, во вторую - изозимы С-зоны. В то же время B-зона характеризовалась наличием в ней изоформ, обнаруживающих как прямую, так и обратную зависимость по отношению к уровню химического загрязнения.

Следует также отметить, что во всех трёх зонах катодной части спектра обнаружены изозимы, которые в условиях загрязнения окружающей среды не меняют активности.

Таблица 5 — Влияние уровня химического загрязнения на

количественную изменчивость пероксидазы хвои _ Pinus sylvestris L.__

ОЭП изозима Незагрязнённая зона (контроль) Зона сверхмалого загрязнения

Активность изозима, % Суммарная активность группы, % Активность изозима, % Суммарная активность группы, %

5 12,2 А-зона 69,7±1,4 12,8 А-зона 74,1±1,7

8 4,3 5,3

14 12,7 13,9

21 23,1 24,1

34 17,4 18,0

41 5,4 В-зона 12,6±0,8 3,6 В-зона 11,2±0,6

51 5,0 5,2

57 2,6 2,4

71 3,0 С-зона 17,7±1,2 2,4 С-зона 14,7±2,0

84 2,9 2,1

88 3,3 3,0

90 4,6 4,0

93 3,9 3,2

На наш взгляд, изозимы А-зоны являются ответственными за адаптивные, а возможно, защитные реакции растительных тканей в условиях химического стресса. Таким образом, суммарная относительная активность катодных изопероксидаз А-группы хвои Р. sylvestris может использоваться в качестве объективного и оперативного показателя сверхмалых химических загрязнений окружающей среды.

Нами также изучалась возможность использования качественной изменчивости фермента пероксидазы хвои сосны обыкновенной, ели обыкновенной, ели колючей и туи западной в зонах с различным уровнем загрязнения природной среды, где почва загрязнена мышьяком, диоксинами, тяжелыми металлами (Р; Cd) и другими опасными химическими соединениями.

Анализ показывает, что в растениях, попавших в зону химического загрязнения (в местах прошлого уничтожения химического оружия) гетерогенность изозимного спектра сущестаенно возрастает, что свидетельствует об адаптивной перестройке окислительно-восстановительных систем, связанной с приспособлением растений к жизни в условиях химического стресса.

Специфической особенностью изоферментных новообразований является то, что появление новых изоформ в условиях химического стресса отличается в основном в области медленных компонентов (А-зона), обладающих большей молекулярной массой и низкой электрофоретической подвижностью. Быстрые и среднеподвижные компоненты (В и С-зоны) существенных качественных изменений не претерпели.

Так, в изозимном спектре пероксидазы Р. sylvestris, произрастающей в условиях незначительного химического загрязнения (низкий уровень), новообразования выразились в появлении в А-зоне одного нового компонента А24, а в зоне В - компонента В34.

В растениях Р. sylvestris, произрастающей в эпицентре прошлого уничтожения химического оружия (р. Акулька, Муравьиная поляна) гетерогенность анодной части спектра изопероксидаз еще более усилилась. Так, в области слабоподвижных компонентов (А-зона) новообразования выразились в появлении еще двух изоформ - А3 и А4, а в зоне среднеподвижных компонентов (B-зона) дополнительно появился компонент В48.

Все выявленные нами новообразования (изоформы А3; A4; А24; А34; А48) являются биохимическими маркерами, которые можно использовать в оценке уровня химического загрязнения окружающей среды.

Используя названные выше закономерности, мы произвели оценку химического загрязнения территории прошлого уничтожения химического оружия в окрестностях пос. Леонидовка Пензенской области, результаты которой приведены в диссертационной работе.

выводы

1. На территории Пензенской области в районе пос. Леонидовка выявлены три площадки, где производилось уничтожение химического оружия, о чём свидетельствует сильное химическое загрязнение территории продуктами деструкции боевых отравляющих веществ (соединения фосфора, мышьяка), отсутствие древесного яруса и сильное нарушение (изреживание) травянистого покрова.

2. В местах прошлого уничтожения химического оружия у растений Pirtus sylvestris L. обнаружены анатомо-морфологические аномалии: потеря хвои (53-60%), плакучая форма кроны (38-45%), повреждение верхушечных почек (27-32%) и кривоствольность в результате нарушения геотропической реакции (34-56%).

3. Выявлена сопряжённость между уровнем химического загрязнения территории и развитием вегетативных и генеративных органов: длиной, числом, массой листьев, длиной и количеством мужских стробилов, длиной и толщиной осевых побегов, длиной и толщиной почек Pinns sylvestris L., что позволяет использовать эти показатели для оценки уровня комплексного химического загрязнения территории.

4. Палинологические исследования позволили получить статистически достоверные данные, отображающие зависимость качественного и количественного состояния пыльцы Pinus sylvestris L. (процент жизнеспособности и уродливости) от уровня химического загрязнения территории, и использовать их в качестве тестов при оценке химического загрязнения природных сред.

5. Отмечается зависимость между уровнем химического загрязнения природных сред продуктами деструкции боевых отравляющих веществ и степенью накопления в хвое Pinus sylvestris L. стресс-индуцированного пролина. На этой основе предлагается выделить три уровня химического

загрязнения: низкий (степень накопления пролина 1,5 и ниже); средний (1,6-2,5); высокий (2,6 и выше).

6. Электрофоретические исследования пероксидазы хвои Pinns sylvestris L. открыли перспективу использования качественной и количественной изменчивости фермента в качестве тестового показателя уровня химического загрязнения среды. Химическое загрязнение приводит к появлению новых изоформ пероксидазы в хвое в области медленных компонентов (А-зона). При этом предлагается выделять три уровня химического загрязнения: низкий (число новообразований - 1); средний (2); высокий (3 и более).

