АЭРОТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Моложавский А.А., Максимова И.А. (ИЭБ НАНБ, г.Минск, РБ)

It was found that the chemical composition of pollen of Pinus sylvestris L. in the polluted areas depends on character and degree of environment pollution. The reduction of vitality of pollen there is to augmentation of a technogenic load, the structure of pollen surface becomes rough, impure, the decrease of the dimensions of sculptural elements is observed.

Визуальные признаки химического повреждения растений проявляются при относительно высоких концентрациях загрязнителей и спустя достаточно длительное время после их воздействия, когда восстановление нормальной жизнедеятельности таких растений или сообществ часто уже невозможно даже при снятии фактора воздействия. Для обнаружения же первичных реакций растений на загрязнение окружающей среды удобно пользоваться чувствительными биологическими показателями, к которым, в частности, относится пыльца древесных [2-4]. Кроме того, следует подчеркнуть, что любые нарушения в репродуктивной сфере, связанные с действием неблагоприятных факторов, рассматриваются как генетическая элиминация, приводящая к снижению генетического разнообразия и нарушениям внутри- и межпопуляционных отношений [1].

Исследования проводились в течение 2 лет в санитарно-защитной зоне г.Новополоцка вблизи завода БВК и ПО "Полимир", в самом городе, а также в районе парка им. 50-летия Октября около тракторного завода в г.Минске (МТЗ) и в Негорельском учебно-опытном лесхозе (контроль), расположенном в Дзержинском районе Минской области. Эти территории в различной степени подвержены техногенным нагрузкам: от минимальных - в контрольных условиях, до максимальных - в районе МТЗ. Промежуточное положение между ними по степени увеличения техногенного влияния занимают: г.Новополоцк, БВК, ПО "Полимир". Сбор пыльцы осуществлялся с 10 и более отдельно стоящих деревьев сосны в 1-ый день их пыления. Тип условий произрастания на объектах - A₂B₂, возраст деревьев - 35-50 лет.

Размеры пыльцевых зерен сосны варьировали в следующих пределах: общая длина - от 59.1 до 62.5 мкм, высота тела пыльцевого зерна - от 40.9 до 43.7 мкм, высота воздушных мешков - от 30.8 до 33.4 мкм. Статистически достоверных различий между размерами пыльцевых зерен по объектам исследований не выявлено.

Анализ накопления пыльцой сосны на объектах исследования 12 (Zn, Ni, Cu, Sr, Mn, Fe, Al, Ti, Na, K, Ca, Mg) металлов показал, что для подавляющего большинства (9 (Ni, Cu, Mn, Fe, Ti, Na, K, Ca, Mg) из 12) определявшихся элементов наиболее высокие их концентрации обнаружены в окрестностях МТЗ. Максимальные превышения над контролем выявлены для железа (в 1.9-6.4 раза), титана (3.0-3.3 раза) и кальция (2.1-5.3 раза). Следует также отметить, что попытка обнаружения еще 5 металлов была малорезультативной: свинец и кобальт в пыльце отсутствовали на всех обследованных объектах, а кадмий, ванадий и хром были обнаружены только в следовых количествах в наиболее загрязненных древостоях у заводов МТЗ и "Полимир".

Различия в содержании в пыльце анализируемых элементов между участками Новополоцкого промышленного района не очень значительны, но в то же время концентрации металлов здесь, как правило, устойчиво выше контроля. Более высокие концентрации почти по всем металлам выявлены в городской черте Новополоцка, что, скорее всего, связано с накоплением пыльцой техногенных веществ автотранспортного происхождения, поступление которых в атмосферу здесь значительно выше. Содержание металлов в пыльце из района ПО "Полимир" и завода БВК имеет схожий характер.

Любопытны результаты, полученные для алюминия: они весьма устойчивы (и по тенденции, и по абсолютным значениям) по годам, но сильно различаются между точками отбора. При этом содержание Al в пыльце сосны у заводов "Полимир" и БВК существенно ниже, чем в Негорельском уч.-оп. лесхозе, а в г.Новополоцке и в окрестностях МТЗ - существенно выше. Вероятно, химизм пыльцы по этому элементу в большей мере зависит от конкретных почвенно-грунтовых особенностей, где произрастает конкретное дерево или древесное сообщество, чем от промышленных выбросов, и этими различиями и объясняются полученные эффекты.

