УДК 581.1 Структурная ботаника и биохимия растений

к.б.н. В.С. Більчук¹, м.н.с. Г.С. Россихіна-Галича²,

к.х.н. Л.І. Хмельникова¹

¹ДЗ Дніпропетровська Медична Академія

²Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара

СТАН ДЕРЕВНИХ РОСЛИН ГІРКОКАШТАНУ ЗВИЧАЙНОГО ЗА ДІЇ АЕРОТЕХНОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ ДОВКІЛЛЯ

Важливою проблемою сьогодення є дослідження стану деревних рослин за дії аерогенних викидів автотранспорту степового Придніпров’я. Відомо, що хронічна дія забруднювачів довкілля негативно впливає на рослинні організми, викликаючи зміни вмісту фотосинтезуючих пігментів, порушення фізіолого-біохімічних регуляторних систем [1, 3]. У зв’язку з цим діагностика стану деревних рослин з використанням оптимальних індикаторів набуває важливого значення для запобігання деградації насаджень і збереження їх функцій.

У фітоценозах промислових міст, на ряду з широко розповсюдженими видами Acer L. та Fraxinus excelsior L., використовується Aesculus hippocastanum L., клітинні механізми адаптації якого до забруднення атмосферного повітря досліджено недостатньо.

Тест-об’єктом були вегетативні органи Aesculus hippocastanum L. (каштану кінського звичайного) відібрані з антропогенно забруднених міських фітоценозів вихлопами вантажівного й легкового транспорту (пр. Кірова – ділянка 2), вихлопами легкового транспорту (пр. К. Маркса, пр. Гагаріна – ділянки 3 і 4) та умовного контролю (1). Листки відбирали у 2015 р. з однорічних пагонів із 10-15 дерев близького вікового стану на висоті 1,5-2,0 метри від поверхні ґрунту, у період із травня по серпень на початку кожного місяця.

Реакцію рослин на дію аерополютантів оцінювали за змінами асиміляційного апарату (кількість листків, їх площа), вмісту хлорофілу та аскорбінової кислоти згідно [2]. Математичну обробку отриманих даних проводили за допомогою статистичного пакету Microsoft Excel 2000. Розбіжності між вибірками вважали достовірними при р<0,05.

Аналіз експериментальних даних свідчить про значне зменшення асиміляційної поверхні листків Aesculus hippocastanum L. за техногенних умов існування. Кількість листків на річних пагонах дерев, що зростали на узбіччі ділянки 2 достовірно зменшена порівняно з контролем на 45 %, а на ділянках 3 і 4 від 29 % до 31 % (рис. 1). При цьому показник площі листкової пластинки був знижений в 1,3 – 1,5 рази по відношенню до контролю в залежності від ступеню забруднення середовища, що підтверджує головну роль листка в адаптації рослин в процесі еволюції і продовжує залишатися ведучим органом пристосування до несприятливих умов середовища [1, 4].

Рис. 1. Морфометричні параметри вегетативних органів Aesculus hippocastanum L.: 1 – контроль, 2 – пр. Кірова, 3 – пр. К. Маркса, 4 – пр. Гагаріна

Важливою характеристикою стійкості рослин до умов існування є вміст хлорофілів у листках Aesculus hippocastanum L. впродовж основних фаз онтогенезу. У рослин з дослідних ділянок чітко простежується динаміка пригнічення синтезу пігментів в середньому в 1,5 рази (рис. 2) починаючи з періоду активного росту і до стадії переходу рослин у відносний фізіологічний спокій. Максимальний вміст хлорофілів a і b відзначено у фазі активного росту. За результатами аналізу якісного складу пігментів зареєстровано, що хлорофіл а домінує і більш стійкий до стресових умов існування дослідних рослин порівняно з хлорофілом b, а співвідношення а/b коливається від 2,3 до 4,09. Це засвідчує провідну роль хлорофілу а у функціонуванні пігментного комплексу Aesculus hippocastanum L. та значну стійкість даного виду до дії полютантів. Зміни в накопиченні чутливого компоненту хлорофілу b можна використовувати для екофізіологічного контролю небезпечності аерогенного забруднення для фітоценозів. Це узгоджуються з даними інших досліджень [1, 4].

Рис. 2. Вміст хлорофілів у листках Aesculus hippocastanum L.: 1 – контроль, 2 – пр. Кірова, 3 – пр. К. Маркса, 4 – пр. Гагаріна; І – активний ріст, ІІ – вторинний ріст, ІІІ – зупинка росту

Відомо що фотохімічне відновленні хлорофілу відбувається за участю аскорбінової кислоти (АК), вміст якої в залежності від функціонального стану хлоропластів може мінятися [1].

Аналіз експериментальних даних показав, що інгредієнти викидів автотранспорту викликали підвищення вмісту АК в листках Aesculus hippocastanum L. в фазу активного росту в порівнянні з контролем в 1,3-1,5 рази в залежності від ступеню навантаження полютантів. Так на дослідних ділянках з мінімальним забрудненням підвищення вмісту АК становило 30 %, а в зоні максимального навантаження – 50 %. За хронічної дії аеротехногенного забруднення (фаза вторинного росту) відмічено пригнічення накопичення АК в середньому на 35 % у листках дослідних рослин. Низький рівень АК ймовірно обумовлений тим, що даний вид має недостатньо потужну адаптаційну систему захисту.

Таким чином у листках Aesculus hippocastanum L., за хронічної дії аеротехногенного забруднення виявлено зменшенням площі листків та їх кількості на річному пагоні і зміни сезонної динаміки хлорофілу й аскорбінової кислоти. Зниження асиміляційної поверхні, вмісту хлорофілу та аскорбінової кислоти може свідчити про недостатню адаптивну здатність Aesculus hippocastanum L. до аеротехногенного забруднення.

Рис. 3. Вміст аскорбінової кислоти у листках Aesculus hippocastanum L., мкг/г сирої речовини: 1 – контроль, 2 – пр. Кірова, 3 – пр. К. Маркса, 4 – пр. Гагаріна; а.р. – активний ріст, в.р. – вторинний ріст, з.р. – зупинка росту

Література:

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

2. Бессонова В.П. Практикум з фізіології рослин. – Д.: ДГАУ, 2006. – 208 с.

3. Вплив аеротехногенного забруднення на вміст хлорофілів у вегетативних органах представників роду Acer L. / Ляшко Ю.О., Легостаєва Т.В., Більчук В.С., Россихіна-Галича Г.С. // Materialy ІX miedzynarodowel naukowi-praktycznej konferencji "Aktualine problemy nowoczesnych nauk-2013". – 2013. – V. l26. – Nauk biologieznych. Przemysl. Nauka i studia. – P. 15–18.

4. Соломенко Л.І Пошук екофізіологічних показників для виявлення негативного впливу токсичних речовин на агрофітоценози. // Наукові доповіді НУБіП. – 2011. – № 24. – С. 35–39.

5. Юсипіва Т.І., Самко О.В. Вплив промислових газів на динаміку хлорофілу в листках самосіву рослин. // Науковий вісник Миколаївського держуніверситету. – 2009. – вип. 4. – С. 282–288.