CC BY
15
Bir?systems
Diversity
Biosystems
Diversity
ISSN 2519-8513 (Print) ISSN 252Q-2529 (Online) Biosyst. Divers., 25(2), 1Q2-1Q7 doi: 1Q.15421/Q11715
The effect of motor vehicle emission
on morphological and physiological characteristics of Rhus typhyna
O. P. Dzhygan
Dnipro State Agrarian and Economic University, Dnipro, Ukraine
Article info
Received 24.04.2017 Received in revised form
14.05.2017 Accepted 16.05.2017
Dnipro State Agrarian and Economic University, Sergey Ephremov Str., 25, Dnipro, 49600, Ukraine. Tel.: +38-066-458-43-23. E-mail: elenapriymak@ua.fm
Dzhygan, O. P. (2017). The effect of motor vehicle emission on morphological and physiological characteristics of Rhus typhyna. Biosystems Diversity, 25(2), 102-107. doi:10.15421/011715
This article analyses changes of morphological indicators of Rhus typhyna L. in roadside plantations in Pavlograd, Ukraine. Experimental plots were placed at a distance from 1 to 130 m from the road. The control group of plants was at a distance of 1500 m from the highway. The plants were measured for length and thickness of annual sprout, number of leaves on it, the content of chlorophyll in leaves and accumulation of cadmium and lead in the tissues of these organs. It was found that, compared to the relatively clean area, the greatest decrease in the length and thickness of the annual shoots of the trees in the plantations, was for those which were at a distance of one metre from the highway. The number of leaves on a one-year shoot was significantly decreased compared to controls at all sites except those situated at a distance of one hundred and thirty meters from the path of moving sources of pollution. We evaluated the impact of transport emissions on the assimilatory apparatus. Within the twenty-five meter zone, there was an increase in the area of the leaf. The assimilation surface area was significantly decreased relative to values in the conditionally clean area only in the plants growing at a distance from one to five meters from the road. We identified a negative effect of the ingredients of motor emissions on chlorophyll content in leaves. The amount of chlorophyll a decreased with decreasing distance from the plantation to the road within the forty-meter area. Changes in the content of chlorophyll b lacked a clear pattern. The concentration of this pigment increased compared with control in a five-meter area, at a distance of twenty five meters it significantly decreased and did not differ from the indicators in the relatively clean areas, which were growing at a distance of forty and one hundred and thirty meters from the road. The amount of chlorophyll a + b in the leaves decreased compared to the control. Lead accumulated in these plant organs in the forty-meter zone. The amount of cadmium in the tissues of the leaf was significantly higher than the control values on plots located at a distance of twenty five meters. The strongest negative effects of phytotoxicants on susceptible plants occurred in plantations in the five-meter zone, which led to deterioration of the decorative quality of the plants.
Keywords: lead; cadmium; pollutants; chlorophyll; growth
Морфофiзiологiчнi показники Rhus typhyna за дп викидiв автотранспорту
О. П. Джиган
Днтровський державний azpapHO-eKOHOMi4Huu утверситет, Днтро, Украта
Дослщжено вплив виквдв автотранспорту на морфофгзюлопчш показники рослин Rhus typhyna L. у примапстральних насадженнях у м. Павлоград. Найсуттевше га^вняно з контрольною групою рослин (1500 м вщ полотна автошляху) знижуетъся довжина та товщина рiчних пагошв дерев, що зростали на вщсташ 1 м вщ траси. Юльюсть листов на пагош достсгарно знижуетъся щодо показниюв рослин чисто! зони у рослин всих дослщних дiлянок, о^м розташовано! на вщсташ 130 м вщ лши руху пересувних джерел забруднення. Встановлено тенденщю до збшьшення площi листка у двадцятип'ятиметровш зош дп викидiв. Асим^цшна поверхня достсгарно зменшувалася у п'ятиметровш зош впливу полютанпв. Оцшено вплив iнгредiентiв вихлошв автотранспорту на вмют хлороф^ в листках дослщних рослин. Юльюсть хлорофшу а зменшуеться зi зменшенням вщсташ до полотна шляху в сорокаметровш зош. Змши концентрацп хлороф^ b мали ргзну спрямовашсть. Сума хлорофшв а + b у листках знижувалась га^вняно з контролем. У листках рослин сорокаметрово! зони накопичувався свинець, двадцятип'ятиметрово! - кадмш. Найсильшшо! негативно! дп фтэтоксиканпв зазнають рослини п'ятиметрово! зони, що призводить до попршення декоративних якостей рослин.
Ключовi слова: кадмш; свинець; хлорофш; picT; полютанти Вступ
У сучасних MicTax i3 розвиненою шфраструктурою набу-вае все бшшм гостроти проблема забруднення довкшля по-лютантами антропогенного походження. Найб^льша частка в еколопчних збитках припадае на автотранспортний комплекс, обсяги забруднення його викидами атмосфери та Грунту урба-
тзованю теpитоpiй становлять 6Q-71% (Li et al., 2Q12). Авто-тpaнспоpтнi викиди мiстять понад 2QQ piзниx сполук, у тому числi важк! метали (Pulles et al., 2Q12). Забруднення ними довкшля стало глобально проблемою (Moroz et al., 2Q11; Gueguen, 2Q12; Gunawardena et al., 2Q12; Rodrigues et al., 2Q12; Faly & Brygadyrenko, 2Q14; Karim et al., 2Q14). Piвень забруднення атмосфери теxногенно трансформованик теpитоpiй невпинно
зростае у зв'язку 3i збиьшенням пересувних 3aco6iB на шляхах. Найнебезпечнший для вуличних насаджень вплив мають свинець i кадмш, як! мстаться в газоподбних викидах транспорту (Baccio et al., 2014; Deljanin et al., 2014). Свинець i кадм1й не е необхщними для нормально! жипедаяльносп рослин елементами, але вони активно поглинаються рослинними тканинами, довго збергають токсичш властивосп, мають тривалу негативну дю та тслядш на оргашзм (Clemens, 2001; Luo et al., 2016).
