Адаптивные реакции пигментного комплекса хвои сосны... обыкновенной в условиях различных типов загрязнения Южно-Уральского региона

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Дана качественная оценка адаптивных реакций пигментного комплекса хвои сосны обыкновенной при произрастании в условиях различных типов промышленного загрязнения Южно-Уральского региона: Стерлитамакский промышленный центр (СПЦ, аэротехногенное полиметаллическое загрязнение), Карабашскиий медеплавильный комбинат (КМК, аэротехногенное полиметаллическое загрязнение в сочетании с сернистым ангидридом), Учалинский горно-обогатительный комбинат (УГОК, полиметаллическое загрязнение в условиях отвалов вскрышных пород медно-колчеданной горнорудной промышленности), Кумертауский буроугольный разрез (КБР, полиметаллическое загрязнение в условиях отвалов вскрышных пород буроугольного разреза), Уфимский промышленный центр (УПЦ, аэротехногенное нефтехимическое загрязнение). Показана согласованность между адаптивными реакциями пигментов и соотношений пигментов при произрастании в условиях УГОК и отсутствие согласованности в СПЦ, КМК, КБР и УПЦ. Несмотря на отсутствие согласованности, в каждом промышленном центре четко выделяется общая адаптивная реакция: в СПЦ и КМК пигментный комплекс характеризуется “нейтральной” адаптивной реакцией, в КБР – “умеренно-толерантной”, в УПЦ – “толерантной”, в УГОК – “умеренно-стрессовой”. По степени увеличения дисбаланса в пигментном комплексе промышленные центры образуют ряд возрастания: СПЦ и УПЦ → КМК → КБР. За исключением УГОК, во всех промышленных центрах соотношение Хл a/Хл b демонстрирует отсутствие различий между загрязнением и контролем, что характеризует устойчивый баланс хлорофиллов, но в условиях медно-колчеданных отвалов наблюдается снижение доли Хл а при повышении доли Хл b, что выделяет этот тип загрязнения как более значимый для сосны стрессовый фактор. Соотношение (Хл a + Хл b)/Каротиноиды характеризуется отсутствием баланса во всех типах загрязнения, при этом загрязнения в УГОК и СПЦ выделяются как более значимые стрессовые факторы для сосны.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Уразбахтин

Уфимский Институт биологии – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: urazbaxtin1998@mail.ru
Россия, Уфа

Р. В. Уразгильдин

Уфимский Институт биологии – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: urv@anrb.ru
Россия, Уфа

