Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Замедленная флуоресценция хлорофилла в биоиндикации воздушных загрязнений

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Замедленная флуоресценция хлорофилла в биоиндикации воздушных загрязнений"

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РФ КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

¿3

Бучельников Михаил Александрович

ЗАМЕДЛЕННАЯ ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ ХЛОРОФИЛЛА В БИОИНДИКАЦИИ ВОЗДУШНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

03.00.16. - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск 1998

оа

гит да

Н п п На правах рукописи

Работа выполнена в Красноярском государственном университете

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

доцент Ю. С. Григорьев

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

профессор Третьякова И.Н.

кандидат биологических наук доцент Гаевский Н.А.

Ведущее учреждение: Уральский государственный университет

(г.Екатеринбург)

Защита состоится " " 1999 г. в /V ** часов на заседании

диссертационного совета К 064.61.02 при Красноярском государственном университете по адресу: 660041, г.Красноярск, пр. Свободный 79.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Красноярского государственного университета.

Автореферат разослан" // _" ^иМ 199^ г.

/

Ученый секретарь диссертационного совета //)

кандидат биологических наук, доцент: /У ЕЛ.Мучкина

Общая характеристика работы

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ. В настоящее время, когда особенно остро встает проблема загрязнения атмосферы крупных промышленных городов, актуальной становится разработка методов оперативного контроля интегральной загрязненности окружающей среды. Сейчас это осуществляется в основном физико-химическими методами. Однако, из-за огромного числа видов загрязняющих веществ и источников выбросов, организовать эффективный мониторинг только на их основе достаточно сложно. Существенным недостатком методов аналитической химии является то, что они не учитывают возможность комбинированного действия поллютантов, а также характер воздействия загрязнителей на живые объекты.

Перечисленные трудности можно преодолеть, включив в схему мониторинга биоиндикационные методы. Они пока лишь ограничено используются службами экологического контроля из-за того, что для практических целей может быть применено очень малое число приемов, позволяющих быстро и точно оценить величину токсического действия на тест - организм загрязняющих веществ. Кроме того, серийно не производится аппаратура для этих целей.

Одним из перспективных способов оценки токсического воздействия промышленных поллютантов на растительные тест-организмы является регистрация флуоресцентных параметров, в частности, замедленной флуоресценции (ЗФ) хлорофилла (Веселовский, Веселова, 1990). На принципиальную возможность использования ЗФ как информативного способа диагностики состояния растений неоднократно указывалось многими авторами (Мочалкин, 1976; Григорьев и др., 1996). Однако ряд проблем, таких как малая изученность ЗФ конкретных объектов, несовершенство аппаратуры, не-отработаннось предэкспериментальных процедур не позволял приступить к конкретным исследованиям именно с использованием наземных растений.

ЦЕЛИ РАБОТЫ: Установление возможности и условий применения методов регистрации ЗФ для решения задач биоиндикации атмосферных загрязнений по древесным растениям и лишайникам.

Были поставлены следующие задачи:

-изучить особенности замедленной и быстрой флуоресценции (БФ) (как дополнительного параметра) листьев и феллодермы ряда древесных растений, динамику сезонных изменений флуоресцентных показателей и влияние на нее загрязнения атмосферы в местах произрастания деревьев;

-разработать методики проведения биоиндикации воздушных загрязнений г.Красноярска по древесным растениям в летнее и зимнее время на основе использования ЗФ хлорофилла;

-изучить ЗФ и БФ лишайников в модельных экспериментах и естественных условиях;

-разработать методики проведения пассивной и активной лихеноиндика-ции воздушных загрязнений на основе использования ЗФ и БФ хлорофилла;

На защиту выносятся следующие ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Замедленная флуоресценция хлорофилла может использоваться как основа методов биоиндикации воздушных загрязнений по древесным растениям и лишайникам (в процедурах активной (трансплантационной) и пассивной ли-хеноиндикации).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе впервые показана возможность применения ЗФ и БФ хлорофилла как способа оценки и описания физиологического состояния лишайников, подвергшихся техногенному воздействию.

Установлено, что ЗФ хлорофилла хорошо применима как признак, для биоиндикации интегральной загрязненности воздуха по листьям (хвое) древесных растений в летнее и зимнее время.

Изучены абсолютные и относительные показатели интенсивности ЗФ на-тивных листьев и феллодермы древесных растений, описана сезонная динамика флуоресцентных параметров феллодермы листопадных деревьев, влияние на них техногенного загрязнения атмосферы.

Впервые изучен комплекс флуоресцентных параметров феллодермы древесных растений, описана динамика ЗФ и БФ в течение года. Показана взаимозависимость изменений интенсивности ЗФ феллодермы и листьев.

Изучены флуоресцентные параметры лишайников, их зависимость от температурных, световых условий и влажности.

Предложены новые методики и устройства для пассивной и активной ли-хеноиндикации воздушных загрязнений с использованием ЗФ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Представленная работа является составной частью исследований, направленных на разработку и совершенствование флуоресцентных методов и создание аппаратуры для биоиндикации широкого спектра загрязнителей в различных средах (вода, воздух, почва) по древесным растениям, микроводорослям, лишайникам.

Материалы по лихеноиндикации воздушных загрязнений доводятся до сведения официальных учреждений по данному профилю (Государственный комитет по охране окружающей среды Красноярского края, Красноярский краевой экологический фонд). Возможно включение разработанных методов в общую схему экологического мониторинга.

Результаты исследований используются для создания системы ранней диагностики изменений состояния растительного покрова в результате воздействия техногенных загрязнителей на территории Государственного природного заповедника "Столбы".

Методы успешно применялись при проведении процедуры оценки воздействия на окружающую среду промышленных объектов, а также для оценки состояния окружающей среды в социально-значимых районах г.Красноярска.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались на Международной конференции "Фундаментальные проблемы экологии и охраны окружающей среды ПООС-95" (Томск, 1995), Научно-практической конференции "Непрерывное экологическое образование" (Красноярск, 1996), Межвузовском конгрессе "Молодежь и наука - третье тысячелетие" (Красноярск, 1995), 3 и 4 Всероссийских конференциях "Экология и проблемы защиты окружающей среды" и других конференциях.

Тезисы докладов представлены: на Всероссийской студенческой научной конференции "Проблемы безопасности в природных и технических системах" (Иркутск, 1996), Конгрессах Международного общества SET АС (Ванкувер, 1995 и Вашингтон, 1996) и ряде других конференций.

ВЫИГРАННЫЕ ГРАНТЫ. Исследования по теме работы были поддержаны следующими грантами: грант Красноярского краевого Фонда науки (4F0294, 1995г.), грант "Фундаментальные проблемы охраны окружающей среды и экологии человека" (№ 3-53, 1995-96), фант Красноярского краевого отделения ФНТИ и ТДМ (1995), стипендиями молодых ученых Красноярского Краевого фонда науки (1996-97), грант ISAR (1998 г).

