Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние комплекса токсикантов Невинномысскогопромышленного узла на отдельные виды растенийв природных фитоценозах, произрастающих на разном удалении от источников загрязнения

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние комплекса токсикантов Невинномысскогопромышленного узла на отдельные виды растенийв природных фитоценозах, произрастающих на разном удалении от источников загрязнения"

^ л

^ ¿Л На правах рукописи

Л

Губарева Валентина Тимофеевна

Влияние комплекса токсикантов Невинномысского промышленного узла на отдельные виды растений в природных фитоценоз&х, произрастающих на разном удалении от источников загрязнения

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Ставрополь - 1997

Работа выполнена в Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии и Ставропольском государственном университете

Научные руководители:

• кандидат биологических наук, доцент Магулаев А.Ю.;

• доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Горяинов В.М.

Официальные оппоненты:

• доктор биологических наук, профессор, Дударь Ю.А.;

• кандидат биологических наук, доцент Харченко Л.Н..

Ведущее предприятие:

• Ставропольский научно - исследовательский институт сельского хозяйства и его сети.

Защита состоится 19 декабря 1997 года в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 120.53.01 при Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии (355014, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан 19 ноября 1997 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Желтопузов В.Н.

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. По загрязненности атмосферного воздуха особенно выделяются промышленные центры. К одному из них в Ставропольском крае относится г. Невинномысск, выбросы промышленных предприятий и автотранспорта которого составляют примерно 23% от общего объема по краю, что оказывает отрицательное влияние на живые организмы, в том числе и растения. Сведения о видовом разнообразии растений в районе исследований отсутствуют с начала (60-е годы) ввода в действие основных предприятий города. В доступной литературе не установлено данных о загрязнении почв тяжелыми металлами (ТМ), их накоплении растениями, пролиферации соматических клеток, микроспорогенезе, фертильности пыльцы, семенной продуктивности и качестве семян у взятых нами в качестве объектов изучения видов-космополитов. Повреждаемость растений-космополитов токсикантами позволяет предположить наличие глубоких изменений в организме культурных растений и видов в природных фитоценозах.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось выяснение влияния комплекса токсикантов на отдельные виды, произрастающие в природных фитоценозах на разном удалении от источников выбросов.

Цель исследований определила задачи:

- изучить видовой состав и повреждаемость растений;

- определить накопление ТМ в почве и надземной части растений;

- выявить особенности пролиферации соматических клеток, микроспорогенеза, фертильности пыльцы, семенной продуктивности и качества семян у видов-космополитов;

- определить относительно устойчивые и чувствительные виды к вредным выбросам.

Исследования проводили в 1992-1995 годах в стационарах, лабораториях СГУ и СГСХА и на базе агрохимцентра «Ставропольский».

Научная новизна работы. Новизна заключается в установлении влияния выбросов на состояние растительности, содержание ТМ в почве и растениях, митотическую активность, мейоз, фертильность пыльцы, семенную продуктивность и качество семян в зависимости от удаленности объектов исследований от источников загрязнения.

Практическая ценность. На основании проведенных исследований установлено содержание ТМ в почве и растениях, описано видовое разнообразие и повреждаемость растений на клеточном и организменном уровнях, определены чувствительные и относительно устойчивые к загрязнению виды. Результаты

работы могут быть использованы при изучении нижеизложенных проблем Ставрополья:

- реакция видов-космополитов на токсиканты позволяет предположить наличие изменений в организме культурных растений и в дальнейшем разрабатывать это научное направление;

- данные о накоплении ТМ в почве и растениях пригодны для составления картограмм загрязнения почв, организации контроля над превышением ПДК;

- содержание ТМ в растениях послужит отправной точкой для изучения их накопления в агроценозах вблизи промышленных предприятий;

- цитологические исследования, как наиболее чувствительные методы, можно включить в программу слежения за реакцией растений агроценозов на загрязнение окружающей среды;

- выделенные виды-индикаторы могут быть использованы для биотестирования воздействия вредных выбросов;

- полученные материалы необходимо ввести в банк данных по экологическому мониторингу;

- накопленный по затронутым проблемам материал целесообразно использовать для экологического образования молодежи.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Ставропольского госуниверситета, научных конференциях Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии в 1993-1997 годах. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 202 страницах машинописного текста. Состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству, списка литературы, насчитывающего 199 наименований, из них 32 зарубежных авторов, содержит 22 таблицы, 16 приложений, 2 рисунка.

2. Условия и методика исследования

К основным источникам загрязнения промышленного узла г. Невинномысска относятся АО «Азот», АО «Росшинаинвест», ГРЭС, завод бытовой химии, автотранспорт. От перечисленных источников в атмосферу попадает свыше 170 наименований химических веществ, способных образовать комплексы токсикантов. Основной фон загрязнения создают выбросы БОг, СО, 1\1ох, 1МНз, углеводороды, летучие органические соединения, твердые вещества. Химические агенты оказывают временное или постоянное воздействие на растения.

Для наблюдения за растительностью, сбора биопроб, были' определены стационарные пункты. При выборе пунктов руководствовались их местоположением по отношению к основным источникам выбросов.

Пункт 1 - полоса отчуждения вдоль автомагистрали Ростов-Баку рядом с предприятиями (влияние выбросов АО «Азот», ГРЭС, АО «Росшинаинвест» и отработавших газов автотранспорта).

Пункт 2 расположен возле фосфогипсового террикона в 300-350 м к северу от АО «Азот».

Пункт 3 вплотную примыкает к автотрассе Ростов-Баку, простираясь на расстояние до 700 м. Главными токсикантами являются отработавшие газы автотранспорта и в меньшей степени вредные выбросы АО «Азот» и завода бытовой химии (1,5 км). Пункт 4 (зона отдыха горожан) расположен южнее от основных источников загрязнения (3 км).

Пункт 5 находится на расстоянии 18 км от точек выбросов в с. Кочубеевском в 150200 м восточнее автостанции. Пункты 4 и 5 из-за удаленности от источников выбросов экологически благоприятнее п.п. 1-3, поэтому выбраны для сравнения.

Видовой состав изучали с 1992 по 1995 год включительно. Исследовали содержание металлов (Си, гп, РЬ, Сс!) в почве и надземной части 10 видов, процесс митоза в корешках проростков. Изучали особенности хода мейоза, фертипьность пыльцы, семенную продуктивность и качество семян растений.

Изучение состояния растительности. В 1992 году составили список видов (п.п. 1-5). В 1995 году уточнили видовой состав. Наблюдали за состоянием фитоценозов в течение 4 лет. Для исследований собирали гербарий, образцы соцветий, плодов, семян в стационарах (п.п. 1-5). Биологические показатели изучали у 10 видов-космополитов. Отклонения морфологических признаков, фенофазы определяли визуально по ста растениям.

Для определения содержания ТМ в почве отбирали пробы из слоя 0-20 см в пятикратной повторности. Из 5 кг составляли индивидуальный смешанный образец (1 кг) для анализа. Надземную часть растений собирали в фазе цветения по 50 экземпляров каждого вида путем случайной выборки. Растения высушивали и измельчали в гомогенизаторе. Накопление ТМ в почве и растениях определяли методом атомной абсорбции (АА-метод).

Анализировали пролиферацию клеток в меристеме корешков проростков у 6 видов. Для этого сто семян каждого вида проращивали при комнатной Г, на влажной фильтровальной бумаге в чашках Петри в пятикратной повторности. Корешки проростков длиной 0,5-0,7 см фиксировали в уксусном алкоголе.

Препараты готовили по ацетокарминовой методике (А.Ю. Магулаева, 1974) и исследовали под микроскопом МБИ-3 при увеличении в 900 раз.

