Оценка качества среды города Орска по функциональной асимметрии листовой пластинки березы повислой (Betula pendula)

Поэтому в настоящее время в связи с возрастающим антропогенным прессингом чрезвычайно важна быстрая и правильная оценка состояния окружающей среды, в том числе геологической, которая также подвергается сильному загрязнению. В почве происходит накопление некоторых компонентов выбросов промышленных предприятий и бытовых отходов, например, тяжелых металлов, особенно свинца, который входит в состав

выхлопных газов автотранспорта. Сейчас основным загрязнителем среды является автотранспорт, а свинец составляет 18% продуктов сгорания топлива. Тяжелые металлы имеют не только мутагенный, тератогенный, но и канцерогенный эффект – вызывают онкологические заболевания у человека. В связи с этим очень важны экологические исследования геологической среды, компонентов литосферы как местообитания человека. При оценке состояния компонентов литосферы целесообразно использовать растительные объекты, для которых почва является субстратом. Загрязнение почвы отражается на состоянии зеленых растений. Поэтому по различным показателям растений можно определить степень загрязнения геологической среды и почвы как компонента литосферы. Перспективным подходом для интегральной биологической характеристики состояния среды является морфологический. Исследования показывают, что уровень флуктуирующей асимметрии (промеров листа) чувствителен к действию химического загрязнения и возрастает при увеличении антропогенного прессинга [5,6]. Повышение степени воздействия приводит к возрастанию изменчивости показателей и снижению стабильности. Было замечено, что морфологические и цитогенетические показатели согласованно изменяются под влиянием внешних факторов [7]. Растительные сообщества, подверженные более сильному антропогенному воздействию, характеризовались более высоким уровнем как морфологических, так и цитогенетических нарушений. Это проявлялось в ухудшении роста, повреждении надземной части растения, особенно листьев, даже отмирании целого побега [8,9]. У высших растений возможны наследственные и ненаследственные аномалии развития корней, листьев, побегов, почек, цветков, плодов, семян. Чаще наблюдается изменение размера и конфигурации органов. Цитогенетические и биохимические нарушения – это ухудшение деления клеток, повреждения генетического аппарата (мутации), снижение интенсивности метаболических процессов. Таким образом, в техногенных условиях отмечается тератогенное воздействие на живые организмы, которое можно оценить с помощью морфометрического метода. Определение состояния литосферы по морфологическим показателям является экспресс-методом, который достаточно прост, не требует больших временных и материальных затрат. Исследования по флуктуирующей асимметрии (промеров листа) были проведены на березе В.М. Захаровым с сотрудниками [5]. Для эколого-тератологических исследований морфологических показателей растений, в частности, метода оценки состояния литосферы по коэффициенту симметрии листовой пластинки целесообразно использовать одуванчик лекарственный и подорожники. Эти растения широко распространены, типичны для зоны Центрального Черноземья, доступны для сбора, цитогенетически изучены, поэтому могут служить тест-объектами для мониторинга состояния среды. Использование одуванчика и некоторых видов подорожников (многолетние травянистые) имеет ряд преимуществ. Они, в отличие от древесных растений имеют короткий период созревания. Более быстрая смена поколений позволяет наблюдать изменения их характеристик, определять устойчивость или нестабильность показателей и возможность адаптации к условиям среды. В отличие от однолетних травянистых растений, одуванчик и подорожник могут накапливать определенные дозы загрязнителей среды – мутагенов (ионизирующей радиации, тяжелых металлов). Как многолетники они могут накапливать некоторые концентрации данных веществ и являться растениями-биоиндикаторами. Влияние тяжелых металлов на зеленые растения велико, поскольку они оседают на поверхности почвы и имеют тенденцию накапливаться в ее верхних слоях. Являясь устойчивыми к выщелачиванию и распаду, тяжелые металлы всасываются через корневую систему растений и способны в них аккумулироваться. Выхлопные газы автотранспорта, содержащие свинец, оседают на листьях растений. При выпадении атмосферных осадков часть загрязняющих веществ с листьев смывается в почву, а часть усваивается растением, а затем с растительным упадом поступает в почву. В итоге, эти вещества поступают через корневую систему в растения. Такое действие могут иметь тяжелые металлы, SO2, NO2, и другие загрязнители. Срок жизни многолетних трав зависит от условий произрастания (свойств и степени загрязнения почвы, вытаптывания и т.д.). Ежегодные мониторинговые исследования – промеры листа у одуванчика и подорожника позволяют увидеть изменения этих показателей за каждый год, оценить по изменению морфологических характеристик состояние литосферы и проследить динамику за несколько лет. Коэффициент симметрии (КС) листа является одним из показателей, демонстрирующих техногенное влияние на биоту. Он рассчитывается по формуле: КС=Sa/Sb*100%, где Sa - площадь меньшей половины листа, Sb - площадь большей половины листа. По полученным данным выделяют следующие критерии состояния среды:

>95% - экологическая норма

95-90% - экологический риск

90-85% - экологический кризис

<85% - экологическое бедствие.

Исследования показали надежность данного метода при оценке состояния литосферы в экологически безопасном районе и в условиях техногенного загрязнения [10]. Оценка степени загрязнения литосферы по результатам изучения морфологических показателей растений в районе биостанции ВГУ “Веневитиново” (изначально считавшегося экологически безопасным) совпадала с данными по цитогенетическому мониторингу (исследованиями цитогенетических характеристик ) в этом районе [11]. В целом, можно отметить уже фиксированную деградацию некоторых видов лесных экосистем в пределах заповедных зон, к которым относится район биостанции ВГУ “Веневитиново”. Таким образом, предлагаемый метод достаточно надежен, быстр, прост в исполнении, позволяет получать достоверные результаты и адекватно оценивать состояние литосферы как компонента геологической среды.

1.2 Использование древесных культур в качестве объектов биоиндикации

В последние два десятилетия на территории многих стран Европы наблюдается массовое повреждение и деградация лесов. Причины этого кроются в загрязнении воздушного бассейна. Кислотные дожди, высокие концентрации в воздухе окислов серы и азота, а также озон, непосредственно повреждают растения, ухудшая состояние лесов. На третьей сессии исполнительного комитета Конвенции по дальнему трансграничному переносу загрязнителей воздуха, под эгидой ЮНЕП (июль 1985) была утверждена и запущена в исполнение программа международной кооперации по изучению и мониторингу воздействия загрязнителей воздуха на леса. Данная программа является частью глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Программа основана на сборе сравнимых данных о состоянии лесов на национальном уровне, и последующем обмене данными для наилучшего понимания проблемы. В данную программу включено несколько десятков методик, одной из которых является методика оценки экологического состояния лесов по дефолиации хвойных деревьев.

 Скачать реферат