В течение 1995-98гг. исследования по разделу лихеноиндикация финансировалась Красноярским Краевым государственным экологическим фондом.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 25 работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на /¿¿страницах машинописного текста, содержит иллюстраций и таблиц. Список цитируемой литературы включает 158 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ дано обоснование темы, показана ее актуальность и научная новизна, сформулированы цели и задачи исследования.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Первая глава состоит из нескольких разделов, в которых рассматриваются вопросы применения замедленной флуоресценции хлорофилла при работе с наземными растениями, использование ЗФ и БФ в экспериментах по изучению сезонных и онтогенетических изменений в растениях, а также методы биоиндикации воздушных загрязнений.

В начале главы кратко рассмотрен механизм генерации ЗФ и, на основании литературных данных, определены принципиальные возможности практического применения флуоресцентных методов.

Использование ЗФ наземных растений на практике ограничивается в настоящее время следующими направлениями. Это изменение параметров ЗФ в зависимости от водного, температурного, солевого режимов (Веселовский,

Веселова 1973; Веселовский, Тарусов, 1978; Веселовский, Веселова 1990), ранняя диагностика заболеваний вилтом сельскохозяйственных культур (Авакян, 1994), оценка устойчивости к низким температурам (Шерер, 1987, Успенская и др., 1987). ЗФ применялась при определении продуктивности сортов пшеницы (Быстрых, Андреенко, 1984), совместимости сортов яблонь при прививке (Веселова, Бютнер и др., 1973).

С использованием флуоресцентных методов изучены изменения некоторых параметров работы фотосинтетического аппарата феллодермы и хвои древесных растений в период выхода из покоя, а также в течении всего вегетационного периода (Ортоидзе и др., 1987, Сорокина, Гаевский, 1978; Гаев-ский, Сорокина 1991; Шавнин, Фомин 1992; Kauppi 1993). В этих же исследованиях отмечено изменение сезонной динамики некоторых флуоресцентных параметров под влиянием атмосферных поллютантов (Кривошеева, Шавнин, 1987; Кривошеева, Шавнин, Калинин, 1991).

Некоторыми исследователями предлагалось использовать ЗФ для оценки активности гербицидов (Мочалкин, 1973; Маторин и др., 1975; Веселовский и др., 1990).

Во втором разделе первой главы рассматриваются работы, посвященные влиянию различных загрязнителей на древесные растения и использованию деревьев, в качестве объектов биоиндикации. Многими исследователями описаны видимые изменения в микроструктурах под влиянием поллютантов (набухание хлоропластов, изменение формы тилакоидов) (Антипов, 1979; Биоиндикация...,1991; Кайбияйнен, Хари, 1995; Третьякова и др., 1995) а также уменьшение концентрации хлорофиллов, изменение отношения хл.а/хл.Ь, другие биохимические изменения (Николаевский, 1972; Кулагин, 1974; Кирпичникова, Шавнин и др., 1995). Как следствие этого - наблюдаемые некрозы и хлорозы листьев, усыхание побегов (Вайнерт, 1988).

Анализ этих работ показывает, что на подобных, большей частью визуально заметных морфологических изменениях чаще всего и основаны методы фитоиндикации (Мэннинг, Федер, 1985; Fasseas, 1990; Kallweit 1990). Работы по изучению влияния промышленных поллютантов рассматриваются больше с точки зрения выяснения газоустойчивости тех или иных видов деревьев и оценки состояния зеленых насаждений, а не с позиций мониторинга загрязнений данными методами (Треншоу,. 1988; Mansflld, 1988; Воздействие выбросов... , 1993).

Общепризнанно, что лишайники являются высокочувствительными к техногенным поллютантам организмами (Инсаров, 1989; Lichens as bioindicators..,1993), поэтому применение их в качестве биоиндикаторов широко практикуется как в России, так и за рубежом. В качестве традиционного методологического подхода обычно используются показатели видового состава лишайников и их обилие. Приводятся коэффициенты чувствительности как различных видов лишайников в целом, так и их фикобионтов к ряду за-

грязнителей (Пчелкин, 1982; Инсаров, 1986). На основе классических лихе-ноиндикационных методов составлены карты загрязнений некоторых городов (Hollwarth, 1988; Терехина, 1995).

Наряду с пассивными приемами применяется и так называемая активная (трансплантационная) лихеноиндикации, когда объект с субстратом помещается в тестируемую среду. (Brodo, 1961; Трасс, 1985,) Актуальной остается разработка методов оценки токсического влияния поллютантов на лишайниковый тест-объект (Lange, 1994; Шапиро, 1996). В настоящее время для этого применяются такие трудоемкие и неоперативные процедуры, как: измерение интенсивности фотосинтеза, дыхания, фиксации азота, выход калия из клеток (Eversman, 1987; Gouaux, 1990; Михайлова, Воробейчик, 1995,).

На основании анализа литературы сформулированы требования к выбору объектов и методов лихеноиндикации промышленных поллютантов.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Методы регистрации замедленной и быстрой флуоресценции хлорофилла Регистрацию ЗФ проводили на компьютеризированном флуориметре "Фотон-7-1", (Григорьев и др.,1996 ) разработанном на кафедре экологии КрасГУ. В прибор одновременно загружается 12 кювет с анализируемыми образцами. Возбуждение производится импульсным светом высокой и низкой интенсивности 120 и 8-10 вт/м2, соответственно. Регистрация ЗФ производится между импульсами возбуждающего света длительностью 15 мсек, следующие с частотой 35 гц.

В качестве показателей замедленной флуоресценции взяты значения амплитуд быстрой (миллисекундной) (ЗФб) и медленной (секундной) (ЗФм) компонент затухания послесвечения, а также их отношение - относительный параметр (ОП) ЗФ. Регистрация быстрой и медленной компонент ЗФ производилась, соответственно, на высоком и низком возбуждающем свету.

Измерение ВФ и БФ, используемых в качестве дополнительных параметров, производили на флуориметре "Фотон-5", также разработанном на кафедре экологии КрасГУ (Григорьев и др., 1996). Прибор предназначен для регистрации вариабельной и постоянной составляющей БФ. ВФ вычисляется как (Ffflax- F0)/Fmax, где F0 - интенсивность БФ, возбуждаемой слабым измерительным лучом, до момента включения актиничного света, а Fmax - после включения действующего света интенсивностью 250 Вт/м2.

Измерение ЗФ и БФ феллодермы производили с 2-3 отрезков побега длиной 2-2,5 см, хвои - с 15 хвоинок, листьев - с высечки из средней части листа площадью 2 см2, лишайников - с части таллома аналогичного размера.

Для разработки собственно методов биоиндикации, необходимо установить особенности ЗФ конкретно применявшихся объектов - листьев (хвои) и феллодермы некоторых видов листопадных деревьев.

Для изучения сезонной динамики ЗФ и БФ феллодермы пробные площадки с 10 особями каждого вида были заложены в двух контрастных по загрязненности районах. Периодичность измерений - в среднем раз в семь суток. Собиралось по три побега с разных частей кроны. Интервал времени от момента сбора до измерения не превышал 20 мин. Перед измерением флуоресцентных параметров собранные побеги из состояния покоя не выводились.