Список литературы

  1. Ангальт Е.М., Калякина Р.Г. Анализ состояния сосны обыкновенной в условиях придорожных полос г. Оренбурга // Изв. Оренбургского гос. аграрн. ун-та. 2017. № 4 (66). С. 105–108.
  2. Афанасьева Л.В. Физиолого-биохимическая адаптация лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb. к условиям городской среды // Сиб. лесн. журн. 2018. № 3. С. 21–29. https://doi.org/10.15372/SJFS20180303
  3. Афанасьева Л.В., Калугина О.В., Оскорбина М.В., Харпухаева Т.М. Особенности элементного состава и пигментного комплекса хвои лиственницы сибирской при воздействии выбросов Иркутского алюминиевого завода // Сиб. лесн. журн. 2022. № 1. С. 20–32. https://doi.org/10.15372/SJFS20220102
  4. Баландайкин М.Э. Динамика и различия в концентрации основных фотосинтетических пигментов листьев березы, произрастающей в неоднородных условиях // Химия растит. сырья. 2014. № 1. С. 159–64. https://doi.org/10.14258/jcprm.1401159
  5. Белова Т.А., Гончарова Е.Е., Протасова М.В. Оценка пигментного состава березы повислой под влиянием антропогенной нагрузки // Auditorium. Электронный науч. журн. Курского ГУ. 2023. № 1 (37).
  6. Бухарина И.Л., Пашкова А.С. Особенности динамики фотосинтетических пигментов у хвойных растений в насаждениях города // Вестн. Ижевской гос. сельскохоз. академии. 2015. № 1 (42). С. 27–33.
  7. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и окружающей среды республики Башкортостан в 2022 году. Уфа: Самрау, 2023. 319 с.
  8. Донцов А.С., Сунцова Л.Н., Иншаков Е.М. Оценка состояния окружающей среды г. Красноярска по состоянию фотосинтетического аппарата ели сибирской // Хвойные бореальной зоны. 2016. Т. 37 (5–6). С. 246–250.
  9. Елисеева И.С. Оценка состояния соснового древостоя в зоне хозяйственной деятельности алмазодобывающей промышленности // Ломоносовские научные чтения студентов, аспирантов и молодых ученых высшей школы естественных наук и технологий САФУ / Сб. мат. конф., Архангельск, 01–30 апреля 2021 г. Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, 2022. С. 36–41.
  10. Загурская Ю.В. Сезонная динамика содержания фотосинтетических пигментов в листьях осины Populus tremula L. на зарастающем отвале угольного карьера // Сиб. лесн. журн. 2017. № 1. С. 105–113. https://doi.org/10.15372/SJFS20170111
  11. Калугина О.В., Михайлова Т.А., Шергина О.В. Биохимическая адаптация сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) к техногенному загрязнению // Сиб. экол. журн. 2018. № 1. С. 98–110. https://doi.org/10.15372/SEJ20180109
  12. Майдебура И.С. Влияние загрязнения воздушного бассейна города Калининграда на анатомоморфологические особенности и биохимические показатели древесных растений: Дис. … канд. биол. наук. Калининград: Рос. гос. ун-т им. Иммануила Канта, 2006. 146 с.
  13. Маракаев О.А., Смирнова Н.С., Загоскина Н.В. Техногенный стресс и его влияние на лиственные древесные растения (на примере парков г. Ярославля) // Экология. 2006. № 6. С. 410–414. https://doi.org/10.1134/S1067413606060026
  14. Методы биохимического анализа растений: учеб. пособие / Ред. В.В. Полевой, Г.Б. Максимова. Л.: Изд-во ЛГУ, 1978. 192 с.
  15. Николайчук А.М., Вашкевич М.Н. Влияние выбросов предприятий цементной промышленности на содержание пигментов и каротиноидов в листьях и хвое древесных растений // Веснік МДПУ імя І.П. Шамякіна. 2019. № 2 (54). С. 49–54.
  16. Реферат по итогам оказания услуг по осуществлению регулярных наблюдений химического загрязнения атмосферного воздуха на территории города Карабаша, где нет государственной наблюдательной сети. Челябинск: Филиал ФГБУ “ЦЛАТИ по УФО” по Челябинской области, 2022. 6 с.
  17. Сергейчик С.А. Эколого-физиологический мониторинг устойчивости сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в техногенной среде // Биосфера. 2015. Т. 7 (4). С. 384–391.
  18. Соколова Г.Г. Влияние техногенного загрязнения на пигментный состав листьев березы повислой (Betula pendula Roth) в условиях города Барнаула // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2020. Т. 19 (1). С 223–228. https://doi.org/10.14258/pbssm.2020044
  19. Стасова В.В., Скрипальщикова Л.Н., Астраханцева Н.В., Барченков А.П. Фотосинтетические пигменты в листьях березы повислой при техногенном воздействии // Изв. высш. уч. заведений. Лесн. журн. 2023. № 3. С. 35–47. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-35-47
  20. Суслина М.А., Сунцова Л.Н., Иншаков Е.М. Анализ состояния пигментного комплекса Picea obovata и Picea pungens в условиях техногенной среды города Красноярска // Хвойные бореальной зоны. 2021. Т. 34 (4). С. 263–267.
  21. Тарханов С.Н., Бирюков С.Ю. Влияние атмосферного загрязнения на фотосинтезирующий аппарат Pinus sylvestris L. и Picea obovata Ledeb. × P. abies (L.) Karst. в северной тайге бассейна Северной Двины // Изв. высш. уч. заведений. Лесн. журн. 2014. № 1. С. 20–26.
  22. Тахтаджян А.А. Высшие растения. Т. 1. М.–Л.: АН СССР, 1956. 488 с.
  23. Титова М.С. Реакция пигментной системы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на загрязнение окружающей среды // Вестн. КрасГАУ. 2013. № 10. С. 122–126.