Вищезгадат полютанти накопичуються в лист! рослин культурфггоценоз1в (Bessonova, 1984; Гнут^к, 2008; Tomasevic et al., 2013; Vetchynnykova, 2013; Norouzi et al., 2015), вклика-юч змши анатотчно! будови (Lomaglio, 2015), кори (Nicola et al., 2013, 2015; Bussotti et al., 2015), пилку (Chropenova et al., 2016), а також порушують метабол!чш процеси (Candekova, 2010; Zhahg et al., 2016).
Прямий вплив цих важких метал1в на рослину починаеться з контакту забруднювача та його поглинання надземними органами рослин (переважно листям). За умов сучасних мега-полгс!в як бар'ер на шляху розповсюдження важких метал1в використовують деревш рослини. 1х асимияцшний апарат мае добре розвинену поверхню обмшу з оточуючим повпрям, по-глинае та осаджуе з повпря велику юльюсть домшок, проте зазнае найсильнших пошкоджень пор1вняно з шшими органами (Kocic, 2014).
За до важких метал1в, особливо свинцю та кадмга, змшю-еться функцюнальний стан деревних порщ: попршуються ростов! процеси (Ponomareva, 2009; Candekova, 2010; Ivanchenko, 2016; Moskalyk, 2016; Vynogradova, 2016), вщбуваються змши морфолопчних i анатотчних показнижв листкв, попршуеть-ся клпинний метабол!зм (Baycu, 2006; Erofeeva, 2010).
Подабш негативы змши знижують декоративш та буферы властивосп насаджень, знижуючи тим самим ефект оптижза-ци техногенно трансформованих територш. Шляхи подолання проблеми забруднення мюьких територш полягають в еколо-пзаци автомобшьного траспорту та полшшены складу зелених насаджень, особливо на примапстральних територ1ях (Pretzsch et al., 2015; Bodnaruk et al., 2017).
Для збереження естетичного вигляду рослин i оптижзаци урбашзованих територш створюють насадження з швидкорос-лих, декоративних та вщносно толерантних до забруднювач1в деревних порщ. На забруднених територ1ях для розширення видового рiзномaнiгтя та шдвищення декоративно! цшносп садово-паркових об'eкгiв використовують штродуковаы види, що походять !з Швычно! Америки, серед них широко викорис-товуеться сумах пухнастий (Rhus typhyna L.). 1нтенсифжаци культивування цього виду у вуличних насадженнях мст спри-яе його екологiчнa пластичысть i так! висок! декоративы яко-сп як форма та aрхiтекгонiкa крони, форма листкв i суцвпь, сезонысть забарвлення. Рослини R. typhyna свплолюбы, швид-коросл!, середньовибaгливi до родючосп Грунту та посухостш-ю (Oleksijchenko et al., 2014).
За умов урбаызованих територш цей штродуцент у склад! зелених насаджень зазнае несприятливого впливу антропоген-них фактор!в. Проте використання вищезазначеного виду для створення примапстральних насаджень у мстах ывденного Сходу Укра!ни з добре розвиненою автотранспортною мережею майже не дослщжувалося.
Мета дано! статт - проанал!зувати вплив викидв автотранспорту на морфолопчы та ф!зюлопчы показники R typhyna.
MaTepiai i методи дослвдження
Об'ект дослщження - рослини R. typhyna, вжом 4-6 роюв, що зростали на п'яти достдних дшянках, розташованих на р!з-нш вщстаы в!д полотна автошляху в м. Павлоград. Длянка 1 розташована на вщстаы одного метру вщ полотна автошляху, дшянка 2 - 5 м, длянка 3 - 25 м, диянки 4 та 5 - на вщстаы 40 та 130 м вщповщно. Контрольы рослини зростали на диянщ, яка розташована на вщстаы 1500 м вщ автотраси, шших дже-
рел забруднення знаходилися на вщстаы понад 10 км. Дшянки розмщеы за допомогою рендом!зованого методу, агрох!тч-ний фон в !х межах вир!вняний. Для дослщжень використову-вали 10 модельних дерев, зразки вщбирали з модельних гшок ор!ентованих на ывденний схвд Приргст пагоыв i площу лист-ково! пластинки визначали за Молчановим (Molchanov and Smirnov, 1967). Зразки листкв брали з ывденно-схщно! части-ни крони на висот 1,6-1,8 м вщ поверхы Грунту. Для лабора-торних дослщжень !з кожно! длянки вщбрали 25 гшок, 30 листюв i 25 наважок листя. Вмтст хлорофшу визначали ыс-ля його екстракци 96% етанолом на спектрофотометр! СФ-2000. Розрахунки здшснювали за формулами Вштерманса, Монса (Bessonova, 2006). Вмют важких метал!в у листках визначали методом атомно-абсорбцшно! спектроскоп!! (Bessonova, 2001) на атомно-абсорбцшному спектрофотометр! С-115. Морфолопчы дослщження виконували в трикратнш, бкштч-ш в п'ятикратнш повторност! Величину автотранспортного потоку на шляху оцшювали за стандартною методикою (Ma-ljugin and Parsaev, 2012).
Розраховували середне арифметичне значення ознак i стан-дартну помилку (SE). Перев!рку на нормальысть розпод!лу проведено методом розрахунку асиметр!! та ексцесу. Для оц-нювання достов!рност! вiдмiнностi м!ж виб!рками застосовано t-критерiй Стьюдента.
