Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Цитогенетические особенности сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Цитогенетические особенности сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения"

На правах рукописи

Шафнкова Лилия Мусаллямовна

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

03.00.16. - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск - 1999

Работа выполнена в лаборатории лесной генетики Ботанического сада-института Уфимского научного центра РАН

Научные руководители: доктор биологических нау

профессо; почетный академи АН Республики Башкортоста] Старова Н.В кандидат биологических нау Калашник Н./

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Муратова Е.1 кандидат сельскохозяйственных нау доцент, Кригер Н.1

Ведущая организация: Башкирский государственны

педагогический институ

У/ W

Защита диссертации состоится: 1S марта 1999 г. в Г7 часов на зассдапи диссертационного Совета К 002.70.01 при Институте леса им. В.Н.Сукачева О РАН по адресу: 660036, г. Красноярск, 36, Академгородок, Институт леса и» В.Н. Сукачева СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН

Автореферат разослан oiU 999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук О.А.Зырянова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из острых проблем, стоящих перед человечеством, является загрязнение окружающей среды. Начиная с середины нынешнего столетия, в связи с развитием промышленности, транспортной системы, энергетики, антропогенное поздействие на природу резко усилилось. По приблизительным подсчетам, п биосферу введено около 4 миллионов не свойственных ей ранее вешеств, и ежегодно добавляется около 1 тыс. новых [по: Артамонов, 1986]. Это порождает проблему оценки антропогенного давления на окружающую среду.

Промышленное загрязнение влечет за собой опасность изменения генофонда, так как в первую очередь воздействует на природные популяции. Одним из наиболее чутких индикаторов загрязнения окружающей среды являются лесные экосистемы. Промышленное загрязнение по отношению к ним выступает в качестве сильного стрессового фактора, особенно ярко проявляющегося в регионах с высокой ' концентрацией промышленных збъектов, в частности, на Южном Урале. В этой связи, возможность ^пользования хвойных древесных растений в качестве тест-объектов для 1ыявления мутагенного эффекта недифференцированных загрязнителей фиродной среды, прогнозирования последствий усиливающегося влияния (утагенных факторов приобретает особую актуальность.

Основная цель представленной работы - . цитогенетическая арактеристика сосны обыкновенной, произрастающей в условиях пительного, интенсивного- промышленного загрязнения и определение ;иденции изменчивости цитогеиетических показателей в этих условиях по ¡авненшо с контрольными.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Анализ« обобщение научной литературы по изучаемому вопросу.

2. Изучение структуры кариотипа сосны обыкновенной из различных повий произрастания на основе определения морфометрических параметров эмосом.

3. Характеристика функциональной активности ядрышкового организатора хромосом у сосны обыкновенной исследуемых насаждений на основе анализа полиморфизма нуклеоляриых районов хромосом н определения показателей ядерно-ядрышковых отношений.

4. Сравнительный анализ мутационного процесса в исследуемых насаждениях сссны обыкновенной, основанный на выявлении хромосомных нарушений на различных стадиях мнтотнческого цикла.

5. Определение тенденции изменчивости цитогенетических показателей сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения и выявление методов, которые могут служить в качестве тестовых для оценки степени прессинга на лесные насаждения и окружающую среду в целом.

Научная новизна и практический ценность работы. Впервые проведены комплексные цлтогеиетические исследования сосны обыкновенной в районе длительного промышленного загрязнения со стороны крупных предприятий добывающей отрасли Уральского региона. Выявлены цитологические диагностические признаки влияния промышленных поллютантов на генетический аппарат сосны обыкновенной. Дана оценка биологической значимости цитогенетической изменчивости в насаждениях, произрастающих в контрастных экологических условиях. Определена достоверность различий но изученным признакам между насаждениями сосны обыкновенной, произрастающими в условиях длительного локального игризнення и вне его. Использованные методы применимы для ранней диагностики мутагенных эффектов загрязнения окружающей среды, выявления динамики этих процессов.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на международном симпозиуме «Asia-Pasillc symposium on forest genetic improvement«, (Beijing, China, 1994); на конференции молодых ученых «Механизмы поддержания биологического разнообразия» (Екатеринбург, 1995); па Международной научно-технической конференции «Генетика н селекция - па службе лесу» (Воронеж, 1996); на научно-практической

ифереицни «Северо-Восточный регион Башкортостана: актуальные облемы и пути их решения», (Уфа-Большсустикинское, 1996J; на гждународной конференции по анатомии и морфологии растений. :вяшенной 150-летию со дня рождения И.П. Бородина (Санкт-Петербург, )1)\ на Научных чтениях, посвященных 100-летию проф. В.П. Чехова. 1мск. 1997).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 8 печатных >огах, из них 1 находится в печати.

Структура и объекты работы. Диссертация состоит из введения, •ырех глав (глава ] - обзор литературы, глава 2 - район и объекты :ледооаиий, глава 3 - материалы и методы исследований, глава 4 -ультаты н обсуждение), выводов и списка цитируемой литературы. Работа юржнт 147 страниц текста, включающего 13 таблиц, 22 рисунка. Список ируемой литературы включает 290 работ, in них 76 работ иностранных о ров.

Глава I. ОЬЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Рассматриваются и анализируются отечественные и зарубежные ературные данные по современным методам биоиндикации. Дается робный обзор полученных на сегодняшний день результатов исследований «акции растительных организмов и их сообществ, и особенности хвойных, техногенный стресс. Ma этой основе делается вывод о перспективности зльзования хвойных растений для мониторинга состояния окружающей 1Ы. Особое внимание уделяется кариологическим исследованиям хвойных, leiiiiio мутационного процесса у них. Дается характеристика современных 1ставленип о механизме возникновения мутаций, их классификация.

Глава 2. РАЙОН И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Приводится подробное описание географического положения района едований, климатических и почвенных условий, таксационных зателей насаждений. Особое внимание уделяется характеристике

промышленных загрязнителей, оказывающих воздействие на объекты исследований.

