УДК 581.14:549.25

Появление морфо-физиологических изменений в редко встречающихся растениях Алматинского заповедника под влиянием антропогенных факторов

Ж.М.Бухарбаева- старший преподаватель., магистр биологии

КазНПУ имени Абая, e-mail: zbuharbaeva@mail.ru

Аннотация. В данной статье рассматриваются морфологические измненеия в структуре редко встречающихся растений в ходе их приспособления к условиям внешней окружающей среды и некторые экстремальным факторам Виды, предлагемые в исследовательской работе – это широко применяемые в озеленении декоративные растени, внесенные в Красную книгу и редко встречающиеся: Ирис Альберта - Iris albertii Regel, тюльпан Колпаковского-Тulipa kolpakovskiana Rege. Реакция приспособления растений исследована на уровне ультраструктуры. Анатомические особенности листьев Ириса Альберта - Iris albertii Regel, Тюльпана Колпаковского - Тulipa kolpakovskiana Rege, редких растений по сравнению с контрольными были следующими: несколько понижены толщина эпидермиса, площадь проводниковых скоплений, мезофильная толщина; анатомические особенности стеблей по сравнению с контрольными были следующими: толщина эпидермиса, площадь ксилемных трубок, толщина первичного слоя в загрязненных точках истончена.

Ключевые слова: мониторинг, антропогенные факторы, адаптация, редкие растения, электронный микроскоп, эндемические виды, красная книга, дорзовентральное строение, склеренхима, эпидермис, мезофилл, хлоренхима,флома, ксилемы.

Список растений, зарегистрировнных в Красной книге – ценный фонд из мира растений Казахстана.Человечество понимает важность сохранения биоразновидностей не только на уровне Земного шара, но и на национальном уровне. Примером тому может послужить программа «Биологические разновидности», разработанная на основе Международной конвенции о сохранении биологической разновидности (Рио-де –Жанейро,1992), принятой Генеральной Ассамблеей Международного Союза Биологических наук (1992) при поддержке ЮНЕСКО. Последняя была утверждена в Казахстане (1995), на его основе была разработана программа под названием «Биологические разновидности». Защита редко встречающихся и находящихся под угрозой видов растений считается особенно значимой при условиях сохранения биологической разновидности, их отдельных видов (популяции) [1].

В заповеднике имеется медоносных – 93 вида, витаминных – 41 вид, лечебных – 80, пищевых – 35, красящих – 8, фитонцидных – 9, кормовых – более 110, декоративных – 35, дающих эфирные масла – 20 применяемых при обработке кожи – 10, применяемых для получения новых видов при скрещивании – 18, дающих строительные леса – 7, сорные – 16, ядовитые – 22, древние виды – 14, эндемические виды – 18, внесеные в Красную книгу – 28 [3].Две крупные горные гряды на юго-востоке Казахстана - это Или и Джунгарский Алатау, из них особенное антропогенное влияние на сообщество природных растений оказывает Илийского Алатау. Само это связано с тем, что у подножия горы располагается самый крпный город республики, в которым проживает около полутора миллиона жителей [2].

Посредством постоянного проведения мониторинга по чистоте воздуха окружающей среды, можно узнать состояние загрязнителей под влиянием антропогенных факторов, их количество, источники. Город Алматы, по выводам заключений из наблюдений Казгидромета за 2011 год, вышел на первое место, показав высокий уровень загрязнения воздуха среди городов Казахстана. На сегодняшний день Алматы входит в список 25 самых загрязненных городов мира[3].Основной причиной того, что наш город называют самым грязным, являются автомобили.Характер вредного влияния загрязняющих веществ самый разнообразный: являются отравляющими для растений, из-за загрязненного воздуха у растений появляются различные заболевания, листья подвергаются химического ожогу, вместе с тем, есть причина появления гари, что приводит, в целом, к легочным и другим заболеваниям. Ну, а от каждой тысячи автомобилей в день выделяются 3000 оксидов углеродов, продукты неполного сгорания топлива. Ежегодно они выносят в воздух около 280 тонн оксидов углеводов, 56 углеводородов, 28 млн тонн азотной кислоты. В составе этого газа имеется более 200 видов очень сложных веществ (Pb, Hg, Cd и др., тяжелые металлы, газы двигателя внутреннего сгорания, бензапирен, альдегиды)[4].