Результати
У нашому досл!дженн! отриман! дан!, як! св!дчать про р!з-ний стушнь зм!н у морфолог!чних та ф!зюлопчних показниках рослин R. typhyna за умов ди автотранспортних ем!с!й.
За умов до викид!в автотранспорту ргст пагон!в достов!рно знижуеться на дшянках, розташованих у п'ятиметровш зон! вщ шляху. На д!лянц! 1 зменшення значень р!чного приросту па-гоив спостер!гали на 21,2% за умов вщносно чисто! зони (табл. 1). У рослин !з д!лянки 2 цей показник був на 12,4% мен-ший за контрольн! значення. На д!лянках 3, 4, та 5 показники були на р!вн! контрольних. Товщина однор!чних пагон!в у досл!джуваних рослин достов!рно р!знилася вщ контрольних лише на д!лянц! 1 (була биьшою на 48,5%).
Таблиця 1
Довжина та товщина р!чних пагон!в R. typhyna
за умов забруднення викидами автотранспорту (х ± SE, n = 25)
Длянка Довжина % до Товщина % до
пагона, мм контролю пагона, мм контролю
Контроль 167,4 ± 6,1 100 10,5 ± 0,3 100,0
Д!лянка 1 (1 м) 138,1 ± 5,4* 78,7 15,6 ± 0,6* 148,5
Длянка 2 (5 м) 146,5 ± 6,0* 87,5 11,5 ± 0,5 109,5
Длянка 3 (25 м) 155,3 ± 7,0 92,7 11,0 ± 0,4 104,7
Длянка 4 (40 м) 153,9 ± 6,7 91,9 10,0 ± 0,5 95,2
Д!лянка 5 (130 м) 165,6 ± 7,5 98,9 10,7 ± 0,2 101,9
Примтка: * - р!зниця м!ж контрольным i досл!дним вар!антом статис-тично достов!рна за Р < 0,05.
Один !з най!нформативн!ших показник!в стану рослин -показники асим!ляц!йно! поверхт. К!льк!сть листк!в на р!ч-ному прирост! за д!! викид!в автотранспорту в!дносно контролю знижувалася (табл. 2). Найменше число цих оргашв у рослин розвивалося на пагонах рослин д!лянки 1 - на 32,2% н!ж в умовно чистш зон!. На в!дстан! п'яти метр!в в!д автошляху (д!-лянка 2) значення показника були меншими за контрольн! на 27,8%. На дшянках 3 та 4 значення показника майже не р!зни-лися м!ж собою - на 8,7% та 10,7% нижч! за контрольна У рослин, що зростали на вщстат 130 м вщ шляху, к!льк!сть листк!в достов!рно не р!знилася в!д умовно чисто! зони. Зменшення числа листюв на р!чних пагонах рослин за д!! автотранспортник викидв наведено у роботах низки автор!в. Так вста-новлено, що за впливу транспортних викидв значення вище-згаданого показника у клена гостролистого, липи широколисто! та робшп звичайно! (Ivanchenko and Bessonova, 2016), липи
серцелисто!, клену ясенелистого (Vynogradova, 2016) знижува-лися щодо умовно чисто! зони. Площа листка у Я 1уркупа ви-значаеться кшьюстю листочюв на рана, та !х площею. За впливу викидiв на рослини, що зростали в п'ятиметровш зон вщбува-лося збiльшення площ1 листка. На дшянках 1 та 2 за листочки на рана мали бшьшу, нш: у контрот площу. Значення параметру збшьшувалося на 36,3% та 20,7% порвняно з контролем у насад-женнях на в^стан одного та п'яти метрiв вщ полотна шляху.
Ишредаенти автотранспортних викидв на площу асимшя-цшно! поверхт суттевого не впливали. Достов1рне зниження значень цього показника спостерггали у рослин, яю зростали
на вщстат одного (дiлянка 1) та п'яти метрiв вщ автошляху (дiлянка 2) на 16,6% та 12,8% поршняно з контролем. На шших длянках р1зниця значень даного показника вщносно контролю недостов1рна. За умов зростання в зон до автотранспортних викидв скорочення асимшяцшно! площ^ встановлене для клену ясенелистого (Vynogradova, 2016), клену гостролистого, ро-звичайно! (Ivanchenko and Bessonova, 2016), липи серцелисто! та липи широколисто! (Ponomarеva, 2009). Таким чином, забруднення довкшля емюсмми автотранспорту призво-дить до прштачення росту р1чного пагону та його структурних елементв у п'ятиметровш зон в1д полотна автошляху.
Таблиця 2
Характеристика асимшяцшного апарату Я 1уркупа за умов забруднення викидами автотранспорту (х ± БЕ, п = 25)
Дшянка Кшьюсть листюв на пагот, шт. % до контролю Площа листка, см2 % до контролю Площа асимшяцшно! поверхш пагона, см2 % до контролю
Контроль 11,5 ± 0,37 100,0 201,4 ± 7,8 100,0 2320± 112 100,0
Дшянка 1 (1 м) 7,8 ± 0,30* 67,7 274,5 ± 11,3* 136,3 1936 ± 93* 83,4
Дшянка 2 (5 м) 8,3 ± 0,35* 72,2 243,2 ± 9,5* 120,7 2 023 ± 88* 87,2
Дшянка 3 (25 м) 10,5 ± 0,47* 91,2 215,6 ± 8,8 107,1 2265± 110 97,6
Дшянка 4 (40 м) 10,3 ± 0,39* 89,2 218,9 ± 10,2 108,7 2310± 108 99,6
Дшянка 5 (130 м) 10,9 ± 0,45 94,8 210,7 ± 9,2 104,6 2318±113 99,9
Примтка: * - див. табл. 1.