Для исследования качества пыльцы цветки 50 растений фиксировали в уксусном алкоголе. Фертильность пыльцы определяли по ацетокарминовой методике. Готовили по 100 временных препаратов для каждого вида. Учитывали, зарисовывали аномалии микроспор. Препараты с аномалиями пыльцевых зерен переводили в постоянные. Измеряли длину полярной и экваториальной осей пыльцевых зерен с помощью окулярмикрометра.

Для наблюдения за ходом мейоза у пырея ползучего соцветия на разных стадиях развития фиксировали в уксусном алкоголе. Через сутки после фиксации материал переносили в 70° этиловый спирт. Перед изучением фаз мейоза материал окрашивали ацетокармином и готовили временные препараты. Рассматривали 100 препаратов и описывали особенности всех фаз мейоза.

Семенную продуктивность исследовали у 5 видов по общей завязываемости семян, завязываемости выполненных семян и доле выполненных семян из общего числа. У видов, имеющих многосеменной плод, подсчитывали общую завязывае-мость плодов, количество семян на 1 плод и долю выполненных семян из общего числа. Повторность биопроб 5-кратная. В каждой повторности брали по 10 растений. Энергию прорастания, всхожесть и жизнеспособность семян изучали по методике H.A. Майсуряна (1970). Полученные данные обработаны статистически (П.Ф. Рокицкий, 1967).

В работе проанализированы сведения по годовой отчетности предприятий, данные Краевого центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Ставропольского краевого комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов, Статистического управления г.Ставрополя за 1991-1995 гг., Государственного доклада (1996).

3.1. Состояние древесной и травянистой растительности

Растительность исследуемой территории включает 299 видов сосудистых растений относящихся к 66 семействам. Наиболее многочисленными являются представители семейств астровых (45 видов), злаковых (35), бобовых (31), крестоцветных (20), розоцветных (18), губоцветных (16), норичниковых (10) видов. Девять семейств насчитывают по два вида, а тридцать четыре - по одному виду. Распределение семейств и видов растительности по пунктам следующее: пункт 1 — 25 семейств, 102 вида; пункт 2 — 21 семейство, 106 видов; пункт 3 — 21 семейство, 127 видов; пункт 4 — 34 семейства, 153 вида; пункт 5 — 40 семейств, 171 вид.

Флора п.п. 1 и 2 характеризуется бедностью представителей семейства бобовых (8 и 12 видов соответственно). В этих пунктах доминируют злаки,

особенно пырей ползучий. В п. 3 обнаружены редкие для исследуемого района виды: хмель обыкновенный (Humulus lupulus), вика четырехсемянная (Vicia tetrasperma), кипрей четырехугольный (Epilobium hirsutum), очный цвет женский (Anagallis foemina), гельминтотека румянковидная (Helminthotheca echioides). Травостой образует несколько сомкнутых ярусов, продуктивность его высокая, часть территории используется как сенокосное угодье. Видовой состав значительно богаче предыдущих участков, хотя заметно доминирование злаков. Семейство бобовых отличается разнообразием видового состава по сравнению с п.п. 1 и 2. Богаче представлены семейства крестоцветных, гвоздичных, астровых, маревых.

Флора п. 4 представлена древесно-кустарниковыми интродуцентами (примерно 40 видов). Здесь имеется лесная растительность со всеми присущими ей ярусами. Часто встречаются представители семейств крестоцветных, злаковых, норичниковых, бурачниковых, а также много видов, которые присущи пункту 3, например, козелец седой, разрезной (Scorzonera canum, S. laciniatum) и крымский (S. taurica), виды полыни: австрийская (Artemisia austriaca), душистая (A. fragrans), чернобыльник (A. vulgaris).

Флора п. 5 отличается от остальных пунктов разнообразием видов. Свойственны только п. 5 следующие виды: подорожник ланцетнолистный (Plantago lanceolata), горицвет летний (Adonis aestivalis), погремок весенний (Rhinanthus vernalis), спаржа лекарственная (Asparagus officinalis), капуста полевая (Brassica campestris), молочай грузинский (Euphorbia ibérica), ирис ненастоящий (Iris notha), мак песчаный (Papaver arenarium), первоцвет крупночашечковый (Primula macrocalyx), виды рода лютик (Ranunculus elegans), василистник малый (Thalictrum minus), фиалка полевая (Viola arvensis) и другие. Интересно нахождение здесь растений, характерных для степей и травянистых склонов (тонконог гребенчатый -Koeleria cristata, ирис ненастоящий - Iris notha, миндаль низкий - Amygdalus nana). Растительность образует близкую к восстановлению разнотравно-злаковую степь.

В п.п. 1-2 выявлены острые и хронические поражения древесных и травянистых растений выбросами токсикантов. В п. 3 растительность нарушена в меньшей степени, чем в п. 1, 2. Поражений растений в п. 4 и 5 не выявлено как в 1992, так и в 1995 году. В этом же году при повторном описании видового состава не обнаружены некоторые виды в п.п. 1-3. Одновременно с этим в п. 2 появились ранее не встречающиеся виды типично сорной растительности (дурнишник зобовидный и белена черная). В п. 5 видовое разнообразие полностью сохранилось, но стали редкими фиалка полевая и зверобой продырявленный. В растительных сообществах у ряда видов установлено ускорение или замедление фенофаз (п.п. 1-3).

Таким образом, нарушения, вызванные антропогенной нагрузкой в п.п. 1, 2 можно обозначить как антроподинамическую дигрессию, изменения в п.п. 4 и 5 -сукцессивные. Состояние флоры п. 3 занимает промежуточное положение.

3.2. Содержание тяжелых металлов в почве

Результаты изучения накопления ТМ в почвах п.п. 1-5. приведены в таблице 1.

Таблица 1

Валовое содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг сухого вещества

Номер пункта Си РЬ Сс) N1

1992 | 1995 1992 | 1995 1992 | 1995 1992 | 1995

ПДК 55 30 3,0 85

1 28,6 27,0 64,7 27,0 2,1 0,45 25,2 40,5

2 29,9 39,0 71,7 21,7 6,4 0,55 49,4 44,0

3 30,1 150,0 81,2 72,0 3,7 1,0 28,9 50,5

4 21,6 23,0 63,1 19,5 2,1 0,50 23,0 30,0

5 22,8 19,0 57,7 19,3 3,2 0,40 40,8 42,0

При анализе полученных данных использованы характеристики, предложенные Г.А.Талановым и Б.Н. Хмелевским (1991). В 1992 году содержание Си в почве п.п. 1-5 не превышало ПДК. В 1995 году концентрация Си в почве п. 3 стала выше ПДК в 2,7 раза, а в почве п. 2 ее содержание увеличилось. На фоне высокой аэротехногенной нагрузки 1992 года накопление РЬ установлено в почвах п.п. 1-5, в пробах п. 3 содержание РЬ выявлено выше ПДК в 2,7 раза, в почве п. 2 - в 2,4 раза, пробах п.п. 1, 4 и 5 - в 2,1, 2,1 и 1,9 раза соответственно. Уменьшение аэротехногенной нагрузки в 1995 году привело к снижению содержания РЬ в почве (п.п. 1, 2, 4 и 5). В пробах п. 3 уровень концентрации РЬ сохранился выше ПДК в 2,4 раза, но по сравнению с 1992 годом он уменьшился на 11,2 мг/кг. Наименьшим содержанием РЬ характеризовались почвы из п.п. 4 и 5. Уровень содержания Сс1 превышал ПДК в почве п. 2 в 2,1 раза, а в пробах п. 3 - в 1,2 раза, что может быть связано с содержанием Сс) в сырье для производства минеральных удобрений. В 1995 году заметно снижение его концентрации в почве п.п. 1-5. Накопление N1 ни в одной пробе выше ПДК не установлено.

