Динамика пыльцевого дождя в Рязани: первые волюметрические данные

УДК 581.5

ДИНАМИКА ПЫЛЬЦЕВОГО ДОЖДЯ РЯЗАНИ: ПЕРВЫЕ ВОЛЮМЕТРИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1 2 Ю.М. Посевина , Е. Э Северова

Аэробиологические исследования проводились в 2015-2016 гг. с использованием волюметрического пыльцеуловителя Ланзони. Представлен календарь пыления, изучена динамика пыления основных таксонов аэропалинологического спектра, данные мониторинга сопоставлены с результатами наблюдений в Москве. Весь вегетационный сезон условно разделен на три периода. Анализ начала, интенсивности и продолжительности пыления некоторых индикаторных таксонов (Betula, Quercus, Poaceae, Artemisia) не выявил существенных различий между временными параметрами пыления в разных точках наблюдения несмотря на более южное расположение Рязани. Наибольшие различия отмечены в интенсивности пыления травянистых растений, что связано с особенностями установки пыльцевых ловушек и, возможно, климатическими особенностями мегаполиса.

Ключевые слова: аэробиология, волюметрический метод, Рязань.

В Рязани в 2007 г. начаты аэробиологические исследования с использованием гравиметрического пыльцеуловителя Дюрама. Был изучен качественный состав пыльцевого дождя, установлены сроки пыления основных аллергенных таксонов, разработан календарь пыления (Посевина и др., 2009, 2010, 2011). С 2015 г. работа проводится по стандартной методике с использованием волюме-трического пыльцеуловителя Ланзони (Galán е! al., 2014), что дает возможность количественно оценить интенсивность пыления и сопоставить полученные данные с результатами других станций мониторинга. В настоящей работе представлены первые результаты анализа волюметрических данных за два года наблюдений.

Материалы и методы. Аэробиологический мониторинг в Рязани проводили с помощью пыль-цеуловителя Ланзони VPPS 2010, установленного на крыше РГУ им. С. А. Есенина на высоте 18,59 м от поверхности земли (54,6269 с.ш., 39,6916 в.д.). Наблюдения, охватывающие период с середины марта до середины сентября в 2015 и 2016 гг., были проведены по стандартной международной методике (Galán е! al., 2014). Подсчет пыльцевых зерен (пз) в образце проводили тремя непрерывными транссектами, параллельными продольной оси препарата. Результаты подсчетов пересчитаны на единицу объема воздуха и представлены как число пыльцевых зерен в 1 м3. Суточные

концентрации просуммированы для расчета годовой пыльцевой продукции, выраженной в числе пыльцевых зерен за сезон. Для анализа пыления отдельных таксонов использованы следующие характеристики: даты начала и конца пыления, продолжительность пыления, дата и интенсивность пика пыления, сезонная пыльцевая продукция (SPI - Seasonal Pollen Index) (Jäger et al., 1996). Сезон пыления (Ol II I - основной период пыле-ния) определялся как период, в течение которого количество пыльцы, циркулирующей в атмосфере, составляло 90% от суммы всей пыльцы за сезон (Nilsson, Persson, 1981). Календарь пыления строился подекадно. Древесные и травянистые таксоны анализировали по отдельности из-за разницы в пыльцевой продукции. Для календаря были отобраны 17 таксонов, пыльца которых обладает аллергенными свойствами и/или присутствует в составе спектра в значительных количествах: Acer, Alnus, Ambrosia, Artemisia, Betula, Chenopodiaceae, Corylus, Fraxinus, Picea, Pinus, Plantago, Poaceae, Populus, Quercus, Rumex, Salix, Ulmus, Urtica.

Климат Рязани умеренно континентальный. Средняя температура января (самого холодного месяца) понижается с запада на восток от -10,5 до -12 °С. Средняя температура июля (самого теплого месяца) повышается с северо-запада на юго-восток от +18,5 до +19,5 °С (Кривцов и др., 2008). Среднегодовое количество осадков состав-

1 Посевина Юлия Михайловна - доцент кафедры биологии и методики ее преподавания естественно-географического

факультета ФГБОУ ВО РГУ им. С.А. Есенина, канд. биол. наук (posevina_julia@mail.ru); 2 Северова Елена Эрастовна - вед. науч. сотр. кафедры морфологии и систематики высших растений биологическийго факультета МГУ, канд. биол. наук (е1епа. severova@mai1.ru).