Материалы м методы исследования

В работе были взяты для исследования декоративные виды растения, внесенные в Красную книгу, редко встречающиеся, применяемые при озеленении: Ирис Альберта - Iris albertii Regel, тюльпан Колпаковского - Тulipa kolpakovskiana Rege. Анализ образцов растений проводился методом абсорбционной спетроскопии, изготовление цитологических препаратов на клеточном уровне.Морфологическая характеристика взятых на исследование растений: 1. Ирис Альберта - Iris albertii Regel -многолетнее растение достигающие в высоту 40 см. Это редкое, узкоэндемическое растение, которое было внесено в Красную книгу, опубликованную нашим государством в 1981 году. Декоративное растение. ( Правый Талгар).

Рисунок 1. Ирис Альберта - Iris albertii Regel

2.Тюльпан Колпаковского - Тulipa kolpakovskiana Regel.Многолетнее растение, достигающее в высоту 15 - 30 см. Быстро исчезающий эндемический вид, внесенный в Красную книгу, которая была опубликована нашим государством в 1981 году. Декоративное растение. Быстро исчезает по причине того, что население собирает его сверх меры (Левый Талгар).

Рисунок 2. Тюльпан Колпаковского - Тulipa kolpakovskiana Regel

В соответствии с целью и задачами данной работы, при выявлении концентрации тяжелых металлов в составе грунта были взяты их образцы.

Результаты исследования и анализ результатов исследования

Таблица 1. Количество тяжелых металлов в составе грунта, мг/кг

№	Взятая точка.	Вес, срок засушки	Количество	Cd мг/кг	Cu мг/кг	Zn мг/кг	Fe мг/кг	St мг/кг	Pb мг/кг
1	Заповедник Алматы, грунт Правого Талгара 0-15см,	1г 24ч.	Хлорная кислота 2мл, азотная кислота 3мл	5,4	9,3	88	142,5	39,36	30
				6	10,5	99	218,5	45,6	20
				3,6	4,5	63,8	148,2	22,6	25
2	Заповедник Алматы, Грунт левого Талгара 0-15см,	1г 24ч.	Хлорная кислота 2мл, азотная кислота 3мл	3,4	4,2	63,8	159,6	21,6	26
				7	7,2	63,8	195,7	60	28,5
				6,8	6,6	62,7	167,2	55,2	27,5
3	Заповедник Алматы,грунт Правого Талгара 0-15см	1г 24ч.	Хлорная кислота 2мл, азотная кислота 3мл	6,6	6,9	60,5	155,8	54,24	27
				7	7,2	62,7	205,2	55,2	28
				7	6,9	61,6	171	52,8	28
				6,4	6,9	62,7	212,8	54,24	27,5

При выявлении концентрации тяжелых металлов в составе растений, были отобраны и проанализированы их образцы

Таблица 2. Количество тяжелых металлов в составе растений

№	Взятая точка	Вес, срок засушки	Количество	Cd (мг/кг)	Cu (мг/кг)	Zn (мг/кг)	Fe (мг/кг)	St (мг/кг)	Pb (мг/кг)
1	Заповедник Алматы қорығы, Правый Талгар, Ирис Альберта - Iris albertii Regel	1г 12 сағ.	Хлорная кислота 2мл, азотная кислота 3мл	2	7,5	45,1	100,7	24	13,5
				2,8	2,7	40,7	102,6	20,6	22
				2,8	1,2	29,7	309,7	12,9	5
				2,2	1,2	27,5	294,5	16,3	6
2	Заповедник Алматы, Левый Талгар, тюльпан Колпаковского -Тulipa kolpakovskiana Rege	1г 12 сағ.	Хлорная кислота 2мл, азотная кислота 3мл	2,4	1,8	33	277,4	25,92	5,5
				2,6	1,5	33	279,3	23,04	5,5
				1,8	9	53,9	117,8	29,28	18
				2	2,7	41,8	117,8	24,48	21,5