7. Сверхмалые химические загрязнения, которые не регистрируются традиционными физико-химическими методами, вызывает количественную изменчивость пероксидазы хвои Pirtus sylvestris L.

Оценка сопряжённости уровня химического загрязнения с активностью отдельных изозимов пероксидазы позволяет выделить три группы изозимов: положительно коррелирующие с уровнем загрязнения, отрицательно коррелирующие и «инертные», активность которых не связана с уровнем загрязнения. В первую группу вошли все изопероксидазы А-зоны, которые целесообразно использовать в качестве тестов сверхмалого химического загрязнения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статья в научном журнале, включённом в Перечень ВАК 1. Сгаценко, А. П. Растительные пероксидазы - маркёры химического загрязнения природных сред / А. П. Стаценко, JI. И. Тужилова, А. А, Вьюговский // Вестник Оренбургского государственного университета. 2008. - № 10/октябрь 2008.-С. 188-191.

Статья в региональном сборнике

2. Стаценко, А. П. Об изменчивости изопероксидаз растений в условиях химического загрязнения/ А. И. Иванов, Е. Е. Конкина, О. В. Сергеева, Л. И. Тужилова // Естествознание и гуманизм, Том 4, №1. - Томск, 2007. - С. 50-51.

Материалы международных научно-практических и научно-технических конференций

3. Иванов, А. И. Использование растительных изопероксидаз в оценке загрязнённости окружающей среды / А. П. Стаценко, Л. И. Тужилова, Е. Е. Конкина, О. В. Сергеева // Экология и безопасность жизнедеятельности: сборник статей VI Международной научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - С. 137-139.

4. Стаценко, А. П. Биохимическое тестирование загрязнения окружающей среды/ А. И. Иванов, Е. Е. Конкина, Л. И. Тужилова, О. В. Сергеева // Современные проблемы экологии: доклады всероссийской научно-технической конференции. - Москва - Тула: Изд-во ТулГу, 2007. - С. 65-66.

5. Иванов, А. И. Свободный пролин - биохимический показатель степени химического загрязнения природной среды/ А. П. Стаценко, Е.Е. Конкина, О. В. Сергеева, Л. И. Тужилова // Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: сборник статей V Международной научно-практической конференции. - Пенза, 2007. - С. 95-97.

6. Стаценко, А. П. Изменчивость азотного обмена хвои как биохимический индикатор загрязнения / А. П. Стаценко, М. М. Носачёв, Л. И. Тужилова // Природоресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: сборник статей V Международной научно-практической конференции. - Пенза, 2007.-С. 223-225.

7. Иванов, А. И. Динамика свободного пролина в хвое растений в условиях химического стресса / А. И. Иванов, А. П. Стаценко, О. В. Сергеева, Е. Е. Конкина, Л. И. Тужилова // Мониторинг природных экосистем в зонах защитных

мероприятий объектов по уничтожению химического оружия. - Пенза, 2007. - С. 67-69.

8. Стаценко, А. П. Влияние метилфосфоновой кислоты на азотный обмен хвойных растений / А. П. Стаценко, JI. И. Тужилова II Социально-экологические проблемы малого города: матер. Всероссийской науч.-практич. конф. (Балашов, 9-10 отктября 2008 г.). - Балашов: Николаев, 2008. - С. 179-180.

9. Стаценко, А. П. Система биоиндикации экологического состояния природных экосистем / А. П. Стаценко, JI. И. Тужилова // Социально-экологические проблемы малого города: матер. Всероссийской науч.-практич. конф. (Балашов, 9-10 отктября 2008 г.). - Балашов: Николаев, 2008. - С. 181-183.

10. Тужилова, JI. И. Изменчивость морфологических признаков сосны обыкновенной (Pimts sylvestris L.) в местах хранения и прошлого уничтожения химического оружия / JI. И. Тужилова // Социально-экологические проблемы малого города: матер. Всероссийской науч.-практич. конф. (Балашов, 9-10 отктября 2008 г.). - Балашов: Николаев, 2008. - С. 188-190.

11. Стаценко, А. П. Влияние сернокислого кадмия на качественную изменчивость пероксидазы хвойных растений / А. П. Стаценко, Л. И. Тужилова // Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. материалов VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием в 2 частях. Часть 1 (г. Киров, 25-27 ноября 2008 г.). -Киров: Изд-во «О-Краткое», 2008. - С. 297-299.

12. Тужилова, Л. И. Воздействие химического загрязнения на анатомо-морфологические признаки хвойных растений / Л. И. Тужилова / Мониторинг природных экосистем. - Пенза: ПГСХА, 2008. - С. 180-182.

Подписано в печать 25.05.09г. Объем 1 усл. пл. Тираж 100 экз. Заказ № 157 Отпечатано с готового оригинал-макета в Пензенской мини-типографии Свидетельство № 5551 440600. г. Пенза, ул. Московская, 74

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Тужилова, Людмила Игоревна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОМОНИТОРИНГА. И БИОИНДИКАЦИИ ИБИОТЕСТИРОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМ.

1.1 Проблемы использования фитоиндикаторов в оценке загрязнения природных сред.

1.1.1 Фитоиндикация по морфологическим признакам хвойных растений.

1.1.2 Использование изменчивости физиолого-биохимических показателей хвойных растений в фитоиндикации.

