Палиноиндикационные исследования в дельте Волги с использованием пыльцы Tilia cordata Mill

ПАЛИНОИНДИКАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ДЕЛЬТЕ ВОЛГИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЫЛЬЦЫ TILIA CORDATA MILL

Н.М. Бакташева', Н.Г. Сероглазова2

’Калмыцкий государственный университет, г. Элиста, 2Астраханский государственный университет, г. Астрахань

В последнее время проводятся работы по изучению влияния антропогенного за­ грязнения на состояние вегетативных (Алексеев, 1982; Арманд, и др. 1987; Беля­ кова, Гусейнов, 1987; Сейдафаров, Уразгильдин, 2008) и репродуктивных органов растений (Бессонова, 1991; Дзюба, 1997; Глазунова, 2001).В качестве биоиндикато­ ров, чутко реагирующих на воздействие загрязнителей окружающей среды удобно использовать пыльцевые зерна Tilia cordata Mill.

Для проведения исследования пыльца отбиралась с растений, произрастаю­ щих в разных районах г. Астрахань. Сбор материала производился в период мас­ сового цветения. В городе Астрахань липа сердцевидная {Tilia cordata Mill.), в основном, представлена в посадках. Встречаются как довольно старые 20-50-лет- ние посадки (пл. Ленина, ул. Советская), так и молодые 10-летние (ул. Адмирал­ тейская). Возраст деревьев в окрестности п. Аксарайска и в парке в г. Камызяк где-то варьирует от 7 до 10 лет.

Пыльца предварительно была обработана щелочным методом Поста (Чернова, 2004). Пыльцевые зерна исследовались с применением световой микроскопии, измерение проводилось с помощью окуляр-микрометра. При обработке пыльцы щелочным методом Поста нами было увеличено время термической обработки до 10-15 минут, т.к. содержимое пыльцевых зерен плохо разрушалось и, поэтому было трудно определить их точные размеры.

54

БИОРАЗНОБРАЗИЕ И БИОРЕСУРСЫ. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ

Для контроля необходимо отбирать пыльцу с растений, произрастающих на экологически чистых местах обитания. К сожалению, в настоящее время такие места найти достаточно сложно. Поэтому мы обратились к гербарному материалу фонда БИН (LE) конца XIX и начала XX до 1941 г., считая, что в то время эколо­ гическая обстановка была менее напряженной. В качестве контроля использова­ лась пыльца гербарных образцов: Ростовская область, Заветное, байрачный лес, 1940 г. № 1 (табл. 1); Украина, Потешкин сад, 1895 г., №2 (табл. 1). В этих образцах тератоморфных п.з. обнаружено не было. Пыльца, взятая с лип, произрастающих в настоящее время в различных районах г. Астрахань, парках, скверах населенных пунктов, расположенных в дельте Волги, отличается варьированием морфометри­ ческих показателей и тератоморфностью (табл. 1). Поэтому необходимо дать харак­ теристику нормально развитого пыльцевого зерна Tilia cordata Mill.

Нормально развитое пыльцевое зерно - 3-бороздно-оровое. В полярном по­ ложении округлое. В экваториальном - округло-сплющенно-эллипсоидальное (рис. 1 (1)). В полярном положение хорошо просматриваются апертуры.

Экваториальный диаметр (Э .0) - 30,41-42,1 мкм. Полярная ось (П. ось) - 23,0-32,7 мкм. Апертуры сложные. Эктоапертура —борозда, в основном, короткая

иузкая; длина борозд 10,2-16,5 мкм, ширина около 3 мкм. Эндоапертура - ора, округлая или слегка вытянутая с неровными краями.; диаметр оры около 5 мкм. Экзина имеет среднюю толщину 1,91 ±0,023 мкм, в области апертур ее толщина достигает 3,1±0,0288 мкм.