В связи с присутствием Сс! в почве п.п. 1-5 в 1992 г. определяли накопление Ъп в 1995 г., так как эти элементы являются антагонистами. Наибольшая концентрация 2п установлена в почве п. 3 (выше ПДК в 1,3 раза). Содержание Ъл в почве п.п. 1-5 с учетом его токсичности довольно высокое, но ниже ПДК.

Следовательно, содержание ТМ в почве связано с аэротехногенной нагрузкой. Пробы п.п. 4 и 5 существенно выделяются низким накоплением ТМ. Установлено, что по содержанию в почве ТМ образуют ряд в порядке убывания концентрации Си, Ъп, РЬ, N1, Сс).

3.3. Содержание тяжелых металлов в растениях В 1995 году исследовали накопление ТМ в надземной части растений (табл. 2) в зависимости от их содержания в почве (табл. 1). Установлено, что кардария крупковидная и подорожник большой накапливают Ъп в п.З на фоне его высокого содержания в почве (132мг/кг, при ПДК 100 мг/кг). Цинк накапливают в п. 1 пырей ползучий и ячмень заячий, подорожник большой, а в п. 2 - пастушья сумка при содержании в почве не выше ПДК. У других пяти видов содержание 2х\ не превышает МДУ (50 мг/кг). Пырей ползучий в п.З накапливает РЬ при его содержании в почве выше ПДК в 2,4 раза (ПДК 30 мг/кг). В почве п.З обнаружено превышение ПДК по Си почти в 3 раза, при этом все 8 видов не накапливают ее выше МДУ. Растения аккумулируют № в п.п.1-5 неодинаково на фоне его содержания в почвах в пределах ПДК.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в растениях в 1995 году, мг/кг сухого вещества

№ п п ТМ МДУ Пырей ползучий (Elytngia repens) Кардария крупковидная (Cardaría draba) Ромашка ободранная (Chamo- milla recutita) Подорожник большой (Plantago major) Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium) Пастушья сумка (Capsella bursapastoris) Дрема белая (Meland-rium album) Ячмень заячий (Hordeum lepo-rinum)

1 Zn Cu РЬ Са Ni 50,0 30,0 5,0 0,30 3,0 62,0 5,6 8,2 0,32 7.8 50,3 2,5 0,75 0,35 1.9 42,0 5,8 2,5 0,29 3.8 53.3 10.4 4,0 0,34 5,0 42,0 7,0 1,5 0,23 30 26,5 4,5 1,25 0,45 30 18,0 4,5 0,25 0,30 25 62,0 5,3 2,5 0,25 7,5

2 Zn Cu Pb Cd Ni 50,0 30,0 5,0 0,30 3,0 13,3 3,2 2,5 0,40 3,9 16,0 1,8 0,13 0,35 1,8 21,0 5,3 0,8 0,29 4,1 50,3 7,1 1,0 0,24 4,5 46,5 6,3 OTC. 0,25 3,0 62,5 7,5 1,75 0,40 4,3 20,0 7,0 0,25 0,30 2,5 22,0 3,5 OTC. 0,18 30

3 Zn Cu Pb Cd Ni 50,0 30,0 5,0 0,30 3,0 15,7 1,7 0,85 0,11 1,2 80,0 2,5 OTC. 0,35 2,0 31,5 6,5 1,0 0,20 3.0 89,3 12,0 2,3 0,35 6,3 48,5 17,0 1,25 0,30 12,5 48,5 5,0 1,5 0,40 4,3 13,5 4,5 OTC. 0,33 2,5 21,5 3,8 OTC. 0,18 2,0

4 Zn Cu Pb Cd Ni 50,0 30,0 5,0 0,3 3,0 18,2 1,9 OTO. 0,08 1,5 73,5 3,5 OTC. 0,50 2,5 20,5 6,3 OTC. 0,15 3,0 25,8 10,0 4,0 0,35 4,3 28,0 7,0 OTC. 0,25 3,5 19,0 5,0 OTC. 0,53 3,5 37,5 5,0 1,25 0,43 4,3 34,5 2,7 1,6 0,22 2,18

5 Zn Cu Pb Cd Ni 50,0 30,0 5,0 0,30 3 0 13,7 1,9 OTC 0,10 1,4 36,8 2,1 1,75 0,23 1,9 22,2 6,9 0,90 0,18 3,1 22,3 7,5 2,60 0,26 7,3 28,0 9,3 OTC. 0,18 2,5 28,0 5,6 0,28 0,33 0,39 20,5 6,8 3,50 0,40 2,5 46,5 5,0 OTC. 0,25 22

Таким образом, концентрация ТМ в надземной части растений не отражает адекватно их количество в почве.

Из таблицы 2 видно, что подорожник большой накапливает ТМ в большей степени, чем остальные виды. Допустимый уровень по Сс1 ненамного превышен в тканях пастушьей сумки, кардарии крупковидной, подорожника большого, пырея ползучего. Концентрация N1 у пырея превышает МДУ в 2,2, а ячменя — 2,1 раза. У подорожника количество N1 в 1,6 раза выше МДУ, а у ромашки в 1,2 раза. Никель в п. 3 установлен выше МДУ у тысячелистника, подорожника и пастушьей сумки (в 4,1; 2,1; 1,4 раза). В п. 4 высокое содержание выявлено только у кардарии (73,5 мг/кг). Одинаковые показатели по № имеют подорожник и дрема (4,3 мг/кг), пастушья сумка и тысячелистник (3,5 мг/кг). Содержание Сс) выше МДУ определено у 4 видов в п. 3.

В п. 5 выявлено максимальное содержание N1 у подорожника (7,3 мг/кг). Превышение предела токсикации по Сс1 отмечено у дремы белой и пастушьей сумки.

Данные виды отличаются между собой по продолжительности жизни и типам корневой системы. Зависимости между этими характеристиками и накоплением ТМ в растениях не прослеживается.

Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов у пырея ползучего, подорожника большого и ячменя заячьего показал, что в 1995 году их концентрация значительно снизилась (табл.3).

Таблица 3

Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в растениях за 1992 и 1995 годы, мг/кг сухого вещества

Номер пункта ТМ МДУ Пырей ползучий (ЕМпша герепэ) Подорожник большой (Р1ап1аао таюг) Ячмень заячий (Ногс!еит 1ерогтит)

1992 г. 1995 Г. 1992 г. 1995 Г. 1992 г. 1995 г.

1 Си 30,0 9,2 5,6 15,2 10,4 9,8 5,3

РЬ 5,0 6,9 8,2 16,8 4,0 22,8 2,5

са 0,30 отс. 0,32 ОТС. 0,34 ОТС. 0,25

N1 3,0 9,1 7,8 6,8 5,0 10,2 7,5

2 Си 30,0 7,4 3,2 9,9 7,1 9,7 3,5

РЬ 5,0 12,7 2,5 23,7 1,0 17,9 ОТС.

Сс1 0,30 отс. 0,40 ОТС. 0,24 ОТС. 0,18

N1 3,0 8,4 3,9 11,2 4,5 8,3 3,0

3 Си 30,0 6,8 1,7 17,4 12,0 9,2 3,8

РЬ 5,0 14,1 0,85 22,7 2,3 20,7 ОТС.