Собственно методика биоиндикации должен включать, на наш взгляд, указания по выбору видов для биоиндикации и предэкспериментальной подготовке, позволяющей устранить влияние на тест-объект посторонних факторов.

Выбор видов для эксперимента определялся высокой встречаемостью в зеленых насаждениях города и равномерностью распределения по его территории. Использовались особи примерно одного возраста. В лабораторию материал доставлялся в виде срезанных веток, погруженных нижней частью в емкости с водой. Период от начала сбора образцов до момента регистрации ЗФ не превышал двух часов, что обеспечивало минимальное влияние на них увядания, а также изменения внешних и внутренних факторов. Для каждой породы сбор всех образцов проводился в течение одного дня, сроки проведения работ - последняя неделя июня и середина августа. Измерения ЗФ в каждом из вариантов опытов проводились в 11-ти кратной повторности. Степень загрязнения мест произрастания древесных пород определялась по карте "Экологическое состояние окружающей среды г.Красноярска", составленой в Красноярском отделении Госцентра "Природа" (Лопатин и др, 1993). Эксперименты проводились в течении 1993-1998 гг.

ЗФ лишайников к настоящему времени изучена мало, поэтому следовало определить условия, при которых лишайниковый трансплантат будет находиться в жизнеспособном состоянии во время экспозиции. Необходимо также выработать критерии, по которым может производится отбор видов для активной лихеноиндикации и условия предэкспериментальной подготовки материала.

В качестве объектов использованы лишайники РагшеНа з1епорЬу11а, Шпеа ¡ог^Бта и Нуро£утта рЬуБоёеБ. Их выбор основывался на таких критериях, как частая встречаемость, слабое прикрепление к субстрату, чувствительность к существующему набору поллютантов, высокое содержание фикоби-онтов (для получения сигнала флуоресценции достаточной интенсивности).

Так как территория Красноярска представляет, большей частью, "лишайниковую пустыню", то для работ по пассивной лихеноиндикации нами был выбран заповедник Столбы, на территории которого было заложено 35 пробных площадок на различных высотах и удаленности от города. Собиралось по 10 проб с каждой площадки, затем материал транспортировался в лабораторию, где после дополнительного увлажнения регистрировалась ЗФ.

Выборочно образцы перед измерением подвергались температурному стрессу (нагрев до +40°С в течение 2 минут).

Методика проведения активной лихеноиндикации атмосферных загрязнений на территории г.Красноярска.

По результатам модельных экспериментов были разработаны боксы для активной лихеноиндикации. Бокс представляет собой стеклянную емкость объемом 1000 см3 с крышкой с 15 отверстиями диаметром 5 мм и матовым экраном, предохраняющим от чрезмерной инсоляции. В бокс помещается не большое количество гранитной крошки, увлажненной 50 мл воды и слоевище площадью около 100см2. В боксе такой конструкции лишайник сохраняется во влажном, а следовательно активном состоянии до одного месяца.

Лишайниковые тест-объекты размещались на территории города и его окрестностей. В каждом тестируемом районе находилось не менее трех боксов. Время экспозиции составляло 21 сутки.

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ЗАМЕДЛЕННОЙ И БЫСТРОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХЛОРОФИЛЛА ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

В процессе исследования ЗФ листьев и феллодермы деревьев было установлено, что интенсивность ЗФб и ОП ЗФ феллодермы выше у побегов 2-3 годов. ЗФб и ОП ЗФ у листьев с базальной части побега (более "взрослых") интенсивнее, чем с апикальной (более "молодых"). ЗФ листьев и феллодермы варьирует от вида к виду.

Объясняя этот факт различной степенью сформированное™ фотосинтетического аппарата, в дальнейших исследованиях, для нивелировки влияния данного обстоятельства, использовались листья с базальной части побегов.

Исследования сезонной динамики флуоресцентных параметров (см. рис.1) (ЗФб, ОП ЗФ, а также ВФ и БФ) феллодермы трех видов (клен ясенелистный, береза белая, тополь бальзамический) показали, что в последних числах марта наблюдается вначале медленное, а затем все ускоряющееся нарастание параметров ЗФ и ВФ. Оба показателя достигают своего первого максимума к моменту появления листьев (начало мая). При этом по сравнению с мартом значения ЗФб увеличиваются более, чем в 100 раз, а ОП ЗФ - в среднем в 5 раз.

Практически сразу после появления листьев величины ЗФб и ОП ЗФ начинают резко уменьшаться, но ЗФб остается достаточно высоким по

Рис.1. Динамика сезонных изменений флуоресценции феллодермы клена ясенелистного из "чистого" и загрязненного районов

-0П ЗФ загрязнен ный район

-ОП ЗФ чистый район

-ВФ

■БФ

-ЗФ6 загрязнен ный район

■ЗФб чистый район

сравнению с мартовскими значениями. Далее ЗФб и ОП ЗФ нарастают практически до уровня весеннего максимума ("летний", максимум). ОП ЗФ сохраняет свои высокие значения на протяжении всех летних месяцев и только осенью, с началом пожелтения листьев он начинает снижаться. Непосредственно в период листопада вновь наблюдается всплеск значений ОП ЗФ ("осенний" максимум), продолжающийся до первых заморозков. К началу зимы величины ОП ЗФ опускаются до уровня, характерного для феллодермы деревьев, находящихся в состоянии покоя. Абсолютные значения ЗФ сразу после летнего максимума начинают снижаться. К началу заморозков свечение становится очень слабым. Представленная на рис.1 кривая изменения БФ феллодермы клена ясенелистного свидетельствует о практически полной идентичности таковой ЗФб. Сезонные изменения ВФ феллодермы носят иной характер: достигнув максимума в апреле, величина ВФ остается почти неизменной до сентября и уменьшается до своих минимальных значений лишь в октябре.

В отличии от листопадных пород деревьев у "вечнозеленой" сосны обыкновенной динамика ОП ЗФ феллодермы имеет существенно иной характер: значения относительного показателя ЗФ монотонно возрастают с начала весны и почти до конца лета, после чего также плавно, без видимых всплесков снижаются до глубокой осени. Можно предположить, что рост параметров в весеннее время вызван увеличением концентрации хлорофилла и числа активных реакционных центров. Кроме того, в этот период, очевидно, увеличивается и активность реакционных центров, о чем свидетельствует рост значений ВФ. Подобный характер изменения ВФ отмечался и ранее (Ортоидзе и др., 1987). Всплески свечения, зарегистрированные перед появлением и во время сброса листьев, обусловлены, на наш взгляд, перераспределением фотоассимилирующей функции между феллодермой и листьями. Действительно, рост значений ЗФб, ОП ЗФ и БФ наблюдается или в периоды низкой активности листьев ("весенний" и "осенний" максимумы) или тогда, когда происходит интенсивный рост и требуется повышенная активность всех ассимиляционных тканей. Вероятно, поэтому появление летнего максимума совпадает по времени с началом роста побегов текущего года. Известно, что именно в этот период в коре увеличивается и концентрация хлорофилла (Кацрр!, 1993).

