Влияние нефтяного загрязнения на прорастание семян сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. )

10. Лиховид Н.И. Интродукция деревьев и кустарников в Хакасии : в 2 ч. / Н.И. Лиховид // РАСХН. Сиб. отд-ние. Науч.-исслед. ин-т аграр. проб. Хакасии. - Новосибирск, 1994. - Ч. 2. - 332 с.

11. Коропачинский И.Ю. Ассортимент видов древесных растений для зеленого строительства в Новосибирске и близких ему по климату районах Западной Сибири / И.Ю. Коропачинский, Т.Н. Встовская. - Новосибирск : ЦСБС СО АН СССР, 1990. - 88 с.

12. Лучник З.И. Интродукция деревьев и кустарников в Алтайском крае / З.И. Лучник. - М. : Колос, 1970. - 656 с.

13. Итоги интродукции деревьев и кустарников в садово-оранжерейном хозяйстве г. Омска. Озеленение городов / Г.И. Гензе, Б.Ф. Сухих, В.И. Шабуров, Г.Г. Шкулов // Науч. труды Акад. коммун. хозяйства. - Выпуск 83. - М. : Отдел науч. и техн. информации, 1970. - № 10. - С. 119-130.

14. Елагин И.Н. Фенологическая изменчивость древесных пород в различные сезоны года / И.Н. Елагин // Изменчивость и интродукция древесных растений в Сибири. - Красноярск : ИЛиД СО АН СССР, 1984. - С. 5-11.

15. Григорьев А.И. Опыт использования дендрохронологического метода в экологических исследований. Сообщение 2 / А.И. Григорьев, В.А. Букач, М.А. Григорьев // Естественные науки и экология : ежегодник. - Вып. 3 : межвузовский сборник научных трудов. - Омск : Издательство ОмГПУ, 1998. - С. 120-125.

Григорьев Михаил Аркадьевич, канд. биол. наук, доцент, ОмГТУ, michail_973@mail.ru; Григорьев Аркадий Иванович, д-р биол. наук, проф., ОмГПУ, aigrigoryew@mail.ru.

10. Lihovid N.I. Introdukcija derev'ev i kus-tarnikov v Hakasii : v 2ch. / N.I. Lihovid // RASHN. Sib. otd-nie. Nauch.-issled. in-t agrar. prob. Hakasii. -Novosibirsk, 1994. - Ch. 2. - 332 s.

11. Koropachinskij I.Ju. Assortiment vidov drevesnyh rastenij dlja zelenogo stroitel'stva v Novo-sibirske i blizkih emu po klimatu rajonah Zapadnoj Sibiri / I.Ju. Koropachinskij, T.N. Vstovskaja. - Novosibirsk : CSBS SO AN SSSR, 1990. -88 s.

12. Luchnik Z.I. Introdukcija derev'ev i kustar-nikov v Altajskom krae / Z.I. Luchnik. - M. : Kolos, 1970. - 656 s.

13. Itogi introdukcii derev'ev i kustarnikov v sadovo-oranzherejnom hozjajstve g. Omska. Ozelene-nie gorodov / G.I. Genze, B.F. Suhih, V.I. Shaburov, G.G. Shkulov // Nauch. trudy Akad. kommun. hozjajs-tva. - Vypusk 83. - M. : Otdel nauch. i tehn. informa-cii, 1970. - № 10. - S. 119-130.

14. Elagin I.N. Fenologicheskaja izmenchivost' drevesnyh porod v razlichnye sezony goda / I.N. Elagin // Izmenchivost' i introdukcija drevesnyh rastenij v Sibiri. - Krasnojarsk : ILiD SO AN SSSR, 1984. -S. 5-11.

15. Grigoriev A.I. Opyt ispol'zovanija dendroh-ronologicheskogo metoda v jekologicheskih issledo-vanij. Soobshhenie 2 / A.I. Grigoriev, V.A. Bukach, M.A. Grigoriev // Estestvennye nauki i jekologija : ezhegodnik. - Vyp. 3 : mezhvuzovskij sbornik nauch-nyh trudov. - Omsk : Izdatel'stvo OmGPU, 1998. - S. 120-125.

Grigoriev Mikhail Arkadievich, Cand. Biol. Sci., Ass. Prof., OmGTU, michail_973@mail.ru; Grigoriev Arkady Ivanovich, Dr. Biol. Sci., Prof., OmGPU, aigrigoryew@mail.ru.