1.1.3 Перспективы применения методов фитоиндикации в оценке загрязнения среды в местах хранения и прошлого уничтожения-химического оружия.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Геологическое строение и рельеф местности.

2.2 Климат и гидрологический режим территории.

2.3 Характеристика почвенного покрова.

2.4 Растительный покров.

2.5 Лесная растительность Пензенской области.

2.6 Геоботаническое описание района исследования.

2.7 Характеристика полигона хранения и прошлого уничтожения химического оружия.

3 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Pinus sylvestris L. как объект биоиндикации.

3.2 Морфологические методы биоиндикации.

3.3 Физиолого-биохимические методы биоиндикации.

3.4 Характеристика основных химических загрязнителей и их локализация.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Экологическая обстановка в местах хранения и прошлого уничтожения химического оружия.

4.2 Воздействие химического загрязнения на морфологические признаки Pinus sylvestris L.

4.2.1 Изменчивость морфометрических показателей.

4.2.2 Палинологическая индикация.

4.3 Физиолого-биохимическая изменчивость обмена веществ в хвойных растениях под воздействием антропогенного загрязнения.

4.3.1 Накопление стресс-индуцированного пролина в хвое в условиях антропогенного загрязнения.

4.3.2 Количественная и качественная изменчивость фермента пероксидазы в хвое под воздействием химического стресса.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Использование Pinus sylvestris L. в фитоиндикации загрязнения территорий в местах уничтожения химического оружия"

В • настоящее время на территории отдельных субъектов Российской Федерации (Пензенская; Саратовская, Кировская, Курганская, Брянская и др. области), где в прошлом производилось и хранится химическое оружие, выявлены места его захоронения и уничтожения, которые таят в себе потенциальную опасность.

В 50-е годы прошлого столетия на территории Пензенской области вблизи пос. Леонидовка Пензенского района производилось широкомасштабное уничтожение химического оружия» с применением несовершенной технологии, в результате чего прилегающая,территория была загрязнена боевыми отравляющими веществами: люизитом, зарином, зоманом и др. В настоящее время этот район насыщен продуктами деструкции отравляющих веществ: фосфонатами, мышьяком, диоксинами и другими поллютантами. В связи с этим возникла острая необходимость изучения комплексного влияния оружейных токсинов на экосистемы региона.

Методы фитоиндикации для оценки уровня химического загрязнения природных сред использовались в Саратовской (Шляхтин, 2007), Кировской (Ашихмина, 2007) и Пензенской (Гончаров, 2004) областях. В качестве фитоиндикаторов использовались многие виды цветковых растений. Но предлагаемые имш биоиндикаторы невозможно использовать круглогодично. В связи с этим весьма перспективным является использование в фитоиндикации химического загрязнения круглогодично Pinus sylvestris L.

Работа выполнялась в соответствии с программой Правительства Пензенской области по обследованию и обезвреживанию мест прошлого уничтожения химического оружия и плановой тематикой кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности Пензенского государственного университета.

Цель исследований - комплексная оценка P. sylvestris как объекта фитоиндикации природных экосистем в местах прошлого уничтожения химического оружия. Исследования проводились с 2005 по 2009г.

Решались следующие задачи:

1. Изучение динамики морфометрических показателей (длина хвоинок, их количество, длина и толщина осевых побегов, длина и толщина почек) Р. sylvestris в зонах с различным уровнем химического загрязнения.

2. Анализ репродуктивной способности P. sylvestris по жизнеспособности и аномалиям пыльцы.

3. Исследование динамики накопления стресс-индуцированного пролина в хвое P. sylvestris в условиях химического загрязнения.

4. Изучение возможности использования количественной и качественной изменчивости фермента пероксидазы в хвое P. sylvestris как индикатора химического загрязнения природных сред.

Объект исследований г P. sylvestris и модельные виды других хвойных: Picea abies (L.) Karst, Picea pungens Engelm., Thuja occidentalis L.Ha популяционно-видовом, клеточном и молекулярном уровнях.

Объём работы. Обследованы хвойные леса на площади 40 га. Изучена изменчивость растительного покрова в местах прошлого уничтожения химического оружия. Для исследования морфологических аномалий, содержания стресс-индуцированного пролина и изменчивость пероксидазы, в растительных образцах P. sylvestris и других видов хвойных было использовано 280 проб растительного материала и выполнено 2000 физиологических и биохимических анализов.

Результаты и научная новизна работы. В местах прошлого уничтожения химического оружия в популяции P. sylvestris выявлены морфологические аномалии: потеря хвои (53-60%), плакучая форма кроны (38-45%), повреждение верхушечных почек (27-32%) и кривоствольность в результате нарушения геотропической реакции (34-56%).

Палинологические исследования позволили получить данные, отображающие зависимость качественного и количественного состояния пыльцы P. sylvestris (процент жизнеспособности и уродливости) от уровня химического загрязнения территории, и использовать их в качестве тестов при оценке химического загрязнения* природных сред.

Установлена зависимость между уровнем химического загрязнения' природных сред продуктами деструкции боевых отравляющих веществ и степенью накопления в хвое P. sylvestris, Picea abies L., Picea pungens Engelm. и Thuja occidentalis L. стресс-индуцированного пролина. На этой основе предлагается выделить три уровня химического загрязнения: низкий (степень накопления пролина 1,5 и ниже); средний (1,6-2,5); высокий (2,6 и выше).