Сс1 0,30 отс. 0,11 ОТС. 0,35 ОТС. 0,18

N1 3,0 6,5 1,2 9,7 6,3 7,3 2,0

4 Си 30,0 6,0 1,9 16,3 10,0 9,3 2,7

РЬ 5,0 7,0 отс. 17,7 4,0 20,1 1,6

СсЗ 0,3 отс. 0,08 ОТС. 0,35 ОТС. 0,22

№ 3,0 3,2 1,5 5,8 4,3 5,8 2,18

5 Си 30,0 6,4 1,9 15,0 7,5 11,6 5,0

РЬ 5,0 9,1 отс. 18,2 2,60 20,8 ОТС.

Сс1 0,30 отс. 0,10 ОТС. 0,26 ОТС. 0,25

N1 3,0 5,2 1,4 6,8 7,3 6,8 2,2

Исключение составил Cd, концентрация которого повысилась. Максимальная концентрация ТМ наблюдалась в образцах п. 1 у всех 3 видов, а минимальная у растений из п.п. 4 и 5.

Таким образом, содержание ТМ в растениях зависит от условий произрастания. Чувствительным видом к ТМ является подорожник большой, а более устойчивым - тысячелистник обыкновенный. По накоплению в растениях металлы располагаются в ряд в порядке убывания концентрации Ni, Zn, Cd, Pb, Cu. По аккумуляции ТМ растения образуют ряд: подорожник большой, кардария крупковидная, пастушья сумка, пырей ползучий, ячмень заячий, ромашка ободранная, дрема белая, тысячелистник обыкновенный.

3.4. Пролиферация клеток меристемы корешков проростков.

Результаты митотической активности приведены в таблице 4.

У пырея ползучего в 1992 году пролиферация клеток установлена наименьшая в п.п. 2 и 3. Образцы из п.п. 1 и 3 почти не отличались своими величинами. Высокая митотическая активность у этого вида выявлена в п.п. 4 и 5. В 1995 году пролиферация клеток увеличилась у образцов из п.п. 2 и 3, а в п.п. 1, 4 и 5 практически не изменилось.

Таблица 4

Сравнительная характеристика митотической активности в меристеме корешков проростков по пунктам наблюдений в 1992 и 1995 годах, %

__Названия растений и номера пунктов__

1 I 2 I 3 | 4 | 5

_____Годы_____

1992 | 1995 | 1992 | 1995 | 1992 | 1995 | 1992 | 1995 | 1992 | 1995 Пырей ползучий (Elytrigia repens) 4,00±0,08 | 3,95±0,40 |3,52t0,07 |3,70t0,54 |3,97±0,08 |4,48Ю,45 | 4,8810.10 |4.56±0,61 | 5.5010,12 |4,82Ю,63

Ячмень заячий (Hordeum leporinum) 0,0410,00 I 3,0110,55 I0.05t0.01 |3.98±0,34 10,0510,00 12,62*0,39 10,0510,01 14,75*0.68 10,0510,00 | 4,3610,70

Подорожник большой (Plantago major) 0,0310,00 12,8210,41 |0,01l0,00 | 1.57Ю.34 |0,09Ю,00 | 3,4210,39 | 0,1010,00 | 7,8110,76 |0,12Ю,00 [5,9010,39

Молокан компасный (Lactuca serriola) 0,4510,03 13,6811,47 10,80Ю,02 1 1,6310.53 |1,04Ю,02 [2,9011,08 | 1,1710,03 |5,6911,84 | 1,2210,04 | S,6711,66

Ромашка ободранная (Chamomilla recutita) 6,8510,31 |6,14l1,6 17,8ВЮ,36 I 7,711,01 | 6,9310,22 | 7,1410,99 |9.1010,43 | 11,15*1,4 |10,09Ю,6 | 10,4Ю,86~

Кардария крупковидная (Cardaría draba) 0,5610,01 | 2,8Ю,4 [ 0,5410,15 [ 2,910,7 10,7510,02 | 2,110,2 | 1,0710,02 | 4,110,6 | 1.09*0,03 | 4.64Ю,5

Минимальная активность деления клеток у пырея установлена в п. 2 как в 1992, так и в 1995 годах. Различия по митотической активности у пырея между образцами в пределах пунктов не достоверны, что указывает на относительную

устойчивость вида к воздействию токсикантов. У ячменя заячьего пролиферация клеток оказалась фактически одинаковой в 1992 году в п.п. 1-5, чем этот вид отличался от остальных. В 1995 году показатель деления клеток у данного вида в п. 1 несколько выше, чем в п. 3, но ниже результата п. 2. Процесс митоза у ячменя заячьего ингибируется сильнее в п.п. 1-3, чем в п.п. 4 и 5. Есть основание заключить, что присутствие больших количеств выбросов в атмосфере в 1992 году нарушало процесс митоза у ячменя в большей степени, чем в 1995 году (р>0,9500). В 1992 году у подорожника большого выявлено меньше всего делящихся клеток в образцах из п. 2, а различия по митотической активности у проростков из п.п. 2 и 5 достигали 10-кратного значения (р=0,9999). Высокое значение пролиферации клеток сохраняется у подорожника в п.п. 4 и 5 (1992 и 1995 г.г.) Митотическая активность клеток у данного вида возрастает от п. 2 к п.п. 1 и 3, как в 1992, так и в 1995 году.

У молокана компасного процент делящихся клеток к общему числу наблюдаемых клеток у образцов из п. 3 выше, чем в корешках проростков из п. 2 и тем более из п. 1. Высокая митотическая активность у молокана сохраняется в 1995 году (п.п. 4 и 5) по сравнению с другими пунктами (р>0,9500). Уменьшение количества выбросов в 1995 году повлияло незначительно на пролиферацию клеток у ромашки, что указывает на относительную устойчивость вида к вредным веществам.

У кардарии крупковидной в 1992 году выявили снижение митотической активности от п. 3 к п.п. 1 и 2, а в 1995 от п. 2, к п.п. 1 и 3. Образцы из п.п. 1 и 2 практически не отличались своими результатами, сохранялась высокая митотическая активность в п.п. 4 и 5. Как и у других видов, у кардарии частота пролиферации клеток связана с удаленностью мест произрастания растений от источников выбросов. Нарушений фаз митоза ни у одного из 6 видов не установлено. Отмечена растянутость фаз митоза по времени их прохождения в п.п. 1-3. Оценка митотической активности свидетельствует о разной реакции растений, произрастающих повсеместно (у одних минимальная активность в образцах из первого, для других из второго, для третьих - из третьего пункта). Пролиферация клеток в образцах 1992 и 1995 годов, из п.п. 4 и 5 выше, чем в п.п. 1-3. Пырей ползучий, ромашка ободранная проявили устойчивость к токсикантам на клеточном уровне. Более чувствительными оказались ячмень заячий, подорожник большой, кардария крупковидная, молокан компасный.

3.5. Мейоз и качество пыльцы

Для изучения особенностей мейоза в пыльниках выбран пырей ползучий (2п=42). Анализ мейоза в (МКП) позволил выявить аберрации во всех фазах делений мейоза (табл. 5-6). Нарушения в виде выбросов хромосом в метафазе I выявлены у растений из п.п. 1 и 2, а у образцов из п. 1 полный асинапсис хромосом (табл. 5). Более стабильна метафаза I у растений из п.З. Меньше всего нарушений на этой стадии мейоза обнаружено в сборах из п. 4 и 5. Частота нарушений МКП уменьшается от п. 1 к п. 4. В сборах из п. 5 средняя частота аберраций несколько выше, чем у растений из п. 4, однако эти различия не достоверны (р=0,7699). Из п.п. 1, 2 и 3 частота нарушений в метафазе I достоверно выше, чем в п.п. 4 и 5.