УДК 630.581.522.4:634.956.2:578.083(571.13) Е.В. Донец, Я.С. Скоридова

Омский государственный педагогический университет, Омск

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

Впервые приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию нефтяного загрязнения в широком диапазоне концентрации на прорастание семян сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) как одного из доминантных видов лесных биогеоценозов подзоны южной тайги Западной Сибири в пределах Омской области. В качестве объекта исследования использовали проростки семян сосны обыкновенной как биоиндикатора нефтяного загрязнения. Семена собраны в декабре 2015 г. на территории Тарского района по качеству первого класса. Опыты были заложены 17 марта 2016 г. в лабораторных условиях. В результате проведенных опытов было установлено, что более ранние сроки прорастания

© Донец Е.В., Скоридова Я.С., 2017

наблюдались при средних концентрациях нефти (5,00; 10,00; 20,00 мг/л). На третьи сутки самый лучший результат по всхожести оказался у контроля - 55% при превышении всходов за один день на 38%. При слабых концентрациях нефти (0,05; 0,10; 1,00 мг/л) наблюдалось большое сходство по всхожести семян (соответственно 91 и 88%) с контролем. При более высоких концентрациях нефти (30,00; 40,00; 50,00 мг/л) произошла существенная задержка прорастания семян. Гибель всех проростков сосны обыкновенной произошла в контроле на 29-й день опытов. В вариантах со слабыми уровнями нефтяного загрязнения продолжительность жизни проростков семян сосны оказалась очень близкой к контрольной, с максимальной разницей до трех дней; средними уровнями - до четырех дней. В вариантах с высокими концентрациями нефти гибель проростков сосны наступила почти в одни сроки, на 22-23-й день опытов, то есть раньше контроля на 6-7 дней. На основе проведенных исследований был выявлен стрессовый эффект по интенсивности прорастания семян сосны обыкновенной при самой слабой концентрации нефти (0,05 мг/л) и при предельно допустимым уровнем нефтяного загрязнения. Существенно не влияющим на прорастание семян и продолжительность жизни проростков сосны обыкновенной является 1,00 мг/л.

Ключевые слова: семена, проростки, всхожесть, продолжительность жизни проростков, гибель проростков, нефтяное загрязнение, концентрация нефти, стресс.

Введение

В настоящее время нефть является комплексным загрязнителем, воздействие которого обусловлено устойчивой нагрузкой на среду обитания живых организмов, вызывая быструю ответную реакцию. Активная добыча нефти на территории России является причиной деградации растительных сообществ и уменьшения видового разнообразия. Нефтепродукты оказывают наибольшее отрицательное влияние на почвы в связи с загрязнением их основными органическими компонентами нефти: органическим углеводом, азотом, битумозными веществами, полициклическими ароматическими углеводородами, обладающими высокими канцерогенными и мутагенными свойствами [1; 2; 3].

При исследовании влияния нефтяного загрязнения важным этапом является необходимость правильного выбора аккумулирующих и индикаторных видов растений, который позволит выявить влияние побочных эффектов воздействия загрязнений на растения, так как эффекты зависят не только от уровня загрязняющих веществ и продолжительности воздействия, но и от вида растения, стадии его развития и физиологического состояния, а также от условий окружающей среды [4]. В качестве биоиндикаторов для такого рода наблюдений уже давно применяются многие виды покрытосеменных растений, исследование же голосеменных растений ограничено небольшим количеством видов. Отмечено, что нефтяное загрязнение снижает продуктивность древесных растений [5]. Опасность нефтяного загрязнения связана с высокой чувствительностью высших растений, так как они занимают ключевое положение практически во всех наземных экосистемах, определяя основной состав компонентов биоценозов [6].

Целью исследований являлось выявление закономерностей влияния нефтяного загрязнения на всхожесть семян сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в лабораторных условиях.

Задачи исследования:

1) выявить воздействие нефтяного загрязнения на хвойный вид древесных растений - сосну обыкновенную в фазе прорастания семян;

2) установить предельно допустимый уровень нефтяного загрязнения для семян сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.).

Методы и материалы исследования

Объектом исследования являлись семена одного из доминантных видов лесных экосистем подзоны южной тайги Западной Сибири в пределах Омской области - сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) 1-го класса качества, собранные в декабре 2015 г. на территории Тарского района.

Для закладки опыта была использована нефть из Самотлорского нефтяного месторождения с удельным весом 0,85 г/см3.

В экспериментах использовалась нефть в следующих концентрациях (мг/л): 1-й вариант - 0,00 (контроль); 2-й - 0,05; 3-й - 0,10; 4-й - 1,00; 5-й - 5,00; 6-й - 10,00; 7-й - 20,00; 8-й - 30,00; 9-й - 40,00; 10-й - 50,00.

Для разбавления и в качестве контроля использовалась отстоянная водопроводная вода. Лабораторные опыты для определения прорастания семян проводились в трехкратной повторности. По 25 семян были разложены в каждом секторе на фильтровальной бумаге в чашках Петри.