ляет около 580 мм, из которых 390 мм выпадает в период с апреля по октябрь. На территории города преобладают слабые и умеренные ветра западного и юго-западного направлений.

Данные пыльцевого мониторинга в Рязани были сопоставлены с наблюдениями в Москве за аналогичный период времени. Мониторинг в Москве проводили с помощью волюметрических пыльцеуловителей Буркарда (2015) и Ланзони «VPPS 2000» (2016), установленных на крыше здания метеостанции МГУ на Ленинских Горах на высоте 10 м над уровнем земли (55,707002 с.ш., 37,521913 в.д.). Подсчет пыльцевых зерен в образце проводили двенадцатью вертикальными транссектами, расположенными регулярно через 4 мм. Для сопоставления были использованы временные характеристики пыления (даты начала и конца сезона, продолжительность пыления), а также суточные концентрации и суммарная пыльцевая продукция отдельных таксонов.

Климат Москвы континентальный. Средняя температура января (самого холодного месяца) -6,1 °С, а средняя температура июля (самого теплого месяца) +19,5 °С (по результатам наблюдении 1981-2010 гг.). Среднегодовое количество осадков 684 мм, средняя влажность 65% (Горбаренко, 2016; Константинов, 2015). На территории Москвы преобладают ветра юго-западного и западного направлений (Локощенко, Ахиярова, 2015).

В окрестностях обеих ловушек растительность представлена видами Fraxinus, Acer, Quercus, Betula, Malus, Populus, Ulmus и Picea, часто используемых в городском озеленении.

Результаты и обсуждение. В составе пыльцевого дождя Рязани были зарегистрированы 35 (2015 г.) и 36 (2016 г.) пыльцевых типов. В спектре преобладали пыльцевые зерна анемофильных растений, на долю которых приходилось до 70% зарегистрированной пыльцы. Энтомофилы представлены единичными пыльцевыми зернами Aesculus, Centaurea, Taraxacum, Tilia, Ranunculus, Syringa, а также пыльцой растений из семейств Apiaceae, Caryophyllaceae, Compositae, Convolvulaceae, Cruciferae, Rosaceae.

На долю пыльцы древесных таксонов пришлось 58% (2015 г.) и 57,4% (2016 г.) от суммы пыльцы за сезон. Травянистые растения отличались большим таксономическим разнообразием, но меньшей пыльцевой продукцией, за исключением Urtica, концентрация пыльцы которой составила 31,8% (2015 г.) и 34,4% (2016 г.) от SPI всех таксонов за сезон.

Анализ календаря пыления позволил условно разделить весь сезон на три периода (рис. 1).

Первый период был связан с пылением древесных таксонов (Acer, Alnus, Betula, Corylus, Fraxinus, Pinus, Quercus, Salix) и охватывал промежуток времени с начала сезона до середины мая: 07.04-19.05 в 2015 г.; 14.03-10.05 в 2016 г. Этот период характеризовался самым высоким содержанием пыльцы в воздухе, составляющим более 50% от годовой суммы. Доминирующим таксоном спектра в этот период была пыльца Betula, на долю которой пришлось более 80% от суммарного содержания пыльцы за первый период пыления. Максимальная концентрация пыльцы березы зарегистрирована в конце апреля - начале мая, причем даты максимума значительно различались в разные сезоны наблюдений: 8671 пз/м3 (09.05.15) и 4922 пз/м3 (25.04.16). Во второй половине мая концентрация пыльцы березы в воздухе начала постепенно снижаться, однако единичные пыльцевые зерна регистрировались в составе спектра вплоть до 3 декады сентября. Следующие по обилию таксоны весеннего периода пыления - Fraxinus (4% в 2015 г. ) и Acer (2% в 2016 г.).