Жизнеспособность пыльцы сосны из Негорельского уч.-оп. лесхоза по годам исследований варьировала от 85.5 до 88.1%. По сравнению с контролем на 12.1-14.3% возле ПО "Полимир", на 7.2-10.7% у завода БВК, на 10.7-16.9% в районе МТЗ и на 1.5-6% в г.Новополоцке процент проросших пыльцевых зерен был ниже, что свидетельствует о неблагоприятном влиянии антропогенного (техногенного) фактора на жизнеспособность пыльцы. Причем с увеличением техногенной нагрузки стерильность пыльцы повышается. Может показаться, что это утверждение несколько противоречит приведенному выше анализу химического состава пыльцы. Однако следует отметить, что проведенный анализ касался лишь определенной группы металлов. В то же время загрязнение окружающей среды веществами техногенного происхождения в районе объектов исследований носит комплексный характер, где основная роль принадлежит не металлсодержащим поллютантам, а сернистому ангидриду и летучим органическим соединениям. В свете этих представлений сделанный вывод вполне оправдан.

Распределение пыльцевых зерен с аномальными морфологическими признаками (без воздушных мешков, с 3-4 воздушными мешками) по годам и объектам исследований варьирует от 0.8% до 2.6% и не зависит от степени техногенного воздействия.

Исследования структуры поверхности пыльцы, проведенные с помощью растрового сканирующего электронного микроскопа (РЭМ-100У), позволили выявить следующие особенности скульптуры поверхности щита по микрорельефу второго порядка (увеличение х10000):

- МТЗ: структурные элементы размера 0.3-1.2A, поверхность крайне неровная и неоднородная;

- ПО "Полимир": структурные элементы размера 0.3-1.5A, поверхность неоднородная, неровная, чешуевидная;

- г.Новополоцк: структурные элементы размера 0.3-1.0A, поверхность достаточно ровная и однородная;

- з-д БВК: структурные элементы размера 0.5-1.0A, поверхность достаточно ровная и однородная, близкая к контролю;

- Негорельский уч.-оп. лесхоз: структурные элементы размера 0.7-1.0A, поверхность ровная, однородная, выпуклости приблизительно одинаковы.

В различии скульптуры поверхности воздушных мешков наблюдается та же тенденция: наиболее выпуклые элементы, чешуевидные выросты, характерно мелкие (0.3-0.5A), отмечались в наиболее загрязненных вариантах - МТЗ и ПО "Полимир". В районе з-да БВК и в г.Новополоцке эти элементы поверхности воздушных мешков были несколько больше и ближе к контрольным, размер которых варьировал в пределах 1.0-1.5A.

Таким образом, пыльца сосны - основной лесообразующей породы в Беларуси - в зонах техногенного воздействия меняет химический состав из-за изменения характера и степени загрязнения окружающей среды. С увеличением техногенной нагрузки происходит снижение жизнеспособности пыльцы, структура ее поверхности становится неровной, неоднородной, скульптурные элементы уменьшаются (иногда более, чем в 2 раза), приобретают чешуевидную форму. При этом техногенное воздействие не оказывало заметного влияния на формирование пыльцевых зерен с аномальными морфологическими признаками (без воздушных мешков, с 3-4 воздушными мешками).

Литература

1. Бондарь Л.М., Частоколенко Л.В. Цитогенетический анализ действия антропогенных факторов на природные популяции растений // Генетические последствия загрязнения окружающей среды мутагенными факторами: Всес. координац. совещ.- М., 1990.- С. 52-53.

2. Духарев В.А., Духарева А.В., Минаева И.М. Хвойные как тест-системы на мутагенность окружающей среды // Докл. АН СССР.- 1984.- Т.274, №5.- С.1201-1205.

3. Менщиков С.Л. Проблемы мониторинга техногенных бореальных лесов // Мониторинг леса: методология и перспектива: Матер. Междун. науч. конф.- Каунас-Гирионис, 1997.- С.76-77.

4. Оценка действия двуокиси серы на сосновые насаждения / И.С.Федотов, Р.Т.Карабань, Ф.А.Тихомиров, Т.И.Сисигина // Лесоведение.- 1983, №6.- С.23-27.