При исследовании анатомического строения растений были проведены по общепринятым в анатомических исследованиях методам (Прозина М.Л., Пермяков М., Барыкина Р.П.) [1-3]. Анатомияческие исследования были проведены на разрезах, изготовленных вручную и морозильных микротомах, изготовленных в морозильниках. Толщина разрезов 10-15-20 мкм. Фотографии сняты микроскопом MC-300 со специальным фотоустройством (увеличение х 180 раз). При анатомическом исследовании был использован окулярный микрометр МОВ 1-15х, предназначенный для линейного измерения (увеличение - 10,7 раз, обьектив х 9). Из частей растений было изготовлено 56 времнных препаратов. Статистическая бработка морфометрических параметров была сделана с помощью специальной компьютерной программы ”STATІSTІCA”.

Анатомическое строение листа Ириса Альберта - Iris albertii Regel

На поперечном разрезе лист дорзовентрального строения. Из-за параллельного нерва листа, проводниковые скопления расположены параллельно. С внешней стороны проводникового скопления покровная ткань развита в виде колпачка склеренхимы. Устьица в нижней части листа, то есть расположены в нижнем эпидермисе. Нижние мезофильные клетки эпидермиса богаты хлорфиллами зеленого цвета. Клетки эпидермиса состоят из объемных тесно расположенных клеток.

А

Б

Рисунок 3 . Продольный разрез листьев ириса (х180)

А-контрольная, Б- загрязненная точка, эп- эпидермис, ст.мф- столбовой мезофилл, рых.мф- рыхлый мезофилл, кс – ксилема, скл- склеренхима.

На продольном разрезе стебля можно увидеть три топографические зоны: покровная ткань, первичный слой и центральный цилиндр. Покровная ткань состоит из клеток эпидермиса. Дополнительные элементы эпидермиса не видны. Клетки эпидермиса расположены сплошной единой цепью. Внешняя стенка клеток эпидермиса в сравнении с внутренней и боковой стенками толще. Внешняя часть первичного слоя состоит из клеток хлоренхимы расположенных в четыре ряда. Внутрь от клеток хлоренхимы покровная ткань склеренхима. Центральный цилиндр состоит из проводниковых скоплений и паренхимы сердцевины. Проводниковые скопления расположены вдоль двух кругов в виде скоплений. Внутренняя окружность состоит из крупных скоплений, внешняя окружность состоит их меньших скоплений.

А

Б

Рисунок 4 . Продольный разрез стеблеу ириса (х180) А-контрольная, Б-загрязненная точка, скл- склренхима, хл- хлоренхима, эп эпидермис

На продольном разрезе лист имеет дорзовентральную структуру. Клетки эпидермиса состоят из тесно расположенных объемных клеток. Внешний слой клеток эпидермиса толстый. Форма клеток эпидермиса прямоугольная. Из-за параллельных нервов проводниковые скопления расположенны в параллельном виде. Тип проовдниковых скоплений кллатерально закрытый. Устьица в нижней части мезофильных клеток, то есть расположены на нижнем эпидермисе. Мезофильные клетки внизу эпидермиса богаты зернами хлорофиллов темно-зеленого цвета. Мезофильные клетки не разделены на рыхлые и столбовые ткани.

А

Б

Рисунок 5. Анатомическая структура стеблей Тюльпана Колпаковского (х180) А-контрольная, Б- загрязненная точка, эп- эпидермис, мезофилл,кс – ксилема, скл- склеренхима.