Второй период пыления охватывал промежуток времени с середины мая до середины июля (20.05-20.07 в 2015 г. и 11.05-10.07 в 2016 г.) (рис. 1). Индикаторами второго периода пыления выступали пыльцевые зерна злаков и сосны, появляющиеся в составе спектра почти одновременно или последовательно (в зависимости от погодных условий). В 2015 и 2016 гг. в составе спектра количественно преобладала пыльца Pinus (16,6 и 9,7%), Poaceae (6,8 и 8,4%), Urtica (63,4 и 63,5%), Betula (2 и 7,9%), однако именно злаки играли роль руководящего таксона при выделении этого периода. Помимо вышеперечисленных растений, в первой половине лета в составе спектра в небольших количествах были отмечены пыльцевые зерна Quercus, Fraxinus, Salix, Chenopodiaceae, Plantago, Rumex (табл. 1).

Третий период, связанный с пылением разнотравья, приходится на вторую половину лета (21.07-27.09 в 2015 г. и 11.07-28.09 в 2016 г.) (рис. 1). Доминирующими пыльцевыми типами в этот период являлись Artemisia (4% в 2015 г.; 9% в 2016 г.) и Urtica (68,8% в 2015 г.; 77% в 2016 г.), в составе спектра отмечалась пыльца Chenopodiaceae, Ambrosia, Plantago, Poaceae, Rumex. Руководящим таксоном при выделении третьего периода пыле-ния служила пыльца полыни.

Анализ особенностей пыления основных таксонов аэропалинологического спектра представлен в табл. 1. В ней отсутствуют данные по динамике пыления ольхи и орешника за 2015 г., так как

Рис. 1. Усредненный календарь пыления Рязани за 2015-2016 гг.

по техническим причинам наблюдения в этот год были начаты позже, чем обычно. Одним из наиболее опасных с аллергологической точки зрения растений считается амброзия. Появление пыльцевых зерен этого таксона приходится на конец лета, однако, учитывая в основном заносный характер пыльцы амброзии в составе спектров Рязани (Посевина и др., 2010; Posevina, 2016), выявить отчетливо период локального пыления этого растения нам не удалось.

Аэропалинологические спектры 2015 и 2016 гг. идентичны по качественному составу, но продолжительность и сроки пыления отдельных таксонов существенно варьируют, что отражает межсезонную динамику пыльцевой продукции и различия в погодных условиях, оказывающих существенное влияние на начало, продолжительность и интенсивность пыления.

Для анализа особенностей пыления нами были выбраны четыре таксона (Betula, Quercus, Poaceae, Artemisia), которые в разные периоды сезона являются индикаторными и пыльца которых обладает ярко выраженными аллергенными свойствами.

Сопоставление сроков начала пыления Betula и Quercus в Рязани и Москве не выявило закономерных временных сдвигов, несмотря на более южное расположение Рязани (табл. 2). Пыление березы в 2015 г. началось в обеих точках наблюдения одновременно, а в 2016 г. в Рязани пыление началось на 10 дней раньше, чем в Москве. В 2015 г. дуб начал пылить в Рязани на 10 дней раньше, а в 2016 г. - на три дня позже, чем в Москве. Вероятно, на начало пыления очень сильно влияет региональный перенос пыльцы, который делает начало локального пыления плохо заметным. У травянистых растений (Poaceae и Artemisia) в Москве пыление чаще наступает на 2-4 дня раньше (за исключением пыления злаков в 2016 г., начавшегося в двух точках наблюдения одновременно) (табл. 2, рис. 2). Возможно, более раннее начало пыления в Москве связано с высотой установки ловушки. В работе А. Рантио-Лехтимаки с соавторами (Rantro-Lentimaki et al., 1991) было показано, что в ловушках, установленных на высоте человеческого роста, начало пыления травянистых растений фиксируется на одну-две

Т а б л и ц а 1

Характеристика пыления основных таксонов аэропалинологического спектра г. Рязань

Таксон Первое появление пыльцы

2015 г.

