Индикация состояния городских насаждений на юге Сибири по морфометрическим показателям хвои лиственницы сибирской

ИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКИХ НАСАЖДЕНИЙ НА ЮГЕ СИБИРИ ПО МОРФОМЕТРИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ ХВОИ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ

INDICATION OF URBAN PLANTINGS HEALTH IN SOUTHERN SIBERIA BY MORPHOMETRIC PARAMETERS OF SIBERIAN LARCH NEEDLES

Абраменко О.В., Бабушкина Е.А., Кропачева Ю.А.

(ХТИ- филиал СФУ, г.Абакан, РФ) Abramenko O. V., Babushkina E. A. Kropacheva Yu. A. (Khakass Technical Institute -

Branch of SibFU, Abakan, Russia)

В статье приводится сравнительный анализ морфометрических показателей хвои лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) в естественных и городских насаждениях.

The article contains comparative analysis of needles morphometric parameters of Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) in natural and urban plantings.

Ключевые слова: городская окружающая среда, биоиндикация, морфометрия

Key words: urban environment, bioindication, morphometry

Выявление видов-индикаторов, отражающих изменения в экологической обстановке, до сих пор остается приоритетным направлением в исследованиях, касающихся установления качественных связей между видами и определяющим фактором воздействия. Одним из направлений в данной области является дендро-индикация [1]. Наиболее удобными биоиндикаторами атмосферного загрязнения среды являются хвойные деревья, т.к. они отличаются высокой чувствительностью к повышенным концентрациям токсических веществ в окружающей среде [2, 3]. В городских условиях хвойным деревьям необходимы дополнительные затраты для компенсации воздействия стрессовых факторов, что снижает интенсивность роста и репродукцию биомассы [4]. Одним из используемых параметров для оценки такого влияния являются морфометрические показатели хвои.

Республика Хакасия расположена в зоне повышенного природного потенциала загрязнения атмосферы, который характеризуется частой повторяемостью штилей и приземных инверсий, что затрудняет рассеивание вредных веществ и способствует их накоплению в атмосфере. Анализ проб атмосферного воздуха на содержание вредных веществ свидетельствует о неблагополучии экологической обстановки в г. Абакане [5].

В качестве биоиндикатора состояния природной среды в г. Абакане выбрали лиственницу сибирскую (Larix sibirica Ledeb.), обладающую высокой чувствительностью к стрессовым воздействиям городской среды [6]. Целью исследования был анализ изменчивости морфометрических показателей хвои лиственницы в зависимости от наличия антропогенной нагрузки.

Материал для исследования собирали на дендрохронологической станции в черте города Абакана, для контроля использовали материал, взятый на дендростанции «Биджа», находящейся в 53 километрах к северо-западу от г. Абакана (с наветренной стороны от основных промышленных центров) в лесостепной зоне Усть-Абаканского района Хакасии. Анализ природно-климатических условий дендростанций показал их сходство.

Для исследования морфологических характеристик хвои в зависимости от степени загрязненности воздуха были выбраны по 15 модельных деревьев на каждой дендростанции, с каждого дерева взяты по 15 образцов хвои. Морфометрические показатели хвои измеряли на установке LINTAB-5. Ширина хвоинок была измерена в пятикратной повторности (равномерно по длине хвоинки) и затем усреднена. Длину измеряли с учетом изгиба хвоинки. Работа проведена на базе научно-образовательной лаборатории «Биогеохимия экосистем Евразии» Хакасского технического института - филиала СФУ.

Атмосферный воздух в черте города имеет различные загрязняющие вещества и примеси: взвешенные вещества, оксиды азота, аммиак, формальдегид, диоксид серы, дигидросульфид, серная кислота, бенз(а)пирен, окись углерода, фтор и его соединения (в том числе фтористый водород), углеводороды и тяжелые металлы [5]. Эти загрязняющие вещества попадают внутрь дерева разными путями. Взвешенные вещества оседают на хвое, растворимые соединения попадают с осадками в почву и затем в корни, газы проникают в хвою при дыхании.