Электрофоретические исследования пероксидазы хвои P. sylvestris открыли перспективу использования качественной и количественной изменчивости фермента в качестве тестового показателя уровня химического загрязнения среды. Химическое загрязнение приводит к появлению новых изоформ пероксидазы в хвое в области медленных компонентов (А-зона). При этом предлагается выделять три уровня химического загрязнения: низкий (число новообразований — 1); средний (2); высокий (3 и более).

Сверхмалые химические загрязнения, которые не регистрируются традиционными физико-химическими методами, вызывает количественную изменчивость пероксидазы хвои Pinus sylvestris.

Практическая ценность. Предложенная нами система^ комплексной оценки уровня химического загрязнения позволяет объективно и оперативно оценить загрязнение территорий в местах прошлого уничтожения 6 химического оружия фитоиндикационным тестам. Эта система может быть использована для мониторинга мест прошлого уничтожения химического оружия в различных регионах европейской России.

Достоверность исследований и выводов обеспечена достаточным для диссертационной работы объёмом собранного материала, применением современных методов исследований и обработки результатов эксперимента с помощью компьютерных программ-Microsoft Excel и Statistic.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Химическое загрязнение вызывает изменения морфологических признаков Р: sylvestris (количество и-длина мужских стробилов; длина, число и масса- хвоинок; длина и толщина осевых побегов; длина и толщина почек).

2. Степень накопления стресс-индуцированного пролина в хвое P. sylvestris свидетельствует о низком (1,5 и ниже), среднем (1,6-2,5) и высоком (2,6 и выше) уровне загрязнения.

3. Качественная» изменчивость пероксидазы в условиях химического стресса выражается новообразованием при низком уровне загрязнения — одной изоформы, при среднем — двух изоформ, при высоком — трёх и более изоформ.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всероссийской научно-технической* конференции «Современные проблемы экологии» (Москва, 2007), V Международной научно-практической конференции «Природно-ресурсный потенциал, экология- и устойчивое развитие регионов России «Мониторинг природных экосистем в зонах защитных мероприятий объектов по уничтожению- химического оружия» (Пенза, 2007), Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем» (Пенза, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Социально-экологические проблемы малого города» (Балашов, 2008), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2008).

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом исследований, проводимых автором самостоятельно. Диссертантом разработана программа, освоены современные методы исследований, проведены и обобщены полевые и лабораторные эксперименты, результаты которых представлены в диссертационной работе.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей, одна из которых входит в перечень работ, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и трёх приложений, изложена на 182 страницах печатного текста. Список использованной литературы содержит 128 наименований, в том числе 32 на иностранных языках. В диссертации представлено 19 таблиц и 11 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Тужилова, Людмила Игоревна

выводы

1. На территории Пензенской области в районе пос. Леонидовка выявлены три полигона, где производилось уничтожение химического оружия, о чём свидетельствует отсутствие на них древесного яруса, весьма изреженный растительный покров,' с общим проективным покрытием 5-10% и загрязнение этих мест продуктами деструкции боевых отравляющих веществ: соединениями мышьяка и фосфора.

2. В местах прошлого уничтожения химического оружия у растений Pinus sylvestris L. выявлены многочисленные морфологические аномалии: потеря хвоИ' (53-60%), плакучая форма кроны, (38-45%),- повреждение верхушечных почек (27-32%)и кривоствольность в результате нарушения геотропической реакции» (34-56%).

3. Выявлена сопряжённость между уровнем химического загрязнения территории» и развитием> вегетативных и генеративных органов: длиной, числом; массой листьев, длиной- и количеством- мужских стробилов, длиной w толщиной осевых побегов, длиной и толщиной^ почек Pinus sylvestris L., что позволяет использовать эти показатели для оценки уровня комплексного химического загрязнения территории.

4. Палинологические исследования позволили получить данные, отображающие зависимость качественного и количественного состояния пыльцы Pinus sylvestris L. (процент жизнеспособности и уродливости) от уровня химического загрязнения территории, и использовать их в качестве тестов при оценке химического загрязнения природных сред.

5. Отмечается зависимость между уровнем химического загрязнения природных сред продуктами деструкции боевых отравляющих веществ и степенью накопления в хвое Pinus sylvestris L. стресс-индуцированного пролина. На этой основе предлагается выделить три уровня химического загрязнения: низкий (степень накопления пролина 1,5 и ниже); средний (1,6-2,5); высокий (2,6 и выше).

6. Электрофоретические исследования пероксидазы хвои Pinus sylvestris L. открыли перспективу использования качественной и количественной изменчивости фермента в качестве тестового показателя уровня химического загрязнения среды. Химическое загрязнение приводит к появлению новых изоформ пероксидазы в хвое в области медленных компонентов (А-зона). При этом предлагается выделять три уровня химического загрязнения: низкий (число новообразований - 1); средний (2); высокий (3 и более).

7. Сверхмалые химические загрязнения, которые не регистрируются традиционными физико-химическими методами, вызывают количественную изменчивость пероксидазы хвои Pinus sylvestris L.

Оценка сопряжённости уровня химического загрязнения с активностью отдельных изозимов пероксидазы позволяет выделить три группы изозимов: положительно коррелирующие с уровнем загрязнения, отрицательно коррелирующие и «инертные», активность которых не связана с уровнем загрязнения. В первую группу вошли все изопероксидазы А-зоны, которые целесообразно использовать в качестве тестов сверхмалого химического загрязнения.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Тужилова, Людмила Игоревна, Пенза

1. Антипов, В. Г. Влияние сернистого ангидрида на генеративные органы древесных растений / В. Г. Антипов // Растительность и промышленное загрязнение: охрана природы на Урале. — Свердловск, 1970. Вып. 7. -С. 31-35.