Betula 07.04 28.04 16 13.05 09.05 8671 23363 22.09

Acer 08.04 25.04 27 21.05 28.04 139 226 01.06

Populus 08.04 11.04 18 28.04 13.04 211 937 13.06

Salix 11.04 14.04 34 17.05 24.04 39 375 13.06

Quercus 28.04 28.04 26 23.05 13.05 55 209 06.06

Fraxinus 13.04 30.04 9 08.05 30.04 471 649 22.05

Ulmus 11.04 13.04 16 28.04 23.04 35 185 28.04

Pinus 14.04 21.05 23 12.06 22.05 255 1705 19.09

Ambrosia - - - - 17.09 25 116

Artemisia 28.07 27.07 62 26.09 08.08 359 3347 27.09

Chenopodiaceae 16.04 26.06 93 25.09 27.07 13 280 27.09

Plantago 01.06 10.06 62 10.08 26.06 21 129 26.08

Poaceae 22.05 06.06 77 21.08 01.07 65 815 27.09

Rumex 22.05 02.06 70 10.08 12.06 7 112 13.09

Urtica 22.05 23.06 52 13.08 26.07 966 15935 27.09

2016 г.

Alnus 14.03 16.03 34 18.04 04.04 312 1750 19.06

Betula 15.03 14.04 28 11.05 25.04 4922 28985 20.09

Corylus 18.03 31.03 24 23.04 06.04 34 175 02.08

Acer 09.04 19.04 13 01.05 19.04 497 1335 27.05

Populus 30.03 09.04 13 21.04 14.04 156 791 12.05

Salix 30.03 15.04 29 12.05 01.05 184 1411 02.06

Quercus 04.05 07.05 21 27.05 08.05 90 582 23.06

Fraxinus 15.04 25.04 10 04.05 30.04 265 938 20.05

Ulmus 07.04 09.04 23 01.05 13.04 65 225 23.05

Pinus 18.03 13.05 20 01.06 19.05 372 1472 17.09

Ambrosia - - - - 21.08 24 163 -

Artemisia 10.07 27.07 30 25.08 04.08 254 2575 25.09

Chenopodiaceae 15.06 12.07 49 29.08 24.08 58 396 23.09

Plantago 23.05 0806 62 09.08 06.07 44 325 04.09

Poaceae 19.05 30.05 65 02.08 25.06 105 1460 22.09

Rumex 16.05 28.05 88 24.08 02.07 18 292 15.09

Urtica 28.05 18.06 65 21.08 21.06 1003 22761 25.09

О б о з н а ч е н и я: пз - пыльцевое зерно; Смакс - максимальная концентрация пз за сезон; Есезон - сумма пз за сезон; ОПП - основной период пыления.

6000

1 -Москва, 2-Рязань

Рис. 2. Особенности пыления индикаторных таксонов аэропалинологического спектра Рязани и Москвы

недели раньше, чем на высоте 20 м. Кроме того, общая концентрация пыльцевых зерен травянистых растений, определенная на высоте 1,5 м, может в 10 раз превышать значения, полученные с ловушек на крыше зданий. Низкое расположение пыльцевой ловушки в большей степени отражает

локальное пыление, что особенно хорошо заметно на примере травянистых растений, так как в этом случае источник эмиссии пыльцы находится практически на уровне земли. В нашем случае более раннее начало пыления злаков и полыни в Москве может быть связано с относительно более низким

Т а б л и ц а 2

Сопоставление сроков и интенсивности пыления основных индикаторных таксонов

Рязани и Москвы

Таксоны Начало ОПП Разница

Москва Рязань

начало пыления

2015 г.

Betula 28.04.2015 28.04.2015 0 1 -37738

Quercus 09.05.2015 28.04.2015 -11 9 -603

Poaceae 04.06.2015 06.06.2015 2 0 -677

Artemisia 24.07.2015 27.07.2015 3 33 1473

2016 г.

Betula 24.04.2016 14.04.2016 -10 8 3219

Quercus 04.05.2016 07.05.2016 3 7 -547

Poaceae 30.05.2016 30.05.2016 0 -19 -53

Artemisia 23.07.2016 27.07.2016 4 0 1035

расположением ловушки. Другое возможное объяснение - влияние климата крупного мегаполиса, более отчетливо заметное в Москве.