Таблица 5

Первое мейотическое деление у Е1у1пдга герепэ

Метафаза I

МКП с выб эосами хромосом Количество МКП с асинапсисом Количество МКП с нарушениями Всего МКП Частота аберрантных МКП

Пункты 0 1 2 3 4

1 138 14 16 - 9 4 43 181 0,236±0.036

2 292 29 23 11 5 - 68 360 0,188±0,023

3 114 16 4 1 - 21 135 0.155+0.034

4 348 12 3 15 363 0,041+0.010

5 294 9 10 19 313 0,060+0,013

Анафаза I

Пункты Количество МКП с отставаниями хромосом Количество МКП с нарушениями Всего МКП Частота аберрантных МКП

0 1 2 3 4 5

1 82 11 8 . 19 101 0.188+0 043

2 43 9 10 7 26 69 0,377+0,074

3 62 8 5 13 65 0,200+0,055

4 98 3 . 1 4 102 0,039±0,019

5 69 1 2 1 4 73 0.054±0.027

Телофаза I

Пункты Количество МКП с выбросами хромосом Раз рази чые еры ер Количество МКП с асинхронным делением Количество МКП с нарушениями Всего МКП Частота аберрантных МКП

0 1 2 ЯД

1 179 8 3 2 13 192 0,068+0,018

2 50 5 2 7 57 0,123±0.046

3 71 4 4 8 79 0,101±0,035

4 138 . - - 2 2 140 0,014+0,010

5 147 6 - 6 6 153 0,039+0,015

В анафазе I аберрации установлены в виде отставаний хромосом. Чаще эти нарушения встречались в сборах из п.п. 1 и 3. Не достоверны различия по частоте отставаний хромосом между растениями из п.п. 4 и 5. Процесс мейоза в сборах из этих пунктов протекал без явных нарушений, чем в загрязненных п.п. 1-3 (р>0,9550). Аналогичная картина характеризует стадию телофазы I. Высокая частота аберраций МКП установлена в образцах из п. 2 (выбросы хромосом из интерфазных ядер). Выбросы одной хромосомы установлены в 6 клетках из 153 МКП из п. 5, а в образцах из п. 4 аберраций практически нет.

Таким образом, в первом делении мейоза у исследуемого веда установлены отклонения от нормы, характеризующие все фазы редукционного деления. Причиной аберраций прежде всего является асинапсис части хромосом в профазе I и образование унивалентов, в результате чего не все хромосомы попадают в экваториальную пластинку.

В метафазе II мейотического деления определены выбросы хромосом за пределы метафазной пластинки и МКП с асинхронным течением метафазы (табл. 6). Аберрации хромосом чаще всего встречались в пыльниках растений из п.п. 1-3. Различия между ними статистически не достоверны. Частота нарушений МКП существенно выше в сборах из п.п. 1,2, чем в п.п. 4 и 5 (р=0,9999). В анафазе II деления определены отставания хромосом, асинхронность расположения хромосом в отдельных МКП. Установлены случаи возникновения анафазных мостов, в результате межхромосомной перестройки (дицентрическая хромосома).

Таблица 6

Второе мейотическое деление у Е1у1пд1а герепэ

Метафаза II

Пункты Количество МКП с выбросами хромосом МКП асинхро! с 1НОЙ Количество МКП с нарушениями Всего МКП Частота аберрантных МКП

0 1 2 МП

1 114 21 3 24 138 0,174±0,0035

2 53 8 4 3 15 68 0,221±0,057

3 77 8 2 10 87 0,115±0,036

4 88 2 2 4 92 0,044±0,022

5 87 1 2 1 4 92 0,043±0,021

Анафаза II

Пункты МКП с выбросами хромосом Анафаз-ный мост Асинхронность Количество МКП с нарушениями Всего МКП Частота аберрантных МКП

0 1 2 3 5 7

1 48 3 3 1 11 18 66 0,272±0,064

2 50 8 5 7 2 1 - 14 37 87 0,425±0,069

3 85 3 4 4 - - - 3 14 99 0,141±0,037

4 62 3 1 3 7 69 0,101±0,038

5 81 3 1 1 6 11 92 0,119±0,036

Телофаза II

Пункты Количество тетрад с микроядрами Асинхронность цитотомии в МКП Количество Диад Количество МКП с аберрациями Всего МКП Частота аберрантных МКП

0 1 2

1 431 3 - 13 - 16 447 0,035±0,008

2 310 10 2 3 3 18 328 0,055±0,012

3 210 7 4 11 222 0,048±0,014

4 322 6 6 328 0,018±0,007

5 296 10 1 11 307 0,035±0,010

Достоверно выше частота аберраций в пыльниках растений из п. 2 по сравнению с пыльцой из п.п. 3-5. Различия по этому показателю в образцах из

четвертого и пятого пунктов не достоверны (р=0,2358), однако частота аберраций у растений из этих пунктов ниже, чем в пыльниках из первых трех пунктов (р>0,9500).

В телофазе II часть хромосом успевает включиться в телофазные ядра, поэтому частота микроядер на тетраду ниже, чем частота аберраций в анафазе II. В результате этого частота аберраций в тетрадах растений из п.п. 1 и 5, отличающихся по экологическим условиям, выравнивается. У растений из п. 2 наиболее разнообразны нарушения телофазы II (микроядра в тетрадах, асинхронность цитотомии МКП, диады вместо тетрад). Уменьшение частоты аберраций в телофазе по сравнению с другими фазами объясняется тем, что часть хромосом, расположенных в цитоплазме беспорядочно, успевает включиться в формирующееся ядро. Таким образом, на всех стадиях мейоза в пыльниках пырея ползучего обнаружены различные нарушения. Больше всего их у растений из экологически неблагоприятных п.п. 1, 2 и 3, чем в п.п. 4 и 5.

В 1992 и 1995 годах исследовали фертильность пыльцы у 6 видов (п.1-5). В 1992 году у тысячелистника выявлена фертильность пыльцы ниже в п. 2, чем в остальных пунктах (р>0,9500). Высокими показателями качества пыльцы отличались растения из п.п. 4 и 5 по сравнению с образцами из п.п. 1-3 (р>0,9500). Со снижением числа выбросов в 1995 году фертильность пыльцы у тысячелистника увеличилась в п.п.2 , 3, 4 и 5, а в пункте 1 осталась на прежнем уровне (табл. 7).

Таблица 7

Сравнительная характеристика фертильности пыльцы по пунктам наблюдений в 1992 и 1995 годах, %

I

Названия растений и номера пунктов

>. I ~з~

X

Годы

1992 | 1995 | 1992 | 1995 | 1992 | 1995 | 1992 | 1995

1992

1995

Тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium)

89,7±1,4

85,9+1,4

52,1+2,4

96,3±0,4

6,0±1,4

97,8+0,4

94,4±0,8

98,8±0,4

96,3±1,3

98,3+0,5

Дрема белая (Melandrium album)

78,1 ±1.7 179.1±1,0 183,7±1,2 |8Q,3±1,3 197,4+0.9 |90,5i1,0 |97,1±1,7 I96.2+0.4 I96.1i0,9 |96,2±0,5

Кардария крупковидная (Cardaria draba)

|49,6±3,1 |75,3±1,1 |96,4+0,9 |87,2+0,9 1100 1 93,6+0,9 |98,8+0,5 |94,7+0,8

90,4+0,6 69,2±1,0

Пастушья сумка (СарзеНа ЬигБа-раз1ог15)

77,5±2,3 IВ5,7±1.2 173,2+2,6 | 81,4±1.1 |90,5±1,4 | 93.2±0.7 | 99,0+0,5 |98,2+0,5 |98,2±0,5 |98,9i0,4

Пырей ползучий (Е1у1Нд1а герепв)

92,6±0,5 187,7+1.4 177,9+1,4 181,9+1,2 |97.8±1,0 1 97,7+0,5 193,9+1.0 |98.4Ю,3 192,8+1.0 190,4+0,8

Ячмень заячий (Но^еит !ерогтит)

83,6+1,7

87,7±1,0

52,3+2,2

74,3±2,0

0,8±3,2

85,7±1,3

97,0+0,8

97,6+0,3

92,9±2,1

96,8±0,3

5

В 1992 году у дремы установлено удовлетворительное качество пыльцы в п.п.1 и 2, а высокое в сборах из п.п. 3, 4 и 5 (р>0,9500). Лучшими показателями характеризовались растения из п.п. 4 и 5. В 1995 году в п.п. 2 и 3 у этого вида

фертилы-юсть пыльцы несколько снизилась. Вероятно это связано с тем, что в почвах п.п. 2 и 3 содержится высокое количество цинка и меди (табл. 1).