Анал1з впливу автотранспортного забруднення на вмст хлорофшу a в листках Я 1урНула показав достов1рне зменшен-ня цього показника за винятком значень параметру на дшянщ 5. Кiлькiсть хлорофiлу a на дшянщ 1 на 30,7% менша, тж у вщносно чистш зот. З1 збiльшенням в1дстан1 в1д полотна шляху вмтст хлорофiлу a менше р1зниться в1д контрольних значень. На вщстат 5 м (дшянка 2) в1д автошляху цей показник був нижчим на 23,8%, а на дшянках 3 та 4 - на 17,5% та 11,4%, вщповщно. За умов забруднення вщбувалася змша концентра-цИ хлорофшу Ь. Достов1рне збiльшення вмсту цього шгменту спостершали лише на дшянках, розташованих в п'ятиметровш зон вщ шляху. В листках дерев, що зростали на в1дстан1 1 м (дшянка 1) та 5 м (дшянка 2) вщ шляху значення даного показника були вишцми за контрольн на 27,1% та 16,9% вщповщно. На дiлянцi 3 (25 м) кшькють пименту достов1рно менша на 13,6% за показники вщносно чисто! зони. Значення параметру на дшянках 4 та 5 не р1знилися вщ контрольних. Таким чином, за умов до викидiв автотранспорту кшькютъ хлорофiлу a в листках дослщжуваного виду в сорокаметровш зон в1д шляху зменшуеться. Чтко! направленосп змш вмтсту хлорофiлу Ь у цш зон не спостерггали: на в^стан вщ 1 до 5 м значення перевищують контрольт, з1 збiльшенням вщдаленосп до 25 м зменшуються, а починаючи з 40 м - достов1рно не р1зняться
х1
о4 £
£
а §
н
О
т
140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
вщ контрольних. Сума хлорофшв a + Ь менша, тж у контроле лише в листках рослин, що зростали в двадцяти п'яти метровш зон в1д автошляху (табл. 3, рис. 1). Найменший вмют шгмен-тгв у рослинах 1з дшянки 1 (на 16,9% нижчий за контрольт). Близью змши даного показника в листках Я 1урНупа на дшянках 2 та 3: на 14,1% та 16,5% менш! за значення в умовно чистш зот.
Сшввщношення хлорофшв a/b достов1рно менше за контрольт в листках рослин, що зростали на дшянках 1 та 2. На цих дшянках у листках рослин знижуеться сумарний вмют хлорофiлу. На дiлянцi 3 на фот зниження суми хлорофшв a + Ь !х стввщношення не р1зниться в1д контрольного.
У тканинах листюв виявлено накопичення таких важких металiв, як Cd та РЬ, що мютяться у вихлопах трашспортних засобiв. На дiлянцi, розташованш у метров1 зон вщ автошляху, вмтсту вищезгаданих забруднювачiв у листках перевищував контрольн показники на 56,5% (свинець) та 80,6% (кадмш). Збшьшення в1дстан1 в1д про!жджо! частини до 5 м (дшянка 2) р1зниця в значеннях показника в умовно чистш зот та за умов забруднення зменшуеться до 30,4% (свинець) та 41,3% (кадмш). У листках рослин, що зростали на дшянщ 3 концентрация свинцю та кадмто майже однаково вища за таку в контрш (на 28,3% та 23,1%).
Пхлорофш а Пхлорофш Ь Шхлорофш а +Ь Ихлорофш а/Ь
Д1лянка 1 Дшянка 2 Дшянка 3 Дшянка 4 Дшянка 5
Дшянка
Рис. 1.
* —
Вплив викидв автотранспорту на вмют хлорофшв у листках Я. рркуна (х ± БЕ, п = 5): р1зниця м1ж контрольним \ досл1дним вар1антом статистично достов1рна за Р < 0,05
*
*
*
*
* *
*
Огуегя., 25(2)
Таблиця 3
Втсг хлорофшв (мг/г CKpoï маси) у листках R typhyna за умов забруднення викидами автотранспорту (х ± SE, n = 5)
Длянка Хлорофш a Хлорофш b Хлорофш a + b Хлорофш a/b
Контроль 1,89 ± 0,08 0,59 ± 0,02 2,48 ± 0,11 3,20 ± 0,12
Длянка 1 (1 м) 1,31 ± 0,05* 0,75 ± 0,03* 2,06 ± 0,09* 1,74 ± 0,07*
Длянка 2 (5 м) 1,41 ± 0,06* 0,69 ± 0,02* 2,13 ± 0,10* 2,09 ± 0,09*
Длянка 3 (25 м) 1,56 ± 0,07* 0,51 ± 0,02* 2,07 ± 0,08* 3,06 ± 0,11
Длянка 4 (40 м) 1,67 ± 0,05* 0,54 ± 0,02 2,21 ± 0,10 3,09 ± 0,14
Длянка 5 (130 м) 1,74 ± 0,06 0,56 ± 0,01 2,30 ± 0,09 3,11 ± 0,13
Примтка: * - див. табл. 1. Таблиця 4
Втсг важких метал!в у листках R. typhyna за умов забруднення викидами автотранспорту (х ± SE, n = 5)
Длянка Pb, мг/кг % до контролю Cd, мг/кг % до контролю
Контроль 0,46 ± 0,01 100,0 4,94 ± 0,21 100,0
Длянка 1 (1 м) 0,72 ± 0,03* 156,5 8,92 ± 0,38* 180,6
Длянка 2 (5 м) 0,60 ± 0,02* 130,4 6,98 ± 0,32* 141,3
Длянка 3 (25 м) 0,59 ± 0,01* 128,3 6,08 ± 0,26* 123,1
Длянка 4 (40 м) 0,58 ± 0,02* 126,1 5,59 ± 0,19 113,1
Длянка 5 (130 м) 0,45 ± 0,01 97,8 5,57 ± 0,23 112,7
ПримЫка: * - див. табл. 1.
