CC BY
69
Общая биология
Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 2 (2), с. 76-78
УДК 581.1
ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА СКОРОСТЬ ВЫХОДА ИЗ СОСТОЯНИЯ ЗИМНЕГО ПОКОЯ И ОКОНЧАНИЕ ВЕГЕТАЦИИ У ЛИПЫ МЕЛКОЛИСТНОЙ
© 2011 г. Е.А. Ерофеева
Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского
Поступила в редакцию 10.02.2011
Изучено влияние автотранспортного загрязнения на феноритмы липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) на примере скорости выхода из состояния зимнего покоя и наступления окончания вегетации. При действии автотранспортной нагрузки у липы выявлено увеличение доли распустившихся почек и опавших листьев по сравнению с деревьями из условно чистого участка. В то же время при возрастании уровня автотранспортного загрязнения изученные показатели феноритмов липы изменялись немонотонно. Показано существование двухфазной (доля опавших листьев) и трехфазной (доля распустив-
шихся почек) зависимостей.
Ключевые слова: Tilia cordata Mill., феноритмы, грязнение.
Введение
В последние годы активно изучаются немонотонные зависимости состояния биосистем от интенсивности различных физических и химических факторов в области малых и сверхмалых доз [1]. При немонотонных зависимостях происходит изменение направления ответа биообъекта при возрастании силы воздействия. В то же время имеются данные, показывающие, что подобное явление может наблюдаться и при действии факторов с интенсивностью, превышающей диапазон сверхмалых и малых доз, к частным случаям которого относятся парадоксальные эффекты и гормезис [2]. При парадоксальных эффектах уменьшение дозы яда приводит к увеличению его токсичности, и, наоборот, при увеличении дозы - эффект уменьшается. Парадоксальные эффекты выглядят одним или несколькими провалами на кривых «доза-эффект» [3]. Полагают, что парадоксальные эффекты реализуются гораздо чаще, чем фиксируются в научных публикациях, что обусловлено изучением ограниченного диапазона доз, а также игнорированием этого явления даже при всей его очевидности [3]. Гормезис является частным случаем двухфазной зависимости «доза-эффект» и выражается в стимуляция эффекта при низких дозах фактора и ингибирование - при высоких дозах [2].
Различные показатели состояния растений широко используются для оценки качества
немонотонная зависимость, автотранспортное за-
окружающей среды. Однако проблема возникновения немотонных ответов у растений при действии поллютантов до сих пор остается малоизученной. В то же время, например, проявление парадоксальных эффектов у видов расте-ний-биоинидикаторов может привести к неправильной оценке уровня загрязнения окружающей среды. Ранее нами были выявлены немонотонные зависимости ряда биохимических и морфологических показателей листовой пластинки березы повислой от интенсивности автотранспортного загрязнения [4, 5]. Однако для феноритмов березы было установлено наличие монотонного ответа при возрастании автотранспортной нагрузки [6]. Вопрос, насколько выявленные закономерности могут проявляться у других видов древесных растений, требует дальнейшего исследования.
Цель работы - изучение характера зависимостей феноритмов липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) от величины автотранспортного загрязнения на примере скорости выхода из состояния зимнего покоя и наступления окончания периода вегетации.
Материалы и методы
Скорость выхода из состояния зимнего покоя оценивали по доле распустившихся почек в первой декаде мая 2010 г. у деревьев на 7 участках лесопосадок, расположенных на расстоянии 2-4 м от автомагистралей нагорной
Рис. Зависимость доли распустившихся почек (а) и опавших листьев (б) у липы мелколистной от величины потока автотранспорта. * -р < 0.05 по отношению к контрольному участку (0 авто/ч); # -р < 0.05 по отношению к максимуму зависимости; доля распустившихся почек у деревьев контрольного участка равна нулю
части Нижнего Новгорода. Контрольный (условно чистый) участок, в котором отсутствовало автотранспортное загрязнение (0 авто/ч), располагался на территории лесопарка Щелковский хутор нагорной части города. Антропогенную нагрузку учитывали косвенно по величине потока автотранспорта, который варьировал более чем в 12 раз от 453 до 5808 авто/ч [7]. На каждом участке у 10 деревьев определяли состояние 60-70 почек в нижней части кроны со стороны автомагистрали. Почку считали распустившейся, если конус листа вышел из почечных чешуй.
Скорость наступления окончания вегетационного периода у липы при разном уровне автотранспортного загрязнения оценивали по доле опавших листьев в третьей декаде сентября 2010 г. Учитывали состояние 10 деревьев на каждом из 8 участков, расположенных вдоль автомагистралей нагорной части Нижнего Новгорода с величиной потока от 55 до 5687 авто/ч. У каждого дерева в нижней части кроны определяли состояние 100-110 узлов побегов теку-
щего сезона (в одном узле расположен 1 лист). По количеству узлов без листьев рассчитывали долю опавших листьев.
Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программ Microsoft Excel, Stadia 6.2 и STATISTICA 6.0. Соответствие распределения нормальному проверяли путем расчета величин асимметрии и эксцесса, а также уровней значимости для данных показателей. Для выявления зависимостей проводили регрессионный анализ. Доли сравнивали с помощью критерия хи-квадрат. Для выявления взаимосвязи исследованных показателей использовали корреляционный анализ по Пирсону. На рисунке представлены доли распустившихся почек и опавших листьев и их погрешности.
Результаты и их обсуждение
У деревьев на всех исследованных участках, подвергавшихся автотранспортному загрязнению, отмечалось ускорение выхода из состояния зимнего покоя и более быстрое наступление
окончания вегетации по сравнению с состоянием липы контрольного участка (0 авто/ч). Следует указать, что подобное влияние химического загрязнение на феноритмы древесных растений было показано и другими авторами [8]. В то же время при возрастании антропогенной нагрузки отсутствовало монотонное увеличение выявленных эффектов.
Зависимость доли распустившихся почек от величины автотранспортной нагрузки была трехфазной и хорошо аппроксимировалась полиномом третьей степени (рисунок). В первую фазу возрастание величины загрязнения приводило к увеличению доли распустившихся почек по сравнению с контролем, во вторую фазу -данный показатель снижался по сравнению с первым максимумом, но не достигал показателя деревьев условно чистого участка, в третью фазу - вновь происходило увеличение доли распустившихся почек до уровня первого максимума зависимости.
Зависимость доли опавших листьев от величины автотранспортного потока имела две фазы: в первую данный показатель возрастал по сравнению с состоянием деревьев контрольного участка, во вторую - снижался по отношению к максимуму зависимости, но не достигал уровня липы контрольного участка (рисунок). При этом скорость выхода из состояния зимнего покоя у липы была положительно скоррелирована с долей опавших листьев в сентябре (По Пирсону: г = 0.72; p = 0.029).
Таким образом, при возрастании уровня загрязнение изученные показатели феноритмов липы изменялись немонотонно. Надо полагать, что в данном случае можно говорить о проявлении парадоксальных эффектов. Несмотря на то, что выхлопы автотранспорта приводили к ускорению выхода из состояния зимнего покоя и наступлению окончания вегетации у липы на всех исследованных участках по сравнению с контролем, в первую фазу зависимости для до-
ли распустившихся почек по мере роста транспортной нагрузки ее эффект снижался, аналогичное явление отмечалось и во вторую фазу зависимости для доли опавших листьев. Возможно, одной из причин выявленных фактов может быть немонотонное изменение активности и мощности защитных систем липы при возрастании антропогенной нагрузки.
Список литературы
1. Подколзин А.А., Гуревич К.Г. Действие биологически активных веществ в малых дозах. М.: Тов-во науч. изд. КМК, 2002. 170 с.
2. Батян А.Н., Фрумин Г.Т., Базылев В.Н. Основы общей и экологической токсикологии. СПб.: СпецЛит, 2009. 352 с.
3. Булатов В.В., Хахаев Т.Х., Дикий В.В., Бабин В.Н. Проблема малых и сверхмалых доз в токсикологии. Фундаментальные и прикладные аспекты // Российский химический журнал. 2002. № 6. С. 58-62.
4. Ерофеева Е.А., Наумова М.М., Александрова Т.С. Многолетний анализ зависимости уровня фотосинтетических пигментов и липопероксидации в листе березы повислой от интенсивности автотранспортного загрязнения // Аграрная Россия. 2009. Спец. вып. С. 83-84.
5. Ерофеева Е.А., Сухов В.С., Наумова М.М. Двухфазная зависимость некоторых экологоморфологических и биохимических параметров листовой пластинки березы повислой от уровня автотранспортного загрязнения // Поволжский экологический журнал. 2009. № 4. С. 288-295.
6. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. М.: Изд-во НИИАТ, 1993. 152 с.
7. Григорьев Ю.С., Пахарькова Н.В. Влияние техногенного загрязнения воздушной среды на состояние зимнего покоя сосны обыкновенной // Экология. 2001. № 6. С. 471-473.
8. Цандекова О.Л. Фенологическая оценка древесных растений в очагах загрязнения выбросов автотранспорта // В сб. науч. тр.: «Современный мир, природа и человек» / Под ред. проф., д.б.н. Н.Н. Ильинских. Новосибирск, 2009. Т. 1. Вып. 1 . С. 70-72.
EFFECT OF TRAFFIC POLLUTION ON THE WINTER DORMANCY RELEASE RATE AND VEGETATION PERIOD TERMINATION OF TILLET
E.A. Erofeeva
The influence of traffic pollution on phenological rhythms of tillet (Tilia cordata Mill.) has been studied based on the example of winter dormancy release rate and vegetation period termination. For the trees affected by traffic pollution, we have observed an increase in the percentage of blossom buds and fallen leaves in comparison with the trees in a conditionally clean district. At the same time, with the increasing traffic pollution level, the tillet phe-norhythm indicators varied nonmonotonically. The existence of two-phase (share of fallen leaves) and three-phase (share of blossom buds) dependencies has been demonstrated.
Keywords: Tilia cordata Mill.,phenological rhythms, nonmonotonic dependence, traffic pollution.
