УДК 630*181

 

ВЛИЯНИЕ ЛИСТОВОЙ РЖАВЧИНЫ ТОПОЛЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ

 

THE INFLUENCE OF POPLAR LEAF RUST ON THE INDICATORS OF FLUCTUATING ASYMMETRY

 

Рунова Е.М., Пузанова О.А., Новоселова О.И., Пузанов А.Н.

(ФГБОУ ВО «Братский государственный университет», г.Братск, РФ)

 

Runova E.M. , Puzanova O.A., Novoselova O.I., Puzanov A.N.

(Bratsk State University, Bratsk, Russia)

 

Приведены результаты изучения флуктуирующей асимметрии насаждений тополя бальзамического в условиях Братска Иркутской области. Объектами исследований стали  деревьев не подверженных обрезке, формованных деревьев и поросли в различных районах города с разным уровнем антропогенного воздействия. Исследования проводились в год массового поражения тополей листовой ржавчиной Melampsora larici-populina. Установлено существенное влияние болезни на показатели флуктуирующей асимметрии.

 

The results of studying the fluctuating asymmetry of balsamic poplar plantations in the conditions of Bratsk in the Irkutsk region are presented. The objects of research were trees that are not subject to pruning, molded trees and overgrowths in different areas of the city with different levels of anthropogenic impact. The research was conducted in the year of mass destruction of poplars by leaf rust Melampsora larici-populina. A significant effect of the disease on the indicators of fluctuating asymmetry has been established.

 

Ключевые слова: тополь бальзамический, листовая ржавчина, листовая пластина, флуктуирующая асимметрия

 

Keywords: balsamic poplar, leaf rust, leaf plate, fluctuating asymmetry

 

В 2023 году произошло массовое заражение листовой ржавчиной тополя на территории Иркутской области, до этого времени не было зафиксировано массового распространения этого заболевания[1]. Предположительно, возбудитель ржавчины Melampsora larici-populina появился путем заноса спор из западных районов Сибири (Красноярск, Томск). Наиболее уязвимыми являются деревья, ослабленные формовкой кроны и поросль, которая появляется как реакция тополей на  обрезку кроны. Массовое поражение тополей является причиной потери декоративности, раннего опадения листьев, нарушения фенологического ритма растений, что может в дальнейшем привести к необходимости замены тополя бальзамического на более устойчивые и декоративные виды древесных растений [1].

Целью работы является выявление флуктуирующей асимметрии листовых пластин тополя бальзамического, произрастающего на территории г. Братска, для оценки состояния окружающей среды в условиях массового поражения листовой ржавчиной тополя в 2023 году.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Определение параметров билатеральных и одинарных признаков листовых пластинок тополя бальзамического.

2. Проведение сравнительного анализа морфометрических показателей листовых пластинок по районам исследования.

3. Расчёт интегрального показателя стабильности развития организма на основе флуктуирующей асимметрии отдельных морфометрических признаков листовых пластинок тополя бальзамического.

4. Оценка состояния среды улиц г. Братска по интегральному показателю стабильности развития тополя бальзамического.

Для оценки состояния городских насаждений были использованы методы биоиндикации, в частности, метод флуктуирующей асимметрии. Всего были обследованы 192 дерева в различных частях города, произведены измерения 1840 листьев тополя бальзамического.

В пределах г. Братска тополь бальзамический (Populus balsamifera L.) произрастает во всех районах и может служить объектом изучения для целей сравнивания условий среды [2,3]. Это дерево обладает достаточной устойчивостью против вредных выбросов промышленных предприятий и автотранспорта. Ценным его качеством считается способность обогащать воздух фитонцидами и убивать болезнетворные микробы. Кроме того, Populus balsamifera L. отличается исключительной быстротой роста, что наиболее актуально в условиях сурового сибирского климата. Во время вегетационного периода тополь синтезирует большое количество фитонцидов, прекрасно очищает воздух от пыли. Незаменим тополь при озеленении городских магистралей, он аккумулирует большое количество выхлопных газов с содержанием тяжелых металлов, при этом непритязателен к качеству почвы [2, 3].