Входе наших исследований выявлены различные морфологические отклоне­ ния (рис. 1.) пыльцевых зерен: 1. Изменение количества апертур (безапертурные, двух-, пяти- и шестиапертурные); 2. Диссимметрия зерна; 3. Изменения структуры

иформы апертур; 4. Изменение размеров и формы зерна; 5. Изменение скульпту­ ры поверхности пыльцевого зерна (разрыхление или сглаживание скульптурных элементов поверхности; возникновение бесформенных наплывов, вероятно, спорополленина; возникновение нетипичных бугорков, отличных по форме, диаметру

ирасположению; возникновение перфорированных участков (мелких отверстий и каверн, образование трещин, вмятин)); 6. Нетипичные для данного вида собрания пыльцевых зерен по 3 и более.

Наибольшее количество тератоморфной пыльцы характерно для центра го­ рода пл. Шаумяна что, скорее всего, связано с большой транспортной проходи­ мостью на данном участке (перекресток ул. Адмиралтейской, ул. Набережной Приволжского Затона, ул. Набережной 1 Мая и пл. Шаумяна). Так, в образцах 2011 г. (табл. 1., №10) тератоморфной пыльцы отмечено 90%, а в 2010 - 84,5% (табл. 1., №9). Для данных образцов характерны изменения размеров и формы пыльцевого зерна (рис. 1 (5)), а также собрания пыльцевых зерен по 3 и более. Видно, что тератоморфные пыльцевые зерна в отличие от нормально развитого пыльцевого зерна имеют не округлую форму, а округло-треугольную. Экватори­ альный диаметр этих пыльцевых зерен может достигать 43-48 мкм, а у нормально развитых пыльцевых зерен, взятых также из данных образцов, в среднем он со­ ставляет около 30,5 мкм, это немного меньше, чем у контрольных образцов. У об­ разцов 3 и 4 (пл. Ленина), которые также были собраны в центре города, но на более открытом пространстве (200 м от образцов 9,10) в 2010 г. было обнаружено лишь 2 % тератоморфных пыльцевых зерен, а в 2011 г. - уже 10,7 %. Здесь наблюдаются совсем другие морфологические отклонения, в отличие от образцов 9,10. Для этих

55

ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ ПРИКАСПИЯ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ РЕГИОНОВ

образцов характерны двухапертурные, диссиметричные, а также пыльцевые зерна с измененной структурой и формой апертур (рис. 1 (2, 3)). Незначительное прояв­ ление тератоморфности возможно связано с тем, что пл. Ленина находится на более открытом, продуваемом ветрами, участке.

Образцы 5, 6, 7 и 8 отобраны также в центре г. Астрахань. Для этих образцов в основном характерны диссиметричные пыльцевые зерна (рис.1 (6)). Анализ дан­ ных показателей мы соотносим с условиями мест произрастания деревьев. Это уз­ кие улицы, 3-5-этажной застройки, менее продуваемы ветрами, что способствует большей прогреваемости асфальтного покрова дорог, почвы. Все это наводит на мысль, что, чем менее открыты участки и узки улицы, тем больше процент со­ держания тератоморфной пыльцы (образец 8 -26,5%), несмотря на то, что на этих участках проходимость транспорта меньше или совсем отсутствует.

В образце №12, собранном с лип на Бульваре Победы, уровень тератоморфной пыльцы равен 36%. Тератоморфные пыльцевые зерна в данном образце в основном диссиметричные и четырехапертурные (рис. 1 (3, 6)). В образцах 13,14, собранных

вразные годы с лип на ул. Савушкина (остановка АГТУ), выявлено 23% (2010 г.)

и24,5% (2011 г.) тератоморфной пыльцы. В данных образцах выявлены диссиме­ тричные и двухаперторные тератоморфные пыльцевые зерна (рис. 1 (2, 6).

Анализируемые выше данные, косвенно подтверждают сведения, приведенные в диссертации Шелковой О.А. (2009) «Распространенность аллергических заболева­ ний и качество жизни детей с аллергической патологией, проживающих в условиях йодного дефицита и антропогенной нагрузки» о высоком проявлении аллергических заболеваниях в Кировском (34 %) и Ленинском районах (26%) г. Астрахань, что, несо­

мненно, связано с достаточно высокой загрязненностью среды обитания. Большим содержанием тератоморфной пыльцы характеризуется 11 образец -

46,8%, в основном здесь представлены диссимметричные и двухапертурные пыль­ цевые зерна. Данный образец отобран с деревьев, произрастающих вблизи от газо­ заправочной станции, аэропорта, а также оживленной трассы, связывающей центр города с пригородными и областными районами.