Анализ интенсивности пыления березы не позволил выявить никаких принципиальных различий между точками наблюдений. Для дуба показано, что суммарная годовая продукция в Москве была выше, чем в Рязани. Это может быть связано с локальными факторами: местоположением ловушки рядом с ботаническим садом МГУ и использованием дуба красного и черешчатого в посадках на территории университетского кампуса.

Продолжительность основного периода пыле-ния древесных таксонов в Рязани больше, разница составляет 1 и 8 дней для березы и 7 и 9 дней для дуба. Возможно, это связано с влиянием метеорологических условий, однако это предположение требует проверки на основе более длительного временного ряда.

В течение двух сезонов в Рязани отмечалось более интенсивное пыление Artemisia, но более низкое Poaceae (табл. 2, рис. 2). Продолжительность

пыления травянистых таксонов очень сильно различается в разные сезоны. Разницу в пыльцевой продукции отчасти можно объяснить разницей в локальной ситуации вокруг точек отбора проб, в частности отсутствием пустырей в Москве в окрестностях ловушки, интенсивностью и временем стрижки газонов, высотой установки ловушек. Выявление региональных различий требует более длительных наблюдений.

Таким образом, в составе атмосферы г. Рязани в разные годы исследований (2015-2016) зарегистрированы 35-36 пыльцевых типов, среди которых количественно доминируют древесные анемофилы. Анализ таксономической принадлежности основных пыльцевых типов позволяет говорить о региональном характере спектра. Весь вегетационный сезон можно условно разделить на три периода пыления. Оценка времени начала, интенсивности и продолжительности пыления в Рязани и Москве не выявила закономерных временных сдвигов, которые можно было бы ожидать при анализе более длительных временных рядов.

Аэробиологические исследования в Москве проводятся при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-50-00029).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ [REFERENCES]

Горбаренко Е.В. Температура воздуха // Эколого-климатические характеристики атмосферы в 2015 г. по данным метеорологической обсерватории МГУ

имени М.В. Ломоносова. Под ред. О. А. Шиловцевой М., 2016. С. 10-16 [Gorbarenko E.V. Temperatura voz-dukha // Ekologo-klimaticheskie kharakteristiki atmos-

fery v 2015 g. po dannym meteorologicheskoi observatorii MGU imeni M.V. Lomonosova. Pod red. Shilovtsevoi O.A. M., 2016. S. 10-16].

Константинов П.И. Температура и влажность воздуха // Эколого-климатические характеристики атмосферы в 2014 г. по данным метеорологической обсерватории МГУ. Под ред. О.А. Шиловцевой и Е.И. Незваль М., 2015. С. 10-17 [Konstantinov P.I. Temperatura i vlazh-nost' vozdukha // Ekologo-klimaticheskie kharakteristiki atmosfery v 2014 g. po dannym meteorologicheskoi observatorii MGU. Pod red. O.A. Shilovtsevoi i E.I. Nezval' M., 2015. S. 10-17].

Кривцов В.А. и др. Природа Рязанской области. Рязань,

2008. 407 с. [Krivtsov V.A. i dr. Priroda Ryazanskoi oblasti. Ryazan', 2008. 407 s.].

ЛокощенкоМ.А., Ахиярова К.И. Ветровой режим в нижнем 500-метровом слое // Эколого-климатические характеристики атмосферы в 2014 г. по данным метеорологической обсерватории МГУ. Под ред. О.А. Шиловцевой и Е.И. Незваль М., 2015. С. 54-74 [Lokoshchenko M.A., Akhiyarova K.I. Vetrovoi rezhim v nizhnem 500-metrovom sloe // Ekologo-klimaticheskie kharakteristiki atmosfery v 2014 g. po dannym meteorologicheskoi observatorii MGU. Pod red. O.A. Shilovtsevoi i E.I. Nezval' M., 2015. S.54-74].