В городе Братске одним из доминирующих видов среди большого количества древесного и кустарникового состава, является тополь бальзамический (Populus balsamifera L.), который выполняет средообразующую функцию. Это самое распространенное дерево на селитебных территориях города Братска, доля в общем объеме зелёных насаждений на территориях общего пользования достигает практически 70%. Облик озеленения города формирует именно тополь бальзамический.

Характерная особенность тополя, благодаря которой он занял ведущие позиции по озеленению – быстрый рост, уже в возрасте 5 лет дерево может рассматриваться как взрослое. Также тополь накапливает в древесине рекордный объем воды – до половины собственного объема и до ¾ по массе.

Сбор материала был проведен после остановки роста листьев (в августе-сентябре 2023 года). Листья были собраны из нижней части кроны дерева с максимального количества доступных веток равномерно вокруг дерева [4,5]. Листья собирались с необрезанных и обрезанных деревьев, а также с поросли.

Рассчитанный, как арифметическое целое всех значений ФА, интегральный показатель стабильности развития был оценён с помощью методика Захарова В.М. [5,6,7], и полученные данные сведены в табл.1.

 

Таблица 1 – Интегральный показатель стабильности развития листовых пластин тополя бальзамического произрастающего на территории г. Братска

Объекты исследования

Интегральный показатель стабильности развития

Баллы

Качество среды

Необрезанные деревья

Падун

0,047

3

Напряженное  состояние

Энергетик

0,059

5

Критическое состояние

Гидростроитель

0,143

5

Критическое  состояние

Центральный район

0,061

5

Критическое  состояние

Вихоревка

0,07

5

Критическое  состояние

Обрезанные деревья

Падун

0,155

5

Критическое  состояние

Энергетик

0,055

5

Критическое  состояние

Гидростроитель

0,049

3

Напряженное  состояние

Центральный район

0,044

2

Удовлетворительное состояние

Вихоревка

0,055

5

Критическое  состояние

Поросль

Энергетик

0,069

5

Критическое  состояние

Гидростроитель

0,048

3

Напряженное  состояние

Центральный район

0,053

1

Условная норма

Вихоревка

0,024

1

Условная норма

 

При проведении оценки качества среды (табл. 1) выяснилось, что по поросли исследуемые районы относятся к территории с качеством среды, описываемым как «напряженное состояние» (3 балл по шкале Захарова) в результате которой наблюдаются незначительные изменения в строении листьев. Исследуя листья с обрезанных и необрезанных деревьев объекты исследования можно отнести к «критическому состоянию» (5 балл). Это означает, что состояние атмосферного воздуха соответствует уровню критического и присутствие загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, их содержание превышает допустимые нормы.

Все листья, собранные на данных объектах заражены листовой ржавчиной тополя, и их внешний вид напрямую отображает размер флуктуирующей асимметрии.

Рисунок 1 – Интегральный показатель стабильности развития листа тополя бальзамического на территории города Братска

 

Анализируя рис. 1 видно, что наибольший интегральный показатель наблюдается у необрезанных деревьев (0,076), а минимальный показатель – у поросли (0,049). У обрезанных деревьев этот показатель равен 0,072. Территорию города можно охарактеризовать как загрязненную и грязную, в результате которой наблюдаются заметные изменения в строении листьев.

Помимо рассмотренных показателей в оценке состояния окружающей
среды применился такой параметр, как соотношение площадей левых и правых половинок листовых пластин, предложенное Авдеевой Е.В. [4].

Ей разработана шкала (табл.2) для оценивания среды с учётом такого параметра, как площадь половины листа.