Высокое число уродливой пыльцы характерно для лип, произрастающих в парке, расположенном недалеко от контрольно-пропускного пункта Астраханско­ го газоперерабатывающего —49%. Здесь наблюдается наиболее разнообразные тератоморфы, которые в основном проявляются в изменчивости количества апер­ тур и проявлении диссиметрии. Наблюдаются двух-, четырех-, пятиапертурные, реже шести- и безапертурные пыльцевые зерна. Такое разнообразие и большее содержание терат может быть связано с непосредственным влиянием загрязняю­ щих веществ, выделяемых при добыче и переработке газа ООО «Газпром добыча Астрахань».

Тератоморфная пыльца не обнаружена в пробах, взятых в парке г. Камызяк, кото­ рый также расположен в дельте Волги, в 30 км от г. Астрахань. Пыльца отличается меньшими размерами, по сравнению с контрольными образцами, но это все же, явля­ ется нормой. В месте сбора данного образца не наблюдается крупных промышленных предприятий, а в связи с малонаселенностью, также меньше автотранспорта.

Наряду с выше изложенным, анализ данных табл. 1. позволяет отметить еще одну биологическую особенность. Так, в некоторых пунктах нашего исследования на пл. Ленина, ул. Советская, ул. Савушкина и на пл. Шаумяна отмечается отличие в про­ центном содержании нормально развитых пыльцевых зерен липы по двум годом. В 2010 г. на пл. Ленина липа образовывала 98% нормально развитых пыльцевых

56

БИОРАЗНОБРАЗИЕ И БИОРЕСУРСЫ. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ

зерен, а в 2011 г. - 89,3%, соответственно на пл. Шаумяна в 2010 г. отмечено 15,5%, в 2011 —10%. Если условно считать, что за год оказывается одинаковое воздей­ ствие загрязняющих факторов, то в этих случаях, вероятно, сказывается влияние температурного фактора «критического периода» в онтогенезе (по Броунов, 1897), связанного со временем формирования генеративных почек следующего вегетаци­ онного сезона (конец июля - первая половина августа).

Рис. 1. Пыльцевые зерна Tilia cordata M ill, продуцированные

вусловиях дельты Волги (фото автора)

1- Нормально развитое п. з.; 2, 3, 4, 5, 6 -Тератоморфные п. з.; 2 - Двухапертурное п. з.; 3 - П. з. с измененной формой апертуры; 4 - Пятиапертурное, две из которых закрыты наружным слоем экзины; 6 - Трехпертурное диссимметричное п. з.

59

ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ ПРИКАСГШЯ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ РЕГИОНОВ

Полученные данные свидетельствуют о разном уровне тератоморфности пыль­ цевых зерен данного вида, произрастающего даже на близрасположенных участках (пл. Ленина, пл. Шаумяна, ул. Советская). Это, скорее всего, связано с тем, что центр города и жилые кварталы, окружены промышленными зонами и слабые ветра не про­ дувают эту часть города, которая практически лишена автотранспорта. Вследствие чего, происходит накопление вредных веществ, особенно на перекрестках дорог, в момент тихого хода или торможения.

Tilia cordata - общепризнанный индикатор, который в условиях дельты Волги также наиболее чувствительно реагирует на состояние окружающей среды образо­ ванием терат (до 90%, табл. 1.). Все это позволяют считать, что липа может быть индикаторным видом также в условиях дельты Волги.

Литература

1.Алексеев В.А. Особенности описания древостоев в условиях атмосферного загрязнения // Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей.

4.1- Таллин: АН ЭССР, 1982 - с. 97-115.