2. Баженов; А. В. Оценка степени поражения фотосинтеза сосны обыкновенной аэротехногенными выбросами / А. В. Баженов, С. А. Шавнин // Экология. — 1994.-№4.-С. 89-91.

3. Барахтенова, JL А. Влияние сернистого газа на фотосинтез растений / JI. А. Барахтенова, В. С. Николаевский. Новосибирск: Наука Сиб. от-ние, 1988. — 86 с.

4. Барбер, С. А. Биологическая доступность питательных веществ в почве/ С. А. Барбер. М.: Агропромиздат, 1998. - 376с.

5. Бережная, Н. С. Мониторинг атмосферного загрязнения лесов юго-западной части Байкальского региона / Н. С. Бережная // Современные проблемы Байкаловедения: сборник трудов молодых учёных. Иркутск: ИГУ, 2001. -С. 9-18.

6. Бобкова, К. С. Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера / К. С. Бобкова, Э. П. Галенко. СПб: Наука, 2001. - 278 с.

7. Бритиков, Е. А. Биологическая роль пролина / Е. А. Бритиков. — Москва: Наука, 1975.-88 с.

8. Брянцева, 3. Н. Азотный и фосфорный обмен- кукурузы в связи с изменением интенсивности её роста / 3. Н. Брянцева // Физиологические механизмы адаптации и устойчивости растений. Новосибирск, 1973. - Ч. 2. - С. 67-76.

9. Будаговский, А. И. Основы аэродинамического метода углекислотного газообмена в растительном покрове / А. И: Будаговский, Л. Т. Карпушкин // Общие теоретические проблемы биологической продуктивности. Л., 1969. -С. 123-138.

10. Бузыкин, А. И. Реакция сосновых древостоев разного возраста на внесение мочевины / А. И. Бузыкин, С. Г. Прокушкин, В. И. Щек, Н.Н. Дегерменджи// Продуктивность сосновых лесов. М.: Наука, 1978. - С. 191-215.

11. Булохов, А.Д. Травянистая растительность Юго-Западного Нечерноземья России / А.Д. Булохов. Брянск: Изд-во БГУ, 2001. - 296 с.

12. Булохов, А.Д. Фитоиндикация и её практическое применение / А.Д. Булохов. Брянск: Изд-во БГУ, 2004. — 245 с.

13. Бутузова, О.* В. К характеристике состава золы некоторых растений хвойного леса / О. В. Бутузова // География, генезис и плодородие почв. Л.: Колос, 1972.-С. 131-136.

14. Бутусов, О. Б. Анализ экологического состояния лесных экосистем в районах атмосферного химического загрязнения / О. Б. Бутусов, А. М. Степанов // Лесоведение, 2000. №1. - С. 32-38.

15. Васильев, А. Е. Системный подход в анатомических исследованиях / А. Е. Васильев // Всесоюзн. конф. по анатомии растений: Тез. докл. JL, 1984. -С. 33-34.

16. Веретенников, А. В. Физиология растений с основами биохимии / А. В. Веретенников. Воронеж: Воронежский университет, 1987. - 245 с.

17. Викторов, С.В. Ландшафтная индикация и её практическое использование / С.В. Викторов, А.Е. Чекишев. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 200с.\

18. Виноградов, Б.В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов / B.Bi Виноградов. М.: Высшая школа, 1964. -327с.

19. Ганн, А. П. Влияние экологических факторов на изоферментный состав пероксидазы древесных растений / А\ П. Ганн, И: В. Лукашевич // Тез. докл. II съезда'Всерос. о-ва физиологов растений. М:, 1992. - Ч. 2. - С. 49.

20. Гауровиц, Ф. Химия и функция белков / Ф. Гауровиц. — М., 1965. — 530 с.

21. Глянько, А. К. Реакции растительного организма на азотное питание и температуру среды: Автореф. дис. канд. биол. наук.—Иркутск, 2000 — 56 с.

22. Диксон, М. Ферменты: Пер. с англ. / М.Диксон, Э.Уэбб. М.: Мир, 1982. -Т.1 -392 с.

23. Дороговой, А. И. Природа Пензенской области / А. И. Дороговой, С. К. Штольц, А. М. Малышев. — Пенза: Пензенское книжное издательство, 1955.-46 с.

24. Духарев, В. А. Биохимический полиморфизм в популяциях сосны обыкновенной. Автореф. дис. . канд. биол. наук. / В1 А. Духарев. М., 1979. - 25 с.

25. Иванов, А. И. Растительность Пензенской области / А. И. Иванов, И. С. Антонов, Т. Г. Власова. Саратов 1989. - 40 с.

26. Имашева, А. Г. Стрессовые условия среды и генетическая изменчивость в популяциях животных / А. Г. Имашева // Генетика, 1999. № 4. - С.421-431.

27. Карташова, Е. Р. Полифункциональность растительных пероксидаз и их практическое использование / Е. Р. Карташова, Г. Н. Руденская, Е. В. Юрина // С.-х. биология. Сер. Биология растений, 2000. № 5. - С. 63-70.

28. Кирби, А. Органическая химия фосфора / А. Кирби, С.Уоррен. М., 1971. -403 с.

29. Ковалёв, А. Г. Влияние интенсивности света на анатомо-морфологическое строение хвои сосны / А. Г. Ковалёв, О. В. Антипова // Лесоведение, 1983. -№1.-С. 29-34.