На дшянщ 4 достов!рне тдвищення значень даного показ-ника зафжсоване лише для свинцю. У рослин, що зростали на вщстат 135 м вщ шляху, р1зниця значень недостов1рна.
Обговорення
До основних прояв!в токсичноï до шгредонпв автотран-спортних викидв на рослини належать порушення процеов росту та розвитку вегетативних наземних оргашв, пригтчення процеса фотосинтезу (Bessonova, 1984; Рпушак, 2008; Erofe-eva, 2010; Ivanchenko and Bessonova, 2016; Vynogradova, 2016). Загальний показник стану деревних рослин в умовах техноген-но змшеного середовища - штенсивтсть ростових процес!в. За результатами наших дослщжень у R. typhyna ргст пагошв у довжину достов1рно гальмуеться на вщстат одного та п'яти метр!в вщ шляху. 3i зростанням вщстат ступшь змш даного показника зменшуеться. Тенденция до зменшення довжини р1ч-них патанв за умов забруднення аерополютантами довкшля встановлена для деревних видв примапстральних насаджень деякими авторами. У рослин Acer negundo L. рядових насаджень узб1ч автошляху довжина однор1чного вегетативного па-гона на 22-26% менша за контрольну (Vynogradova, 2016). Наявнсть в атмосфер! транспортних емкш негативно вплива-ла на ргст паготв, викликаючи зменшення значень на 40,5% у Acer platanoides L., Tilia plathyphyllos Бторр. - на 29,6 %, у Robinia pseudoacacia L. - на 19,7% (Ivanchenko and Bessonova, 2016). У рослин ¿з роду Tilia L., яю розташовувалися в лунках пришляхових смуг, довжина р1чного прироста знижувалася пор!вняно з контрольними значеннями (Ponomarеva, 2009).
Пригтчення ростових процес!в на забруднених територ!ях здебшьшого пов'язане з1 скороченням площ1 асимшяцшного апарату та порушенням процесу фотосинтеза. Як показник ф1зюлопчного стану деревних рослин урбатзованого середовища використовують змши пiгментноï системи фотосинтетичного апарату. Фотосинтетична активтсть - показник за-гального стану рослинного оргатзму, осюльки р!зт полютан-ти (у тому числ1 важк метали) дють на хлоропласти, шпбу-ють фотосинтетичт процеси (Candekova, 2010). Вмкт хлоро-фиу в листках рослин визначаеться сильною дою як природ-них, так i антропогенних фактор!в. Тому змши його юлькосп використовують як неспециф1чний маркер забруднення довкшля, у тому чист важкими металлами - складовими авто-
транспортних емiсiй (Norouzi, 2015). Деяю автори вважають, найшформативн!шим не BMicT хлороф!л!в a та b, а !х сп!вв!дно-шення (Moskalyk, 2016).
У наших досл!дженнях у рослин, що зростали на в!дстан! 25 м вiд шляху, концентращя суммарного вм!сту фотосинте-тичних п!гмент!в знижуеться пор!вняно з контролем але спв-вiдношення цих речовин не рiзниться вiд аналогiчного за умов в!дносно чисто1 зони. В!дсутн!сть зм!н мiж цими показниками на думку деяких дослiдникiв (Erofeeva, 2010; Norouzi, 2015; Moskalyk, 2016) мае фiзiологiчне значення та являе собою за-хисну реакцiю, за допомогою яко1 рослина долае несприятли-вий вплив фiтотоксикантiв.
Зм!на вмiсту хлорофшу може пояснюватися накопиченням у тканинах листка таких важких металiв, як Cd та Pb. Вмiст кадмю у досл!джуваних рослин перебував у межах 4,948,92 мг/кг сухо! ваги. Зг!дно зданими Kabatta-Pendias and Pendias (1989), фоновий вмст цього металу в надземн!й частит рослини може коливатися в межах 0,05-0,80, а токсичний -1,0-70,0 мг/кг сухо! ваги. Проте, в окремих випадках кiлькiсть даного елементу може сягати понад 80 мг/кг (Bessonova, 2001; Rascio, 2011). У пер!од, коли проведено нашi досл!дження, концентрацiя кадм!ю дещо перевищувала нижню межу токсичного д!апазону.
