ТЕХНОГЕНЕЗ И СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ДРЕВЕСНЫХ ВИДОВ: ПОВРЕЖДЕНИЯ, АДАПТАЦИИ, СТРАТЕГИИ. ЧАСТЬ 1. ВЛИЯНИЕ НА МАКРО- И МИКРОМОРФОЛОГИЮ АССИМИЛЯЦИОННОГО АППАРАТА.

Р.В. Уразгильдин, А.Ю. Кулагин

Аннотация


Данная публикация является первой в цикле из четырех статей, посвященных обзору и систематизации работ в области адаптивных реакций древесных растений к техногенезу на основных иерархических структурно-функциональных уровнях организации и адаптивных стратегий, опубликованных за последние 20 лет. В этом обзоре рассмотрено влияние различных типов промышленного загрязнения на макро- и микроморфологию хвои и листьев древесных растений. Выделены специфические и неспецифические реакции разных древесных видов как на один и тот же техногенный фактор, так и на разные виды воздействия, включая искусственную фумигацию и внесение токсикантов в среду. Показана относительная независимость адаптивных реакций в пределах листа и хвои, несмотря на единство и целостность этих органов. Обсуждаются причины данных поливариантных реакций, лежащие в основе адаптивного потенциала, принципа множественного обеспечения биологически необходимых функций для сохранения гомеостаза, толерантности видов к техногенезу.

Ключевые слова


промышленное загрязнение, макро-, микроморфология хвои/листьев, адаптивные реакции

Полный текст:

PDF

Как процитировать материал

Литература


Автухович ИЕ, Ягодин БА. Деревья как индикаторы экологически неблагополучных условий крупного мегаполиса. Известия ТСХА. 2000;1:180-183.

Аминева КЗ. Эколого-биологическая характеристика дуба черешчатого (Quercus robur L.) в условиях техногенного загрязнения (на примере Уфимского промышленного центра) (диссертация). Тольятти: ИЭВБ РАН; 2016.

Баканов АВ. Экологическая оценка состояния лесных насаждений с помощью методов фитоиндикации на примере Сергиево-Посадского района (диссертация). М.: МГУЛ; 1997.

Башкот ЕН, Дорогобидова АС. Хлорофилльный фотосинтетический потенциал посева как биоиндикатор экологического мониторинга. В кн.: Современные аспекты экологии и экологического образования. Казань: [Б. и.]; 2005, с.402-404.

Бикмуллин РХ. Оценка состояния древостоев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и березы повислой (Betula pendula Roth) на территории Казанского промышленного центра Республики Татарстан (диссертация). Оренбург: ГОУ ВПО ОГПУ; 2012.

Бойко АА. Дендроэкологическая характеристика березы повислой (Betula pendula Roth.) в условиях смешанного типа загрязнения окружающей среды (Уфимский промышленный центр) (диссертация). Оренбург: ГОУ ВПО ОГПУ; 2005.

Бурда РИ. К вопросу об антропогенной трансформации флоры. Украинский ботанический журнал. 1996;53(1-2):26-31.

Бутник AA. Адаптация анатомического строения видов семейства Chenopodiaceae Vent к аридным условиям (диссертация). Ташкент; 1984.

Бухарина ИЛ, Ведерников КЕ, Поварницина ТМ. К вопросу о влиянии техногенной среды на формирование и биохимический состав годичного побега древесных растений. Вестник Ижевского государственного технического университета. 2007;(2):145-148.

Василевская ВК. Структурные приспособления растений жарких и холодных пустынь Средней Азии и Казахстана. В кн.: Проблемы современной ботаники. Том 2. М.: Наука; 1965, с.5-17.

Василевская НВ, Сидорчук АВ. Воздействие промышленного загрязнения комбината «Печенганикель» на динамику роста Sorbus gorodkovii Pojark (Мурманская область). Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2018;3(172):28-35.

Василевская НВ., Лебедевич ИЕ. Воздействие техногенного загрязнения г. Мурманска на рост и развитие Sorbus gorodkovii Pojark. Естественные и технические науки. 2016;4(94):23-28.

Васильев БР. Строение листа древесных растений различных климатических зон. Л.: Издательство ЛГУ; 1988.

Вишневская ЛИ. Некоторые экологические аспекты исследования жилкования листа древесных. В кн.: Материалы конференции молодых ботаников к 40-летию Главного ботанического сада АН СССР. М.: ГБС АН СССР; 1990. с.3-9.

Гетко НВ. Растения в техногенной среде: Структура и функция ассимиляционного аппарата. Минск: Наука и техника; 1989.

Горышина ТК. Растения в городе. Л.: ЛГУ; 1991.