Характер сезонных изменений ВФ свидетельствует об увеличении активности реакционных центров фотосинтетического аппарата феллодермы во время выхода из состояния зимнего покоя и сохранении активности на всем протяжении летних месяцев без каких-либо существенных изменений. Подобная динамика ВФ наблюдалась и ранее (Гаевский и др., 1991).

Представляет интерес и тот факт, что динамика ЗФ у деревьев из относительного чистого района г.Красноярска отличается от таковой из более загрязненного. То, что эти различия вызваны скорее разной степенью загрязне-

ния воздуха в данных районах, чем какими-либо иными факторами, свидетельствует факт отсутствия смещения максимумов кривых сезонных динамик у всех трех видов. Увеличение значений ЗФб, ОП ЗФ, ВФ у феллодермы деревьев, произрастающих в более загрязненном районе, вероятно, объясняется ослаблением фотосинтетической активности листьев вследствие токсического воздействия поллютантов.

ГЛАВА 4. БИОИНДИКАЦИЯ ВОЗДУШНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Г.КРАСНОЯРСКА ПО ДРЕВЕСНЫМ РАСТЕНИЯМ.

Проведенные исследования показали, что оба регистрируемых показателя замедленной флуоресценции листьев (хвои) и феллодермы изученных пород деревьев по разному реагирует на уровень техногенного загрязнения воздушной среды в местах своего произрастания. Так, величина ЗФб двухлетней хвои сосны обыкновенной (табл.4) с ростом загрязнения района снижается более чем в 5 раз. Еще в большей степени уменьшается данный показатель у хвои второго года ели сибирской (табл.1). В то же время падение ЗФб хвои первого года у обеих исследованных хвойных пород в ответ на загрязнение атмосферы было существенно меньшим. В этих условиях ОП ЗФ хвои сосны и ели также однонаправлено снижается, хотя и менее значительно. При этом, благодаря своей относительности, данный показатель имеет очень низкую ошибку средней, не превышающую нескольких процентов, и позволяет весьма дробно классифицировать степень воздействия загрязнения, даже при небольшой выборке эксперимента.

В отличии от вечнозеленых хвойных пород, у исследованных листопадных растений оба показателя ЗФ листьев несколько слабее реагируют на уровень загрязнения места своего произрастания (табл.2 и 3). Вероятно, как и в случае с хвоей первого года, малые воздействия воздушных поллютантов на фотосинтетический аппарат листьев этих растений обусловлены относительной кратковременностью их экспозиции в зоне загрязнения, а также, возможно, наличием в них более мощных защитных механизмов. Последнее можно объяснить большей важностью для дерева хвои именно первого года, т.к. по данным некоторых авторов, ее вклад в общий фотоассимиляционный процесс может достигать 80% (Кирпичникова, Шавнин, Кривошеева, 1995). В пользу этого свидетельствует также тот факт, что более молодая хвоя (см. табл. 1, 4) имеет большие значения относительного показателя замедленной флуоресценции. В отличие от хвои и листьев, показатели ЗФ феллодермы исследованных пород деревьев не только не снижается в загрязненных местах произрастания, но и у некоторых из них, например, сосны (табл. 4), имеет тенденцию к увеличению. Вероятно, меньшая чувствительность феллодермы к повышенной концентрации поллютантов связана с более низким газообменом со средой находящегося в ней фотоассимиляционного аппарата (Feder, Manning, 1972). С другой стороны, наблюдаемое повышение интенсивности

Таблица 1

Замедленная флуоресценция хвои 1 и 2 годов ели сибирской, произрастающей в различных по загрязненности зонах на территории г.Красноярска

Степень загряз- Пробная ЗФб хвои ОП ЗФ хвои ЗФб хвои 1 ОП ЗФ хвои

нения зоны площадь 2года 2года года 1года

(в отн.ед) ( в отн.ед) (в отн.ед) ( в отн.ед)

Слабая Академгородок 2035+78 3.60±0.09 2045+97 8.70+0.09

Слабая р. Базаиха 1699±65* 5.00+0.08 2400±201 6.67±0.21*

Средняя Центральный парк 958120* 2.2210.11* 2505±68 6.10+0.23*

Критическая Красноярская ТЭЦ 791+21* 1.60+0.13* 1547157* 3.86+0.09*

Критическая КрАЗ 650±32* 1.99+0.09* 1665193* 4.40±0.32*

Критическая Автострада 227121* 1.69+0.07* 387±46* 2.56±0.08*

♦Достоверно отличающиеся по критерию Стьюдента от контроля (район Академгородка) значения

Таблица 2

Замедленная флуоресценция листьев тополя бальзамического, произра-

Степень загрязнения зоны Пробная площадь ЗФб (в отн.ед) ОП ЗФ (в отн.ед)

Слабая Академгородок 2464+115 3,2410.11

Слабая ГПЗ "Столбы" 2310+97 3,3010.20

Средняя пр.Мира 17801166* 1,87+0.16*

Средняя Центральный парк 1750±101* 1,8010.11*

Сильная Предмостная пл. 1340+56* 1,0010.09*

Сильная Цирк 1406196* 1,2010.09*

Критическая КрасТЭЦ 7011113* 0,86+0.08*

Критическая КрАЗ 695135* 1,0010.10*

Критическая мкр. Зеленая роща 9081101* 1,09+0.09*

Критическая КрасМаш 1000166* 1,11+0.11*

* Достоверно отличающиеся по критерию Стьюдента от контроля (район Академгородка) значения

Таблица 3

Замедленная флуоресценция листьев и феллодермы черемухи Маака, произрастающей в различных по загрязненности зонах на территории г. Красноярска________

Степень загрязнения зоны Пробная площадь ЗФб листьев ( в отн. ед.) ОП ЗФ листьев (в отн. ед.) ЗФб феллодермы (в отн. ед.) ОП ЗФ феллодермы (в отн. ед.)

Слабая Академгородок 2457+119 1.66Ю.1 2693+156 4.2110.45

Слабая пос. Удачный 2354+120 1.4310.07 27681123 4.87+0.33

Средняя ул. Копылова 2558±140 1.22+0.08* 3342+216 4.32±0.46

Средняя центр города 278Ш62 1.2510.06* 3613±254 4.41+0.10

Сильная ул. Матросова 2424+101 1.09+0.06* '3086+264 4.83±0.26

Сильная Цирк 2434±160 1.24+0.1* 2029+322 5.19+0.46

Сильная мкр.Зеленая роща 2452±163 0.96±0.65* 3182+405 4.28+0.42

Критическая КрасТэц 2354+143 1.00±0.87* 2765±365 2.34+0.41

Критическая КрАЗ 2630+127 0.90±0.05* 1723+247 2.65±0.21

"Достоверно отличающиеся по критерию Стьюдента от контроля (район Академгородка) значения (для листьев)

ЗФ феллодермы деревьев, произрастающих в условиях техногенного стресса, вероятно, можно рассматривать как компенсаторную реакцию этих растений, направленную на восполнение своего фотоассимиляционного потенциала, сниженного в следствии подавления активности фотосинтеза в листьях и хвое. Явление подобного рода имеет место не только в случае ослабления активности листьев вследствие техногенного стресса, но и во время появления молодых листьев, а также листопада (см. главу 3).