  24. Тужилкина В.В. Влияние аэротехногенного загрязнения целлюлозно-бумажного производства на пигментный комплекс сосны обыкновенной // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 1. С. 90–96. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-1-090-096
  25. Тужилкина В.В. Реакция пигментной системы хвойных на длительное аэротехногенное загрязнение // Экология. 2009. № 4. С. 243–248.
  26. Уразгильдин Р.В. Лесообразующие виды Предуралья в условиях техногенеза: сравнительная эколого-биологическая характеристика, видоспецифичность, адаптивные реакции, адаптивные стратегии: Дис. … докт. биол. наук. Уфа: УИБ УФИЦ РАН, 2021. 367 с.
  27. Уразгильдин Р.В., Аминева К.З., Зайцев Г.А. и др. Сравнительная характеристика формирования пигментного комплекса дуба черешчатого (Quercus robur L.), липы сердцевидной (Tilia cordata Mill.) и березы повислой (Betula pendula Roth) в условиях промышленного загрязнения // Карельский науч. журн. 2016. Т. 5. № 1 (14). С. 90–94.
  28. Флора СССР. Т. 1 / Ред. М.М. Ильин. Л.: АН СССР, 1934. 300 с.
  29. Цандекова О.Л. Динамика накопления пигментов в листьях Betula pendula Roth. в условиях породного отвала угледобывающей промышленности // Вестн. Алтайского гос. аграрн. ун-та. 2016. № 6 (140). С. 60–64.
  30. Цандекова О.Л., Неверова О.А. Влияние выбросов автотранспорта на пигментный комплекс листьев древесных растений // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2010. Т. 12. № 1 (3). С 853–856.
  31. Чупахина Г.Н. Физиологические и биохимические методы анализа растений: Практикум. Калининград: Калининградский ГУ, 2000. 59 с.
  32. Шаркаева Э.Ш., Федюшкина К.В. Пигментный состав и параметры флуоресценции хлорофилла в листьях клена остролистного в условиях урбоэкосистемы // Биодиагностика состояния природных и природно-техногенных систем / Мат. ХVI Всерос. науч.-практ. конф. c междунар. участием, Киров, 03–05 декабря 2018 г. Т. 2. Киров: Вятский ГУ, 2018. С. 103–106.
  33. Шлык А.А., Прудникова И.В., Парамонова Т.К. Биосинтез и состояние хлорофиллов в растении. Минск: Наука и техника, 1975. С. 42–57.
  34. Areington C.A., Varghese B., Sershen N. The utility of biochemical, physiological and morphological biomarkers of leaf sulfate levels in establishing Brachylaena discolor leaves as a bioindicator of SO2 pollution // Plant Physiol. Biochem. 2017. V. 118. P. 295–305. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.06.025
  35. Gowin T., Goral I. Chlorophyll and pheophytin content in needles of different age of trees growing under conditions of chronic industrial pollution // Acta Societatis Botanicorum Poloniae. 1977. V. 46 (1). P. 151–159. https://doi.org/10.5586/asbp.1977.012
  36. Mikhailova T.А., Afanasieva L.V., Kalugina O.V. et al. Changes in nutrition and pigment complex in pine (Pinus sylvestris L.) needles under technogenic pollution in Irkutsk region, Russia // J. Forest Res. 2017. V. 22 (6). P. 386–392. https://doi.org/10.1080/13416979.2017.1386020
  37. More R.S., Chaubal S.S. Determination of stress and comparison by estimation of chlorophyll – a, b and carotenoid contents among plants growing along Mithi River, Mumbai // Int. J. Sci. Engin. Res. 2017. V. 8 (1). P. 1–8.
  38. Mukherjee A., Agrawal M. Use of GLM approach to assess the responses of tropical trees to urban air pollution in relation to leaf functional traits and tree characteristics // Ecotoxicol. Environ. Safety. 2018. V. 152 (4). P. 2–54. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.01.038
  39. Prajapati S.K., Tripathi B.D. Seasonal variation of leaf dust accumulation and pigment content in plant species exposed to urban particulates pollution // J. Environ. Quality. 2008. V. 37 (3). P. 865–870. https://doi.org/10.2134/jeq2006.0511
  40. Prusty B.A.K., Mishra P.C., Azeez P.A. Dust accumulation and leaf pigment content in vegetation near the national highway at Sambalpur, Orissa, India // Ecotoxicol. Environ. Safety. 2005. V. 60. P. 228–235. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2003.12.013
  41. Rostunov A., Konchina T., Zhestkova E. et al. The dependence of morphological and physiological indicators of the leaves of woody plants on the degree of technogenic pollution // Technology. Resources: Proc. of the 11th internat. scientific and practical conference. V. 1. Rezekne, Latvia, 15–17 June 2017. Latvia: Rezekne Academy of Technologies, 2017. P. 235–239. https://doi.org/10.17770/etr2017vol1.2516
  42. Seyyednejad S.M., Niknejad M., Yusefi M. Study of air pollution effects on some physiology and morphology factors of Albizia lebbeck in high temperature condition in Khuzestan // J. Plant Sci. 2009. V. 4 (4). P. 122–126. https://doi.org/10.3923/jps.2009.122.126

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема районов исследования с выделением пробных площадей в импактной зоне и в контроле (использованы yandex-карты) с учетом годовой розы ветров (https://ru.meteocast.in).

Скачать (2MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пигментный комплекс хвои сосны обыкновенной в условиях промышленной зоны и контроля пяти промышленных центров. Условные обозначения: К – контроль, П – промышленный центр, █ █ – значения, достоверно различающиеся по критерию Стьюдента, T – критерий Стьюдента, p – уровень значимости.

Скачать (316KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025