Донцов АС, Сунцова ЛН, Иншаков ЕМ. Оценка состояния окружающей среды г. Красноярска по состоянию фотосинтетического аппарата ели сибирской. Хвойные бореальной зоны. 2016;37(5-6):246-250.

Жиров ВК, Голубева ЕИ, Говорова АФ, Хаитбаев АХ. Структурно-функциональные изменения растительности в условиях техногенного загрязнения на Крайнем Севере. М.: Наука; 2007.

Зайцев ГА, Кулагин АЮ. Сосна обыкновенная и нефтехимическое загрязнение. Дендроэкологическая характеристика, адаптивный потенциал и использование. М.: Наука; 2006.

Калиниченко АА. Влияние хлорхолинхлорида на изменение некоторых морфологических признаков у древесных растений. Научные труды Украинской сельскохозяйственной академии. 1973;94(2):56-58.

Кулагин АА, Зайцев ГА. Лиственница Сукачева в экстремальных лесорастительных условиях Южного Урала. М.: Наука; 2008.

Легощина ОМ. Оценка ростовых процессов у древесных растений в условиях преобладающего влияния выбросов промзоны г. Кемерово. Бюллетень науки и практики. 2016;(5):14-19.

Лукина ЮМ. Влияние техногенного загрязнения комбината «Североникель» на рост и развитие древесных растений: на примере Betula Czerepanovii Orlova (диссертация). Петрозаводск: Петрозаводский государственный университет; 2011.

Марценюк ВБ. Зависимость повреждаемости листьев растений от концентрации газа и экспозиции опыта. В кн.: Газоустойчивость растений. Новосибирск: Наука; 1980. с.173.

Маслов СП. Ограничения возможностей гомеостаза мультифункциональностью и главные пути его обхода. В кн.: Уровни организации биологических систем. М.: Наука; 1980. с.8-19.

Неверова ОА. Морфометрическая и дендрохронологическая диагностика состояния древесных насаждений как способ индикации загрязнения урбанизированной среды. Успехи современного естествознания. Биологические науки. 2002;(1):57-64.

Неверова ОА, Колмогорова ЕЮ. Ксерофитизация листьев древесных растений как показатель загрязнения атмосферного воздуха (на примере г. Кемерово). Лесное хозяйство. 2002;(3):29-33.

Николаевский ВС. Некоторые закономерности поглощения сернистого ангидрида древесными растениями. Ученые записки Пермского университета. 1971;2(277):29-35.

Оскворидзе ТД. Анатомическое строение листьев и хвои основных лесообразующих пород. Тбилиси: Мицнерба; 1975.

Сейдафаров РА. Эколого-биологические особенности липы мелколистной (Tilia cordata Mill.) в условиях техногенного загрязнения (на примере Уфимского промышленного центра) (диссертация). Уфа: ИБ УНЦ РАН; 2009.

Скотников ДВ. Дендроэкологическая характеристика ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) в условиях нефтехимического загрязнения (Уфимский промышленный центр) (диссертация). Уфа: ИБ УНЦ РАН; 2007.

Сухарева ТА, Лукина НВ. Химический состав и морфометрические характеристики хвои ели сибирской на Кольском полуострове в процессе деградационной сукцессии лесов. Лесоведение. 2004;(2):36-43.

Тарабрин ВП. Природа устойчивости растений к промышленным эксгалатам. В кн.: Адаптация древесных растений к экстремальным условиям среды. Петрозаводск: Карельский филиал АН СССР; 1984. с.90-97.

Тужилкина ВВ, Плюснина СН. Комплексная оценка состояния хвои Piceae obovata (Pinaceae) в условиях аэротехногенного загрязнения. Растительные ресурсы. 2014;50(4):579-586.

Турмухаметова НВ. Особенности морфогенеза побегов и феноритмов Betula pendula Roth и Tilia cordata Mill. в условиях городской среды (диссертация). Новосибирск: ЦСБС СО РАН; 2005.

Тутаюк ВХ. Анатомия и морфология растений. М.: Высшая школа; 1972.

Эсау К. Анатомия растений. Т. 1, Т. 2. М.: Мир; 1969.

Avtukhovich IYe, Yagodin BA. [Trees as indicators of environmentally disadvantaged conditions of a large metropolis]. Izvestiya TSKHA. 2000;1:180-183. (In Russ.)

Amineva KZ. [Ecological and biological characteristic of oak (Quercus robur L.) in conditions of technogenic pollution (on the example of the Ufa industrial center) (dissertation)]. Tolyatti: IEVB RAN; 2016. (In Russ.)