Интересно отметить, что соотношение величин ОП ЗФ для феллодермы и листьев (хвои) исследованных растений значительно различаются. Так, у тополя они практически совпадают, у черемухи Маака - значительно выше у феллодермы, а у сосны - в несколько раз больше у хвои (табл. 1,2,3,4).

Серия проведенных экспериментов показала, что на тех же пробных площадках, наряду с флуоресцентными параметрами изменяются и ряд морфологических признаков. Так хвоя деревьев из сильно загрязненных районов была на 1 - 1.5 см короче, чем из чистых. Кроме того, в кроне этих деревьев присутствует большое количество усыхающей и желтой хвои и, как правило, отсутствует хвоя 3 года. Однако эти визуально различимые изменения наблюдаются только в районах с "критическим" уровнем загрязнения, тогда как заметные снижения показателей ЗФ имеет место у деревьев, произрастающих уже в зоне "среднего" загрязнения воздушной среды.

В работе также показано значительное влияние загрязнения воздушной среды на ЗФ листьев тополя бальзамического.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о высокой чувствительности метода регистрации ЗФ хлорофилла, который обеспечивает надежное выявление начальных стадий повреждения растений при загрязнении атмосферы. Данный метод с использованием таких древесных пород, как тополь бальзамический, сосна обыкновенная и ель сибирская, может быть применен для оперативной и недорогой биоиндикации воздушных загрязнений при экологическом мониторинге окружающей среды вокруг промышленного центра. Кроме того, его можно использовать для сравнительной оценки состояния зеленых насаждений в различных по загрязнению атмосферы районах города.

Таблица 4

Замедленная флуоресценция хвои 1 и 2 годов и феллодермы сосны обыкновенной, произрастающей в различных по загрязненности зонах на территории г.Красноярска

Степень загрязнения зоны Районы ЗФб хвои 2 года (в отн.ед.) ОП ЗФ хвои 2 года (в отн.ед.) ЗФб хвои 1 года (в отн.ед.) ОП ЗФ хвои 1 года (в отн.ед.) ЗФб феллодермы (в отн.ед.) ОП ЗФ феллодермы (в отн.ед.)

Слабая зап. "Столбы" 2300±120 12.72+0.1 30041143 16.4010.09 1225199 1.4410.22

Слабая р.Базаиха 2092±73* 14.2110.08* 3860168* 14.33+0.21* 17201658 1.6010.13*

Слабая Академгородок 2237±113 12.42±0.08 3065+111 12.99+0.13* 1781+258 2.1010.08*

Средняя Тур.база 2500±89 9.25±0.02* 35331145* 14.9010.08* 20401130* 1.4010.11

Средняя мкрСолнечный 1160+78* 8.5810.09* 2984188* 12.4610.11* 29221170* 3.8010.11*

Средняя Школа глухонем. 883+74* 8.25+0.1* 3132+76 12.00+0.15* 1483+54* 3.00+0.07*

Сильная Центральный парк 800±102* 8.1310.3* 2971198 12.4110.12* 2076147* 3.1610.1*

Сильная Школа милиции 674+24* 7.92+0.1* 28491204 11.47+0.23* 2313+107* 2.16+0.21*

Критическая Крас.ТЭЦ 424157* 7.6110.09* 19781134* 13.41+0.1* 18431123* 2.0510.09*

Критическая КрАЗ 435+24* 7.5110.1* 1800+35* 11.9510.09* 1265+109 3.0610.3*

■"Достоверно отличающиеся ло критерию Стьюдеита от контроля (район заповедника Столбы) значения.

ГЛАВА 5. ЗАМЕДЛЕННАЯ И ВАРИАБЕЛЬНАЯ ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ ЛИШАЙНИКОВ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И МОДЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ.

Исследование флуоресценции лишайников показало, что у воздушно-сухих слоевищ интенсивность ЗФ и величина ВФ близки к нулю. Однако даже при незначительном увлажнении они очень быстро увеличиваются, достигая максимальных и стабильных значений на 2-3 сутки. В диссертации представлены графики, отражающие динамику флуоресцентных параметров увлажненных слоевищ в течение 25 дней при различных условиях освещенности и влажности.

Показано, что тепловой стресс, вызывающий снижение флуоресценции талломов лишайников, сильнее проявляется в образцах, собранных в загрязненных районах..

Из литературных данных известно, что чувствительность растительного объекта пропорциональна его активности (Гудериан, 19985). Следовательно, необходимо содержать трансплантанты в постоянно влажном состоянии, а не полагаться только на естественное увлажнение, как это делалось ранее. Наши эксперименты показали, что ухудшение состояния слоевищ при этом, по видимому, не происходит.

Экспериментально установлено, что собранный материал в сухом состоянии может храниться довольно долгое время (до года), без существенного снижения интенсивности ЗФ, регистрируемой после предварительного увлажнения таллома лишайника.

На основании ряда модельных экспериментов разработаны конструкции лихеноиндикационных боксов, в которых лишайники сохраняют активное состоянии в течение 3-4 недель (см. методику).

ГЛАВА 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАМЕДЛЕННОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ АКТИВНОЙ ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

Исследования показали, что значения абсолютного показателя замедленной флуоресценции (ЗФб) у лишайников из боксов, которые 21 сутки экспонировались в районах, где отсутствуют потенциальные источники атмосферного загрязнения, были значительно выше, чем у тех, которые в это время находились вблизи промышленных предприятий (таблица 5). Так пробы лишайника, трансплантированные в районы КрасГУ и Академгородка, которые расположены на возвышенной окраине города со стороны преобладающего направления ветров и поэтому достаточно "чистые", имеют наиболее высокие показатели ЗФ. После экспонирования в средних по загрязненности районах города (пр.Свободный, центр города и др.) биоиндикаторы заметно сни

Таблица 5

Замедленная флуоресценция проб лишайника РаппеИа з1епорЬу11а, трансплантированных на 21 сутки в различные по загрязненности зоны на территории г.Красноярска

Степень загрязнения зоны Районы ЗФб (в отн.ед.) ЗФб (в %к контролю) ОГ13Ф (в отн.ед.) ОПЗФ (в % к контролю)

