В последние годы значительное внимание уделяется оценке качества окружающей среды, особенно урбанизированных территорий, с использованием методов фитоиндикации и, в частности, путем определения флуктуирующей асимметрии (ФА) листовых пластинок растений. Несмотря на то, что наиболее часто при использовании данной методики в качестве модельных объектов выбирают растения с зубчатым краем листа [1–3], авторы применяют и растения с цельными краями листьев [4, 5], а также растения со сложными листьями [6], листовые пластинки с обрезанных и необрезанных растений тополя бальзамического [7]. В то же время в работах М.В. Козлова с соавторами [8] обращается внимание на то, что получение корректных оценок флуктуирующей асимметрии требует применения трудоемких и достаточно высокоточных измерений, и использование статистических методов обработки полученных результатов. В частности, отмечено, что снижение погрешности измерения возможно при использовании вместо измеряемых счетных признаков, модельных объектов с более крупными листьями и других.

На наш взгляд, перспективным является направление, предложенное в работе В.И. Полонского и И.С. Поляковой [4], связанное с определением наиболее чувствительных показателей билатеральных (измеряемых) признаков при оценке антропогенной нагрузки на городскую среду. Так, авторы установили, что при использовании в качестве модельного объекта листьев сирени венгерской оценка качества окружающей среды может быть произведена на основании установления степени варьирования ширины правой и левой половин листа.

Цель исследования: определить наиболее чувствительные показатели билатеральных признаков листовых пластинок рябины обыкновенной (Sоrbus aucupаria) в условиях урбанизированных территорий Красноярского края.

Материалы и методы исследования

Модельным объектом являлись полносформированные листья рябины обыкновенной, собранные в период 2–9 сентября 2017 г. в ряде урбанизированных территорий Красноярского края (табл. 1).

Выбор территорий был обусловлен следующими причинами:

– опытные участки 1, 3, 5: сбор образцов проводили в условиях городской среды, но в удалении от промышленных предприятий, на расстоянии не менее 50 м от автотрасс;

– опытный участок 2: сбор образцов осуществляли вблизи угольного разреза «Бородинский» Канско-Ачинского угольного бассейна;

– опытный участок 4: условно фоновый (территория Академгородка г. Красноярска);

– опытный участок 6: сбор образцов проводили в незначительном удалении от предприятия АО «Русал Саяногорский алюминиевый завод») (рис. 1).

Поскольку листья рябины обыкновенной сложные, проводили отбор образцов длиной 17–18 см, с 9–11 сидячими широколанцетными зубчатыми по краю листиками. Измерению подвергали один листик с правой стороны листа, длиной 4–5 см. В настоящем исследовании нами была использована широко распространенная методика [8, 9], на основании которой для анализа осуществляли отбор не менее 200 шт. листьев на каждом рассматриваемом участке. Данная операция выполнялась с южной и западной стороны кроны (средняя часть) с 5–10 растений. Листья отжимали между слоями фильтровальной бумаги и гербаризировали. Для обмера использовали листовые пластинки, не имеющие механического повреждения или деформации. Измерения выполняли линейкой с точностью 0,5 мм. Измерения проводились пятью участниками, информация о месте сбора листьев была зашифрована. На листовых пластинках осуществляли промеры пяти стандартных [9, 10] метрических билатеральных признаков:

j1 – ширины левой и правой половинок листовой пластинки;

j2 – расстояния от основания листовой пластинки до конца жилки второго порядка;

j3 – расстояния между основаниями первой и второй жилок второго порядка;

j4 – расстояния между концами первой и второй жилок второго порядка;

j5 – угла между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Ранее А.А. Зориной [11] было установлено, что объекты разного качества можно сравнивать при использовании базового способа нормировки статистических данных, статистическая обработка данных проводилась с его использованием (табл. 2).

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты дисперсионного анализа, представленные в табл. 3, показали, что у листьев рябины обыкновенной наблюдалась большая асимметрия в ширине листа (j1) и расстояния между основаниями первой и второй жилок второго порядка (j3). Для остальных рассматриваемых метрических билатеральных признаков зафиксированы меньшие значения показателей асимметрии.