В качестве объектов исследования выбраны естественные насаждения сосны обыкновенной произрастающие и западной (Саткипскнй лесхоз) и северо-западной (Кыштымскип лесхоз) частях Челябинской области и относящиеся к Южно-Уральской провинции горно-таежных и смешанных лесов. Две из заложенных пробных площадей находятся в непосредственной близости к источникам промышленного загрязнения, первая - возле г. Сагка, в зоне запылеиия со стороны комбината «Магнезит», и вторая - возле г. Карабаш, в. зоне влияния медеплавильного комбината. Пробная площадь, взятая в качестве контроля, находится вне влияния выбросов промышленных объектов возле с. Андреевка.

Глава 3. МАТЕРИАЛЫ II МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом для исследований послужили семена собранные в осенне-зимний период 1992, 1993 гг. - со !37-и модельных деревьев сосны обыкновенной Карабашской пробной площади, 52-х - Саткинской и 60-ти -Андреевской пробной площади.

Кариологический анализ проводили на меристематической ткани кончиков корешков проросших семян по стандартной методике для хвойных (Правднл и др., I972J. Для исследования ядрышек с целью определения ядерно-ядрыш новых отношений окраску материала проводили по J.A. Rattenbury (1952), E.II. Муратовой (19.95).

Морфологию хромосом изучали па увеличенных микрофотографиях метафазных пластинок. В процессе их обработки определялись абсолютная и относительная длина хромосом, центромерный индекс, суммарная длина диплоидного набора, локализация, число и частота встречаемости вторичных перетяжек хромосом. Вторичные перетяжки, частота' встречаемости которых составляла более 50% [Калашник, 1992], принимались как постоянные, менее 50% - как непостоянные вторичные перетяжки. Исследовали 115, 109. 114

к|шных пластинок с Карабашской, Саткинской и Андреевской выборок ■ветственно. Для идентификации хромосом в наборах строили жариограммы. При построении поликариограмм метафазные пластинки [рали по суммарной длине хромосомных наборов в узком интервале >ализпции хромосом. Морфологические типы определяли согласно сифнкашш 13.П. Грифа и Н.Д. Агаповой (1986). Иднограммы строили на >ве среднестатистических параметров хромосом, учитывая локализацию пчпмх перетяжек. Уровень мутационной изменчивости в выборках ¡делили на стадии метафазы и ана-телофазы митоза [Немцова, 1970; <о», Чеботарев, 1989]. В процессе анализа учитывали: на стадии метафазы зча - структурные аберрации хромосом (кольцевые хромосомы, [центрические хромосомы), изменение числа хромосом, изменение числа мои; на стадии ана-телофазы - структурные аберрации хромосом (мосты, •менты, кольцевые хромосомы); патологии митоза, связанные с / ¡еждением митотического аппарата клетки (отставания хромосом;'' гания хромосом, трехполюсныс н несимметричные расхождения юсом).

Статистическую обработку данных выполняли на IBM PC/AT- 486 [по: отоискпй, 1991; Гераськин и др., 1993] . Для статистической обработки нна данных использовали программу SC4, для построения графиков -

i-:L.

Г.'шои 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1.1. Общая характеристика хромосомных наборов сосны обыкновенной и районе исследований.

В результате проведенных исследований было выявлено, что кариотип обыкновенной стабилен по числу хромосом (2п =24). Суммарная длина оидного набора варьирует у Карабашской выборки от 247,0 мкм до 408,55 у Саткинской - от 243,90 мкм до 450, 30 мкм, у Андреевской - от 268,92

до 460,67 мкм. С помощью поликариограммного анализа достоверно

5 ^ Х

удалось идентифицировать лишь X, XI, XII пары хромосом, хромосомные пары с 1 по IX объединили в одну группу. Метафазные хромосомы четко выражены по форме и положению центромеры. Согласно классификации морфометрических типов хромосом [Гриф, Агапова, 1986] все хромосом!.: набора исследуемых выборок отнесены к метаиентрическому типу (I от 42,63% до 50%). По морфологическим типам хромосом различий между изученными выборками не обнаружено.

4.2. Сравнительный карнологмчсскнй анализ сосны обыкновенной исследуемых насаждений.

Морфомстрические параметры хромосом и их измеичиииспи, Результаты анализа показывают, что средние значения суммарной длины диплоидного набора хромосом у насаждений, в условиях загрязнения, меньше, ,/ч^мЧ' относительно чистого насаждения с уровнем значимости 0,1% (табл. 1).

Таблица!.

Морфоме грнчсскнс параметры хромосом сосны обыкновенный исследуемых пробных площадей

Пары Абсолютная длина, мкы Относительная длина. Цс1 промерны I нп.чекч;. } 1

хромо- мкм I

сом М ± т V М 1 ш V М = П1 V !

Карабашская

1-[Х 15,5±0,09 6.79 4,5+0,01 8.04 47.6+0.06 4.74 1

X 12.4+0.08 7,75 3,7+0.01 4.71 45.610,23 6,34 ;

XI 1 1.3+0.07 8.08 3.3+0.02 5.96 43.8+0,24 6.71

XII 9.8+0.07 ■ 7.75 2.9+0.02 4.71 42.6+0.23 (,.7<>

337.8+2.29 8.08

Саткинская

МХ 15,210.09 7,54 4,510,01 8,63 47,2+0,07 5.00 1

X 12.310.09 9,16 3,6+0,02 5,23 44.9+0.29 7.96 ;

XI 11.2+0.09 10.03 3,3+0.02 6.86 42.8+0.29 8.42 !

XII Хдл. 9.8Ю.11 339,9+2.87 13,25 7.32 2.910.02 9.64 42,7+0.31 8,84 ;

Андреевская (контроль)

ИХ 15.0+0,08 6.47 4.510.01 8.26 47.2+0.06 4.47 !

X 12.610.07 7.22 3,610.01 4,62 45.1+0,27 7.42

XI П.510,08 8.66 3.310.02 5.88 43,010,26 7.54 I

XII 10,110,08 9.68 2.910,02 7,25 43,010.22 6.44 1

1.Х". 364.7+2.44 4,64 ! (

Примечание: М + т-V - коэффициент пари

среднее арифметическое значение и его ошибка; ашш в %

Сравнение суммарной длины хромосом гомеоморфной группы и абсолютной длины идентифицируемых пар хромосом с использованием критерия Стыолента показало, что Карабашская и Сатккнская выборки характеризуются (с высоким уровнем достоверности) несколько большими параметрами хромосом неидентифицируемой группы по сравнению с Андреевской. У Андреевской выборки, напротив, наблюдается увеличение значений абсолютной длины у идентифицируемых X, XI, XII пар хромосом.

