Ляшко Ю.О., Легостаєва Т.В., Більчук В.С., Россихіна-Галича Г.С.

Дніпропетровський національний університет ім. О. Гончара

ВПЛИВ АЕРОТЕХНОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ НА ВМІСТ ХЛОРОФІЛІВ У ВЕГЕТАТИВНИХ ОРГАНАХ ПРЕДСТАВНИКІВ РОДУ ACER L.

Аеротехногенне забруднення атмосфери викликає значні зміни в метаболічних процесах рослинних організмів. Найбільш характерною реакцією на пошкоджуючу дію полютантів є зміни вмісту хлорофілів в асиміляційних органах рослин [1, 3, 5]. Відомо, що хлорофіл бере участь у фотосинтетичних окисно-відновних реакціях і впливає на продуктивність рослин, тому вивчення вмісту зелених пігментів у вегетативних органах деревних порід є актуальним. Деструкція хлорофілу відбувається як за прямої дії ксенобіотиків на пігментний комплекс, так і через активацію вільнорадикального окислення та нестачі мікроелементів. Основні компоненти атмосферного забруднення, до яких відносяться оксиди сульфуру (IV), нітрогену (IV), карбону (IV), феруму та інших елементів, впливають на вміст хлорофілу при низьких концентраціях починаючи з 1·10-6 % [6]. Оскільки вплив аеротехногенного забруднення на пігментний комплекс асиміляційних органів деревних порід інтродуцентів вивчено недостатньо – метою роботи є дослідження змін накопичення вмісту хлорофілів у різних видів кленів в онтогенезі в залежності від інтенсивності забруднення.

Об’єкти дослідження – вегетативні органи Acer platanoides L. та Acer negundo L., які відбирали на двох дослідних і одній контрольній ділянках. Дослідні рослини зростали в умовах аеротехногенного забруднення вздовж автомагістралей пр. Кірова та вул. Г. Сталінграда, де вміст забруднювачів перевищував рівень ГДК. Характеристика деревостану на дослідних та контрольних майданчиках була подібна. Концентрація хлорофілу визначали у непошкоджених частинах листків в етаноловій витяжці на спектрофотометрі СФ-46 при довжині хвиль 649, 665, 654 нм. Розрахунки проводили за формулою Wintermans, De Mots, 1965 [2]. Результати експерименту статистично оброблені [4].

У результаті проведених досліджень встановлено, що сумарний вміст хлорофілів а і b в асиміляційних органах A. platanoides в фазу початку активного росту (травень) в контрольних і дослідних зразках однаковий. Починаючи з червня цей показник знижувався в 1,2 рази за дії аеротехногенного забруднення. В контрольних зразках сума хлорофілів а та b збільшувалась і досягала максимального значення (23,32 мг/г сирої маси) в фазу вторинного росту (липень) з подальшим зниженням цього показника до 18 мг/г сирої маси в фазу переходу дерев до фізіологічного покою. Для A. platanoides сумарний вміст зелених пігментів знижувався на 21 % в порівнянні з контролем. Максимальне значення цього показника зареєстровано в липні місяці (19,6–18,3 мг/г сирої маси).

Аналіз змін вмісту хлорофілів а+b в листках A. negundo показав, що вплив аеротехногенного забруднення на процес фотосинтезу і утворення зелених пігментів помітний вже в фазу активного росту. При цьому сума хлорофілів а+b в умовах аерогенного забруднення знижувалась в 1,3 рази. Найбільші відмінності цього показника в дослідних зразках (в 1,3–1,5 рази) виявлені в фазу переходу рослин до стану покою.

Слід зазначити, що аеротехногенне забруднення впливало не тільки на сумарний вміст зелених пігментів, а й викликало суттєві зміни у накопиченні окремих компонентів хлорофілів а і b в асиміляційних органах досліджуваних кленів. Вміст хлорофілу а в листках A. platanoides в контрольних зразках протягом вегетаційного періоду зростав в 1,3 рази до фази підготовки рослин до стану покою, з подальшим зниженням цього показника. Динаміка накопичення цього пігменту в умовах аеротехногенного забруднення мала таку ж спрямованість як і в контролі. Слід відмітити, що дія техногенного забруднення викликала інгібування синтезу хлорофілу а в 1,2 рази починаючи з періоду активного росту (червень–серпень) і до стадії переходу рослин у відносний фізіологічний спокій в умовах досліджуваних моніторингових ділянок. Для асиміляційних органів A. negundo зниження вмісту хлорофілу а зафіксовано з травня (початку активного росту) в 1,3 рази і до фази фізіологічного покою в 1,1 рази (рис. 1).

