Екологія/6. Екологічний моніторинг

К.б.н. Ситнікова І.О.

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Україна

Вміст пігментів у хвої Picea abies (L.) Karst. за дії

складових глобальної екологічної кризи

За даними наукової спільноти тенденція щодо погіршення стану довкілля внаслідок неухильного загострення глобальної екологічної кризи має надзвичайно загрозливий характер для біоти в цілому. Протягом останніх десятиліть значно збільшився обсяг емісії в атмосферу газів і аерозолів антропогенного походження. Зокрема щорічно в атмосферу надходять сотні мільйонів тонн оксидів сульфуру, нітрогену, галогенопохідних та інших сполук [1]. Чинники, що надходять в атмосферу, зазнають хімічних або фотохімічних перетворень за участі компонентів повітря. У свою чергу, кінцеві продукти цих перетворень видаляються з атмосфери з кислотними опадами (дощем, снігом, туманом). Збільшення концентрації вуглекислого газу та інших оптично активних газів, в останні роки, зумовлює формування «парникового ефекту». Внаслідок цього явища порушується теплова рівновага в довкіллі. Науковці, також, звертають увагу на збільшення відсотку УФ-С променів, що доходять до земної поверхні. У сучасних умовах, коли лісові екосистеми руйнуються під антропогенним пресом, загострюються проблеми підвищення стійкості лісів, їх відтворюваності та високої продуктивності. Тому актуальним стає вивчення механізмів стійкості рослин. На території Прикарпаття важливою лісотвірною породою є ялина європейська (Picea abies (L.) Karst.), яка виступає едифікатором.

Мета наших досліджень – оцінити стійкість Picea abies (L.) Karst. за умов імітації складових глобальної екологічної кризи.

Дослідження проводили на дворічних саджанцях ялини європейської, які відбирали з природних умов з підстилкою та неушкодженою кореневою системою. В лабораторних умовах рослини поміщали в пляшкові мікрокосмні моделі, які виготовляли за методикою [2]. Під час адаптаційного періоду, який тривав тиждень, рослини поливали дистильованою водою, після чого імітували вплив чинників глобальної екологічної кризи, а саме кислотний дощ (КД), «парниковий ефект» (ПЕ), «озонові дірки» (УФ-С).

Значення рН (2,3) КД досягали додаванням до дистильованої води концентрованих сульфатної та нітратної кислот. ПЕ імітували за допомогою термостату, в який поміщали мікрокосми у темновий період (8 год) 5 разів на тиждень; температура підтримувалася на рівні +35°С. Наслідки утворення „озонових дір” здійснювали шляхом щоденного опромінення відкритих мікрокосмів короткохвильовим УФ випромінюванням пересувною установкою ОБПЕ-225м протягом 30 хвилин. Для порівняння використовували контрольні мікрокосми, де рослини поливали дистильованою водою з рН=6,5 в тих же об’ємах, що і дослідні. Тривалість експерименту – один місяць при чотирикратній повторюваності. Вміст пігментів визначали за загально прийнятою методикою [3] на 14-й та 28-й дні експерименту. Всі отримані результати були оброблені статистично [4].

Одним із біохімічних показників реакції рослин на зміну факторів зовнішнього середовища, що визначає рівень їх адаптації до змінених екологічних умов є вміст головних фоторецепторів фотосинтезуючої клітини – хлорофілів і каротиноїдів. Відомо [5], що найбільше накопичення забруднювачів повітря відбувається в хлоропластах, при цьому спостерігається деградація тилакоїдів, набухання хлоропластів та їх руйнування.

На першому етапі спостережень (14-й день) виявлено достовірне збільшення вмісту хлорофілу а та b у хвої рослин на 53 % за дії КД, а вмісту каротиноїдів на 43 % порівняно з контрольними рослинами. За дії інших досліджуваних чинників достовірних змін вмісту хлорофілів і каротиноїдів на цьому етапі не помічено. У літературі зустрічаються дані [6] щодо деградації хлорофілу під дією кислих буферів (рН 2-3).

На 28-й день експерименту виявлено достовірне зменшення вмісту хлорофілу а на тлі високого вмісту хлорофілу b порівняно з контролем за дії усіх досліджуваних чинників. У цей період значно підвищується вміст каротиноїдів у хвої ялини: за дії КД вміст каротиноїдів збільшується у 2,2 рази, а за дії ПЕ і УФ-С на 53 % і 87 % відповідно порівняно з контролем. Імовірно, це пов’язано з адаптаційними механізмами і захисними антиоксидантними властивостями каротиноїдів [7,8].

Отже, за дії складових глобальної екологічної кризи виявлено зниження дисбаланс вмісту зелених пігментів на тлі підвищення вмісту каротиноїдів у хвої Picea abies (L.) Karst. Серед досліджуваних чинників найбільший негативний вплив здійснює кислотний дощ.

Література:

1. Рудько Г. І. Екологічна безпека навколишнього природного середовища України. Контури проблеми / Г. І. Рудько, Б. Ю. Депутат // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності . – 2003. – № 4. – С. 22- 23.

2. Руденко С. С. Штучні системи в екології : навч. посіб. для вищ. навч. закладів / С. С. Руденко, С. С. Костишин, І. О. Ситнікова. – Чернівці : Рута, 2006. – 200 с.

3. Яковенко Г. М. Метод выделения и разделения по классам липидов листьев и хлоропластов растений / Г. М. Яковенко, А. И. Михно // Физиология и биохимия культ. растений. – 1998. – № 6. – С. 651- 656.

4. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. – М. : Высш. шк., 1990. – 350 с.

5. Барахтенева Л.А. Влияние сернистого газа на фотосинтез растений / Л.А. Барахтенева, В.С. Николаевский. – М. : Наука,1998. – 86 с.

6. Гуляев Б.И. Фотосинтез и продуктивность растений: проблемы, достижения, перспективы исследований / Б.И. Гуляев // Физиология и биохимия культурных растений. – 1996. – №1-2. – С. 15-35.

7. Карнаухов В.И. Биологические функции каротиноидов / В.И. Карнаухов – М. : Наука, 1988. – 280 с.

8. Лебедева Т.С., Сытник К.М. Пигменты растительного мира / Т.С. Лебедева, К.М. Сытник. – Киев: Наук. думка, 1986. – 84 с.