6 Минеральный состав березы повислой (betula pendula roth.)

Состояние минерального обмена любого биологического объекта – важный показатель уровня обменных процессов и безопасности окружающей среды. В настоящей работе нами предприняты попытки оценить обеспеченность растительных объектов (на примере Betula pendula Roth.) некоторыми эссенциальными микроэлементами, а также уровни накопления ими солей тяжёлых металлов, одного из факторов отражающих уровень общего антропогенного воздействия на конкретную экологическую систему.

На основе сравнительного анализа минерального состава листьев березы повислой была проведена оценка уровня загрязнения экосистемы, выявлены особенности биоаккумуляции основных микроэлементов растениями в условиях преимущественного загрязнения тяжелыми металлами. Согласно данным, представленным в таблице 2, микроэлементный состав березы березы повислой характеризуется широким разбросом некоторых наиболее важных для растений микроэлементов (марганца, железа, цинка, стронция и свинца).

Таблица 2 - Среднее содержание эссенциальных микро- и макроэлементов, а также некоторых ТМ в листьях Betula pendula Roth.

листья B. pendula Roth.	элемент (мкг/г)
	Fe	Zn	Mn	Cd	Pb	Cu
	116,73±9,63	193,78±2,37	286,37±4,48	0,14±0,04	1,76±0,49	5,16±1,27

В листьях B. pendula Roth. концентрация Pb практически во всех точках находится в верхних пределах нормы, что свидетельствует о наличии высокой антропогенной нагрузки. Максимальный уровень загрязнения свинцом для березы повислой был отмечен в точке 3 (ул. Монтажников) (1,68±0,48 мкг/г), что может быть обусловлено наличием на данной территории автомобильной дороги с асфальтовым покрытием, а также Минской теплоэлектроцентрали №4. Кадмий в листьях содержится в малых концентрациях. Максимальный уровень загрязнения кадмием был также отмечен в точке 3 - 0,14±0,065 мкг/г. Наблюдалась высокая концентрация для соединений Mn и Fe в листьях березы, по сравнению с другими рассматриваемыми нами элементами. Содержание цинка также повышено или находится в верхних пределах нормы во всех исследуемых точках.

7 Результаты элементного анализа почв

Анализируя полученные данные можно сделать вывод о том, что ни одна их исследованных почв не является благополучной по элементному составу (таблица 3).

Таблица 3 -Содержание химических элементов в почвах

Элемент	Нормальное содержание, мкг/г	Пределы содержания, мкг/г	Элемент	Нормальное содержание, мкг/г	Пределы содержания, мкг/г
серебро	0,05	0,01-5	литий	20	5-200
алюминий	71000	10000-300000	магний	5000	600-6000
мышьяк	5	1-50	марганец	600	20-3000
бор	10	2-100	молибден	2	0,2-5
барий	430	100-3000	азот	1400	200-4000
бериллий	6	0,1-40	натрий	6300	750-7500
бром	5	1-10	никель	40	5-500
углерод	20000	-	кислород	490000	-
кальций	13700	7000-500000	фосфор	600	200-5000
кадмий	0,06	0,01-0,7	свинец	10	2-200
хлор	100	20-900	рубидий	100	50-500
кобальт	8	1-40	сера	700	30-10000
хром	100	1-1000	скандий	7	5-50
цезий	6	0,3-25	селен	0,3	0,1-2
медь	30	2-100	кремний	320000	230000-350000
фтор	200	10-4000	олово	10	2-200
железо	38000	7000-550000	стронций	200	50-1000
ртуть	0,03	0,01-0,3	иттрий	50	25-250
калий	8300	400-30000	цинк	50	10-300

Все исследуемые точки характеризуются различной степенью элементного дисбаланса. Приоритетным загрязнителями исследуемой территории по отношению к верхней оценке границы концентрации являются цинк, свинец, медь, кобальт, хром, железо и марганец [17,18].

Повышенное содержание цинка отмечено для всех точек. Содержание свинца превышает примерно в 5 раз фоновое значение на ул. Монтажников, что обусловлено интенсивным воздействием промышленных факторов (ТЭЦ-4) и зон транспортных магистралей. Уровень загрязнения почв медью также весьма значителен (35 % от общего количества проб). Наибольший уровень аккумуляции характерен для промышленной зоны, где в среднем верхняя граница оценки концентрации превышена в восемь раз (ул Монтажников). Анализ данных по содержанию хрома в почвах города позволяет сделать вывод: максимальная аккумуляция элемента в промышленной зоне (ТЭЦ-4), наблюдается снижение в транспортной (МКАД) и близкое к фоновому содержание на других территориях (ул. Голубева, ул. Сурганова). Уровень накопления элемента не высок, что связано с его слабой эмиссией от выбросов промышленных предприятий. Повышенное содержание железа имеется на ул. Монтажников, на территории ТЭЦ-4 и ботанического сада. Высокий уровень накопления элемента обусловлен, по-видимому, повышенной фоновой концентрацией для данной почвенно-геохимической ассоциации. Марганец, как и железо не относится к токсичным загрязнителям. Анализ наших исследований показал, что содержание марганца по отношению к фоновому значению превышает этот показатель вдоль автомагистрали по Партизанскому проспекту.