30. Кондратьева, В. П. Сезонные изменения морфолого-анатомического строения хвои сосны обыкновенной в условиях Карелии / В. П. Кондратьева, Л. Л. Веселкова. Л., 1984. - С. 75-76.

31. Кретович, В. Л. Биохимия растений / В. Л. Кретович. — М.: Высш. шк., 1986.-503 с.

32. Кретович, В. Л. Молекулярные механизмы усвоения азота' растениями / В. Л. Кретович. М., 1980. - 29 с.

33. Кузиванова, С. В. Внелистовой ассимиляционный аппарат сосновых: Автореф. дисс.д-ра биол. наук / С. В. Кузиванова. Сыктывкар, 1989. -19'с.

34. Кузнецов, Вл. В. Индуцибельные системы и их роль при адаптации растений к стрессорным факторам: Дис. . докт. биол. наук / Вл. В. Кузнецов. Кишинев: ИФР АНРМ, 1992. - 74 с.

35. Кузнецов, Вл. В*. Элементы неспецифичности реакции генома растений при холодовом и тепловом стрессе / Вл. В. Кузнецов, Дж. Кимпел, Дж. Гокджиян, Дж. Ки // Физиология растений, 1987. Т. 34. Вып. 5. - С. 859868.

36. Кузнецов, Вл. В. Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм и регуляция / Вл. В. Кузнецов, Н. И. Шевякова // Физиология растений, 1999. Т. 46. Вып. 2. - С. 305-320.

37. Куликов, В. Ю. Перекисное окисление липидов и холодовой фактор / В. Ю. Куликов, А. В. Семенюк, Л. И. Колесникова. Н.: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. - 192 с.

38. Лиепа, И. Я. Единый метод таксации реакции древостоя на антропогенное воздействие /И. Я. Лиепа // Лесоведение, 1985. №6. - С. 12-18.

39. Лукашевич, И. В. Изоферментный состав пероксидазы как таксонометрический признак древесных растений / И. В. Лукашевич //157

40. Лесоводство и лесокультурные исследования в Кыргыстане. Бишкек,1991.-С. 26-33.

41. Неверова, О. А. Использование активности пероксидазы для оценки физиологического состояния древесных растений и.качества атмосферного воздуха г. Кемерово / О. А. Неверова // Krylovia, 2001 Т. 3. № 2. — С. 122128.

42. Нестерович, Н. Д. Структурные особенности листьев хвойных / Н. Д. Нестерович, Т. Ф. Дерюгина, А. И. Лучков. — Минск: Наука и техника, 1986.-143 с.

43. Никитин, А. Я. Анализ w прогноз временных рядов в экологических наблюдениях и экспериментах / А. Я. Никитин, С. А. Сосу нова. — Иркутск: Иркут. гос. пед. ун-т. 2003. 83 с.

44. Николаевский, В. С. Система методов фитоиндикации загрязнения среды и состояния наземных экосистем для экологических целей / В. С. Николаевский, X. Г. Якубов // Материалы V съезда общества физиологов растений России, 2003. С. 307-308.

45. Головко, Т. Я. Ашихмина // Научные доклады: Коим научный центр УрО

46. РАН. Вып. 464. Сыктывкар, 2004. - 24 с.15858.0зернюк Н. Д. Механизмы адаптации / Н. Д. Озернюк. М.: Наука, 1992. — 272 с.

47. Пахарькова, Н: В. Замедленная флуорисценция хлорофилла хвойных в условиях техногенного загрязнения атмосферы: Автореф. дис. канд. биол. наук. / Н. В. Пахарькова. Красноярск, 1999 -21 с.

48. Растительность европейской части СССР. Л.: Наука, 1980. - 429 с.

49. Реймерс, Н. Ф.' Экология. Термины, законы, правила, принципы и гипотезы / Н. Ф. Реймерс. М.: Россия молодая, 1994. - 367 с.

50. Рокицкий, П. Ф. Биологическая статистика / П. Ф. Рокицкий. Минск: Вышэйш. Школа, 1973. - 319 с.

51. Савич, И. М. Действие пониженных температур на изопероксидазы проростков кукурузы / И. М. Савич // Физиология и биохимия культ. Растений, 1988. 20, №5. - С. 497-503.

52. Савич, И. М. Пероксидазы стрессовые белки растений / И. М. Савич II Успехи современной биологии, 1989. - 107, вып. 3. — С. 406 — 417.

53. Садваксова, Г. Г. Некоторые физико-химические и физиологические свойства пероксидазы растений / Г. Г. Садваксова, Р: М. Кунаева // Физиология и биохимия культурных растений, 1987. Т. 19; вып. 2. - С. 107-119.

54. Сарсенбаев, К. Н., Полимбетова Ф. А. Роль ферментов в устойчивости растений / К. Н. Сарсенбаев, Ф. А. Полимбетова. — Алма-Ата: Наука, 1986. -184 с.

55. Сахансандж, С. Перенос генов биосинтеза пролина бактерий в растения и их экспрессия под контролем различных промоторов / С. Сахансандж, JI. В. Неумывайкин, Н. А. Мосейко, Э. С. Пирузян // Генетика, 1997. -Т. 33. С. 906-913.

56. Симаева, А. М. Структура хлоропластов и факторы среды / А. М. Симаева. Киев, 1978. - 197 с.

57. Стаценко, А. П. Изменчивость азотного обмена хвои как биохимический индикатор загрязнения / А. П. Стаценко, М. М. Носачёв, JI. И. Тужилова // Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России. Пенза: МНИЦ, 2007. - с. 223-226.