В 1992 году фертильность пыльцы кардарии в п. 2 выявлена приблизительно в 2 раза ниже, чем в сборах из остальных пунктов (р=0,9999). В 1995 году отмечено некоторое снижение качества пыльцы у растений из п. 1, 3, 4 и 5. Содержание 1п и Сс1 в растениях установлено выше МДУ (табл.2) именно в п.п. 1, 3 и 4, что возможно способствовало снижению качества пыльцы. Примерно такая же картина отмечена у растений из п. 5.

В данном случае не прослеживается зависимость между количеством выбросов и качеством пыльцы. Тем не менее, качество пыльцы у кардарии сохраняется более высоким в п.п. 4 и 5, чем в п.п. 1-3 (р>0,9500). В 1992 году у пастушьей сумки отчетливо проявилось низкое качество пыльцы в п.п. 1 и 2, а сборы из п.п. 4 и 5 имели лучший показатель, что достоверно отличало их от растений из других пунктов (р=0,9999). Качество пыльцы у этого вида в 1995 году повысилось во всех пяти пунктах, но осталось более низким у растений из п. 2. Достоверно высоким характеризовалось качество пыльцы в п.п. 4 и 5, относительно других пунктов (р>0,9500).

Фертильность пыльцы у пырея в 1992 году достоверно ниже (р>0,9500) в п. 2, чем в п.п. 1, 3, 4 и 5. Снижение количества выбросов в 1995 году положительно сказалось на качестве пыльцы у данного вида в п. 2 (р=0,9736). Качество пыльцы пырея оставалось высоким в п. 3. В 1992 году у ячменя установлена низкая фертильность пыльцы в п. 2, а высокая у растений из п.п. 4 и 5.

Итак, по качеству пыльцы растения образуют ряд в порядке убывания фертильности: пырей ползучий, пастушья сумка, дрема белая, ячмень заячий, тысячелистник обыкновенный, кардария крупковидная. Наблюдается общая тенденция улучшения фертильности пыльцы с удаленностью от источников загрязнения. Растения обладают индивидуальной биологической реакцией на комплексы токсикантов.

У изученных в отношении качества пыльцы 6 видов установили аномалии пыльцевых зерен (светлоокрашенные, прозрачные пыльцевые зерна, в разной степени отставания цитоплазмы от спородермы, ее дегенерация, гипертрофированные, сморщенные, карликовые клетки). Нарушения пыльцевых зерен более разнообразны и носят глубокий характер в п. 2, далее следуют образцы из п.п. 1, 3, 4, 5. Таким образом, растения реагируют на токсиканты индивидуально, что проявилось в неодинаковых структурных аномалиях микроспор. У пяти видов изучены размеры пыльцевых зерен. Выяснилось, что повреждающий характер токсикантов особенно проявляется в изменениях размеров пыльцы в п. 2,

а затем п. 1 и п. 3. Более крупные размеры микроспор установлены в п. 5, самом удаленном от источников выбросов. Итак, одной из чувствительных реакций растений на загрязнители являются снижение качества пыльцы, аномалии и уменьшение размеров микроспор.

3.6. Семенная продуктивность и качество семян

В 1992 году ячмень заячий имел лучшие показатели среди других видов (табл. 8-9).

Таблица 8

Сравнительная характеристика семенной продуктивности растений за 1992 и 1995 гг., %

Показатели семенной продуктивности

Пункты Общая завязываемость Завязываемость Доля выполненных из

семян выполненных семян общего числа семян

1992 1995 1992 1995 1992 1995

Ячмень заячий (Ногс!еит 1ероппит)

1 90,58±2,24 87,01 ±0,84 87,64±2,55 92,53±0,66 96,75±1,43 80,51 ±0,99

2 85,76±1,32 73,95±1,14 82,90±1,43 77,75±1,08 96,64±0,73 57,70±1,29

3 87,26±1,52 81,81±0,63 86,64±1,55 91,50±0,45 96,96±0,83 74,76±0,71

4 89,19±2,08 98,66±0,34 87,38±2,28 91,74±0,82 97,98±0,99 90,49±0,88

5 92,73±1,46 90,39±0,73 90,85±1,62 92,37±0,65 97,96±0,82 83,49±0,92

Пырей ползучий (Е1у1пд1а герепэ)

1 31,48±1,48 91,27±0,51 22,97±1,34 89,38±0,56 73,23±2,51 73,48±0,80

2 35,89±1,45 89,66±0,46 15,90±1,19 77,02±0,57 44,32±2,52 66,75±0,64

3 36,39±1,41 92,01±0,53 16,46±1,05 90,62±0,57 45,24±2,42 73,33±0,87

4 25,01±1,12 96,73±0,53 15,28±0,88 95,73±0,60 61,09±2,43 98,96±0,30

5 39,26±1,36 96,93±0,32 31,37±1,30 97,28±0,30 83,57±1,68 94,30±0,44

Общая завязываемость Количество семян на Доля выполненных из

Пункты пло дов один плод общего числа семян

1992 1995 1992 1995 1992 1995

Подорожник большой (Plantago major)

1 85,87±2,40 86,52±1,32 3,58±0,18 3,80±0,37 68,28±3,39 71,60±0,89

2 82,14±2,34 82,39±1,31 3,24±0,27 3,54±0,33 28,58±3,48 50,20±0,91

3 88,42±1,98 94,88±0,92 6,68±0,37 5,00±0,40 92,37±1,36 91,68±0,50

4 96,59±1,40 97,67±0,59 7,14±0,39 6,03±0,38 90,47±1,80 95,96±0,31

5 98,28±0,85 97,40±0,54 5,94±0,35 5,79±0,31 94,37±1,31 93,46±0,33

Пастушья сумка (СарвеПа ЬигБа-разк^Б)

1 92,66±3,66 92,50±2,40 13,68±1,34 14,91 ±0,91 75,34±1,53 76,75±0,96

2 93,11±1,14 83,93±2,32 18,25±1,59 10,44±0,74 90,15±0,99 86,71 ±0,76

3 93,55±1,21 91,03±1,71 18,59±0,85 13,79±0,48 92,34±0,85 96,63±0,17

4 95,01 ±0,90 94,31±0,47 20,75±1,00 19,12±0,47 98,58±0,42 95,55±0,24

5 89,18±1,26 94,45±0,84 24,69±0,70 18,13±0,71 95,25±0,99 94,83±0,40

Общая завязываемость семян достоверно выше в п. 5 по сравнению с п.п. 2 и 3 (р>0,9500). Достоверны различия между образцами из п.п. 1 и 2 (р=0,9999). Доля выполненных семян общего числа в п.п. 1-5 практически одинакова. У пырея ползучего по большинству показателей семенная продуктивность в п.п. 1-4

существенно отличается от п.5 (р>0,9500). Семенная продуктивность у подорожника большого выше в п.п. 4 и 5. У обсуждаемого вида наблюдалось снижение завязываемости качественных семян в п. 2 (28,58+3,48%). У пастушьей сумки зависимость семенной продуктивности от условий обитания четко не выражена, но лучшие показатели характерны для растений из п. 4.