Посевина Ю.М., Северова Е.Э., Иванов Е.С. Экология атмосферы: динамика пыления основных таксонов аэропалинологического спектра г. Рязани // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2009. T. 114. Вып. 1. С. 67-72 [Pos-evina Yu.M., Severova E.E., Ivanov E.S. Ekologiya atmosfery: dinamika pyleniya osnovnykh taksonov aeropalino-logicheskogo spektra g. Ryazani // Byul. MOIP. Otd. biol.

2009. T. 114. Vyp. 1. S. 67-72].

Посевина Ю.М., Северова Е.Э., Иванов Е.С. Пали-ноэкологическая оценка качества атмосферного воздуха // Вестн. РУДН. Сер. Экол. и безоп. жизнедеят. 2010. № 5. С. 15-23 [Posevina Yu.M., Severova E.E., Ivanov E.S. Palinoekologicheskaya otsenka kachestva atmosfernogo vozdukha // Vestn. RUDN. Ser. Ekol. i bezop. zhiznedeyat. 2010. № 5. S. 15-23].

Посевина Ю.М., Северова Е. Э., Иванов Е. С. Межсезонная ритмика пыления раннецветущих древесных таксонов аэропалинологического спектра г. Рязани // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2011. T. 116. Вып.

4. С. 48-54 [Posevina Yu.M., Severova E.E., Ivanov E.S. Mezhsezonnaya ritmika pyleniya rannetsvetushchikh drevesnykh taksonov aeropalinologicheskogo spektra g. Ryazani // Byull. MOIP. Otd. biol. 2011. T. 116. Vyp. 4.

5. 48-54].

Galán C., Smith M., Thibaudon M., Frenguelli G., Oteros J., GehrigR., Berger U., Clot B., Brandao R. EAS QC Working Group Pollen monitoring: minimum requirements and reproducibility of analysis // Aerobiologia. 2014. Vol. 30. P. 385-395.

Nilsson S., Persson S. Tree pollen spectra in the Stockholm region (Sweden), 1973-1980 // Grana. 1981. Vol. 20. P. 179-182.

Posevina I. First volumetric data on ragweed pollen in Ryazan, (Central Russian) // The 6-th Earopean Symposium on Aerobiology of the European Aerobiology Society. Abstracts book. 2016. P. 279. Rantro-Lentimaki A., Koivikko A., Kupias R., Makinen Y., Pohjola A. Significance of sampling height of airborne particles for aerobiological information // Allergy. 1991. Vol. 46. P. 68-76.

Поступила в редакцию / Received 07.02.2017 Принята к публикации / Accepted 18.06.2017

DYNAMICS OF POLLEN RAIN OF RYAZAN' CITY: THE FIRST

VOLUMETRIC DATA

Yu.M. Posevina\ E.E. Severova2

Aerobiological studies were performed in 2015-2016 by Hirst-type volumetric trap (Lanzo-ni VPPS 2010). Pollen calendar was developed; pollination dynamics of the main taxa of pollen spectrum was analyzed. The results of monitoring were compared with the data from Moscow aerobiological station. The pollination period was divided into 3 parts. The analysis of start, intensity and duration of pollination of indicator taxa (Betula, Quercus, Poaceae, Artemisia) didn't reveal any differences in temporal parameters of pollination in spite of more southern location of Ryazan'. The greatest difference was marked for the pollination intensity of herbaceous species. It can be connected with trap locations and peculiarities of metropolis climate.

Key words: aerobiology, volumetric method, Ryazan'.

Acknowledgement. Aerobiological monitoring in Moscow was performed with financial support of Russian Science Foundation, project 14-50-00029 "Scientific basis of the national biobank - depository of the living systems" (branch "Plants").

1 Posevina Yulia Mikhailovna, Department of Biology and Methods of Teaching, Faculty of Natural Science and Geography, S.A. Esenin Ryazan'State University (posevina_julia@mail.ru); 2 Severova Elena Erastovna, Department of Morphology and Systematics of Higher Plants, Biological Faculty, M.V. Lomonosov Moscow State University (elena.severova@mail.ru).