Влияние загрязнения атмосферного воздуха на состояние рябины обыкновенной

Таким образом, рассматривая изменение длины прироста годичного побега у рябины обыкновенной, мы видим четкую обратную зависимость данного параметра от концентрации сернистого ангидрида в воздухе, так как по литературным данным (Николаевский, 1979; Сергейчик, 1984; Гелашвили, 2000) известно, что SO2 оказывает тормозящее действие на ростовые процессы. Зависимость установлена с помощью корреляционного анализа, r = -0,95 (P<0,005). При построении графика зависимости взят десятичный логарифм длины годичного побега (рис 7).

Рис. 7. Зависимость между содержанием сернистого ангидрида в воздухе и длиной годичного побега.

3.4 Изменение морфометрических показателей листовой пластинки рябины обыкновенной

Растения как продуценты экосистем в течение всей жизни, привязанные к локальной территории и подверженные влиянию двух сред – почвенной и воздушной, наиболее полно отражают весь комплекс воздействий на систему (Рунова, 2001). Наглядными морфометрическими показателями состояния древесных популяций являются: длина и ширина листовой пластинки, длина черешка, площадь листовой поверхности и удельная плотность листа, отражающие все многообразие действующих факторов. Нами было проанализировано изменение этих показателей на примере рябины обыкновенной.

Изменение длины и ширины листовой пластинки

Уже давно замечено, что вблизи предприятий, выбрасываемых в атмосферу большое количество пылевидных частиц, линейные размеры ассимиляционных органов и прирост побегов растений меньше в 2 – 5 раз по сравнению с растениями вне зоны запыления (Илькун, 1978).

Проведенные нами измерения длины сложного листа рябины обыкновенной показывают, что максимальная длина листовой пластинки отмечена у деревьев, произрастающих в Сосновой роще и в Парке ХХХ-летия ВЛКСМ (190,5±2,19 и 185,2±2,82мм), и разница между этими точками незначима (Р>0,05) (табл. 8). На этих же улицах нами выявлено самое минимальное содержание сернистого ангидрида в воздухе (прил. 3). Близкие значения имеют показатели, полученные на улицах Героев Сталинградской Битвы (183,4±2,78мм) и Суворова (183,2±2,97мм) (рис. 8). Достоверная разница в изменении длины листа на этих улицах статистически значимо отличается от условного контроля (табл. 8). И, наконец, самая минимальная длина листовой пластинки была замечена в самых загрязненных районах исследования, на улицах Крылова (171±2,71мм) и Карла Маркса (170,8±1,96мм), где обнаружено самое высокое содержание SO2 (прил. 3). Эти значения статистически значимо различаются от всех остальных (табл.8).

Рис. 8. Изменение длины листа рябины обыкновенной.

Таблица 8 - Результаты множественных сравнений значения длины листовой пластинки

Аналогичная картина характерна и для признака – «ширина листовой пластинки». Также нами замечено, что наиболее широкие листья на деревьях в Сосновой роще и Парке культуры и отдыха (185±3,32 и 180±3,10мм) (рис. 9). А наименьший размер ширины листовой пластинки рябины обыкновенной снова отмечен на улицах Крылова (158,6±3,26мм) и Карла Маркса (162,4±2,77мм) (прил. 3). Двухфакторный дисперсионный анализ показал статистически значимую разницу по ширине листа рябины обыкновенной между двумя последними районами исследования и остальными районами (табл. 9).

Рис. 9. Изменение ширины листа рябины обыкновенной.

Таким образом, данные двухфакторного дисперсионного анализа показывают статистически значимое влияние района исследования на длину и ширину листовой пластинки рябины обыкновенной.

Таблица 9 - Результаты множественных сравнений значения ширины листовой пластинки

Также нами установлена обратная корреляционная зависимость между содержанием сернистого ангидрида в атмосферном воздухе и изменением длины (r = - 0,97) и ширины (r = - 0,99) листа рябины обыкновенной. Кроме того, мы видим, что эти признаки скорелированы между собой (r = 0,98) (рис.10).

Рис. 10. Зависимость между длиной и шириной листа рябины обыкновенной.

Изменение площади листовой пластинки и удельной поверхностной плотности листа рябины обыкновенной

По литературным данным известно, что площадь листовой поверхности и удельная поверхностная плотность листа (УППЛ) являются диагностическими признаками устойчивости древесных растений в условиях городской среды (Андреева, 2005). Интенсивность фотосинтеза зависит от площади листовой пластинки, которая влияет и на продуктивность (Briggs, 1999; Ahmad, 1999; Lin, 2000). Косвенным показателем продуктивности является УППЛ.

При изучении такого морфометрического показателя, как площадь листовой пластинки нами получены следующие результаты: наименьшее значение площади листа характерно для района завода Искож (727,7±35,42 мм2), где и обнаружено высокое содержание диоксида серы (прил. 4), затем по возрастанию площади и уменьшению содержания SO2  в воздухе идут улица Суворова (932,43±31,16 мм2) и район Мясокомбината (936,16±40,19 мм2) с почти одинаковыми результатами (рис. 11) Парк, улица Героев Сталинградской Битвы и Сосновая роща – это районы с наибольшей площадью листовой пластинки и наименьшим количеством сернистого ангидрида в воздухе (рис. 11).

Рис. 11. Изменение площади листа рябины обыкновенной

Двухфакторный дисперсионный анализ показал достоверную разницу в изменении площади листа и влияния районов исследования (Р<0,05) (табл. 10).