Обнаруженное увеличение абсолютной длины хромосом неидентифицируемой группы у выборок из загрязненных условий, по- у пилимому, связано с повышенным уровнем транскрипционной активности в них хромосомах, а также более высоким уровнем структурных перестроек в них, а именно, с дупликацией участков ДНК. Те же факторы, предположительно, вызвали некоторые статистически достоверные различия меж:п выборками по центромерным индексам хромосом I-1X пары и XI пары хромосом. Сравнение относительной длины хромосом по критерию Стыодента доеыверных различий между выборками не выявило.

Характеристики пуклеолярных районов .хромосом. В изученных хромосомных наборах сосны обыкновенной наблюдается изменчивость по чпсл\ нуклеолярных районов хромосом и их локализации на хромосомных плечах. Выявлено, что вторичные перетяжки у объектов исследования в основном встречаются в хромосомах неидентифицируемой группы. Чаще встречаются .метафазы, имеющие по 5-6 нуклеолярных хромосом.

I [оетоянные вторичные перетяжки обнаруживаются в парах хромосом с доски очно стабильной локализацией (sc = 54,7 - 62,9%). Их число варьирует. Число постоянных вторичных перетяжек в хромосомном наборе Карабашской

/

выборки - 6. Саткипской - 4, Андреевской - 3 (рис.!). I ¡епостоянные вторичные? ^ перетяжки наблюдаются во многих парах хромосом гомеоморфной группы и на X паре хромосом. Они имеют тенденцию к диффузной локализации на плечах хромосом (sc = 19,3 - 74,0%).

В хромосомных наборах выявлены хромосомы как со смежными (расположенными на одном плече), так и двойными (расположенными на обоих плечах хромосомы) вторичными перетяжками. Так. в хромосомных наборах Карабашской выборки наблюдались хромосомы с двойными вторичными перетяжками, смежные перетяжки у хромосом этой выборки не выявлены. Хромосомные наборы Саткинской выборки характеризовались наличием двойных перетяжек и смежных вторичных перетяжек. В хромосомных наборах Андреевской выборки также наблюдались хромосом!,I как с двойными, так и смежными перетяжками (рис. 1), но с более низкой частотой встречаемости. Предполагают, что наличие смежных и двойных перетяжек на плечах хромосом вызвано транслокациямн • и инверсиями ядрышковых организаторов [1Ч"|со1оГГ е1 а!., 1977; Буторина, 1989].

/

I т\ш

! 111!!11Н1

I .IX

ШННШп

Б

». IX

В

;!!!1111|ц

Рис. !. Мднограчмы сосны обьшшисшюп:

А - Карабашская пиборка. Б - Сатюшская выборка. В - Андреевская «ыборка

.4 XI XII

/

Известно, что ядрышковые организаторы хромосом обладают свойствами, присущими адаптивным системам. В литературе высказывается мнение о разделении ядрышковых организаторов по степени функциональной активности на сильные, слабые и латентные [Miller ct at., 1976]. Функциональное состояние последних зависит от активности сильных ядрышковых организаторов. На основании полученных нами данных мож^дг ^ допустить предположение, что постоянные вторичные перетяжки являются мееюм локализации основных ядрышковых организаторов, а непостоянные -слабых и латентных. Следовательно, более высокая частота встречаемости постоянных вторичных перетяжек у сосны обыкновенной Карабашской и Саткинской выборок по сравнению с Андреевской выборкой свидетельствует об активизации функционирования слабых и латентных ядрышковых организаторов. Большее число непостоянных вторичных перетяжек у сосны обыкновенной Саткинской выборки связано, вероятно, с тем, что происходит нарастание активности добавочных ядрышковых организаторов, но этот процесс не «перешагнул» тех пороговых величин, после которых они станоня1ся постоянно функционирующими.

Особенности функциональной активности ядрышкоиых оргшипштрое хромосом. Максимальное число ядрышек в интерфазном ядре ¡1 основном соответствует числу постоянных вторичных перетяжек. Корреляционная связь, между частотой встречаемости постоянных вторичных перетяжек и максимальным числом ядрышек в ядре у Карабашской выборки сильная, у Саткинской и Андреевской выборок средняя, с высоким критерием' существенности (табл. 2).

Исследования показали, что более высокая функциональная активность ядрышковых организаторов хромосом наблюдается у сосны обыкновенной Карабашской и Саткинской выборок, о чем свидетельствуют более низкие показатели ядерно-ядрышковых отношений (7,8+0.27; 7,9±0,42, :оогве1ственно). У сосны обыкновенной Андреевской выборки показатели )дерно-ядрышковых отношени несколько выше (8,2+0,29). То есть в условиях

загрязнения наблюдается некоторая тенденция увеличения активности ядрышковых организаторов хромосом. Коэффициенты вариации ядерно-^ й]5*ышковых отношений показывают, что изменчивость данного признака у

/

Саткииской выборки выше (52,76%), чем у выборок Карабашскои (34,66%) и Андреевской (35,28%), это согласуется с высокой частотой встречаемости непостоянных вторичных перетяжек и подтверждает предположение о нарастании активности нуклеолярных районов хромосом у сосны обыкновенной данного насаждения.

Таблица 2.