Таблица 9

Сравнительная характеристика качества семян растений за 1992 и 1995 гг., %

Пункты Показатели качества семян

Е-прорастания Всхожесть Жизнеспособность

1992 | 1995 1992 | 1995 1992 | 1995

Ячмень заячий (Ногс)еит 1ероппит)

1 71,42±2,85 15,05±3,7 80,51±3,19 60,21 ±5,07 82,13±2,97 64,50±4,9

2 89,50±2,16 28,37±5,20 95,50±1,46 70,27±5,40 97,00±1,20 71,62±5,20

3 92,50±1,86 18,96±3,60 96,0±1,38 70,68±4,20 98,50±0,86 70,68±4,20

4 69,44±3,43 10,76±2,70 86,67±2,53 85,38±3,00 93,81 ±1,66 90,76±2,50

5 85,0±2,52 30,82±3,80 92,01 ±1,91 82,87±3,10 94,50±1,61 85,61±2,90

Пырей ползучий (Е1у1пд1а герепв)

1 31,20±2,93 29,78±4,71 54,00±3,15 59,57±5,06 54,80±3,18 63,82±4,95

2 28,40±2,85 49,48±5,07 54,00±3,15 59,79±4,90 56,80±3,13 61,85±4,90

3 27,20±2,81 43,80±4,80 43,20±3,13 64,76±4,60 43,20±3,13 66,66±4,60

4 39,60±3,09 52,63±5,10 64,40±3,02 83,15±3,80 65,20±3,01 87,36±3,40

5 31,09±2,95 27,27±4,30 61,20±3,08 85,45±2,70 61,52±3,07 87,87±2,70

Подорожник большой (Plantago major)

1 0 30,50±2,6 27,00±3,13 75,25±2,5 34,50±3,36 75,59±2,5

2 3,50±0,13 15,06±2,70 61,00±3,44 62,65±3,70 70,00±2,24 75,90±3,3

3 3,00±0,12 35,0±4,70 82,0±2,71 72,0±4,40 82,0±2,72 76,0±4,20

4 8,0±0,20 40,90±3,90 88,50±2,25 87,01 ±2,70 91,0±2,02 100,0±0,80

5 5,90±0,16 12,50±2,10 92,27±1,80 75,00±2,70 96,82±1,18 100,0±0,60

Молокан компасный (Lactuca serriola)

1 2,50±0,11 2,17±0,81 45,50±3,52 47,82±2,78 86,00±2,45 86,02±1,93

2 22,00±2,92 19,16±2,54 88,50±2,25 88,75±2,03 92,50±2,01 91,66±1,78

3 45,50±2,53 45,10±3,24 80,50±2,80 82,12±2,49 85,50±2,49 86,38±2,23

4 12,69±2,96 23,39±2,39 71,43±4,02 77,24±2,37 96,82±1,56 93,58±1,38

5 — 35,37±3,94 — 82,31±3,14 — 97,27±1,34

Ромашка ободранная (Chamomilla recutita)

1 82,03±0,48 77,96±3,8 86,33±1,40 88,13±2,9 86,33±1,40 89,83±2,7

2 47,00±2,03 28,57±4,20 81,50±1,58 80,35±3,70 83,00±1,53 84,82±3,30

3 46,50±2,03 48,07±3,40 65,50±1,94 67,30±3,20 72,83±1,81 69,71±3,10

4 — 45,61 ±4,60 — 85,96±3,20 — 89,47±2,80

5 64,0±5,10 41,66±4,70 88,0±4,59 89,91 ±2,80 94,0±3,36 85,37±2,0

Од уванчик лека рственный (Тaraxacum officinale)

1 12,50±2,33 22,58±3,35 43,50±3,50 43,87±3,98 47,50±3,53 47,74±4,01

2 0 23,63±4,05 0 32,72±4,49 0 34,54±4,53

3 4,16±2,35 4,76±1,46 44,44±5,85 44,76±3,43 50,00±5,89 49,52±3,45

4 8,18±1,84 10,69±2,10 40,90±3,63 40,46±4,57 54,09±3,35 53,48±4,65

5 30,37±3,14 29,59±3,26 60,74±3,34 61,22±3,48 66,35±3,23 68,87±3,30

Высокой энергией прорастания выделился ячмень заячий. Всхожесть семян из п.4 мало уступала образцам из других пунктов. Жизнеспособность семян отмечена как низкая в п.1.

Качество семян из п. 5 мало отличалось от результатов образцов п.п. 2 и 3. У пырея ползучего выявлено низкое качество семян в п.п. 2 и 3. Более высокие результаты всхожести и жизнеспособности семян определены у растений из п.п. 4 и 5 по сравнению с другими пунктами (р>0,9500). У подорожника большого минимальные значения по всем трем величинам обнаружены в п.п. 1, 2, 3, чем в п.п. 4 И 5 (р=0,9999).

У молокана компасного, одуванчика обыкновенного, ромашки ободранной прослеживалась общая закономерность повышения процента проросших семян от п. 1 к п. 5, хотя по некоторым показателям имелись отклонения. У обсуждаемых видов наилучшие показатели, за небольшим исключением, имели образцы из п.п. 4 и 5. В 1995 году заметно у ячменя снижение энергии прорастания в п.п. 1-5. Причем, образцы растений из п.п. 2 и 3 имели по качеству семян близкие результаты. Всхожесть семян из п. 1 равна 80,51±3,19%, что ниже, чем в других пунктах. В п.п. 4 и 5 жизнеспособность семян самая высокая (р=0,9999). Ячмень заячий является самоопылителем и зимующим однолетником с коротким вегетационным периодом.

Следовательно, неадекватная реакция данного вида на токсиканты связана с его биологическими особенностями. У пырея в 1995 году семенная продуктивность существенно увеличилась в п.п. 1-5, но она ниже в п.п. 1-3. Низкой оставалась семенная продуктивность в п. 2 при сравнении с другими пунктами (р>0,9500). Увеличилась энергия прорастания у образцов из п.п. 2, 3 и 4. Всхожесть семян довольно высокая в п.п. 4 и 5. В п. 2, где влияние выбросов АО «Азот» уже прослеживалось и у других видов, всхожесть семян составила 59,8%. Качество семян пырея в п. 3 лучше, чем у образцов из п.п. 1 и 2, кроме энергии прорастания, которая выше в п. 2 (р=0,9693).

В 1995 году установлена высокая семенная продуктивность у подорожника в п.п. 4 и 5, а минимальная — в п. 2 и низкая в п. 1. Доля выполненных семян из общего числа у подорожника в 1992 году в п. 2 составила 28,58+3,48%, а в 1995 -50,20±0,91%. По нашему мнению, именно этим объясняется редкая встречаемость данного вида в этом пункте. Наибольшая энергия прорастания семян у этого вида (1995 г) отмечена в п.4. Заметно, что она подавлена у семян из п. 2. Всхожесть семян, как основной показатель их качества, в 1995 году составила в п. 4 -87,01±2,7%, а в п. 2 - 62,65±3,7%. Всхожесть у образцов из п.1 возросла, а в п. 3 —

уменьшилась. Энергия прорастания и всхожесть семян оказались ниже в п. 5, чем в п. 4. У пастушьей сумки наименьшее значение семенной продуктивности получено в п.2. В 1995 г. достоверность различий между образцами из всех пяти пунктов по доле выполненных из общего числа семян (р=0,9999). Семена подорожника и пастушьей сумки из п. п. 1 и 2 адсорбировали токсиканты, что определялось органолептически.