КрасГУ 2836 ±170 100 9.79±0.34 100

слабая Академгородок 2750±550 97 10.67 ±0.23 109

пос. Удачный 2268±150* 80 9.30±0.31 95

Роща Академгородка 2552±130 90 10.86±0.22* 111

ул.Железно-дорожников 170Ш80* 60 5.77±0.22* 59

центр города 1446±140* 51 7.63±0.25* 78

средняя пр.Свободный 1418±78* 50 4.29 ±0.34* 50

стан.Злобино 1474±58* 52 4.90 ±0.20* 50

мкр. Зеленая роща 907±74* 32 2.44 ±0.30* 25

з-д Медпрепараты 992±185* 35 5.87 ±0.41* 60

сильная мкр.Пашенный 1134±111* 40 4.01 ±0.25* 41

мкр.Солнечный 935±95* 33 4.30 ±0.25* 44

КрАЗ 340±150* 12 1.66 ±0.27* 17

пос .Коркино 368±121* 13 1.95 ±0.62* 20

критичес- пос.Индустриальный 311±130* 11 1.76 ±0.11* 18

кая КрасТЭЦ 226±47* 8 1.70 ±0.35* 18

з-д Химволокно 56±21* 2 1.67 ±0.28* 17

♦Достоверно отличающиеся по критерию Стьюдента от контроля (район КрасГУ) значения

зили свою активность. В городских микрорайонах "Зеленая роща", Солнечный, которые подвергаются значительному воздействию загрязнений КрАЗа, показатели жизнедеятельности трансплантантов были еще ниже. И, наконец, после трехнедельной экспозиции боксов в зонах, непосредственно граничащих с такими крупными промышленными предприятиями, как заводы Хим-волокно, Алюминиевый (пос. Коркино и Индустриальный), КрасТЭЦ, свечение лишайников прекращалось практически полностью.

В отличие от ЗФб относительный показатель замедленной флуоресценции трансплантантов с ростом загрязнения воздушной среды снижался в заметно меньшей степени. Вероятно, это связано с тем, что лишайник при воздействии поллютантов поражается не сразу по всей площади слоевища, а, в пер-

вую очередь, с краев (Определитель лишайников СССР, 1974). Это хорошо видно по изменению цвета таллома, который в сильно загрязненных районах приобретает бурый оттенок прежде всего на периферийных участках. В результате повреждения лишайника средняя интенсивность абсолютного показателя замедленной флуоресценции значительно снижается, очевидно, за счет уменьшения числа работающих реакционных центров. В этих условиях величина ОП ЗФ, характеризующая состояние сохранившихся и потому "светящихся" реакционных центров, продолжает оставаться более или менее высокой.

Установлено, что высокую чувствительность показал и такой параметр как БФ. Этот результат особенно важен в плане разработки диагностической аппаратуры для лихеноиндикации. Параметр ВФ отличается наиболее низкой реакцией на повреждения тест-объектов, он может быть рекомендован только для получения дополнительной информации.

В работе также представлены результаты лихеноиндикации с использованием трех видов лишайников. РагтеИа эгепорЬуПа и Ивпеа 1огщ153ша показали практически одинаковую чувствительность (в одних и тех же районах параметры уменьшились в примерно равной степени), тогда как Нуро£утша рЬуБоёез реагировала на загрязнения воздушной среды существенно меньше.

Исследования, проведенные в 1995-1997, годах дали очень близкие результаты. В диссертации показана возможность определения зон локального загрязнения воздуха в социально значимых районах и районах котгеджно-дачного строительства, а также представлены достаточно подробные данные по лихеноиндикации г.Красноярска и окрестностей.

Таким образом, проведенные исследования указывают на возможность применения замедленной флуоресценции для оперативной диагностики состояния трансплантантов лишайников при биоиндикации загрязнения воздушной среды промышленных центров. Данный методический подход может быть применен для картирования атмосферных загрязнений городов как дополняющий физико-химические методы экологического мониторинга. Если использовать термостатированные боксы для экспонирования проб лишайников в предложенных нами условиях, то этот метод лихеноиндикации можно применять в любое время года.

6.1. ОБСЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЛИШАЙНИКОВ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПОВЕДНИКА СТОЛБЫ.

Проведенные исследования позволили установить, что показатели интенсивности ЗФ лишайников, собранных в разных районах заповедника, существенно отличаются (таблица 6). Представленные данные разбиты на три группы.

Первая группа (пробные площади 1-8). Лишайники в этих районах вполне жизнеспособны, по всей видимости они не подвержены токсическому воз-

действию. У Шпеа [ог^Бэта и у Hypogymnia рИузоёез показатели ЗФ на стабильно высоком уровне. В образцах присутствует большое количество Шпеа longissima, ее слоевища длинные и зеленые. Слоевища Нуро§отша physodes обширны по площади.

Таблица 6

ЗФ двух видов лишайников в разных районах заповедника Столбы

№ п.п Название района Usnea longissima Hypogymnia physodes

ЗФб (в отн. ед.) ОПЗФ (в отн. ед.) ЗФб (в отн. ед.) ОП ЗФ (в отн. ед.)

1 ручей Долгий 1630±99 2.19±0.11 2808±90 3.50±0,12

2 кордон Венеция 1526±97 2.34±0.09 2310±86 2.34±0,10

3 кордон Инжул 1980±101 2.03±0,08 2318±87 3.00±0,09

4 изба "Маслянка" 2300±70 2.39±0.11 2767±103 3.34i0,05

5 Калтатская изба 1675±99 2.10±0.09 2888±90 3.32±0,10

6 верховья р. Слизнево 1870±89 2.12±0,15 2973±110 3.24±0.19

7 ручей Сынжул 1768±90 2.11±0,10 2799±77 3.25±0.19

8 ск. "Манская стенка" 1543±67 2.03±0,18 2293±102 2.73±0,09

9 Кандалак 972±76 2.00±0,07 1980±45 2.65±0,12

10 кордон Слизнево 878±56 1.90±0,05 1390±94 1.87±0,11

11 изба "Эдельвейс" 1033±99 1.89±0,04 1562±91 1.87±0,13

12 Устье р.Берлы 908±56 1.90±0,09 1540±83 1.98±0,08

13 Устье Лалетино 100±67 1.00±0,10 1032±65 1.80i0,07

14 2-ой Столб - - 383±68 1.25±0,06

15 ручей Быковский - - 385±68 1.18±0,11

16 ск. "Китайская стена" - - 879±79 1,19±0,09

Вторая группа (пробные площади 9-12). В этих районах, удаленных от города на несколько километров или находящихся на возвышенностях, лишайники испытывают некоторое токсическое воздействие и ЗФ снижена на 30%-50%. Слоевища Usnea longissima несколько короче.

Третья группа (пробные площади 13-16). Интенсивность ЗФ всех проб Ну-pogymnia physodes снижена, Usnea longissima практически не встречается, а у найденных экземпляров очень низкий уровень ЗФ. Учитывая, что Usnea longissima, как кустистый лишайник, гораздо чувствительнее, чем Ну-pogymnia physodes, ее отсутствие может служить показателем значительной загрязненности этих районов (Lichens as bioindicators...,1993).

В целом полученные данные свидетельствуют о том, что в заповеднике Столбы не наблюдается массовой гибели лихенофлоры. Однако особое внимание следует обратить на районы группы 2 и 3, где лишайники демонстрируют снижение своей жизненной активности. У Usnea longissima это произошло на тех пробных площадках, где интегральная среднегодовая концентрация пол-

тотантов в осадках превысила 1,5 фона, а у Нуро£утша рЬузосЬБ - 2,5 фона (КоловскийД997). Дальнейшее проведение биоиндикационного обследования, а также химические анализы почвы и осадков позволит получить более полную информацию об экологическом состоянии территории заповедника.