Распределение вторичных пере гнжек к ядрышек в исследованных выборках

1 ! | Выборки Вторичные перетяжки Ядрышки ! Коэффициент ' корреляции. 1

М±т число постоянных вторичных перетяжек Мит | максимальное 1 число ядрышек | и ядре

I К'арабашскм 6.5+0.21 6 5,1 ±0.19 | 11 0.8+0.19*4 ;

I Сачкпнекая 8.0+0.62 4 <5.7+0.14 1 X 0,5+0,21* 1

| Андреевская 6,0+0.25 3 5,0±0,!5 1 8 О.ьгОЛО** |

Примечание: Стандартный критерии сущестиснности коэффициента корреляции *- 1г0.05 < 1ф: ** - 1г0,05 < 1ф

4.3. Характеристика и сравнительная оценка мутационного процесса у сосны обыкновенной исследуемых выборок

' ^ Общая характеристика хромосомных нарушений, наблюдаемых на мепшфизпой стадии митоза. Обнаружено, что в соматических клетках семенного потомства выборок из загрязненных условий встречаются хромосомные перестройки различного типа. Структурные, перестройки хромосом - кольца (центрические и ацентрические), дицентрические хромосомы, образовавшиеся в результате делеций. У Карабашскои выборки наблюдались также кольцевые хромосомы надетые на обычную палочковидную хромосому, в единичной метафазе этой выборки обнаружен •фииентрнк. Выявлены клетки с отчетливо выраженными хромосомными фрагментами, а также с множественными фрагментациями хромосом. Все описанные структурные аберрации относятся к хромосомному тину.

ю

1арушения хроматидного типа наблюдали лишь в единичной клетке (концевая роматидная деления).

У сосны обыкновенной исследуемых выборок не наблюдалось изменение эовня плоидности. Обнаружены отдельные клетки с измененным числом ромосом, а именно, наблюдались анеуплоидные клетки с наборами хромосом тИ,2п-1, 2п-2,2п-3.

В Карабашской выборке в единичных клетках были обнаружены В-зо.мосомы. Предположительно, В-хромосомы образовались в результате уташш, вызванных мутагенным эффектом воздушных поллютантов.

Сравнительный анализ уровни хромосомных нарушений на стадии етафаш митоза. Уровень структурных нарушений наиболее высок у .юорок из условии загрязнения, структур!»,!е аберрации фрагментационного !рактсра составляют наибольшую долю (табл. 3). Аберраций обменного типа щеовепио меньше. В целом, уровень выявленных хромосомных нарушений выборок из условий загрязнения превышает контроль в 5-10 раз.

Для статистической оценки полученных результатов проведен авнительный анализ уровня хромосомных нарушений в выборках по итерию Костепбаума [Животовский, 1991]. Выявлено, что Карабашская и 1ткинская выборки, в целом, по уровню мутационных событий отличаются от нтроля с высоким уровнем достоверности (табл. 4), то же можно сказать и в ношении наблюдающихся фрагментов хромосом. Аберрации обменного рактера (кольцевые и дицентрическне хромосомы) в большей степени мечаются у Саткинской выборки по сравнению с Карабашской (табл. 3). [енка значимости различий между выборками по критерию Костенбаума утверждает ото. В то же время, частота встречаемости фрагментации .товерно выше у Карабашской выборки. Предполагают, что у каждого вида :тема репарации защищает геном до определенного уровня воздействия гагеипого фактора [по: Муратова, Зубарева, 1990]; по доспЬкении пических нагрузок защитные механизмы клетки не могут устранить |реждающее действие мутагенов. Это, по-видимому, происходит в клетках

п

Хромосомные мутации сосны обыкновенной, наблюдаемые на мстафтион стадии митоза

Число Аберрации, % Число

Выборки исследованных метафаз-ных клеток с аберрациями аберраций фрагменты кольца полицен-трики анеупло-иды 2п=21, 22, 23,25 прочие аберраций на аберрантную

пластинок абс. в% абс. в% клетку

Карабашская 2261 726 32,11 726 32,11 28,08 1,59 1,02 1,07 0,35 1,00

Саткинская 500 75 15,00 75 15,00 8,20 3,20 2,20 1,40 - 1,00

Андреевская 579 21 3,63 21 3,63 1,56 0,69 0,69 0,69 - 1,00

Опенка значимости различии но частоте встречаемости хромосомных нарушений на метафазиой с тадии митоза

Типы Чае гота встречаемости нарушений на метафазнуго клетку

нарушений Карабашская выборка Саткннская выборка Андреевская выборка

Фрагменты 0.281*" 0,080*** 0.016

Дицектрмки 0.010 0.022 0.007

Кольца 0.016 11.032*" 0.007

Апеуплондлые клетки 0.011 0.016 0.007

Прочие 0.004 -

Всего 0,321'*' 0.150"* 0,036

Примечание: * - Рт0.05 < Рф: " - Кт0,01 < 1;ф: "' - РтО.ОО! <Г"ф.

того потомства сосны Карабашской выборки, находящейся длительное [ в условиях поливалентного загрязнения.

Общая характеристики хромосомных нарушений, наблюдаемых на ¡елофазной стадии. Методом учета хромосомных аберраций на стадии :лофазы митоза в семенном потомстве исследуемых выборок выявлены гурные нарушения хромосом различного характера: мосты (результат оматндных делеций и асимметричных транслокаций) - чаще наблюдались фрагментов, фрагменты (делеций) хромосом - единичного и ;ственного характера. Также наблюдались хромосомные нарушения типа 1ания хромосом в анафазе митоза, забегания хромосом, трехполюсное и метричное расхождение хромосом к полюсам деления (патологии з, связанные с повреждением митотического аппарата клетки). Обнаруженные хромосомные аберрации приводят к нарушениям >мии клетки, потере генетического материала, несбалансированности :омных наборов дочерних ядер, гибели клеток.

Сравнительный 111111:1111 уровни хромосомных нарушении па стад ана-те:юфазы митоза. Мутагенный эффект загрязнения оценивали поуров] хромосомных мутаций в клетках корневой меристемы проростков семян с тадии анафазы и ранней телофазы у каждого модельного дерева.

Для описания статистических закономерностей возникновения редк событий (к подобным явлениям относят процесс индукции аберрац хромосом) используется распределение Пуассона [Гераськин и др., 199 Построенная нами кривая эмпирической функции плотности распределен часюты аберрантных клеток в ана-телофазе митоза по каждой выбор показала значительное превышение частоты хромосомных аберраций Карабашской и Саткинской выборок, по сравнению с Андреевской. Д проверки согласия теоретического распределения с нашими результата, применили критерий Колмогорова-Смирнова. Для трех выборок соглас змпирических данных с теоретически ожидаемыми достоверно на уров значимости 5% (рис. 2).