Опыты были заложены при постоянной температуре 20-22°С с закрытыми крышками, при ежедневном увлажнении и подсчете прорастающих семян. Перед закладкой опыта проводилось замачивание семян в течение суток в водопроводной воде. Продолжительность опыта по прорастанию семян и отмиранию проростков составила 30 дней до гибели проростков, в течение всего опыта в каждый вариант добавлялась сырая нефть с концентрацией, соответствующей варианту опыта. При определении всхожести проросшими считали семена, достигшие размера более 1 мм.

Результаты исследования

Особое место в экологических исследованиях древесных растений занимает оценка качества семян, которое рассматривается как показатель потенциальных возможностей семенного возобновления. Этот показатель используется как критерий адаптации и устойчивости видов в условиях нефтяного загрязнения. Для прорастания семян древесных растений, вместе с этим, важными являются наследственные свойства семян, от которых зависит успешность естественного семенного возобновления в лесных биогеоценозах.

Все рассмотренные варианты опыта по степени влияния нефтяного загрязнения на сроки прорастания, на всхожесть семян, на продолжительность жизни проростков распределились относительно контроля (вариант 1) на три группы:

- слабые концентрации - варианты 2 (0,05 мг/л), 3 (0,10 мг/л), 4 (1,00 мг/л);

- средние концентрации - варианты 5 (5,00 мг/л), 6 (10,00 мг/л), 7 (20,00 мг/л);

- сильные концентрации - варианты 8 (30,00 мг/л), 9 (40,00 мг/л) и 10 (50,00 мг/л).

Были составлены сравнительные графики по вариантам опыта.

Характерным для семян сосны обыкновенной являлось начало прорастания на

четвертый день при слабых (0,05 и 0,1 мг/л) и сильных (более 30,00 мг/л) концентрациях нефти, включая контроль, тогда как при средних концентрациях наблюдались более ранние сроки всхожести (на одни сутки).

В динамике прорастания семян сосны отчетливо просматривается стрессовый эффект при концентрации нефти от 1,00 до 20,00 мг/л, где прорастание произошло на третьи сутки, тогда как в контроле и в других вариантах опыта семена взошли на 2-4 дня позже (рис. 1-3).

По уровню всхожести можно отметить, что максимальная всхожесть была в контроле (95%). Вариант 4 имеет самый высокий показатель проросших семян при слабых концентрациях нефти - 91%. Семена в данном варианте прорастали синхронно с контролем, за короткий промежуток времени прорастало наибольшее количество семян. Динамика всхожести семян как у контроля. При слабых концентрациях нефти (0,05 и 0,10 мг/л) наблюдалось большое сходство по всхожести семян - соответственно 89 и 88% (рис. 1).

Дни наблюдений

Рис. 1. Динамика всхожести семян и отмирания проростков сосны обыкновенной

в условиях нефтяного загрязнения при слабых концентрациях: — - 1

Дни наблюдений

Рис. 2. Динамика всхожести семян и отмирания проростков сосны обыкновенной в условиях нефтяного загрязнения при средних концентрациях: - 1

При средних концентрациях нефти были выявлены существенное снижение всхожести и большое различие между вариантами. Так, минимальная всхожесть составила 57% в седьмом варианте (20,00 мг/л), а максимальная - 85% в пятом варианте (5,00 мг/л) (рис. 2). С дальнейшим повышением концентрации нефти отмечалось резкое снижение всхожести семян в вариантах 8-39, 9-25, 10-21% (рис. 3).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Дни наблюдений

Рис. 3. Динамика всхожести семян и отмирания проростков сосны обыкновенной в условиях нефтяного загрязнения при сильных концентрациях:

- - 1

При изучении жизнеспособности проростков сосны в период опыта было установлено, что в контроле и при слабых концентрациях нефти гибель всходов началась на 19-й день, а в остальных вариантах - на 16-е сутки.

В завершение следует отметить, что гибель всех проростков сосны обыкновенной произошла в контроле на 29-й день опытов. В вариантах со слабыми уровнями нефтяного загрязнения продолжительность жизни проростков семян сосны оказалась очень близкой к контрольной, с максимальной разницей до трех дней; средними уровнями -до четырех дней. В вариантах с высокими концентрациями нефти гибель проростков сосны наступила почти в одни сроки, на 22-23-й день опытов, то есть раньше контроля на 6-7 дней.

Таким образом, на основе проведенных исследований был выявлен стрессовый эффект по интенсивности прорастания семян сосны обыкновенной при самой слабой концентрации нефти (0,05 мг/л) и предельно допустимый уровень нефтяного загрязнения по всхожести семян и продолжительности жизни проростков сосны обыкновенной (1,00 мг/л).