Рассматривая результаты, полученные тремя биоиндикационными методами, можно отметить высокую согласованность всех данных, в целом аналогичную и адекватную реакцию на загрязнение.

Анализируя итоги собственно биоиндикации, представляется весьма неблагополучной ситуация с загрязнением воздуха в районах Красноярска приближенных к КрАЗу и КрасТЭЦ, а также к востоку от этих предприятий и по всему правобережью города. Загрязнение доходит и до многих районов заповедника Столбы. Центр города и северо-западные районы значительно "чище", хотя загрязнение прослеживается и до районов Академгородка и поселка Удачный.

В целом, анализируя процесс разработки трех методов, можно сказать, что ЗФ хлорофилла может успешно применяться для биоиндикации воздушных загрязнений только при строгом соблюдении следующих условий: предварительное изучение особенностей ЗФ объектов, наличие специализированной аппаратуры, дающей возможность обработки большого числа проб за короткое время, предэкспериментальной подготовке, позволяющей устранить влияние на тест-объект посторонних факторов.

ВЫВОДЫ

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1.Абсолютный и относительный показатель замедленной флуоресценции листьев и феллодермы древесных растений существенно изменяются от вида к виду, тогда как ВФ варьирует очень незначительно. Все показатели замедленной флуоресценции и вариабельная флуоресценция увеличиваются с возрастом листа или побега. Абсолютный показатель замедленной флуоресценции несколько выше у листьев с северной стороны кроны.

2.Сезонная динамика всех изученных флуоресцентных показателей феллодермы характеризуется ростом значений флуоресцентных параметров в весенний период. В летний период регистрируются три максимума значений относительного и два максимума абсолютного показателя замедленной флуоресценции. Осенью все показатели снижаются и стабилизируются на низком уровне в период зимнего покоя. Максимумы свечения приходятся на момент появления листьев, на начало лета и на время листопада. Значения вариабельной флуоресценции, также возрастающие весной, сохраняются на постоянном уровне в течение всех летних месяцев. Сложная динамика флуоресцентных параметров феллодермы, вероятно, обусловлена как изменением

фотосинтетической активности коры, так и основной ассимиляционной системы - листьев дерева.

На динамике флуоресцентных параметров феллодермы исследованных пород деревьев сказывается уровень атмосферного загрязнения мест их произрастания.

3.Замедленная флуоресценция листьев и феллодермы деревьев в г.Красноярске снижается в результате техногенного воздействия. Особо сильное ее снижение отмечено у тополя бальзамического, клена ясенелистного, сосны обыкновенной, ели сибирской, причем, для хвойных деревьев уменьшение интенсивности послесвечения наиболее значительно для хвои второго года. Эти породы могут быть рекомендованы в качестве объектов для биоиндикации. На основании этого разработана методика биоиндикации интегрального загрязнения воздушной среды города по листьям (хвое) древесных растений на основе регистрации замедленной флуоресценции хлорофилла.

4.При проведении активной лихеноиндикации необходимо содержать лишайниковые тест-объекты в увлажненном состоянии и оберегать от интенсивного света и нагрева выше +40°С, который вызывает необратимое снижение интенсивности ЗФ лишайников.

5.Флуоресцентные параметры лишайниковых трансплантантов снижаются с ростом уровня загрязнения атмосферы. На основе этого явления разработана методика проведения активной лихеноиндикации воздушных загрязнений, предложена оригинальная конструкция боксов для экспозиции тест-объектов. Предложены критерии и проведен по ним отбор перспективных видов для активной лихеноиндикации с использованием флуоресцентных методов.

6.Разработана методика сбора и предэкспериментальной подготовки образцов лихенофлоры при проведении пассивной лихеноиндикации с использованием регистрации ЗФ. Установлено, что тепловой стресс повышает чувствительность метода. Показано, что лишайники на территории заповедника "Столбы", в различных по загрязненности районах, имеют разные флуоресцентные показатели. Зарегистрировано снижение интенсивности ЗФ лишайников под воздействием загрязнителей г.Красноярска.

7.Замедленная флуоресценция хлорофилла может выступать как средство диагностики состояния наземных растений, подвергшихся техногенному стрессу.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Бучельников М.А. Применение относительного показателя замедленной флуоресценции хлорофилла растений в условиях техногенного стресса / "Студент и научно-технический прогресс"/ сост. Спиридонова, сборник научных статей ФНТИ и ТДМ. Красноярск, 1994. С.59-61.

2. Бучельников М.А. Применение замедленной флуоресценции хлорофилла для экспрессной оценки состояния растений в условиях техногенного стресса/ Материалы 33 МНСК "Студент и научно-технический прогресс", Новосибирск, НГУ, 1995 г. С. 36-37.

3. Бучелышков М.А. Григорьев Ю.С. Изучение замедленной и вариабельной флуоресценции хлорофилла лишайников в естественной и загрязненной среде/ Студент, наука и цивилизация: Сборник научных статей ФНТИ и ТДМ.- Красноярск, 1995.С.12.

4. Григорьев Ю.С. Бучельников М.А., Пахарькова Н.В. Влияние промышленного загрязнения на относительный показатель замедленной флуоресценции хлорофилла хвои и листьев некоторых древесных растений г. Красноярска / Ботанические исследования в Сибири, Вып.4. Красноярск, 1995 С.33-38.

5. Бучельников М.А., Пахарькова Н.В., Григорьев Ю.С., Смоличева Е.В. Сезонная динамика замедленной флуоресценции хлорофилла хвои и феллодермы древесных растений г.Красноярска / Ботанические исследования в Сибири.- Красноярск, 1995. Вып.4. С.19-22.

6. Grigorev Yu.S., Buchelnikov M. Prokuskin A.S., Pacharkova N.V., Abacumova N.V. Rapid phytotoxicity bioassay based on measurement of chlorophill delayed and prompt fluorescence /Abstract book Second SETAC World Congress,. Vancouver,5-9 November 1995, p.9.

7. Григорьев Ю.С., Пахарькова H.B., Бучельников М.А. Замедленная флуоресценция хлорофилла как основа экспрессной оценки состояния растений в условиях техногенного стресса / Тезисы докладов международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды -ПООС 95" 12-16 сентября 1995, г. Томск, 1995. С. 112.

8. Бучельников М.А. Использование замедленной флуоресценции при проведении активной лихеноиндикации / Тезисы докладов Второй Всероссийской студенческой конференции "Экология и проблемы защиты окружающей среды, Красноярск, 1995 С. 20.

9. Бучельников М.А. Применение замедленной флуоресценции при проведении активной лихеноиндикации воздушных загрязнений г.Красноярска/ "Студент, наука, третье тысячелетие" Сборник научных статей ФНТИ и ТДМ. Красноярск, 1996. С.34-39.