Обнаружили, что наибольшую долю структурных хромосомш нарушений составляют фрагментации хромосом (табл. 5), в особенности иыборок из загрязненных условий произрастания. Довольно часто так: наблюдались отрывы отдельных хромосом или групп хромосом ахроматшювого веретена: отставания хромосом, забегания хромосс Встречаемость трехполюсных расхождений хромосом, несимметричных а1 телофаз носит единичный характер.

Андреевская выборка

Карабашская выборка

■■»— Эмпирическая частота Теоретическая частота

3 м 5 6 7 3 9 Ю 11 12 13 14 15 16 Число аберраций у модельного дерева

Число аберраций у модельного дорсоа

—♦—Эмпирическая частота -в—Теоретическая частота

1 2

Рис. 2. Графики распределения частот аберрации у молельных деревьев трех выборок.

Хромосомные мутации сосны обыкновенной, наблюдаемые на ana-i елофазнои стадии митоза

Выборки 1исло Аберрации, % Число аберраций на аберрантную клетку

делящихся клеток клетки с аберрациями аберраций мосты фрагменты кольца центр, и ацентрические отставшие хромосомы забегания хромосом трехполю-сное расхож - дение хромосом

абс. ,>% абс. в%

Карабашская 14773 2627 17,78 2937 19,88 1,50 7,07 - 3,45 7,59 0,27 1,02

Саткинская 2904 473 16,29 506 17,43 1,45 8,92 - 2,07 4,72 0,28 1,07

Андреевская 5866 496 8,37 505 8,61 0,94 • 2,37 0,07 1,65 3,48 0,10 .1,02

Оценка значимости различий между выборками по частоте члемости хромосомных нарушений по критерию Костенбаума^ / :ываег, что общий уровень аномалий в ана-телофззе у выборок из зон знсния превышает контроль с высоким уровнем достоверности (табл. 6).

Таблица 6.

инка значимое ги различий по частоте встречаемости хромосомных нарушений на ана-телофазнон стадии митоза

Ги 1' 1.1 Частота встречаемости аберраций

на ана-телофазную клетку

нарушении Карабашская Саткинская Андреевская

выборка выборка выборка

гопт! хромосом 0.076**'* 0.047* 0.035

Оплавите 0,035**' 0.021*** 0.017

хромосомы

ФрЛ1"\'.СНН,1 0.071*** 0,089*** 0.024

Моем ы 0,015** 0,015* 0,009

ю: онолюснос О.ООЗ*** 0,003 0.001

>асмг,кдеине

Кольца - - 0,001

¡кого 0.199*" 0,174"* 0,086

Примечание: 4 -Гт0,05 <Рф; ГгО.О! < Рф; *"-Рт 0,001 < Рф

Оценка значимости различий выборок по типам встречающихся шений показала, что Карабашская выборка достоверно отличается от^: родя по всем видам нарушений. Саткинская - по забеганиям и отставаниям юсом и ранней анафазе, фрагментам хромосом и образованию одиночных

он.

Сравнительный анализ двух загрязненных выборок между собой показал, ровеш. структурных хромосомных аберраций, таких как фрагменты, выше .гкинской выборки (уровень значимости 0,1%), а аномалии, вызванные шепнем функции веретена деления (отставания хромосом, забегания осо.м), преобладают у Карабашской выборки (уровень значимости 0,1%). южно, такие различия вызваны характером загрязнителей. Известно, что, ыпчие от Саткннской, Карабашская выборка испытывает влияние валентного загрязнения.

выводы

1. Все исследуемые насаждения сосны обыкновенной близки по общей структуре кариотипа. В их соматических наборах 24 хромосомы метацентрического типа. Идентифицируемыми являются только X, XI. XII пары хромосом, остальные пары хромосом образуют гомеоморфную группу. Морфометрические параметры хромосом исследуемых насаждений имеют близкие значения.

2. Обнаружено, что в условиях загрязнения у сосны обыкновенной ^ /1аблюдается достоверное увеличение длины нендентифицируемых хромосом,

что может быть объяснено как более высоким уровнем транскрипционной активности, так и дупликацией отдельных участков ДНК.

3. В условиях загрязнения наблюдается заметное увеличение числа вторичных перетяжек на хромосомах. Возникновение у сосны обыкновенной н этих условиях «дополнительно-функционирующих» нуклеолярных районов на хромосомах свидетельствует о включении компенсаторных механизмов, обеспечивающих н лих условиях более активные белоксинтезпруюшнс процессы.

4. Наблюдаемое увеличение функциональной активности ядрышковых организаторов хромосом в условиях загрязнения свидетельствует о том. что у исследуемого вида ядрышкообразующая система является одним из важнейших элементов, с помощью которого осуществляется адаптация организмов в экологически неблагоприятных условиях.

5. В соматических клетках сосны обыкновенной выявлен широкий спектр хромосомных аберраций: внутрихромосомные и межхромосомные обмены, де.чецнн, повреждения митотпческого аппарата клетки. В условиях загрязнения

,/ большинство из наблюдаемых хромосомных аберраций имеет негативный характер - они задерживают цитотомию клетки, приводят к разнородности дочерних ядер, потере генетического материала и гибели клеток.

6. Высокий обшпй уровень хромосомных нарушений, наблюдаемых на >азнон н ана-телофазной стадиях митоза у сосны обыкновенной • из ¡ценных условий произрастания, а также достоверное отличие ¡ненпых насаждений от контрольной выборки по частоте встречаемости иипства нарушений свидетельствует о том, что большая часть выявленных ниш вызнаны воздействием на объект исследования промышленных псов.

7. В условиях поливалентного загрязнения (Карабашское насаждение) в ней степени проявляются аномалии митоза, связанные с повреждением гпческого аппарата клетки. В условиях длительного загрязнения :зитовой пылыо и сопутствующими ей поллютаитами (Саткмнское сдение) преобладают структурные нарушения хромосом.

S. Использованные в работе цитогенетические методы могут быть 1ендованы для ранней диагностики состояния насаждений сосны ювепной и окружающей среды в целом. Особенно перспективным тавляется использование в мониторинговых исследованиях метода елелия уровня хромосомных нарушений, так как он является ральным показателем влияния загрязнения на состояние лесных ете.м.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Shafikova L.M. Chromosomal aberration of scots pinegrowing under chnoyenic pollution conditions // Asia - Pacific Symp. of forest genetic dement. Beijing, China, 1994. P. 13.