При осмотре хвои исследованных деревьев было замечено, что на дендростанции Абакан на 30-40% хвоинок присутствуют однотипные точечные повреждения - хлорозы (осветленные или поменявшие цвет участки ткани, образующиеся при нарушениях биосинтеза хлорофилла и пластидного аппарата), появление которых связано с повышенной запыленностью от интенсивного дорожного движения в городе и печного отопления частного сектора, где непосредственно находится дендростанция. В Бидже повреждения хвои не наблюдаются. Данные морфологические изменения, наряду с размерами хвои, могут быть использованы для биоиндикации, так как длина хвои варьирует от индивидуальных и возрастных особенностей того или иного дерева [4]. Многие исследования показывают, что значительно снижены ростовые процессы побегов хвойных пород, подвергающихся действию атмосферного загрязнения, так, под действием нитратов хвоя удлиняется, под действием SO2 - укорачивается, соединения серы отрицательно влияют на размеры хвои [2,7]. По результатам наших исследований видно, что воздействие городской среды отрицательно сказывается на ростовых процессах в хвое лиственницы: в среднем, длина и площадь хвои в Абакане меньше, чем в контрольной зоне, при тех же значениях ширины хвоинки (табл. 1).

Таблица 1 - Средние значения и стандартные отклонения морфометрических показателей хвои

Параметр хвои Абакан Биджа

Длина хвоинки, мм 29,4 ± 5,3 31,7±7,8

Ширина хвоинки, мм 0,69±0,12 0,68±0,13

Площадь поверхности хвоинки, мм2 20,8±7,4 22,7±9,8

Известно, что в однородных условиях у более молодых деревьев наблюдаются большие размеры ассимиляционного аппарата [8], однако в данном случае наблюдается обратная картина. Эта тенденция хорошо просматривается на графике зависимости длины от ширины хвои (рис. 1).

6000

5000

о 4000

cl

2000

1000

Абакан

y = 4,5593x + 2623,6 5500 R2 = 0,0099

♦

-1-1

20 70 120

Средняя ширина, 1/100 мм

5000

4500

I 4000 0

S 3500

rf 3000 н

I 2500 cl

2000 1500 1000

Биджа

y = 22,637x + 1626,9 R2 = 0,1447

'jSSt

♦ ♦

20 70 120

Средняя ширина, 1/100 мм

Рисунок 1 - Зависимости длины хвои от ее ширины

Регрессионный анализ показал, что в Абакане зависимости между длиной и шириной хвои не наблюдается, а в Бидже имеется слабая линейная зависимость. Такую разницу можно объяснить действием загрязняющих веществ, например, действием бенз(а)пирена и взвешенных веществ от прилегающей автотрассы, а так же действием соединений серы от печного отопления жилого сектора.

Рассматривая изменчивость морфометрических показателей хвои лиственницы в зависимости от антропогенной нагрузки, можно отметить, что в городских условиях среднестатистические морфометрические показатели хвои меньше за счет влияния загрязняющих веществ.

Таким образом, для качественной индикации состояния окружающей среды возможно использовать морфометрические показателей листового аппарата хвойных. Однако для полного анализа необходима количественная оценка содержания загрязняющих веществ, которую можно получить с помощью химического анализа исследуемых компонентов биоиндикаторов.

Список использованных источников

1. Бабушкина, Е. А. Трансформация климатического отклика в радиальном приросте деревьев в зависимости от топологических условий их произрастания / Е.А Бабушкина, А.А. Кнорре, Е.А. Ваганов, М.В. Брюханова // География и природные ресурсы. - 2011. - № 1. -С. 159-166.

2. Dässler, H. G. Reaktionen von Gehölzen auf Immissionen und Schlußfolgerungen für den Anbau / H. G. Dässler // Begrünung in Industriegebiten: Ref. d. VII. Detrol. Kongr. soz. Länder 29. Jun ibis 3. Juli 1979 in Dresden. - 1981. - S. 31-36.

3. Ваганов, Е.А. Рост и структура годичных колец хвойных/ Е. А. Ваганов, А. В. Шашкин. - Новосибирск: Наука, 2000. - 232 с.

4. Кузьмичев, В. В. Реакция лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb) на техногенные воздействия городской среды / В. В. Кузьмичев, Е. В. Авдеева // Хвойные бореальной зоны. - 2007. - Вып. XXIV. - № 1. -С 36-42.

5. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Республики Хакасия в 2011 году». - Абакан, 2012. - 126 с.

6. Матвеев, С. М. Дендроиндикация состояния сосновых насождений Центральной лесостепи: Монография / С. М. Матвеев; Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2003. - 272 с.

7. Собчак, Р. О. Диагностика состояния видов хвойных в зонах техногенного загрязнения Республики Алтай / Р.О. Собчак // Вестник Томского государственного университета. - 2009. - № 325 (август). - С. 185-190.

8. Губанов И. А. Larix sibirica Ledeb. - Лиственница сибирская // Иллюстрированный определитель растений Средней России. - В 3 т. - М.: Т-во науч. изд. КМК, Ин-т технолог. иссл., 2002. - Т. 1. Папоротники, хвощи, плауны, голосеменные, покрытосеменные (однодольные). - С. 118.