При сравнении данных 1992 и 1995 гг. по энергии прорастания семян молокана компасного отмечено ее увеличение в п. 4, уменьшение - в п. 2, а в п.п. 1 и 3 она мало изменилась. В 1992 г. у этого вида лучший показатель по всхожести установлен в п. 2, а наименьший в п. 1 (р=0,9999). Со снижением числа выбросов увеличилась всхожесть семян у растений из п.п. 1-4. Лучшие результаты по жизнеспособности у молокана и ромашки установлены в п.п. 4 и 5.

В 1995 году у одуванчика прослеживалось увеличение энергии прорастания семян в п.п. 1 и 4 по сравнению с 1992 годом. Существенно не изменилась всхожесть семян в п.п. 1-5. Самая высокая всхожесть семян установлена в п. 5, а жизнеспособность в п.п. 4 и 5. Для этого вида аэротехногенная нагрузка в п. 2 остается высокой как в 1992, так и в 1995 году. В п. 2 растения постоянно подвергаются воздействию газообразных выбросов, твердых частиц минеральных удобрений и фосфогипса. У одуванчика крупное соцветие с большой поверхностью взаимодействия с токсикантами, что, вероятно, явилось одним из факторов снижения качества семян.

Итак, практически у всех 4 видов выявлена максимальная семенная продуктивность в- экологически более благоприятных п.п. 4 и 5. Семенная продуктивность растений из п.п. 1-3 отличалась: у одних она хуже в п. 1 (пастушья сумка), у других - в п. 2 (подорожник, пырей, ячмень), показатели растений из п. 3 -промежуточные. У ячменя установлено высокое качество семян, а у одуванчика — низкое. Более качественные семена производят все 6 видов в п.п. 4 и 5. Растения в порядке убывания качества семян образуют ряд: ячмень заячий, ромашка ободранная и молокан компасный, пырей ползучий, подорожник большой, одуванчик лекарственный, что свидетельствует об индивидуальной реакции растений на комплексы токсикантов.

Выводы

1. Изменение состава флоры, повреждаемость растений связаны с аэротехногенной нагрузкой. Видовое разнообразие растений возрастает с удаленностью растений от источников выбросов (п. 1-102 вида, п. 2 - 106, п. 3-126, п. 4-152, п. 5-171 вид).

2. Установлено превышение ПДК по Си и РЬ в 2,7 раза, Сс) — в 2,1 раза, 1г\ — в 1,3 раза в почве пунктов 1 - 3, а по РЬ в почве пунктов 4 и 5 — в 2,1 и 1,9 раза соответственно. Содержание РЬ в почве (п.п. 1-5) колеблется от 57,7 до 81,2 мг/кг при высокой аэротехногенной нагрузке (1992 г.), а при снижении количества выбросов (1995 г.) от 19,3 до 72,0 мг/кг (ПДК 30 мг/кг). По накоплению в почве металлы располагаются в ряд в порядке убывания концентрации Си, 1п, РЬ, N1, С<±

3. Аккумуляция ТМ в растениях индивидуальна и не всегда зависит от их содержания в почве. Подорожник большой — чувствительный вид к ТМ, а тысячелистник обыкновенный — относительно устойчивый.

4. Комплексы токсикантов подавляют пролиферацию соматических клеток меристемы корешков проростков (п.п. 1-3). Выявлена относительная устойчивость на клеточном уровне к действию выбросов у пырея ползучего, ромашки ободранной, а повышенная чувствительность — у ячменя заячьего, подорожника большого, кардарии крупковидной, молокана компасного.

5. Для всех фаз микроспорогенеза в пыльниках пырея ползучего характерны аберрации хромосом. Число нарушений и их разнообразие выше у растений из п.п. 1 - 3, чем п.п. 4-5. Аналогично изменяются фертильность пыльцы и ее размеры.

6. Растения на загрязнение окружающей среды реагируют снижением семенной продуктивности и качества семян в пунктах 1-3. Высокая семенная продуктивность и качество семян определены у ячменя заячьего, а низкая семенная продуктивность — подорожника большого, минимальное качество семян у одуванчика лекарственного. Растения обладают индивидуальной биологической устойчивостью к комплексу токсикантов.

7. В качестве видов-индикаторов могут быть использованы пырей ползучий, ромашка ободранная, тысячелистник обыкновенный (относительно устойчивые виды), подорожник большой (чувствительный вид).

Предложения производству

На основании полученных данных, которые свидетельствуют о необходимости

улучшения экологической обстановки в районе исследований, предлагаем:

1. Создать независимые лаборатории, включая региональную цитологическую, при городском комитете по охране окружающей среды для контроля над промышленными выбросами.

2. Считать целесообразным обследовать на содержание ТМ сельскохозяйственные угодья в зоне влияния Невинномысского промузла.

3. Для биотестирования территорий с аналогичным загрязнением природной среды использовать виды-космополиты: пырей ползучий, ромашку ободранную, тысячелистник обыкновенный, подорожник большой.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Сравнительная характеристика семенной продуктивности и качества семян в зависимости от условий произрастания растений. Рукопись депонирована в ВИНИТИ от 15.12.93 № 3070-В93 (в соавторстве).

2. Влияние загрязнения окружающей среды на митотическую активность в меристеме корешков проростков. Рукопись депонирована в ВИНИТИ от 15.12.93 № 3069-В93 (в соавторстве).

3. Влияние загрязнения окружающей среды на качество пыльцы растений // Современные проблемы экологии и природопользования на Ставрополье: Материалы науч.-практ. конф., 28-29 дек., Ставрополь, 1993. — Ставрополь, 1993. — С. 55-56 (в соавторстве).

4. Влияние загрязнения окружающей среды на видовой состав флоры (на примере Невинномысского промышленного комплекса) // Вопросы экологии и охраны природы Ставропольского края и сопредельных территорий: Материалы науч.-практ. конф., 11-12 дек., Ставрополь, 1995. — Ставрополь, 1995. — С. 90 (в соавторстве).

5. Накопление тяжелых металлов различными видами растений в условиях промышленного загрязнения //Проблемы развития биологии на Северном Кавказе: Материалы научн. - практ. конф., Ставрополь, 1995. - Ставрополь, 1995. - С. 20-21 (в соавторстве).

6. Реакция некоторых видов растений на комплексы загрязнителей Невинномыс-ской промзоны//Проблемы развития биологии на Северном Кавказе: Материалы науч.-практ. конф., Ставрополь, 1995. — Ставрополь, 1995. — С. 31-32

7. Загрязнение почвы тяжелыми металлами в районе г. Невинномысска и на прилегающей территории // Проблемы развития биологии на Северном Кавказе: Материалы науч. практ. конф., Ставрополь, 1996. — Ставрополь 1996. - С. 32-33 (в соавторстве).

8. Аномалии пыльцевых зерен, вызванные вредными выбросами Невинномысского промышленного узла //Проблемы развития биологии на Северном Кавказе: Материалы науч.-практ.конф., Ставрополь, 1997. — Ставрополь, 1997. — С. 36

9. Компоненты загрязняющих веществ от предприятий и автотранспорта г. Невинномысска //Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистемы Кавказа: Материалы науч.-практ. конф., Ставрополь, 1997. — Ставрополь 1997. -С. 37 (в соавторстве).

Заказ №10. Тираж 100 экз. Госцентр агрохимслужбы «Ставропольский». 1997