2. Шафнкова Jl.M. Оценка влияния промышленного загрязнения на ib хромосомных аберраций у сосны обыкновенной // Механизмы ржания биологического разнообразия: Тез. докл. Конференции молодых х. Екатеринбург, 1995. С. 176.

3. Шафикова Л.М. Цитогенетическая характеристика сосны овенной (Pinus silvestris L.) в районе аэротехногенного.загрязнения

// Генетика и селекция на службе лесу: Тез. докл. Междунар. науч. - пр конф. Воронеж, 1996. С. 25-26.

4. Калашник H.A., Шафикова Л.М., Моджина Н.В. Мет биоиндикации уровня загрязнения окружающей среды // Северо-Восточ! регион Башкортостана: актуальные проблемы и пути их решения: Тез. д< науч. практ. конф. Уфа-Большеустикинское, 1996. С. 186-187.

5. Шафикова Л.М., Калашник H.A. Хромосомная индикация загрязне окружающей среды // Тр. Междунар. конф. по анатомии и морфоло растений (посвящ. 150-летшо со дня рожд. И.П.Бородина). Санкт-Пстерб; 1997. С. 328.

6. Калашник H.A., Шафикова Л.М., Лихонос Т.А., Преснухина Л Хандарова Т.Г. Хромосомная индикация загрязнения окружающей сред! использованием древесных объектов // Проблемы эволюциош цитогенетики, селекции и интродукции: Матер. Научных чтений, посвяш. 1 л стаю проф. В.П.Чехова. Томск, 1997. С. 69-71.

/ ^ 7. Бноценотическая характеристика хвойных лесов и мониторинг леей экосистем Башкортостана / Н.В.Старова, А.Х.Мукатанов, А.А.Мулдашев и Уфа, 1998. 308 с.

8. Шафикова Л.М., Калашник H.A. Характеристика кариотипа сос обыкновенной из условий промышленного загрязнения // Лесоведение, 199 принято в печать.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Шафикова, Лилия Мусаллямовна, Уфа

61: - 3/505- /

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УФИМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР Ботанический сад-институт

на правах рукописи

ШАФИКОВА Лилия Мусаллямовна

УДК [582. 475. 4: 576. 316.7]: 630* 425: 575. 224. 23

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО

ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Специальность 03. 00. 16 - Экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор, почетный академик АН республики Башкортостан Н.В. Старова,

кандидат биологических наук НА. Калашник

Уфа - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................5

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Современные представления о биологическом мониторинге и использование в нем лесных экосистем..8

1.1.1. Структура, объекты и методы биологического мониторинга.........................................8

1.1.2. Обоснование выбора генетических систем для исследований........................................9

1.1.3. Исследование влияния промышленного загрязнения

на лесные экосистемы............................>...12

1.1.4. Хвойные объекты в мониторинговых

исследованиях......................................14

1.2. Характеристика представителей семейства Pinaceae Lindl, как объектов для цитогенетического мониторинга........................................16

1.2.1. Кариотипическая характеристика представителей семейства Pinaceae Lindl...........................16

1.2.2. Особенности внутривидовой изменчивости Pinus sylvestris L......................................20

1.3. Мутационный процесс как основа генетического мониторинга........................................22

1.3.1. Характеристика и классификация мутаций.............22

1.3.2. Современные представления о механизмах возникновения мутаций..............................25

1.3.3. Особенности мутационного процесса у хвойных.....27

ГЛАВА 2 РАЙОН И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

2.1. Географическое расположение и климатическая

характеристика района исследований.................33

2.2. Общая характеристика объектов исследований.........35

2.3. Состояние исследуемых насаждений сосны обыкновенной и характеристика загрязнения..........37

2.3.1. Пробная площадь в районе медеплавильного комбината г. Карабаш (Челябинская область).........37

2.3.2. Пробная площадь в районе комбината "Магнезит"

г. Сатка (Челябинская область).....................41

ГЛАВА 3 МАТЕРИАЛЫ М МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика отбора растительного материала............44

3.2. Методика изучения кариотипа........................45

3.3. Методики анализа хромосомных мутаций...............48

3.3.1. Анализ хромосомных аберраций на стадии ана-телофазы митоза................................... .48

3.3.2. Анализ хромосомных мутаций на стадии метафазы митоза.............................................50

3.4. Методика определения ядерно-ядрышковых отношений...51

3.5. Статистическая обработка материала.................52

ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Общая характеристика хромосомных наборов сосны обыкновенной в районе исследований.................54

4.2. Сравнительный кариологический анализ сосны

обыкновенной исследуемых насаждений............... .64

4.2.1. Морфометрические параметры хромосом и их изменчивость.......................................64

4.2.2. Характеристика нуклеолярных районов хромосом.......69

4.2.3. Особенности функциональной активности ядрышковых организаторов хромосом.............................78

4.3. Характеристика и сравнительная оценка мутационного

процесса у сосны обыкновенной исследуемых выборок..83 4.3.1. Общая характеристика хромосомных нарушений,

наблюдаемых на метафазной стадии митоза............83

4.3.2. Сравнительный анализ уровня хромосомных

нарушений на стадии метафазы митоза................92

4.3.3. Общая характеристика хромосомных нарушений, наблюдаемых на ана-телофазной стадии митоза........98

4.3.4. Сравнительный анализ уровня хромосомных

нарушений на стадии ана-телофазы митоза...........105

ВЫВОЛД ..................................................114

ЛИТЕРАТУРА ..............................................116

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из проблем, вставшей перед человечеством в связи с научно-техническим прогрессом, является загрязнение окружающей среды. Начиная с середины нынешнего столетия антропогенное воздействие на природу резко усилилось, что связано с развитием промышленности, транспортной системы, энергетики. По приблизительным подсчетам, в биосферу введено около 4 миллионов не свойственных ей ранее веществ, и ежегодно к этому количеству добавляется около 1 тыс. новых [по: Артамонов, 1986]. Это порождает проблему оценки антропогенного давления на окружающую среду.