E.V. Donets, Ya.S. Skoridova

Omsk State Pedagogical University, Omsk

The influence of petroleum pollution on the germination of the seeds of the pine tree

of the usual

In the work are given the results of experimental studies of those of for the first time carried out on the influence of the petroleum pollution over a wide range of concentration on the germination of the seeds of the pine tree of usual (Pinus sylvestris L.), as one of the dominant forms of the forest ecosystems of the subzone of the southern taiga of West Siberia within the limits of Omsk region. As the subject of a study were undertaken the sprouts of the seeds of the pine tree of usual as bioindikator of petroleum pollution. Seeds are assembled in December 2015 to year in the territory Of the tarskogo region on the quality of the first class. Experiences were placed 17 March 2016 of year under laboratory conditions. As a result carried out experiences it was established that the earlier periods of germination were observed with the mean concentrations of oil (5.00; 10.00; 20.00 mg/l). On third day the best result on viability has appeared at control, has made - 55%, exceeding shoots in 1 day for 38%. With the weak concentrations of oil (0.05; 0.10; 1.00 mg/l) was observed the great similarity on the germinability of the seeds (respectively 91% and 88%) with control. At higher concentration of oil (30.00; 40.00; 50.00 mg/l) there was an essential delay of germination of seeds. On basis of the conducted investigations was revealed stress effect on the intensity of germination with the very weak concentration of oil (0.05 mg/l) and the maximum permissible level of petroleum pollution to the germination of the seeds of the pine tree of usual 1.00 mg/l.

Keywords: seeds, seedlings, germination, death, oil pollution, concentrations of oil.

Список литературы

1. Илларионов С.А. Экологические аспекты восстановления нефтезагрязненных почв / С.А. Илларионов. - Екатеринбург : УрО РАН, 2004. - 194 с.

2. Зильберман М.В. Биотестирование почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами / М.В. Зильберман, Е.А. Порошина, Е.В. Зырянова. - Пермь : ФГУ УралНИИ «Экология», 2005. - 111 с.

3. Середина В.П. Загрязнение почв : учеб. пособие / В.П. Середина. - Томск : Издательский дом Томского государственного университета, 2015. - 346 с.

4. Евстифеева Т.А. Биологический мониторинг : учеб. пособие / Т.А. Евстифеева, Л.Г. Фаба-рисова ; Оренбургский государственный университет. - Оренбург : ОГУ, 2012. - 119 с.

5. Донец Е.В. Влияние нефтяного загрязнения на прорастание семян хвойных пород / Е.В. Донец, А.И. Григорьев // Лесоведение. - 2008. - № 5. -С. 18-21.

6. Донец Е.В. Влияние нефти на прорастание семян лесообразующих видов древесных растений подзоны южной тайги Омской области : монография / Е.В. Донец, А.И. Григорьев. - Омск : Наука, 2012. - 164 с.

Донец Евгения Владимировна, канд. биол. наук, доцент, ОмГПУ, donez-ev@mail.ru; Скори-дова Яна Сергеевна, аспирант, ОмГПУ, yanjska@rambler.ru.

References

1. Illarionov S.A. E'kologicheskie aspekty vosstanovleniya neftezagryaznennyx pochv / S.A. Illarionov. - Ekaterinburg : UrO RAN, 2004. - 194 s.

2. Zilberman M.V. Biotestirovanie pochv, za-gryaznennyx neft'yu i nefteproduktami / M.V. Zilberman, E.A. Poroshina, E.V. Zyryanova. - Perm' : FGU UralNII "E'kologiya", 2005. - 111 s.

3. Seredina V.P. Zagryaznenie pochv : ucheb. posobie / V.P. Seredina. - Tomsk : Izdatel'skij dom Tomskogo gosudarstvennogo universiteta, 2015. -346 s.

4. Evstifeeva T.A. Biologicheskij monitoring : ucheb. posobie / T.A. Evstifeeva, L.G. Fabarisova ; Orenburgskij gosudarstvennyj universitet. - Orenburg : OGU, 2012. - 119 s.

5. Donets E.V. Vliyanie neftyanogo za-gryazneniya na prorastanie semyan xvojnyx porod / E.V. Donets, A.I. Grigorev // Lesovedenie. - 2008. -№ 5. - S. 18-21.

6. Donets E.V. Vliyanie nefti na prorastanie semyan lesoobrazuyushhix vidov drevesnyx rastenij podzony yuzhnoj tajgi Omskoj oblasti : monografiya / E.V. Donets, A.I. Grigorev. - Omsk : Nauka, 2012. -164 s.

Donets Evgeniya Vladimirovna, Cand. Biol. Sci., Ass. Prof., OmSPU, donez-ev@mail.ru; Skoridova Yana Sergeevna, Postgraduate, OmSPU, yan-jska@rambler.ru.