Свинець належить до приор!тетних токсичних елемент!в, вмiст яких значно тдвищився в урбан!зованому середовищ! останн!ми десятил!ттями (Pinamonti, 1997; Brunner, 2008; Bal-trenataite, 2012; Marx, 2016). Основна частина цього елемента та його сполук потрапляе в атмосферу з викидами автотранспорту, в якому використовують етильоване пальне. В умовах забруднення середовища мегапол!с!в токсичний свинець потрапляе в рослини не тшьки з Грунту через кореневу систему (Aznar et al., 2008), а й поглинаеться асимшяцшними органами рослин з атмосферного пов!тря (Alahabadi et al., 2017; Shahid, 2017). 1нтенсивн!сть очищення повпря в!д даного ф!тотокси-канта листям деревних рослин становить 30-40 мг/кг сухо! ваги (Bessonova, 2001). Акумуляцш його в листках рослин -один !з фактор!в зм!ни морфоструктурних (Ugolini, 2013) та ф!-зюлопчних параметрiв (Candekova, 2010). Вмiст цього елементу в рослинах в!дносно чистих територiй коливаеться в межах 0,1-10 мг/кг сухо! ваги (Kabatta-Pendias and Pendias, 1989). Концентрац!я свинцю в листках R. typhyna на досл!дних дшян-ках не перевищувала наведен! значення, але в 1,2-1,5 раза перевищувала контрольн! показники. Накопичення свинцю в листках деревних вид!в, що зростали поблизу автошляx!в, в!д-м!чають деякi автори (Erofeeva, 2010; Gueguen, 2012; Vetchyn-nykova, 2013). Перевищення фонового вм!сту даного полютан-ту в дев'ять раз!в встановлене в листках берези повисло!, в ш!сть раз!в - для топол! чорно! (Erofeeva, 2010). Вм!ст свинцю достов!рно перевишував контрольн! значення у горобини звичай-но!, липи серцелисто!, топол! чорно! та берези повисло! за умов високого техногенного навантаження (Vetchynnykova, 2013).
Викиди автотранспорту за нашими досл!дженнями пригн!-чують ростов! процеси R. typhyna в п'ятиметров!й зон! в!д автошляху, що зумовлюе зниження декоративност! рослин. На в!дстан! понад 5 м спостер!гали зм!ни лише вм!сту хлорофшу та важких метал!в, що не викликало зменшення довжини р!ч-ного приросту та листково! поверхн!. Тому рослини R. typhyna в!ком 4-6 рок!в можуть бути рекомендован! для створення зелених насаджень на в!дстан! не меншо! за 5 м в!д автошляху.
У подальшому необхщне проведення достджень мехатзмгв стшкосп R typhyna до да викидв автотранспорту.
Висновки
Найсильнше за да викидв автотранспорту змшилися морфолопчш та фхзюлопчш показники рослин R. typhyna, що зростали на вщсташ одного та п'яти метргв вщ полотна автошляху. За таких умов пригшчувався ргст паготв у довжину, знижувалася загальна концентрация хлорофiлiв та вщбувалося накопичення свинцю та кадмто в лист!. На дшянщ 1 окр1м вище перел1чених зм1н знижувалася площа асимшяцшно! по-верхш та потовщувалися однор1чш пагони поргвняно з умовно чистою зоною.
Установлене зниження вмтсту хлороф1лу а в листках рослин, що зростали на дшянках 1, 2, 3 та 4. Чгтка тенденщя у напряму змш концентраци хлорофшу b за да полютанпв вщ-сутня. Загальна кшькють зелених гигменпв достов1рно менша за аналопчш значення в контрот на дшянках 1, 2 та 3.
Змши в концентраци хлорофшв пояснюються накопичен-ням важких металгв у тканинах листюв. Вмтст свинцю та кадмгю перевищуе контрольш значення у рослин, що зростали в сорокаметровш зот вщ автошляху. На вщстат 135 м вмтст свинцю достов1рно не р1знився, а кадмгю - був вищим за такий у рослин умовно чисто! зони.
Накопичення кадмгю та свинцю понад контрольних значень, зменшення вмсту зелених шгменпв не призводило до порушень ростових процесгв у рослин на вщстат 25 м в1д полотна автошляху та не знижувало !х декоративних якостей.
Рослини R. typhyna вжом 4-6 рокiв можуть бути рекомендован! для створення зелених насаджень, розташованих на вщ-стан! 25 м вщ автомоб1льного шляху.
References
Alahabadi, A., Ehrampoush, M., Miri, M., Aval, H., Yousefzadeh, S., Ghaffari, H., Ahmadi, E., Talebi, P., Fathabadi, Z., Babai, F., Nikoonahad, A., Sharafi, K., & Hosseini-Bandegharaei, A. (2017). A comparative study on capability of different tree species in accumulating heavy metals from soil and ambient air. Chemosphere, 172, 459-467. Aznar, J.-C., Richer-Lafleche, M., Begin, C., & Rodrigue, R. (2008). Spatiotemporal reconstruction of lead contamination using tree rings and organic soil layers. Science ofthe Total Environment, 407(1), 233-241. Baccio, D., Castagna, A., Tognetti, R., Ranieri, A., & Sebastiani, L. (2014). Early responses to cadmium of two poplar clones that differ in stress tolerance. Journal of Plant Physiology, 171(18), 1693-1705. Baltrenataite, E., Lietuvninkas, A., & Baltrenataite, P. (2012). Use of dynamic to assess metal uptake and transfer in plants - example of trees. Water, Air and Soil Pollution, 223(7), 4297-4306. Baycu, G., Tolunay, D., Ozden, H., & Gunebakan S. (2006). Ecophysiological and seasonal variation in Cd, Pb, Zn and Ni concentrations in the leaves of urban deciduous trees in Istambul. Environmental Pollution, 143, 545-554. Bessonova V. P. (2001). Metody fitoindykacii v ocinci ekologichnogo stanu dovkillja [Phytoindication methods in the evaluation of the ecological state of the environment]. Vidavnictvo ZDU, Zaporizhzhja (in Ukrainian). Bessonova, V. P. (2006). Praktykum z fiziologii roslyn [Workshop on physiology
of plants]. PP "Svidler A. A.", Dnipropetrovsk (in Ukrainian). Bessonova, V. P., Lyzhenko, I. I., Mihajlov, O. F., & Kulaeva, O. N. (1984). Vlijanie citokinina na rost rastenij i soderzhanie hlorofilla v listjah v uslovijah zagrjaznenija sredy [The effect of cytokinin on plant growth and chlorophyll content in the leaves in conditions of contamination of environment]. Fiziologija Rastenij, 31(6), 1149-1153 (in Russian). Bodnaruk, E., Kroll, C., Yang, Y., Hirabayashi, S., Nowak, D., & Endreny, T. (2017). Where to plant urban tree? A spatially explicit methodology to explore ecosystem service tradeoffs. Landscape and Urban Planning, 157, 457-467.