Ю.Бучельников М.А. Интегральная оценка атмосферных загрязнений города биоиндикационным экспресс - методом / Тез.докл. научно-практической конференции "Экологическая безопасность". Иркутск, ИГГУ, 1996. С.24.

11 .Григорьев Ю.С., Бучельников М.А., Абакумова Н.В., Чуруксаева C.B., Рудь A.B. Оперативный мониторинг загрязнения окружающей среды по фитотестам/ Тез. докл. Между-нар. Симпозиума "Тяжелые металлы в окружающей среде", Пущино, 15-18 окт. 1996, с.21-22.

12.Бучельников М.А. Замедленная флуоресценция ассимиляционных тканей древесных растений в связи с загрязнением атмосферы / Тез.докл.Третьей Всероссийской студенческой научн. Конф. "Экология и проблемы защиты окружающей среды" Красноярск, май 1996. С.11.

13.Бучельников М.А. Новые методы устойчивости растений к техногенному стрессу/ Матер. 7 Всероссийского симпозиума "Коррекция гомеостаза", 17-22 марта 1996т Красноярск, с. 54-55.

14.Бучельников М.А. Оперативные биологические методы контроля загрязнения среды на основе тест-организмов. Тез. докл. Международной конф-ции "Экологически чистые технологические процессы в решении проблем охраны окружающей среды", Иркутск, 18-22 июня 1996 г., том доп., С.7-8.

15.Бучельников М.А., Григорьев Ю.С. Оперативные методы оценки влияния загрязнения воздушной среды на растения/Тез. докл. Междунар. научн. конф. "Влияние атмосфер-

ного загрязнения и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию состояния лесов Центральной и Восточной Европы". Москва, сентябрь 1996. С.142.

ö.Grigorev Yu.S., Buchelnikov М.А., Prokuskin A.S. Chlorophyll delayed fluorescence as a tool for rapid monitoring of environment pollution/Seven Annuel Meeting of SETAC- Europe, April 6-10 1997, Amsterdam, The Nethelands. Abstract book, № 13.8. p. 261.

7.Бучельников M.A. Лихеноиндикация техногенного загрязнепия атмосферы на территории заповедника Столбы / В сб.: Матер, рег.конф. "Экология Южной Сибири-2000 год", 27-28 ноября, Абакан, 1997. С.123.

8.Бучелышков М.А., Григорьев Ю.С. Применение замедленной флуоресценции хлорофилла при проведении активной лихеноиндикации воздушной среды города (на примере г.Красноярска) / Ботанические исследования в Сибири, Вьш.5. Красноярск, 1997. С.23-30.

19.Григорьев Ю.С., Бучельников М.А. Трансплантационная лихеноиндикация загрязнений воздушной среды на основе замедленной флуоресценции хлорофилла // Экология, 1997.Ш. С.465-467.

'O.Grigorev Yu.S., Buchelnikov М. Prokuskin A.S., Pacharkova N.V. New approach for rapid rise assessment of an enviroment pollution / First Russian SETAC Symposium 14-17 June 1998/ S.Peterspurg, 1998.P.63.

21.Зырянов A.H., Бучельников M.A., Григорьев Ю.С. Оценка состояния животного мира и качества среды обитания при проведении ОВОС / Тезисы докл. научн. конф. Томск, 1998 г.

22.Григорьев Ю.С., Бучельников М.А., Пахарькова Н.В., Дорофеев П.Г. Оценка состояния воздушной и водной среды г. Красноярска по биотестам / Тезисы докл. Всероссийской научн.-практ. конф., 20-21 октября 1998 г, Красноярск, 1998. С.15-16.

23.Григорьев Ю.С., Бучельников М.А. Биоиндикация загрязнений воздушной среды на основе замедленной флуоресценции хлорофилла листьев и феллодермы деревьев // Экология, №2,1999 г(в печати).

24.Григорьев Ю.С., Бучельников М.А., Пахарькова Н.В. Динамика сезонных изменений быстрой и замедленной флуоресценции хлорофилла феллодермы древесных растений // Физиология растений, 1999 г (в печати).

25.Бучельников М.А., Григорьев Ю.С., Зырянов А.Н., Коловский P.A. Оценка воздействия взрывных работ на окружающую среду // Сибирский экологический журнал, 1999 (в пе- / чати). /

_ //

Подписано в печать 30.12.96. Формат 60x84/16 У

Бумага тип. Печать офсетная. ] \у

Уел.печ.л. 1. Уч.изд.л. 1. I

Тираж 100 зкз Заказ № 69 Цена договорная ' \

Издательский центр Красноярского госуниЕерсигета 660041 Красноярск, лр. Свободный, 79.

Отпечатано с оригиналов заказчика в РИД КрасГУ, ООП биологического факультета 660041, Красноярск, пр.Свободный, 79, офис 44-15 тел: (3912) 44-67-40 (3)

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Бучельников, Михаил Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1.Замедленная флуоресценция хлорофилла и ее практическое применение

1.2.Применение замедленной и вариабельной флуоресценции хлорофилла для оценки физиологических изменений растений в процессе онтогенеза

1.3.Сезонные изменения флуоресцентных показателей и содержания пигментов в хлорофиллоносных тканях древесных растений

1.4.Влияние техногенных загрязнений на древесные растения. Биоиндикация по древесным растениям

1.5.Лишайники, как индикаторы чистоты атмосферы. Лихеноиндикация

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методы регистрации замедленной и быстрой флуоресценции хлорофилла

2.2 Методика сбора материала при изучении флуоресцентных параметров листьев и феллодермы побегов в пределах отдельной особи

2.3. Методика проведения биоиндикационных исследований по древесным растениям

2.4.Выбор объекта для проведения активной лихеноиндикации и модельных экспериментов

2.5. Методика сбора, подготовки материала и проведения экспериментов по изучению ЗФ и ВФ лишайников

2.6 Методика обследования состояния лишайников в заповеднике Столбы

2.8.Методика проведение активной лихеноиндикации атмосферных загрязнений на территории г. Красноярска

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ЗАМЕДЛЕННОЙ И БЫСТРОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХЛОРОФИЛЛА В ПРЕДЕЛАХ ОТДЕЛЬНОЙ ОСОБИ ДРЕВЕСНОГО РАСТЕНИЯ

3.1.Сезонная динамика флуоресцентных параметров феллодермы некоторых видов древесных растений

ГЛАВА 4. БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА ОСНОВЕ ЗАМЕДЛЕННОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХЛОРОФИЛЛА ЛИСТЬЕВ И ФЕЛЛОДЕРМЫ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

ГЛАВА 5. ИЗУЧЕНИЕ ЗАМЕДЛЕННОЙ И ВАРИАБЕЛЬНОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ЛИШАЙНИКОВ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И МОДЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ

ГЛАВА 6. ЛИХЕНОИНДИКАЦИЯ

6.1. Обследование состояния лишайников на территории заповедника Столбы.

6.2. Тепловой стресс, как способ повышения чувствительности метода пассивной лихеноиндикации

6.3.Проведение активной лихеноиндикации атмосферных загрязнений на территории г.Красноярска

ВЫВОДЫ