2.Арманд А.Д., Ведюшкин М.А., Тарко А.М. Модель воздействия промышлен­ ных загрязнений на лесной биоценоз // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду —М.: Наука, 1987 - с.291-296.

3.Белякова Т.М., Гусейнов А.Н. Техногенное изменение сухостепных ландшаф­ тов под влииянием предприятий черной и цветной металлургии // Влияние промыш­ ленных предприятий на окружающую среду. - М.: Наука, 1987 - с.119-127.

4.Бессонова В. П. Влияние загрязнения среды на прорастание и физиологиче­ ское состояние пыльцы некоторых древесных растений // Бот. журн., 1991 -№ 3 - С. 92-95.

5.Броунов П.И. Значение сельскохозяйственно-метеорологических наблюдений

икраткое руководство для проведения их. - СПб., 1897. - 137 с.

6.Глазунова К. П. Пыльца как индикатор негативных факторов окружаю­ щей среды: эмбриологический аспект И Пыльца как индикатор состояния окру­ жающей среды и палеоэкологические реконструкции: Междун. семинар - СПб, 2001 - С . 61-64.

7.Дзюба О. Ф. Состояние репродуктивной сферы Angelica sylvestris в условиях Ленинградской области в текущем столетии // Труды межд. конф. по анатомии и морфологии растений. —СПб, 1997-С. 245-246.

8.Дзюба О.Ф. Палиноиндикация качества окружающей среды - СПб: Недра, 2006. - 198с. - ISBN - 5-88953-115-8

9.Сейдафаров Р. А., Уразгильдин Р.В. Характеристика некоторых морфологиче­ ских параметров листьев липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) в условиях Уфим­ ского промышленного центра // Материалы VII научно-практической конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» - Казань, 2007 — С. 448-449

10.Чернова Г. М. Спорово-пыльцевой анализ отложений плейстоцена-голоцена: Учеб. пособие - СПб: Изд-во СПбГУ, 2004 - 128 с. - ISBN - 5-288-02856-7.

11.Шелкова О.А. Распространенность аллергических заболеваний и качество жизни детей с аллергической патологией, проживающих в условиях йодного дефи­ цита и антропогенной нагрузки: автореферат дис.... канд. мед. наук. - Астрахань,

2009.-23 с.: ил.

* * *

60

ПАЛИНОИНДИКАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ДЕЛЬТЕ ВОЛГИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЫЛЬЦЫ TILIA CORDATA MILL

Н.М. Бакташева', Н.Г. Сероглазова2

’Калмыцкий государственный университет, г. Элиста, 2Астраханский государственный университет, г. Астрахань

В последнее время проводятся работы по изучению влияния антропогенного за­ грязнения на состояние вегетативных (Алексеев, 1982; Арманд, и др. 1987; Беля­ кова, Гусейнов, 1987; Сейдафаров, Уразгильдин, 2008) и репродуктивных органов растений (Бессонова, 1991; Дзюба, 1997; Глазунова, 2001).В качестве биоиндикато­ ров, чутко реагирующих на воздействие загрязнителей окружающей среды удобно использовать пыльцевые зерна Tilia cordata Mill.

Для проведения исследования пыльца отбиралась с растений, произрастаю­ щих в разных районах г. Астрахань. Сбор материала производился в период мас­ сового цветения. В городе Астрахань липа сердцевидная {Tilia cordata Mill.), в основном, представлена в посадках. Встречаются как довольно старые 20-50-лет- ние посадки (пл. Ленина, ул. Советская), так и молодые 10-летние (ул. Адмирал­ тейская). Возраст деревьев в окрестности п. Аксарайска и в парке в г. Камызяк где-то варьирует от 7 до 10 лет.

Пыльца предварительно была обработана щелочным методом Поста (Чернова, 2004). Пыльцевые зерна исследовались с применением световой микроскопии, измерение проводилось с помощью окуляр-микрометра. При обработке пыльцы щелочным методом Поста нами было увеличено время термической обработки до 10-15 минут, т.к. содержимое пыльцевых зерен плохо разрушалось и, поэтому было трудно определить их точные размеры.