58. Стаценко, А. П. О криозащитной роли аминокислот в растениях / А. П. Стаценко // Физиология и биохимия культурных растений, 1992. Т. 24. №6. - С. 560-564.

59. Судачкова, Н. Е. Биохимические индикаторы стрессового состояния древесных растений / Н. Е. Судачкова, И. В Шеин, J1. И. Романова. — Новосибирск: Наука. Сиб. Предприятие РАН, 1997. 176 с.

60. Сукачёв, В. Н. Общие принципы-и программа изучения типов леса // В. Н. Сукачёв, С. В. Зонн // Методические указания к изучению типов леса. 2-е изд. М.: Изд-во АН СССР, 1961. С. 9-75.

61. Трешоу, М. Загрязнение воздуха и жизнь растений / Трешоу М. — JL: Гидрометеоиздат, 1988.-С. 143

62. Фёдорова, А. И. Практикум по экологии и охране окружающей среды /

63. А. И. Фёдорова, А. Н. Никольская. М.: ВЛАДОС, 2001. - 288 с.160

64. Лебедев, С. И. Физиология растений / G. И. Лебедев. — Киев: «Вища школа», 1978. 440 с.

65. Флора европейской?; частив СССР Т.Г- 9.- Л., СПб.: Наука; Мир и семья — . 95, 1974 - 1996

66. Фуксман, И! Л; / И. Л. Фуксман, Я. Пойколайнен, С. М. Шредере, Г. К. Кашочкова, Л. А. ЧйненоваТ/ Экология, 1997. № 3; - С. 213-217.84:Хочачка, П. Биохимическая адаптация / П: Хочачка,. Дж. Сомеро. М.: Мир, 1988.-567 с. .

67. Хочачка, П. Стратегия биохимической^ адаптации / П. Хочачка^ Дж. Сомеро. М.: Мир, 1977. - 384 с.

68. Черепанов, С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР) / С. К. Черепанов. СПб.: Мир и семья-95, 1996.-992 с.

69. Чупис, В: П. Экологический мониторинг объектов уничтожения химического* оружия — опыт создания и перспективы развития / В. П. Чупис // Теоретическая и прикладная экология, 2007. № 2. — С. 35-41.

70. Шафикова, Л. М. Цитогенетические особенности: сосны обыкновенной в условиях, промышленного загрязнения:: Автореф; дис.канд: биол; наук. — Екатеринбург, 1999. 20 с.

71. Шевякова, Н. И- Метаболизм и физиологическая роль пролина. при водном и солевом стрессе / Н: И. Шевякова // Физиология- растений, 1983. Т. 30. - С. 768-783.

72. Шевякова, Н. И. Стрессорный ответ клеток Nicotiana sylvestris L. на засоление и высокуютемпературу / Н. И. Шевякова, Б. В. Рощупкин, Н.

73. B. Парамонова, Вл. В. Кузнецов // Физиология растений, 1994. Т. 41.1. C. 558-565.

74. Шевякова, Н. И. Изменение активности пероксидазной системы в процессе стресс-индуцированного формирования САМ- / Н. И. Шевякова, JI. А. Стаценко, А. Б. Мещеряков, Вл. В. Кузнецов // Физиология растений, 2002. Т. 49, № 5. - С. 670-677.

75. Шиятов, С. Г. Дендрохронология, её принципы и методы / С. Г. Шиятов // Проблемы ботаники на Урале. Записки Свердловского отделения ВБО. -Свердловск, 1973. Вып. 6. — С. 53-81.

76. Шуберт Р. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Р. Шуберт. М.: Мир, 1988. - 350 с.

77. Эсау К. Анатомия растений / К. Эсау. М.: Мир, 1969. - 564 с.

78. Baldrian, P. Effect of cadmium on the ligninolytic activity of Stereum hirsutum and Phanerochaete chrysosporium / P. Baldrian, J. Gabiel, F. Nerud // Folia Microbiologia, 1996. V. 41. - № 4. - P. 363-367.

79. Bates, Z. S. Rapid determination of free proline for water-stress studies / Z. S. Bates, R'. P. Waldren, J. D. Teare // Plant and Soil, 1973. V. 39. - № 1 - P. 205-207.

80. Bolen, D.- W. Changes in the free aminoacids of rice seedlings influenced by low temperature and H2S / D. W. Bolen // J. Mol. Biol., 2001. V. 4. - P. 955963.

81. Bowler, Chi Superoxide Dismutase and Stress Tolerance / Ch. Bowler, M. V. Montagu, D. Inze // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant: Mol. Biol:, 1992. V. .43 . -P. 83-116.

82. Burg;, M. B. Proline biosynthesis in winter plants due to exposure to low temperatures / M. B. Burg, E. M. Peters // Am: J. Physiology, 1997. V. 273. -P: 1048-1053:

83. Con verso, D. A. Cadmium inhibition of; a structural wheat peroxidase / D. A. Converso, MI E. Fernandez, M. L. Tomaro // J. of Enzyme Inhibition; 2000. — V. 15.-P. 171-183.

84. Csonka; L. N: Procariotic Osmoregulation: Genetics and Physiology / L. N. Csonka, A. D: Hanson // Annual?Rev. MiciobioK, 199V. V. 45. - P: 569-606.,

85. Davis, B; J-. Dise electophoresis. Method? andi application; to human, serus proteins / B. J! Davis // Ann. New York Acad. Sci., 1964'. V. 121, № 4. - P. 404-427.