Таблица 3

Показатели флуктуирующей асимметрии листьев рябины обыкновенной, произрастающих в условиях урбанизированных территорий Красноярского края

Таблица 4

Факториальные нагрузки на метрические билатеральные признаки листовой пластинки рябины обыкновенной

Как известно, развитие листовых пластинок древесных растений в значительной степени определяется условиями их произрастания и, в частности, уровнем оказываемого антропогенного воздействия. Поскольку сбор растительного сырья был осуществлен в ограниченный период времени, а рассматриваемые территории мало отличаются по климатическим характеристикам, любые стрессовые факторы в окружающей природной среде, приводящие к увеличению онтогенетического шума, могут вызывать дестабилизацию морфогенеза листовой пластинки древесных растений [4]. Проведенный нами факторный анализ показал: ведущую роль в полученных различиях интегрального показателя флуктуирующей асимметрии оказывает именно антропогенный фактор (выбросы автотранспорта, алюминиевого завода, добыча угля). С первым фактором (выбросы автотранспорта) наибольшей связью связаны такие показатели, как ширина левой и правой половинок листовой пластинки, расстояние от основания листовой пластинки до конца жилки второго порядка, расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка. Со вторым фактором (выбросы от алюминиевого завода) наиболее сильно связаны такие показатели, как угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка и интегральный показатель флуктуирующей асимметрии (табл. 4).

Выявили, что менее всего подвержены действию факторов: выбросы от автотранспорта, промышленных предприятий опытные участки № 4 (условно фоновый) и № 5 (г. Красноярск, Свердловский район). На участке № 3 (ЗАТО г. Зеленогорск, Красноярский край) наибольшая автотранспортная нагрузка, по сравнению с участками № 1, 5 и 6. На участке № 6 превалирует фактор – выбросы от предприятия, так как сбор образцов проводили в незначительном удалении от предприятия АО «Русал Саяногорский алюминиевый завод») (рис. 2).

Рис. 2. Проекция изучаемых опытных участков (p1-p6 – номера участков в соответствии с табл. 1) на факторные оси (2D) (выполнено в программе Statistica v6.0)

Таблица 5

Сравнительный анализ показателей ФА листьев рябины обыкновенной и листьев березы повислой, произрастающих на территории Свердловского района г. Красноярска

Ранее отмечалось, что в качестве индикатора состояния окружающей среды может выступать береза повислая [2] вследствие ее высокой чувствительности к действию поллютантов. Сравнительный анализ показателей флуктуирующей асимметрии листовых пластинок березы повислой и рябины обыкновенной (табл. 5) свидетельствует о том, что береза повислая действительно обладает более высокой чувствительностью к неблагоприятным условиям по сравнению с рябиной обыкновенной. Однако такой билатеральный признак, как вариабельность ширины левой и правой половинок листовой пластинки, более выражен у рябины обыкновенной.

Основываясь как на данном признаке, так и на интегральном показателе флуктуирующей асимметрии, можно произвести следующее ранжирование рассматриваемых территорий с точки зрения состояния окружающей среды. Наиболее благоприятные условия для произрастания деревьев зафиксированы в районе Академгородка г. Красноярска (условно фоновый участок), незначительные отклонения – в Свердловском районе города Красноярска и ЗАТО г. Зеленогорск Красноярского края. Сбор растительного сырья в данном случае производился на достаточном удалении от источников антропогенного воздействия. Повышенное значение рассматриваемого показателя (0,033) было обнаружено у растений, произрастающих на небольшом удалении от угольного разреза «Бородинский». Поскольку добыча угля на данном разрезе ведется открытым способом, о чем свидетельствует рисунок (рис. 3), возможно ухудшение экологической обстановки вследствие попадания в атмосферу шахтных газов, а также твердых и газообразных веществ от горящих отвалов. Наибольший интегральный показатель ФА (0,044) выявлен в г. Саяногорске (республика Хакассия) у растений, произрастающих на незначительном удалении от АО «Русал Саянский алюминиевый завод».

В то же время следует отметить, что ранжирование территорий по степени антропогенного воздействия на основании изучения флуктуирующей асимметрии листовых пластинок рябины обыкновенной проводить нецелесообразно в связи с их пониженной чувствительностью по сравнению с березой повислой. Однако можно рассматривать вопросы озеленения как городских территорий, характеризующихся повышенной антропогенной нагрузкой, так и санитарно-защитных зон промышленных предприятий за счет высадки данного дерева.

Выводы

1. Более чувствительным показателем по сравнению с листовой пластинкой березы повислой при оценке состояния окружающей среды может служить степень варьирования ширины левой и правой половинок листовой пластинки рябины обыкновенной.

2. Сравнительный анализ показателей и интегральных индексов флуктуирующей асимметрии листовых пластинок березы повислой и рябины обыкновенной, произрастающих в Свердловском районе г. Красноярска, выявил разную степень нарушения стабильности развития видов. Вследствие этого возможно озеленение городских территорий, а также территорий вблизи источников антропогенного загрязнения путем высаживания рябины обыкновенной.