Промышленное загрязнение влечет за собой опасность изменения генофонда, так как в первую очередь воздействует на природные популяции. Одним из наиболее чутких индикаторов загрязнения окружающей среды являются лесные экосистемы. Промышленное загрязнение по отношению к ним выступает в качестве сильного стрессового фактора, особенно ярко проявляющегося в регионах с высокой концентрацией промышленных объектов, в частности, на Южном Урале. В этой связи, возможность использования хвойных древесных растений в качестве тест-объектов для выявления мутагенного эффекта недифференцированных загрязнителей природной среды, прогнозирования последствий усиливающегося влияния мутагенных факторов приобретает особую актуальность.

Основная цель представленной работы - цитогенетичеекая

характеристика сосны обыкновенной, произрастающей в условиях длительного, интенсивного промышленного загрязнения и определение тенденции изменчивости цитогенетических показателей в этих условиях по сравнению с контрольными.

Для достижения вышеназванной цели были поставлены следующие задачи:

1. Анализ и обобщение научной литературы по изучаемому вопросу.

2. Изучение структуры кариотипа сосны обыкновенной из различных условий произрастания на основе определения морфометрических параметров хромосом.

3. Характеристика функциональной активности ядрышкового организатора хромосом у сосны обыкновенной исследуемых насаждений на основе анализа полиморфизма нуклеолярных районов хромосом и определения показателей ядерно-ядрышковых отношений.

4. Сравнительный анализ мутационного процесса в исследуемых насаждениях сосны обыкновенной, основанный на выявлении хромосомных нарушений на различных стадиях митотического цикла.

5. Определение тенденций изменчивости цитогенетических показателей сосны обыкновенной в условиях промышленного загрязнения и выявление методов, которые могут служить в качестве тестовых для оценки степени прессинга на лесные насаждения и окружающую среду в целом.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые проведены комплексные цитогенетические исследования сосны обыкновенной в районе длительного промышленного загрязнения со стороны крупных предприятий добывающей отрасли Уральского региона. Выявлены цитологические диагностические признаки влияния промышленных поллютантов на генетический аппарат сосны обыкновенной. Дана оценка биологической значимости цитогенетической изменчивости в насаждениях, произрастающих в контрастных экологический условиях. Определена достоверность различий по изученным признакам между насаждениями сосны обыкновенной, произрастающими в условиях длительного локального загрязнения и вне его. Использованные методь|грименимы для ранней диагностики мутагенных эффектов загрязнения окружающей среды,

выявления динамики этих процессов.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на международном симпозиуме Asia-Pasliic symposium on forest genetic improvement., (Beijing, China, 1994); на конференции молодых ученых "Механизмы поддержания биологического разнообразия" (Екатеринбург, 1995); на Международной научно-технической конференции "Генетика и селекция - на службе лесу" (Воронеж, 1996); на научно-практической конференции "Северо-Восточный регион Башкортостана: актуальные проблемы и пути их решения", (Уфа-Еольшеустикинское, 1996); на Международной конференции по анотомии и морфологии растений, посвященной 150-летию со дня рождения И. П. Бородина (Санкт-Петербург, 1997); на Научных чтениях, посвященных 100-летию проф. В.П. Чехова, (Томск, 1997).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 8 печатных работах, из них 1 находится в печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав (глава 1 - обзор литературы, глава 2 - район и

объекты исследований, глава 3 - материалы и методы исследований,

g

глава 4 - результаты и обсуждаие), выводов и списка цитируемой литературы. Работа содержит 147 страниц текста, включающего 13 таблиц, 22 рисунка. Список цитируемой литературы включает 290 работ, из них 76 работ иностранных авторов.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Современные представления о биологическом

мониторинге и использование в нем лесных экосистем

1.1.1. Структура, объекты и методы биологичского мониторинга

В настоящее время ежегодно в атмосферу выбрасываются в значительном количестве сотни разных химических веществ [Артамонов, 19863. Все многообразные загрязняющие вещества условно делят на три большие группы [Дубинин, 1977; Савченко и др., 19851:

- газообразные вещества;

- органические вещества;

- тяжелые металлы.

Помимо них существуют радиационное загрязнение и загрязнители, имеющие биологическую природу [Бочков, Чеботарев, 1989].

В оценке антропогенных и техногенных влияний на экосистемы все более приоритетным становится использование биологических методов [Rank, Nielsen, 1994; Muller, Grill, 1992]. Биологический мониторинг опирается на принципы организации биологических систем и складывается из:

- генетического мониторинга;

- биохимического мониторинга;

- физиологического мониторинга;

экологического мониторинга (на популяционном и биоценологическом уровнях) [Горчаковский, 1984; Maynard, 1990; Long et al., 1991; Leygonie, 1991; Демьянов, 1992; Коршиков и др., 1992; Gliwicz, 1992; Mcpherson, 1993; Singh, 1993; Zhlrov, 1993; Воробейчик и др., 1994].

В последнее время возросло число публикаций, посвященных описанию последствий загрязнения конкретных районов, подверженных

техногенному воздействию. В научной литературе активно обсуждаются общие подходы к оценке допустимого антропогенного воздействия на природную среду L'Hattemer, Muller-Starck, 1989; Безель и др., 19941. Вводятся понятия экологического резерва, критического состояния экосистемы, допустимой экологической нагрузки и так далее [Горчаковский, 1984; Siwecki, Rachwa, 1989; Ledig, 1992; Michaelis, 1992; Малеев, Механошин, 1993; Шварц и др., 1993; Гитарский и др., 1994; Касимов, 1994; Mortier, 1994; Savage, 1994; Muller-Starck, 1994; Сухих, 1995; и др.].

Вы д еляются три активно разрабатываемых направления мониторинга среды: 1) полевые исследования конкретных территорий, подверженных действию техногенного загрязнения, 2) экспериментальное изучение механизмов токсического действия, 3) теоретические концепции устойчивости природных систем или экологическая токсикология.

Таким образом, биологические методы оценки антропогнного воздействия на окружающую среду широко разрабатываются и приобретают приоритетное значение в мониторинговых исследованиях.