54

БИОРАЗНОБРАЗИЕ И БИОРЕСУРСЫ. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ

Для контроля необходимо отбирать пыльцу с растений, произрастающих на экологически чистых местах обитания. К сожалению, в настоящее время такие места найти достаточно сложно. Поэтому мы обратились к гербарному материалу фонда БИН (LE) конца XIX и начала XX до 1941 г., считая, что в то время эколо­ гическая обстановка была менее напряженной. В качестве контроля использова­ лась пыльца гербарных образцов: Ростовская область, Заветное, байрачный лес, 1940 г. № 1 (табл. 1); Украина, Потешкин сад, 1895 г., №2 (табл. 1). В этих образцах тератоморфных п.з. обнаружено не было. Пыльца, взятая с лип, произрастающих в настоящее время в различных районах г. Астрахань, парках, скверах населенных пунктов, расположенных в дельте Волги, отличается варьированием морфометри­ ческих показателей и тератоморфностью (табл. 1). Поэтому необходимо дать харак­ теристику нормально развитого пыльцевого зерна Tilia cordata Mill.

Нормально развитое пыльцевое зерно - 3-бороздно-оровое. В полярном по­ ложении округлое. В экваториальном - округло-сплющенно-эллипсоидальное (рис. 1 (1)). В полярном положение хорошо просматриваются апертуры.

Экваториальный диаметр (Э .0) - 30,41-42,1 мкм. Полярная ось (П. ось) - 23,0-32,7 мкм. Апертуры сложные. Эктоапертура —борозда, в основном, короткая

иузкая; длина борозд 10,2-16,5 мкм, ширина около 3 мкм. Эндоапертура - ора, округлая или слегка вытянутая с неровными краями.; диаметр оры около 5 мкм. Экзина имеет среднюю толщину 1,91 ±0,023 мкм, в области апертур ее толщина достигает 3,1±0,0288 мкм.

Входе наших исследований выявлены различные морфологические отклоне­ ния (рис. 1.) пыльцевых зерен: 1. Изменение количества апертур (безапертурные, двух-, пяти- и шестиапертурные); 2. Диссимметрия зерна; 3. Изменения структуры

иформы апертур; 4. Изменение размеров и формы зерна; 5. Изменение скульпту­ ры поверхности пыльцевого зерна (разрыхление или сглаживание скульптурных элементов поверхности; возникновение бесформенных наплывов, вероятно, спорополленина; возникновение нетипичных бугорков, отличных по форме, диаметру

ирасположению; возникновение перфорированных участков (мелких отверстий и каверн, образование трещин, вмятин)); 6. Нетипичные для данного вида собрания пыльцевых зерен по 3 и более.

Наибольшее количество тератоморфной пыльцы характерно для центра го­ рода пл. Шаумяна что, скорее всего, связано с большой транспортной проходи­ мостью на данном участке (перекресток ул. Адмиралтейской, ул. Набережной Приволжского Затона, ул. Набережной 1 Мая и пл. Шаумяна). Так, в образцах 2011 г. (табл. 1., №10) тератоморфной пыльцы отмечено 90%, а в 2010 - 84,5% (табл. 1., №9). Для данных образцов характерны изменения размеров и формы пыльцевого зерна (рис. 1 (5)), а также собрания пыльцевых зерен по 3 и более. Видно, что тератоморфные пыльцевые зерна в отличие от нормально развитого пыльцевого зерна имеют не округлую форму, а округло-треугольную. Экватори­ альный диаметр этих пыльцевых зерен может достигать 43-48 мкм, а у нормально развитых пыльцевых зерен, взятых также из данных образцов, в среднем он со­ ставляет около 30,5 мкм, это немного меньше, чем у контрольных образцов. У об­ разцов 3 и 4 (пл. Ленина), которые также были собраны в центре города, но на более открытом пространстве (200 м от образцов 9,10) в 2010 г. было обнаружено лишь 2 % тератоморфных пыльцевых зерен, а в 2011 г. - уже 10,7 %. Здесь наблюдаются совсем другие морфологические отклонения, в отличие от образцов 9,10. Для этих

55

ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ ПРИКАСПИЯ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ РЕГИОНОВ

образцов характерны двухапертурные, диссиметричные, а также пыльцевые зерна с измененной структурой и формой апертур (рис. 1 (2, 3)). Незначительное прояв­ ление тератоморфности возможно связано с тем, что пл. Ленина находится на более открытом, продуваемом ветрами, участке.