 

Таблица 2 - Оценка качества среды по методике Авдеевой Е.В.[4]

Значение показателя асимметричности, %

Оценка качества среды

До 9

Условная норма

От 9 до 10

Удовлетворительное состояние

От 10 до 11

Напряжённое состояние

От 11 до 12

Конфликтное состояние

Более 12

Критическое состояние

 

По этой методике были проведены расчёты по определению показателя асимметричности и оценка качества среды.

 

Таблица 3 - Показатели площади половин листовых пластинок тополя бальзамического и оценка качества среды на территории города Братска

Места сбора листьев

Параметры (средние значения)

Значение показателя асимметричности, %

Оценка качества среды

Площадь левой  стороны листа, мм2

Площадь правой  стороны листа, мм2

Необрезанные деревья

Падун

1383,56

1356,35

24

Критическое состояние

Энергетик

1485,56

1456,35

70

Критическое состояние

Центральный район

1588,67

1566,54

29

Критическое состояние

Гидростроитель

1641,69

1643,80

55

Критическое состояние

Вихоревка

1848,67

1835,54

40

Критическое состояние

 

Расчёт показателя асимметричности (табл. 3) показал, что по методике Авдеевой Е.В. все исследуемые участки характеризуются как «критическое состояние», что соответствует действительности. Из чего следует, что данная методика подходит для нашей работы.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

Интегральный показатель у необрезанных деревьев (0,076), а минимальный показатель – у поросли (0,049). У обрезанных деревьев этот показатель равен 0,072. Территорию города можно охарактеризовать как загрязненную и грязную, в результате которой наблюдаются заметные изменения в строении листьев.

При проведении оценки качества среды выяснилось, что по поросли исследуемые районы относятся к территории с качеством среды, описываемым как «напряженное состояние» (3 балл по шкале Захарова) в результате которой наблюдаются незначительные изменения в строении листьев. Исследуя листья с обрезанных и необрезанных деревьев объекты исследования можно отнести к «критическому состоянию» (5 балл). Это означает, что состояние атмосферного воздуха соответствует уровню критического и присутствие загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, их содержание превышает допустимые нормы.

Средний процент асимметричности для тополя бальзамического с необрезанных деревьев составила 43,6 %, с обрезанных деревьев - 45,2 %. Для поросли процент асимметричности для тополя бальзамического города Братска составила 29,5 %.

Поражения листьев листовой ржавчиной вызвало резкое ухудшение показателей флуктуирующей асимметрией исследованных деревьев тополя бальзамического.

Список использованных источников

1.    Рунова Е.М., Новоселова О.И. Эпифитотийное развитие листовой ржавчины тополя бальзамического в городах Иркутской области // Journal of Agriculture and Environment. – 2023. №12 (40). URL: https://jae.cifra.science/archive/12-40-2023- december/10.23649/JAE.2023.40.4 (дата обращения: 19.12.2023). DOI: 10.23649/JAE.2023.40.4

2.    Рунова Е.М., Новоселова О.И. Оценка состояния тополя бальзамического (Populus balsamifera L.)в условиях Братска по результатам инвентаризации // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2023. № 63. С. 236-240.

3.    Runova E., Verkhoturov V., Anoshkina L, Ivan Garus I. Assessment of the condition of Balsam poplar trees (Populus balsamifera L.) in a residental area of Bratsk // Acta silvae et Ligni.  Vol. 126 (2021) P.53-60

4.    Авдеева Е.В., Надемянов В.Ф. Оценка состояния городской среды методами дендроиндикации // Вестник КрасГАУ. 2013. №11. С.199-205

5.    Здоровье среды: методика оценки /Захаров В. М., [и др.]. М.: Центр экологической политики России, 2000. 68 с.

6.    Захаров В.М. Онтогенез и популяция (стабильность развития и популяционная изменчивость) // Экология. 2001. №3. С. 177 – 191.

7.    Стрельцов А.Б. Региональная система биологического мониторинга. Калуга: Изд-во Калужского ЦНТИ, 2003.