Министерство образования Республики Башкортостан

Отдел образования Кировского района

городского округа город Уфа Республики Башкортостан

Сезонная динамика устьичного индекса и длины жилок

липы мелколистной (Tilia cordata Mill) в условиях нефтехимического загрязнения Уфимского промышленного центра

(научно-исследовательская работа для участия в районной

научно-практической конференции «Старт в науку»)

Выполнили: Гареева Вероника,

8 В класс,

Гареев Радмир, 7 А класс,

Плетнева Веста, 7 В класс,

Башкирская гимназия № 158

им. М. Карима

Кировского района городского округа город Уфа РБ

Научный руководитель: Сейдафаров Р.А.,

Институт биологии

Уфимского научного центра РАН

Научный консультант:

Гиниятуллин Р.Х.,

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

ИБ УНЦ РАН

Уфа – 2007

С 3 4 6 7 7 9 12 одержание

Введение

Глава 1. Морфологические особенности древесных растений в условиях техногенного загрязнения (обзор литературы)

Глава 2. Методика исследования

Глава 3. Морфологические параметры листьев липы мелколистной в условиях Уфимского промышленного центра

3.1. Характеристика длины жилок листьев липы мелколистной

3.2. Устьичный индекс листьев липы мелколистной

Использованная литература

Введение

В целом техногенное воздействие и объемы перемещаемых человеком химических веществ в биосфере стали сопоставимы с масштабами геологических и других природных процессов. Вопросы ограничения циркуляции промышленных загрязнителей в окружающей среде, оздоровления техногенных ландшафтов и улучшения условий жизни остаются актуальными на протяжении последних десятилетий.

Актуальность работы.

Морфологические исследования являются важнейшей составляющей изучения ассимиляционного аппарата растения. Определение длины жилок и количества устьиц на единицу поверхности позволяет установить морфолого-биологическое различие сопоставляемых видов растений. Длина жилок тесно связана с целым комплексом признаков листа и может служить для этого комплекса информативным показателем.

Липа мелколистная относится к числу наименее изученных в этом отношении видов. Причем, если относительно исследования количества устьиц на единице площади имеются некоторые сведения, то вопрос о влиянии промышленного загрязнения на суммарную длину жилок остается, по сути, открытым.

Цель работы

Охарактеризовать влияние нефтехимического загрязнения Уфимского промышленного центра на морфологические особенности ассимиляционного аппарата липы мелколистной.

Задачи исследования: 1. Изучить сезонную динамику изменения количества устьиц и суммарной длины жилок на единице площади поверхности листовой пластинки липы мелколистной в зависимости от увеличения степени промышленного загрязнения; 2. Охарактеризовать влияние положение в рельефе на устьичный индекс и длину жилок ассимиляционного аппарата на единице площади поверхности.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые были получены количественные данные, характеризующие влияние техногенного загрязнения и местоположения в рельефе на морфологические параметры листьев липы как одной их основных лесообразующих пород Предуралья

Практическая значимость работы Полученные данные позволят сделать вывод о степени экологической чувствительности морфометрических параметров листьев липы мелколистной. Пополнят данные по дендроэкологической характеристике данного вида в техногенных лесорастительных условиях, а также помогут в разработке системы рекомендаций по использованию липы в создании санитарно-защитных лесных полос в крупных промышленных центрах Предуралья с нефтехимическим загрязнением воздуха.

Глава 1. Морфологические особенности древесных растений в условиях техногенного загрязнения (обзор литературы)

Загрязнение воздуха вызывает у растений усиление ксероморфности строения листьев, что способствует повышению газоустойчивости (Исаченко, 1938; Николаевский, 1964б).

Степень ксероморфности листьев древесных растений характеризуется анатомической структурой листовых пластинок (толщиной листа, числом устьиц и эпидермальных клеток на единицу поверхности, числом и разветвленностью сети проводящих пучков и т.д.). Указывается, что нельзя судить о ксероморфности только по какому-либо одному анатомическому признаку. Для точной диагностики необходимо учитывать комплекс анатомических признаков (Оскворидзе, 1975).