Стебель на продольном разрезе круглой формы. Ф анатомической структуре можно увидеть три топографические зоны: покровная ткань, первичный слой и центральный цилиндр. Покровная ткань состоит из клеток эпидермиса. Дополнительные элементы эпидермиса не видны. Снаружи клеток эпидермиса развит слой кутина. Первичный слой состоит из клеток широкого объема, круглой формы. Имеются широкого объема межклеточные пространства. Центральный цилидр состоит из паренхимы сердцевины и тканей проводниковых скоплений. Состоит их периферической флоэмы. Проводниковые скопления расположены вдоль целого круга. Снаружи клеток флома арақаулық ұлпалар развиты вдоль целого круга.Трубки ксилемы мелкие. Парехимы сердцевины состоят из клеток паренхимы широкого объема.

А

Б

Рисунок 6 . Продольный разрез стебля тюльпана (х180)

А-контрольная, Б-загрязненная точка, серд-сердцевина, скл- склренхима, хл- хлоренхима, эп- эпидермис, пров.ск – проводниковое скопление

Таблица 3. Морфометрические показатели листьев, взятых на исследование растений

Название растений	Точки	Концентрация тяжелых металлов	Толщина эпидермиса, мкм	Площадь проводникового скопления, х 10^-з см^2	Мезофильная тощина, мкм
Ирис	1 (контрольный)	2	10,2±0,5	20,4±1,4	24,1±0,4
	2(загрязненный)	2,5	16,4±0,1	18,4±0,5	20,4±0,1
Пион	1 (контрольный)	1,2	8,4±0,8	7,4±1,4	14,1±0,2
	2(загрязненный)	1,8	10,7±1,2	5,1±0,4	10,4±0,6
Тюльпан	1 (контрольный)	1,8	14,5±0,7	14,20±0,3	15,8±0,1
	1 (контрольный)	2	16,4±0,4	11,4±0,8	12,9±0,8

Таблица 4. Морфометрические показатели стеблей растений, взятых на исследование

Название растений	Точки	Концентрация тяжелых металлов	Толщина эпидермиса , мкм	Площадь трубок ксилемы, х 10^-з см^2	Толщина первого слоя, мкм
Ирис	1(контрольный)	2	12,2±0,6	5,4±0,3	34,1±0,8
	2(загрязненный)	2,8	11,5±0,2	3,0±0,1	32,5±0,1
Пион	1 (контрольный)	1,4	10,4±0,3	6,3±1,8	20,1±0,5
	2(загрязненный)	1,8	8,2±0,2	4,1±0,1	18,4±0,3
Тюльпан	1 (контрольный)	1,8	11,5±0,2	4,2±0,1	17,8±0,4
	2(загрязненный)	2,6	10,4±0,1	3,4±0,4	16,6±0,3

В заключение, анатомические особенности листьев Ириса Альберта - Iris albertii Regel, Тюльпана Колпаковского - Тulipa kolpakovskiana Rege, редких растений по сравнению с контрольными были следующими: несколько понижены толщина эпидермиса, площадь проводниковых скоплений, мезофильная толщина; анатомические особенности стеблей по сравнению с контрольными были следующими: толщина эпидермиса, площадь ксилемных трубок, толщина первичного слоя в загрязненных точках истончена.

Как бы ни было, неразделимое сохранение природных богатств, будь то растения, будь то животные, в условиях природной среды, в которых они приспособлены и обитают, максимальное обогащение их фонда не осталась за пределами проблем современности. Потому как ускореные темпы современной промышленности и сельского хозяйства, транспорта оказывает на них свое влияние. Для того, чтобы не оказать отрицательного влияния, человек должен уметь тесно сочетать научно-технический погресс и дело защиты природы на научной основе. То есть, наряду с положительным влиянием на различные экологические поцессы, которые проходят в природе, благоустройством окружающей среды, правильно будет взять под защиту целый ряд неповторимого природного ландшафта вместе со всеми его компонентами.