Brunner, I., Luster, J., Gunthardt-Goerg, M., & Frey, B. (2008). Heavy metal accumulation and phytostabilisation potential of treefine roots in a contaminated soil. Environmental Pollution, 152(3), 559-568. Bussotti, F., & Pollastrini, M. (2015). Evaluation of leaf features in forest trees: Methods, techniques, obtainable information and limits. Ecological Indicators, 52, 219-230. Candekova, O. P., & Neverova, O. A. (2010). Vlijanie vybrosov avtotransporta na pigmentnyj kompleks listev drevesnyh rastenij [The influence of emissions
of motor transport on pigment complex of leaves of woody plants]. Izvestija Samarskogo Nauchnogo Centra Rossijskoj Akademii Nauk, 12, 853-859 (in Russian).
Chropenova, M., Klemmova Greguskova, E., Karaskova, P., Pribylova, P., Kukucka, P., Barakova, D., & Cupr, P. (2016). Pine needles and pollen grains of Pinus mugo Turra - A biomonitoring tool in high mountain habitats identifying environmental contamination. Ecological Indicators, 66, 132-142.
Clemens, C. (2001). Molecular mechanisms of plant metal tolerance and homeostasis. Planta, 212, 475-486.
Deljanin, V. I., Tomasevic, M. N., Anicic, M. P., Antanasijevic, D. Z., Peric-Grujic, A. A., & Ristic, M. D. (2013). Lead isotopic composition in tree leaves as tracers of lead in an urban environment. Ecological Indicators, 45, 640-647.
Erofeeva, E. A., & Naumova, M. M. (2010). Vzaymosvjaz fyzyologo-morfology-cheskyh pokazatelej lystovoj plastynky berezy povysloj s soderzhanyem v nej tjazhelyh metallov [Interrelationship of physiological and morphological parametrs of birch leaf lamina with the heavy metals content]. Vestnyk Nyzhegorodskogo Unyversyteta imeni N. Y. Lobachevskogo, 1, 140-143 (in Russian).
Faly, L. I., & Brygadyrenko, V. V. (2014). Patterns in the horizontal structure of litter invertebrate communities in windbreak plantations in the steppe zone of the Ukraine. Journal of Plant Protection Research, 54(4), 414-420.
Gueguen, F., Still, P., Geagea, M., & Boutin, R. (2012). Atmospheric pollution in an urban environment by tree bark biomonitoring - Part I: Trace element analysis. Chemosphere, 86(10), 1013-1019.
Gunawardena, J., Egodawatfa, P., Ayoko, G., & Goonetilleke, A. (2012). Role of traffic in atmospheric accumulation of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons. Atmospheric Environment, 54, 502-510.
Ivanchenko, O. E., & Bessonova, V. P. (2016). Indykacija stanu derevnyh roslyn parkiv m. Dnipropetrovsk za morfofiziologichnymy pokaznykamy [Indication of the condition of woody plants of parks in Dnepropetrovsk on morfo-physiologycal indexes]. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, Ecology, 24(1), 109-118 (in Ukrainian).
Kabatfa-Pendias, A., & Pendias, H. (1989). Mikrojelementy v pochvah i rastenijah [Microelements in soils and plants]. Mir, Moscow (in Russian).
Karim, Z., Qureshi, B., Mumtaz, M., & Qureshi, S. (2014). Heavy metal content in urban soils as an indicator of antropogenic and natural influences on landscape of Karachi - A multivariate spatio-temporal analysis. Ecological Indicators, 42, 20-31.
Kocic, K., Spasic, T., Urosevic, M., Tomasevic, M. (2014). Trees as natural barriers against heavy metal pollution and their role in the protection of cultural heritage. Journal of Cultural Heritage, 15(3), 227-233.
Li, Q., Cheng, H., Zhou, T., Lin, C., & Guo, S. (2012). The estimated atmospheric lead emissions in China, 1990-2009. Atmospheric Environment, 60, 1-8.
Lomaglio, T., Rocco, M., Trupiano, D., De Zio, E., Grosso, A., Marra, M., Delfine, S., Chiatante, D., Morabito, D., & Scippa, G. S. (2015). Effect of short-term cadmium stress on Populus nigta L. det^hed leaves. Journal of Plant Physiology, 182, 40-48.
Luo, Z., He, J., Polle, A., & Rennenberg, H. (2016). Heavy metal accumulation and signal transduction in herbaceous and woody plants: Paving the way for enhancing phytoremediation efficiency. Biotechnology Advances, 34(6), 1131-1148.
Maljugin, P. N., & Parsaev, E. V. (2012). Izmerenie parametrov i raschet transportnyh potokov [Measurement of parameters and calculation of traffic flows]. SibADI, Omsk (in Russian).
Marx, S. K., Rashid, S., & Stromsoe, N. (2016). Global-scale patterns in anthropogenic Pb contamination reconstructed from natural archives. Environmental Pollution, 213, 283-298.
Molchanov, A. A., & Smirnov, V. V. (1967). Metodika izuchenija prirosta drevesnyh rastenij [Methods of studying the growth of woody plants]. Nauka, Moscow (in Russian).