Рис. 1. Вміст хлорофілу а у листках представників роду Acer L. за дії аеротехногенного забруднення: 1 – ботанічний сад; 2. – пр. Кірова;                         3 – вул. Г. Сталінграда

 

Вміст хлорофілу b, який за своєю будовою близький до деяких оксидоредуктаз, в умовах забруднення середовища суттєво знижувався в вегетативних органах A. platanoides в 1,2–1,3 рази в період вегетації з червня по серпень (рис. 2). В асиміляційних органах A. negundo інгібування синтезу хлорофілу b зафіксовано на всіх стадіях вегетативного розвитку за умови дії забруднювачів. Так, в фазу активного росту (червень) спостерігали зменшення вмісту цього показника відносно контролю в 1,2 рази для листків дерев, які зростали на моніторингових ділянках.

Рис. 2. Вміст хлорофілу b у листках представників роду Acer L. за дії аеротехногенного забруднення: 1 – ботанічний сад; 2. – пр. Кірова;                                 3 – вул. Г. Сталінграда

 

Суттєве інгібування вмісту хлорофілу b (в 1,5–1,8 рази) встановлено в фазу фізіологічного спокою (серпень) порівняно з контрольними рослинами.

З літературних джерел відомо, що співвідношення вмісту хлорофілу а до хлорофілу b є одним з важливих показників фізіологічного стану рослин, який характеризує їх адаптаційну здатність [1, 3].

Аналіз даних рис. 3 свідчить, що рівень цього співвідношення менше 1, що вказує на чутливість досліджуваних видів кленів до аерогенного забруднення та змінюється в процесі вегетації. Для асиміляційних органів                    A. platanoides зафіксовано зростання даного показника в 1,7–1,9 рази. Особливістю A. negundo є суттєве зростання величини співвідношення хлорофілу а до b в червні місяці в 1,6–2,1 рази порівняно з травнем (початок фази активного росту).

Рис. 3. Співвідношення вміст хлорофілу а до b у листках представників роду Acer L. за дії аеротехногенного забруднення: 1 – ботанічний сад;                  2. – пр. Кірова; 3 – вул. Г. Сталінграда

 

Низьке значення коефіцієнту співвідношення хлорофілу а до b свідчить з одного боку про чутливість даних видів кленів, як інтродуцентів, до умов зростання, а з іншого про зменшення синтезу пігментів або прискорення розпаду за дії аеротоксичних речовин.

Таким чином, аеротехногенне забруднення середовища призводить до зміни вмісту фотосинтезуючих пігментів у вегетативних органах кленів у залежності від їх виду, викликаючи зменшення вмісту суми хлорофілів а і b та зміну коефіцієнту їх співвідношення.

Література:

1. Бессонова В. П. Влияние тяжелых металлов на фотосинтез растений: монография / В. П. Бессонова – Д. : ДГАУ, 2006. – 208 с.

2. Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений. – М.: Наука, 1965. – 392 с.

3. Коршиков И.И. Адаптация растений к условиям техногенно загрязнённой среды. – Киев: Наукова думка. – 1996. – 238 с.

4. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высшая. школа, 1980. – 293 с.

5. Юсипіва Т.І, Самко О.В. Вплив промислових газів SO2 та NO2 на динаміку хлорофілу в листках самосіву деревних рослин // Науковий вісник Миколаївського держ-го ун-ту ім. В.О. Сухомлинського. – 2009. – Вип. 4, № 4. – С.282–288.

6. Malhotra S.S., Hocking D. Biochemical and cytological effects of sulphur dioxide on plant metabolism // Ibid. – 1976. – 76. – Р. 227–237.