1.1.2. Обоснование выбора генетических систем для

мониторинговых исследований

Поражение генетических систем вследствие мутагенеза, вызванного поступающими в окружающую среду поллютантами, представляет серьезную опасность. Для генетического мониторинга в настоящее время используют самые различные тест системы. Широко применяются для этих целей растительные объекты, которые можно условно разделить на три основные группы.

В первую группу включают генетически чистые линии, использование которых позволяет получать данные для определенной концентрации мутагена, для оценки недифференцированных мутагенов

в окружающей среде эти тест-обьекты не приемлемы, СПогосян и др., 1991].

Во вторую группу входят травянистые растения, с помощью которых анализируют влияние недифференцированных мутагенов среды. Однако, травянистые формы растительности менее устойчивы к резким колебаниям климатических условий, что усложняет четкое разделение воздействия естественных и искусственных факторов среды. Они непригодны для длительного мониторинга и часто не удовлетворяют требованиям предъявляемым к тест-объектам по широте ареала^

Л

СБаккал, 1992; Шумный и др., 1993].

Третью группу составляют древесные растения. Они наиболее пригодны для многолетнего мониторинга СБубряк и др., 1991; Духарев и др., 1992; Кальченко и др., 1993 и др.].

Анализ работ показывает, что в качестве тест-объектов для генетического мониторинга наиболее целесообразно использовать виды с высокой, не меняющейся по годам численностью особей в популяциях [Гуськов и др., 1993], широкая распространенность которых дает возможность проследить пространственную динамику изменений исследуемых показателей в зависимости от концентрации загрязняющих веществ в окружающей среде [Кулагин, 1964; 1985 и др.]. Таким тест-объектом могут выступать хвойные виды (см. разд. 1.1.4 ).

Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что практически все признаки и свойства вида находятся под контролем среды и в той или иной мере могут изменяться под ее воздействием [Мамаев, 1974, Сунцов, 1984; Путенихин, 1993; и др.]. Поскольку генетические системы очень чувствительны к изменениям окружающей среды [Дубинин, Алтухов, 1980], то антропогенные факторы можно рассматривать как одну из причин генетического разнообразия видов [Ledig, 1992].

Один из путей генотипической адаптации организмов -наследственные изменения популяций и видов в результате мутаций и отбора [Куринный, 1983]. Представляют интерес исследования уровня генетического полиморфизма популяций, который обуславливает их пластичность и устойчивость [Кальченко и др., 1993; Семериков и др, 1993; Шумный и др., 1993]. В настоящее время методами изоферментного анализа, цитогенетическими методами и рядом других неоднократно подтверждено, что растительные популяции из загрязненных районов значительно более полиморфны по многим признакам [Ргиа-01сжаск1, 1\кжак-Вго№у, 1992; Шумный и др., 1993; Бахтиярова, 1996; Бахтиярова, Янбаев, 19963.

В частности, исследования генетической изменчивости природных популяций сосны обыкновенной, произрастающих в условиях промышленного загрязнения, показывают, что популяции с наиболее высокими значениями индекса генотипического полиморфизма, числом аллелей в локусе и числом генотипов на локус, характеризовались меньшей угнетенностью, чем популяции с низкими значениями этих параметров [Бахтиярова и др., 1994; ОХекБХп е1; а!., 1994]. Происходит направленное изменение эколого-генетической структуры популяций, позволяющее растительным сообществам выживать в измененных условиях среды.

Растительные организмы эволюционно подготовлены к поступлению промышленных эмиссий извне, однако возможности их защитных систем не безграничны [Токарева, 1991]. Популяции с большим генетическим разнообразием лучше адаптированы к изменениям условий среды ШеМеХсИ;, 1991; Старова и др., 1991; ЕпеБси, 1992; КаХаэЬпХк, Бгагоуа, 1997; Шумный и др., 1993; 1и11е1Ч31;а:гск, 1994; ОХекзуп е1;. аХ., 1994; Бахтиярова, Янбаев, 1996].

Таким образом, анализ литературных источников показывает,

что для генетического мониторинга целесообразно использовать древесные виды, удовлетворяющие требованиям предъявляемым к тест-объектам. Обнаружено, что выживаемость природных популяций в условиях промышленного загрязнения тесно связана с уровнем генотипического полиморфизма в них.

1.1.3. Исследование влияния промышленного загрязнения на лесные экосистемы.

с

Одним из наиболее чутких индикаторов загрязнения атмоферного воздуха являются лесные экосистемы. В настоящее время экологический мониторинг лесов представляет собой комплексную информационную систему, обеспечивающую регулярное слежение за состоянием и динамикой лесных сообществ, его оценку и прогноз [Maynard, 1990; Mcpherson, 1993; Ковалев, 1994; Бабушкина и др., 1993; Старова, Мукатанов, 19953. При этом учитывают показатели разнообразия видов в лесных экосистемах [Зырин, Першина, 1984; Аннука, Раук 1986; Шварц и др., 1993; 3, продуктивность растений [Алексеев, Ярмишко, 1984; Бумблаускис, Пакальнис, 1984; Oleksyn, 1989, 1994; и др.З, репродуктивную функцию лесонасаждений [Луганский, Калинин, 1990; Ставрова, 1992; Тарабаева, Ладанова, 1994; Барабин, 1995; и др.З, что позволяет разрабатывать рациональные лесоводственные мероприятия [Кулагин, 1964 и др.З.

Наряду с мониторингом на уровне сообществ проводится мониторинг на уровне видов. Он включает в себя констатацию присутствия растения, учет частоты его встречаемости, изучение анатомо-морфологических и физиолого-биохимических свойств [Будрюнас, Блузманас, 1984; Гуськов и др., 1993; Ярмишко и др. 1995 и др.3.

Среди методов мониторинга важное место занимают исследования

направленные на выявление и анализ содержания загрязнителей в живых организмах [Karolewski, 1991; Zhirov, 1993; Химина, и др., 1993; Лукина, Никонов, 1993; Manninen, Hut tunen, 1995, и др.З. Древесные объекты способны поглащать и нейтрализовать часть атмосферных поллютантов, поэтому индикаторные растения используют как для выявления отдельных загрязнителей воздуха, так и для оценки качественного состояния природной среды [Гуськов и др., 1993; bey