Moroz, K. O., Lygun, A. V., & Brygadyrenko, V. V. (2011). Sezonna dynamika pidstylkovoji mezofauny antropogenno transformovanykh ecosystem m. Dniprodzerzhyns'k [Litter mesofauna seasonal dyna^cs of ant^pogeni-cally transformed ecosystems in Dniprodzerzhinsk city]. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, Ecology, 19(2), 93-102.
Moskalyk, G. G., & Burtova, J. N. (2016). Ocenka ekologicheskogo sostojanija urboekosistemy po folia^ym pokazateljam Tilia cordada Mill. [Assessing the environmental status of urban ecosystem on Tilia cordada Mill. indicators]. Ekologycheskij Monitoring i Bioraznoobrazie, 11(1), 88-91 (in Russian).
Nicola, F., Baldantoni, D., Sessa, L., Monaci, F., Bargagli, R., & Alfani, A. (2015). Distribution of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons in holm oak plant-soil system evaluated along urbanization gradients. Chemosphere, 134, 91-97.
Nicola, F., Spagnuolo, V., Baldantoni, D., Sessa, L., Alfani, A, Bargagli, R., Monaci, F., Terracciano, S., & Giordano, S. (2013). Improved biomonitoring
of airbone contaminants by combined use of holm oak leaves and epiphytic moss. Chemosphere, 92(9), 1224-1230.
Norouzi, S., Khademi, H., Cano, A., & Acosta, J. (2005). Using plane tree leaves for biomonitoring of dust borne heavy metals: A case study from Isfahan, Central Iran. Ecological Indicators, 57, 64-73.
Oleksijchenko, N. O., Borshhevskyj, M. A., & Kytajeva, O. I. (2014). Sumah olenerogyj (Rhus typhyna L.) v umovah Kyjeva [Staghorn (Rhus typhyna L.) under the conditions of Kyiv]. FOP "Gavrylenko V. M.", Korsun-Shevchenkivskyj (in Ukrainian).
Pinamonti, F., Stringari, G., Gasperi, F., & Zorzi, G. (1997). The use of compost: Its effects on heavy metal levels in soil and plants. Resources, Conservation and Recycling, 21(2), 129-143.
Ponomarova, O. A., & Bessonova, V. P. (2009). Vplyv rostu lyp u lunkah u asfalti prydorozhnoi zony na pokaznyky asymiljacijnogo aparatu [The impact of the growth of the lime trees in the holes in the asphalt roadside area on the performance of the assimilation apparatus]. Pytannja Bioindykacii ta Ekologii, 14(2), 55-62 (in Ukrainian).
Pretzsch, H., Biber, P., Uhl, E., Danlhausen, J., Rotzer, T., & Caldentey, J. (2015). Crown size and growing space requirement of common tree species in urban centres, parks and forests. Urban Forestry and Urban Greening, 14(3), 466-479.
Priymak, O. P. (2008). Vpliv polistimulina K na fotohimichnu aktivnist' hloro-plastiv dejakyh vydiv dekoratyvnyh kvitaykovyh roslyn za umov zabrudnen-nja vykydamy avtolransportu [Effect of polistymulin K 1he impact on photochemical activity of chloroplasts of some species of ornamental flower plants in the conditions of pollution by emissions of motor transport]. Pitannja Bioindikacii ta Ekologii, 13(2), 78-87 (in Ukrainian).
Pulles, T., Denier van der Gon, H., Appelman, W., & Verheul, M. (2012). Emission factors for heavy metals from diesel and petrol used in Eurorean vehicles. Atmospheric Environment, 61, 641-651.
Rascio, N., F., & Navari-Izzo, F. (2011). Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting? Plant Science, 180(2), 169-181.
Rodriguez, J. H., Wannaz, E. D., Salazar, M. J., Pignata, M. L., Fangmeier, A., & Franzaring, J. (2012). Accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals in the tree foliage of Eucalyptus rostrata, Pinus radiata and Populus hybridus in the vicinity of a large aluminium smelter in Argentina. Atmospheric Environment, 55, 35-42.
Shahid, M., Dumat, C., Khalid, S., Schreck, E., Xiong, T., & Niazi, T. (2017). Foliar heavy metal uptake, toxicity and detoxification in plants: A comparison of foliar and root metal uptake. Journal of Hazardous Materials, 325, 36-58.
Tomasevic, M. N., Antanasijevic, D. Z., Anicic, M. P., Deljanin, V. I., Peric-Grujic, A. A., & Ristic, M. D. (2013). Lead concentrations and isotope ration in urban tree leaves. Ecological Indicators, 24, 504-509.
Ugolini, F., Tognetti, R., Raschi, A., & Bacci, L. (2013). Quercus ilex L. as bioaccumulator for heavy metals in urban areas: Effectiveness of leaf washing with distilled water and considerations on the trees distance from traffic. Urban Forestry and Urban Greening, 12(4), 576-587.
Vetchynnykova, L. V., Kuznecova, T. J., & Tytov, A. F. (2013). Osobennosty na-koplenyja tjazhelyh metallov v lystjah drevesnyh rastenyj na urbanyzovan-nyh terrytoryjah v uslovyjah severa [Pattern of heavy metals accumulation in leaves of trees in urbanizing areas in the north]. Trudy Karel'skogo Nauchnogo Centra RAN, 3, 68-73 (in Russian).
Zhang, P., Liu, Y., Chen, X., Yang, Z., & Zhu, M. (2016). Pollution resistance assessment of existing landscape plants on Beijing streets based on air pollution tolerance index method. Ecotoxicology and Environmental Safety, 138, 212-223.
Zhou, J., Wan, H., Qin, S., He, J., & Lyu, D. (2016). Net cadmium flux and gene expression in relation to differences in cadmium accumulation and translocation in four apple rootstocks. Environmental and Experimental Botany, 130, 95-105.