ВЫВОДЫ

В ходе выполнения работы было определено качество здоровья среды путем изучения флуктуирующей асимметрии листьев Betula рendula.

По данным анализа коэффициента флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой город Минск характеризуется высоким уровнем воздействия антропогенных факторов на окружающую среду (в среднем КФА равен 3 баллам).

Выборка с территории ботанического сада (точка 1) характеризуется более низким интегральными показателями асимметрии, что позволяет сделать вывод о том что качество здоровья среды там в норме и растения как индикаторы чистоты среды чувствуют себя благополучно. Механизмы гомеостаза поддерживают оптимальное протекание процессов развития.

Выборки с Партизанского проспекта и ул. Монтажников (точки 3 и 4) имеют более высокие показатели нарушения стабильности развития у березы повислой, что соответствует 4 баллу (загрязнено) по классификации Захарова [9], характерного для территорий с неблагополучной экологической ситуацией. Растения в таких условиях находятся в сильно угнетенном состоянии. Поэтому у них проявляются сильные отклонения от билатеральной симметрии. Неблагоприятная экологическая обстановка влияет не только на растения, но вероятно на животных и человека.

По данным рентгенофлуоресцентного анализа содержание основных элементов, как в почве, так и в листьях березы повислой варьирует в широких пределах (от их полного отсутствия до значительного превышения нормы). Например, содержание соединений цинка в биомассе растений варьирует от 47,85 до 262,91 мкг/г, свинца – от 0,12 до 23,17 мкг/г).

Суммируя полученные в процессе работы данные, можно заключить, что использование B. pendula Roth. в качестве организма-биоиндикатора в сочетании с микроэлементным анализом почв позволяет дать интегральную оценку загрязнения окружающей среды комплексом различных факторов, а также быстро и эффективно установить характер такого воздействия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное нами исследование было направлено на изучение последствий загрязнения окружающей среды на растительную компоненту экосистем, что позволило получить достоверную картину условий места произрастания растений, и отразило состояние здоровья среды. Флуктуирующая асимметрия является чувствительным индикатором состояния природных популяций. На основании необходимых измерений и расчетов был рассчитан показатель стабильности развития березы повислой на территории города Минска. В результате работы были выявлены оптимальные территории и те, на которые необходимо обратить внимание общественности и администрации поселка, возможно, для проведения независимой экспертизы с целью установления решающих факторов, влияющих на здоровье среды, и дальнейшего их устранения. Кроме того результаты данных исследований могут быть использованы для фиторекультивации: при создании защитных полос вдоль дорог. Та же рекомендация может быть использована при озеленении городской среды.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мусатова О.В. Биоиндикация и биоповреждения. – Витебск: Изд-во ВГУ, 2005. – 96 с.

2. Федорос Е.И. Экология в экспериментах. – Москва: Вентана-Граф, 2006. – 384с.

3. Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. – Москва: МГУ, 1985. – 158 с.

4. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высш. шк., 1989. 464 с.

5. Тихонов А.Н. Молекулярные преобразователи энергии в живой клетке // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. Ъ 7. С. 10-17.

6. Гусев Н.Б. Внутриклеточные Ca-связывающие белки. Ч. 1: Классификация и структура; Ч. 2: Структура и механизм функционирования // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. Ъ 5. С. 2-16.

7. Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг: учебно-методическое пособие. – Москва: Академический проект, 2005. – 145 с.

8. Федорос Е.И. Экология в экспериментах. – Москва: Вентана-Граф, 2006. – 384с.

9. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И. Здоровье среды: методика оценки. – М.: Центр экологической политики России, 2000. – 68 с.

10. Мокров И.В. Биоиндикационное значение флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой (Betula pendula Roth.) в рекреационных зонах крупного промышленного центра и на особо охраняемой природной территории (на примере Нижегородской области): Автореф. на соискание ученой степени. канд. биол. наук. – Нижний Новгород, 2005. – 24 с.

11. Протасова Н.А. Микроэлементы: Биологическая роль, распределение в почвах, влияние на распространение заболеваний человека и животных // Соросовский Образовательный Журнал. 12. С. 32-37.

12. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях. – Москва: Мир, 1989. – 439 с.

13. Рентгенофлуоресцентный анализ [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.xrf.ru.

14. Федотова А.И. РФА для лабораторных исследований в медицине. – Москва: Владос, 2001. – 110 с.

15. Кузнецов М.А. Полевой практикум по экологии. – Санкт-Петербург: Крисмас+, 1994. – 212 с.

16. Государственный доклад Минприроды РФ "О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году» (http://www.recoveryfiles.ru/laws.php?ds=2250).

17. Муравьев А.Г. Оценка экологического состояния почвы: Практическое руководство. – СПб: Ассоциация «Крисмас +», 2000. – 79 с.

18. Протасова Н.А., Беляев А.Б. Химические элементы в жизни растений// СОЖ, 2001, N^o3, с. 25–32.

0