Таблица 10 - Результаты множественных сравнений значения площади листовой пластинки

Проведя корреляционный анализ данного признака, мы увидели, что существует обратная зависимость между площадью листовой пластинки и содержанием диоксида серы в воздухе. (r = - 0,904). При построении графика зависимости взят десятичный логарифм площади листовой поверхности (рис.12).

Рис. 12. Зависимость между содержанием сернистого ангидрида в воздухе и площадью листовой пластинки

Существуют сведения, что удельная поверхностная плотность листа связывает процессы роста и фотосинтеза, так как отражает накопление сухого вещества единицей поверхности. Чем выше УППЛ, тем эффективнее идут процессы фотосинтеза, так как в расчете на единицу поверхности листа синтезируется большая биомасса. (Кузьмина, Кузьмина, 2001). Увеличение сухой массы листьев можно объяснить изменением первичных процессов фотосинтеза, связанных со скоростью электронного транспорта в хлоропластах (Черыгин, 2005).

Наши исследования по измерению УППЛ показали, что с увеличением содержания сернистого ангидрида и пыли в воздухе увеличивается плотность листа. Так, на улицах Крылова и Суворова отмечены максимальные значения УППЛ, которые составили 76,13 мг и 61,7 мг соответственно, тогда как в Парке и Сосновой роще всего 40,8 мг и 44,4 мг, что в 1,5-2 раза больше (прил. 4). Кроме того, именно на Крылова и Суворова нами обнаружено самое высокое содержание SO2 и пыли (прил. 1). Также мы видим, что на улице Карла Маркса плотность листа составила 55,9 мг (рис. 13), что примерно в 1,3 раза больше чем в Сосновой роще. Статистическая обработка результатов показала, что улицы Крылова и Суворова значимо отличается от всех исследуемых районов (Р<0,05), за исключением улицы Карла Маркса (Р>0,05). А Сосновая роща отличается от всех точек, за исключением Парка ВЛКСМ (табл. 11).

Рис. 13. Удельная поверхностная плотность листа рябины обыкновенной.

Таблица 11 - Результаты множественных сравнений значения УППЛ

Двухфакторный дисперсионный анализ показал достоверную разницу в изменении удельной поверхностной плотности листа и влияния районов исследования (Р<0,05) (табл. 11). Проведя корреляционный анализ данного признака, мы увидели, что существует обратная зависимость между УППЛ листовой пластинки и содержанием диоксида серы в воздухе. (r = - 0,82). При построении графика зависимости взят десятичный логарифм УППЛ листовой поверхности (рис. 14).

Рис. 14. Зависимость между содержанием сернистого ангидрида в воздухе и удельной поверхностной плотностью листа.

Изменение длины черешка

Следующим изучаемым параметром для нас была длина черешка рябины обыкновенной. Ряд исследований по газоустойчивости растений (Кулагин, 1974; Илькун, 1978; Николаевский, 1978) показывают, что черешки, жилки листьев, распустившиеся цветы, почки слабо повреждаются кислыми газами, так как эти органы не принимают заметного участия в фотосинтезе. Мы решили проверить, существует ли взаимосвязь с изменением длины черешка и концентрацией сернистого ангидрида в воздухе. Так, например, на улице Крылова длина черешка составила 35,96 мм, а в Сосновой роще 37,1 мм (прил. 5), причем достоверной разницы между этими точками не выявлено (табл. 12). Также не достоверными являются результаты между улицей Крылова и Парком ХХХ-летия ВЛКСМ (рис. 14). Существует лишь зависимость между улицами Крылова и Героев Сталинградской битвы, где длина черешка составила 38,85 мм. Вторая по загрязненности сернистым ангидридом точка – улица Карла Маркса, где длина черешка составила 32,27 мм, значимо отличается от ул. ГСБ, Парка ВЛКСМ и Сосновой рощи (табл. 12). Корреляционный анализ показал, что зависимость данного признака с загрязнением воздуха сернистым ангидридом не обнаружена (r = -0,54).

Таблица 12 - Результаты множественных сравнений значения длины черешка

Рис. 14. Изменение длины черешка рябины обыкновенной.

Таким образом, на примере рябины обыкновенной мы показали, что не только с помощью физиологических и биофизических критериев можно оценить экологическое состояние городской среды. В связи с проведенными исследованиями мы предлагаем использовать критерии годичный прирост, длина, ширина, площадь листовой пластинки и удельная поверхностная плотность листа для диагностики нарушения жизнедеятельности древесных растений, подвергнутых воздействию загрязнения сернистым ангидридом.

Выводы

Проведенные нами исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Установлено превышение содержания сернистого ангидрида в атмосферном воздухе. На улице Крылова в 15 раз, на улице Карла Маркса в 12,3 раза, на улице Суворова – в 5 раз, в Парке ХХХ летия ВЛКСМ – в 3,13 раза, на улице Героев Сталинградской битвы – в 2,3 раза. Концентрация пыли на всех пяти исследуемых улицах также превышала предельно-допустимые значения. Остальные загрязняющие вещества содержаться в пределах нормы.

2. Выявлена прямая корреляционная зависимость между содержанием сернистого газа в атмосферном воздухе и содержанием серы в листьях рябины обыкновенной.

3. Установлена обратная корреляционная зависимость длины прироста годичного побега, длины и ширины листовой пластинки и площади сложного листа рябины обыкновенной от содержания диоксида серы в атмосферном воздухе.

4. Признак длина черешка сложного листа рябины обыкновенной не зависит от загрязнения атмосферного воздуха сернистым ангидридом.

Список литературы

1.                 Абрамов, Н.В. Флора Республики Марий Эл: инвентаризация, районирование, охрана и проблемы рационального использования ее ресурсов / Н.В. Абрамов. – Йошкар-Ола: МарГУ, 2000. – 164 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7