Литература:

1. Кокорева И.И. Растения, требующие защиты на Джунгарском и Илийском Алатау. Алматы 2007 - (на казахском, русский языках)

2.Бигалиев А.Б. Проблемы окружающей среды и сохранения биологического разнообразия. Учебное пособие, Қазақ университеті. Алматы, 2005, 8 п.л.

3. Алматинский государственный природный заповедник – жемчужина Алатау. Комитет лесного и охотничьего хозяйства. Алматы, Каганат,2007 / 280с.

4.Бейсенова А.С.,Шилдебаев Ж.Б., Самакова А., Есполов Т., Экология и эффективное использование природы.Алматы: Гылым,2004.

UDC 581.14:549.25

The emergence of morphological and physiological changes in the rare plants of the Almaty Nature Reserve under the influence of anthropogenic factors

Bukharbayeva Z.M - senior lecturer, мaster of biology

Kazakh National Pedagogical Universtitet name Abaya

Теl.87071152032; e-mail:zbuharbaeva@mail.ru

Annotation. This article discusses the morphological changes in the structure of rare plants in their adaptation to the external environment conditions and some extreme factors. Species suggested in the research are rare ornamental plants widely used in landscaping and listed in the Red Book: Iris albertii Regel, Tulipa kolpakovskiana Rege. The reaction of adaptation of the plants has been studied at the level of ultrastructure. Anatomical features leaves Iris Alberta - Iris albertii Regel, Kolpakovsky Tulip - Tulipa kolpakovskiana Rege, rare plants compared to control were the following: reduced number of epidermal thickness, the area of conductive clusters mesophilic thickness; anatomical stem compared to controls were as follows: the thickness of the epidermis, the xylem square tubes, the thickness of the primary layer in locations contaminated thinned.

Key words: monitoring, human factors, adaptation, rare plants, the electron microscope, endemic species, red book, dorsoventrally structure, sclerenchyma, epidermis, mesophyll hlorenhima, Flåm, xylem

ӘОЖ 581.14:549.25

Антропогендік факторлардың әсерінен Алматы қорығындағы сирек кездесетін өсімдіктерде морфо-физиологиялық өзгергіштіктің пайда болуы

Ж.М. Бұхарбаева - аға оқытушы, биология магистрі

Абай атындағы Қазақ Ұлттық Педагогикалық Универсиеті

e-mail: zbuharbaeva@mail.ru

Аңдатпа.Бұл мақалада сыртқы орта жағдайларына және кейбір экстремальды факторларға бейімделу барысындағы –сирек кездесетін өсімдіктердің құрылысындағы морфологиялық өзгерістер қарастырылған. Зерттеу жұмысында ұсынылып отырған түрлер – қызыл кітапқа енгізілген,сирек кездесетін, көгалдандыруда кеңінен пайдаланылатын, әсемдік өсімдіктер: Альберт құртқашашы - Iris albertii Regel, Колпаковский қызғалдағы - Тulipa kolpakovskiana Rege. Жұмыста өсімдіктердің бейімделу реакциялары ультрақұрылым деңгейінде зерттелген . Зерттеуге алынған сирек кездесетін Альберт құртқашашы - Iris albertii Regel, Колпаковский қызғалдағы - Тulipa kolpakovskiana Rege, өсімдіктерінің жапырағының анатомиялық ерекшеліктері бақылаумен салыстырғанда эпидермис қалыңдығы, өткізгіш шоқтарының ауданы, мезофилл қалыңдығы біршама төмендеген, сабақтарының анатомиялық ерекшеліктері бақылаумен салыстырғанда эпидермис қалыңдығы, ксилема түтіктерінің ауданы, алғашқы қабық қалыңдығы ластанған нүктелерде жұқарған.

Түйін сөздер: мониторинг, антропогенді әсерлер, бейімделу,сирек кездесетіндер, электронды микроскоп, эндемикалық түрлер, қызыл кітап, дорзовентральді құрылымдар, өткізгіш шоқтары,склеренхима, эпидермис, мезофиллдер, хлоренхималар,фломалар, ксилемалар.