86. Flowers, T. J. The Mechanisms of Salt Tolerance in Halophytes / T. J. Flowers, P. F. Troke, A. R. Yeo II Annu. Rev. Plant Physiol., 1977. V. 28. - P: 89-121.

87. Geret, F. Antioxidant enzyme activities, metallothioneins and lipid peroxidation as biomarkers in Ruditapes decussates / F. Geret, A. Serafim, M. J- Bebianno // Ecotoxicol., 2003. V. 12. - P. 417-426.

88. Harris, W. Ultrastructural observation on the mesophy cells of pine leaves / W. Harris// Can. J. Bot., 1971. Vol. 49.-P. 1107-1109;

89. Huang;. A. H: C. Proline Oxidase and Water Stress-Induced! Proline Accumulation in1 Spinach Leaves / A. H: C. Huang, A. J. Cavalieri // Plant Physjol., 1979. -V. 63. P. 531-535.

90. Innes, J. General aspects in the use of tree rings for environmental impact stadies / J. Innes // Kluwer academic publishes: International institute for applied systems analysis, 1989. P. 224-225.

91. Juder, H. J. Phisiologische und Biochemische Wirkungen von S02 auf pflanzen/ H. J. Juder // Phyton., 1977. V. 18. - № 1/2. - P. 85-94.

92. Kuznetsov, VI. V. Stress Responses of Tobacco Cells to High Temperature and Salinity. Proline Accumulation and Phosphorylation of Polypeptides / VI: V. Kuznetsov, N. I. Shevyakova// Physiol. Plant., 1997. V. 100. - P. 320-326.

93. Liu, E. H. Simple method for determining to-relative activities of individual peroxides isozimes in a tissue extract/ E.H. Liu// Anal. Biochem., 1973. № 1. -P. 149-154.

94. Nicolopoitlos, D. Compatible Solutes and in vitro Stability of Salsola soda Enzymes: Proline Incompatibility / D. Nicolopoitlos, Y. Manetas // Plant biochemistry, 1991. V. 30. - P. 411-413.

95. Rajendrakumar, C. S. V. Proline-Protein Interactions: Protection of Structural and Functional Integrity of M4 Lactate Dehydrogenase / C. S. V. Rajendrakumar, В. V. D. Reddy, A. R. Reddy // Biochem. Biophys. Res. Commun., 1994. V. 201. P. 957-963.

96. Reisfeld, R. A. Dise electrophoresis of basis proteins and peptides on polyacrylamide gel / R. A. Reisfeld; U. T. Lewis, D. Williams // Nature, 1962. -V. 195. № 4838. - P. 281-283.

97. Russow, E. Wergliechende Untersuchungen betreffend die Histologie der Vegetation und sporen Organe./ E. Russow // Mem. Akad. Imp. Sci. St. Petersburg, ser. VIII., 1872.-P. 19:

98. Samuel, D. Proline is a Protein Solubilizing Solute / D. Samuel, R. K. S. Kumar, C. Jayaramoan, P.W. Yang// Bioch. Mol. Biol. Intern., 1997. V. 41. -P. 235-242.

99. Sandalio, I. M. Cadmiuminduced changes in the grouth and oxidative metabolism of pea plants / I. M. Sandalio, H. C. Dalurzo, M. Gomez, M. C. Romero- Puertas, L. A. Del Rio // J. of Exp. Botany, 2001. V. 55. - P. 21152126.

100. Saradhi, P. P. Proline Accumulation in Plants Exposed to UV Radiation Protects them asjainst Induced Peroxidation / P. P. Saradhi, S. Arora, V. V. S. K. Prasad // Biochem. Biophys. Res. Commun., 1995. V. 290. - P. 1-5.

101. Schohert, B. Unusual Solution Properties of Proline and5 Its Interaction with Proteins / B. Schohert, H. Tschesche // Biochim. Biophys. Acta., 1978. V. 541.-P. 270-277.

102. Schwab, К. B. Influence of Compatible Solutes on Soluble Enzymes from Desiccation-Tolerant Spowbolus stapfians and Desiccation-Sensitive Sporobolus pyramidal is II / К. B. Schwab, D. F. Gaff // J. Plant physiol., 1990.-V. 137.-P. 208-211.

103. Smirnoff, N. Hydroxyl Radical Scavenging Activity of Compatible Solutes / N. Smirnoff, Q. J. Cumbes // Photochemistry, 1989. V. 28. - P. 1057-1060.

104. Taylor, С. B. Proline and Water Deficit: Ups, Down, Ins and Outs / С. B. Taylor// Plant Cell, 1996. V. 8. - P. 1221-1224.

105. Thomas, J. C. Convergent Induction of Osmotic Stress-Responses: Abscisic Acid, Cytokinin, and the Effects of NaCl / J. C. Thomas, E. F. McElwain, H. J. Bohnert// Plant Physiol., 1992. V. 100. - P. 416-423.

106. Wang, A. Amino acid and protein metabolism in Bermude Grass during water stress / Wang, A., Bolen, D. W. // Biochemistry, 1997. V. 36. - P. 9101-9108.

107. Yancey, P. H. On the problem of the formation of praline under the effect of drought / P. H. Yancey, M. E. Clark, S. C. Hand, R. D. Bowlus, G. N. Somero// Science, 1982.-V. 217.-P. 1214-1222.

108. Yancey, P. H. On the accumulation of free praline in the leaves of wheat under the influence of drought / P. H. Yancey // J. Exp. Biol., 2005. V. 208. P. 2819-2830.