Образцы 5, 6, 7 и 8 отобраны также в центре г. Астрахань. Для этих образцов в основном характерны диссиметричные пыльцевые зерна (рис.1 (6)). Анализ дан­ ных показателей мы соотносим с условиями мест произрастания деревьев. Это уз­ кие улицы, 3-5-этажной застройки, менее продуваемы ветрами, что способствует большей прогреваемости асфальтного покрова дорог, почвы. Все это наводит на мысль, что, чем менее открыты участки и узки улицы, тем больше процент со­ держания тератоморфной пыльцы (образец 8 -26,5%), несмотря на то, что на этих участках проходимость транспорта меньше или совсем отсутствует.

В образце №12, собранном с лип на Бульваре Победы, уровень тератоморфной пыльцы равен 36%. Тератоморфные пыльцевые зерна в данном образце в основном диссиметричные и четырехапертурные (рис. 1 (3, 6)). В образцах 13,14, собранных

вразные годы с лип на ул. Савушкина (остановка АГТУ), выявлено 23% (2010 г.)

и24,5% (2011 г.) тератоморфной пыльцы. В данных образцах выявлены диссиме­ тричные и двухаперторные тератоморфные пыльцевые зерна (рис. 1 (2, 6).

Анализируемые выше данные, косвенно подтверждают сведения, приведенные в диссертации Шелковой О.А. (2009) «Распространенность аллергических заболева­ ний и качество жизни детей с аллергической патологией, проживающих в условиях йодного дефицита и антропогенной нагрузки» о высоком проявлении аллергических заболеваниях в Кировском (34 %) и Ленинском районах (26%) г. Астрахань, что, несо­

мненно, связано с достаточно высокой загрязненностью среды обитания. Большим содержанием тератоморфной пыльцы характеризуется 11 образец -

46,8%, в основном здесь представлены диссимметричные и двухапертурные пыль­ цевые зерна. Данный образец отобран с деревьев, произрастающих вблизи от газо­ заправочной станции, аэропорта, а также оживленной трассы, связывающей центр города с пригородными и областными районами.

Высокое число уродливой пыльцы характерно для лип, произрастающих в парке, расположенном недалеко от контрольно-пропускного пункта Астраханско­ го газоперерабатывающего —49%. Здесь наблюдается наиболее разнообразные тератоморфы, которые в основном проявляются в изменчивости количества апер­ тур и проявлении диссиметрии. Наблюдаются двух-, четырех-, пятиапертурные, реже шести- и безапертурные пыльцевые зерна. Такое разнообразие и большее содержание терат может быть связано с непосредственным влиянием загрязняю­ щих веществ, выделяемых при добыче и переработке газа ООО «Газпром добыча Астрахань».

Тератоморфная пыльца не обнаружена в пробах, взятых в парке г. Камызяк, кото­ рый также расположен в дельте Волги, в 30 км от г. Астрахань. Пыльца отличается меньшими размерами, по сравнению с контрольными образцами, но это все же, явля­ ется нормой. В месте сбора данного образца не наблюдается крупных промышленных предприятий, а в связи с малонаселенностью, также меньше автотранспорта.

Наряду с выше изложенным, анализ данных табл. 1. позволяет отметить еще одну биологическую особенность. Так, в некоторых пунктах нашего исследования на пл. Ленина, ул. Советская, ул. Савушкина и на пл. Шаумяна отмечается отличие в про­ центном содержании нормально развитых пыльцевых зерен липы по двум годом. В 2010 г. на пл. Ленина липа образовывала 98% нормально развитых пыльцевых

56