Светолюбивые растения с ксероморфным строением листьев более устойчивы к кислым газам, чем мезофильные, теневыносливые и тенелюбивые растения (Николаевский, 1979).

Количественное определение длины жилок и устьиц позволяет установить морфолого-биологическое различие сопоставляемых видов растений (Мирон, Дерюгина, 1972). Длина жилок тесно связана с целым комплексом признаков листа и может служить для этого комплекса информативным показателем. Если длина жилок выражается величиной, характерной для ксерофита, то, как правило, и другие ткани этого листа имеют ксероморфное строение.

Формирование устьиц происходит последовательно и осуществляется в течение значительного периода роста и развития листа (Эсау, 1969). Формирование определенной плотности устьиц на единицу поверхности листа связано прежде всего с обеспечением и регулированием газообмена и транспирации, направленных на оптимальную продуктивность фотосинтеза растений в данных условиях. Адаптации растений в этом отношении имеют видовую специфику (Гетко, 1989; Кулагин, 1988).

В засушливых условиях для нормального функционирования растению необходимо обеспечивать ускоренное поступление в лист воды и питательных веществ и одновременно поддерживать оптимальную температуру ассимиляционных органов за счет увеличения интенсивности транспирации. Достижение оптимума указанных процессов происходит путем увеличения густоты сети жилок и длины их на единицу поверхности листа, а проведение больших количеств паров, образующихся в тканях листьев, обеспечивается увеличением количества устьиц на единицу площади пластинки (Мирон, Дерюгина, 1972).

Указанные механизмы, за неимением специальных приспособлений, используются растениями для обеспечения устойчивости к неблагоприятным техногенным факторам (Кулагин, 1965). Обнаружена статистически достоверная связь между газоустойчивостью растений и числом устьиц на 1 мм² поверхности листьев (Николаевский, 1963). Выявлено, что в условиях загрязненной атмосферы у менее толерантных растений число устьиц увеличивается по сравнению с контролем, а у более толерантных уменьшается (Смирнов, 1986).

Исследования показывают, что в целом для устойчивых к атмосферному загрязнению видов характерны большее число устьиц на единицу площади поверхности листа, большая толщина кутикулы, меньшая толщина губчатой ткани и пониженная вентилируемость (Николаевский, 1979). Отмечаемая в ряде случаев повышенная плотность размещения устьиц на листовой пластинке и уменьшенные их размеры являются следствием торможения роста клеток, вызванного неблагоприятными условиями, в том числе повышенной задымленностью воздуха (Илькун, 1978).

В то же время в ряде работ (Кротова, 1959; Казанцева, 1965) высказывалось сомнение о роли устьиц и интенсивности газообмена в газоустойчивости.

Было показано (Ledbetter et al., 1959), что растения с большим числом устьиц сильнее повреждаются озоном. Исследования на медеплавильных комбинатах (Николаевский, 1963) показали, что у устойчивых видов растений не только более мелкие устьица, но и меньшая степень их раскрытия в течение дня; здесь же обнаружено, что под влиянием кислых газов степень раскрытия устьиц в течение дня уменьшается.

Показано, что в условиях сильного загрязнения воздушной среды комплексом серосодержащих промышленных эмиссий у различных древесных пород по-разному проявляется реакция устьичного аппарата: у одних пород уменьшается, а у других увеличивается количество устьиц на единицу площади. Экспериментально не удалось установить коррелятивной связи между плотностью размещения устьиц на поверхности листа, степенью открытия устьичных щелей и накоплением токсичных газов во внутренних тканях и поражаемостью листьев (Илькун, 1978; Гетко, 1989; Koritz, Went, 1953; Menser, Heggestad, Street, Jefrey, 1963; Menser, Heggestad, Street, 1963; Dean, 1972; Evans, Ting, 1974).