Bakanov AV. [Ecological assessment of state of forest plantations using phytoindication methods on the example of Sergiev Posad district (dissertation)]. M.: MGUL; 1997. (In Russ.)

Bashkot YeN, Dorogobidova AS. [Chlorophyll photosynthetic potential of crop as a bioindicator of environmental monitoring]. In: Sovremennyye aspekty ekologii i ekologicheskogo obrazovaniya. Kazan: [B. i.]; 2005, P. 402-404. (In Russ.)

Bikmullin RKh. [Assessment of the condition of pine forest stands (Pinus sylvestris L.) and birch (Betula pendula Roth) in the territory of Kazan Industrial Center of the Tatarstan Republic (dissertation)]. Orenburg: GOU VPO OGPU; 2012. (In Russ.)

Boyko AA. [Dendroecological characteristic of birch (Betula pendula Roth.) under conditions of mixed type of environmental pollution (Ufa Industrial Center) (dissertation)]. Orenburg: GOU VPO OGPU; 2005. (In Russ.)

Burda RI. [To the issue of anthropogenic flora transformation]. Ukrainskiy botanicheskiy zhurnal. 1996;53(1-2):26-31. (In Russ.)

Butnik AA. [Adaptation of the anatomical structure of species of the Chenopodiaceae Vent family to arid conditions (dissertation)]. Tashkent; 1984. (In Russ.)

Bukharina IL, Vedernikov KE, Povarnitsina TM. [To the issue about influence of the technogenic environment on the formation and biochemical composition of the annual shoot of woody plants]. Vestnik Izhevskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2007;(2):145-148. (In Russ.)

Vasilevskaya VK. [Structural adaptations of plants of hot and cold deserts of Central Asia and Kazakhstan]. In: Problemy sovremennoy botaniki. Tom 2. M.: Nauka; 1965, P. 5-17. (In Russ.)

Vasilevskaya NV, Sidorchuk AV. [Impact of industrial pollution of “Pechenganikel” plant on the growth dynamics of Sorbus gorodkovii Pojark (Murmansk region)]. Uchenyye zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta. 2018;3(172):28-35. (In Russ.)

Vasilevskaya NV., Lebedevich IYe. [Impact of technogenic pollution of Murmansk city on the growth and development of Sorbus gorodkovii Pojark]. Yestestvennyye i tekhnicheskiye nauki. 2016;4(94):23-28. (In Russ.)

Vasilyev BR. [Structure of Leaf of Woody Plants of Different Climatic Zones]. L.: Izdatelstvo LGU; 1988. (In Russ.)

Vishnevskaya LI. [Some ecological aspects of the study of leaf venation of woody plants]. In: Materialy konferentsii molodykh botanikov k 40-letiyu Glavnogo botanicheskogo sada AN SSSR. M.: GBS AN SSSR; 1990. P. 3-9. (In Russ.)

Getko NV. [Plants in the Technogenic Environment: Structure and Function of the Assimilation Apparatus]. Minsk: Nauka i tekhnika; 1989. (In Russ.)

Goryshina TK. [Plants in the City]. L.: LGU; 1991. (In Russ.)

Dontsov AS, Suntsova LN, Inshakov YeM. [Assessment of the state of the environment of Krasnoyarsk city by the state of the photosynthetic apparatus of Siberian spruce]. Khvoynyye borealnoy zony. 2016;37(5-6):246-250. (In Russ.)

Zhirov VK, Golubeva YeI, Govorova AF, Khaitbayev AKh. [Structural and Functional Changes in Vegetation Under Conditions of Technogenic Pollution in the Far North]. M.: Nauka; 2007. (In Russ.)

Zaytsev GA, Kulagin AYu. [The Pine and Petrochemical Pollution. Dendroecological Characteristic, Adaptive Potential and Use]. M.: Nauka; 2006. (In Russ.)

Kalinichenko AA. [Effect of chlorocholine chloride on the change of some morphological features in woody plants]. Nauchnyye trudy Ukrainskoy selskokhozyaystvennoy akademii. 1973;94(2):56-58. (In Russ.)

Kulagin AA, Zaytsev GA. [Larch in Extreme Forest Conditions of the Southern Urals]. M.: Nauka; 2008. (In Russ.)

Legoshchina OM. [Assessment of growth processes in woody plants under conditions of prevailing influence of Kemerovo industrial zone emissions]. Byulleten nauki i praktiki. 2016;(5):14-19. (In Russ.)

Lukina YuM. [Effect of technogenic pollution of the “Severnikel” plant on the growth and development of woody plants: on the example of Betula Czerepanovii Orlova (dissertation)]. Petrozavodsk: Petrozavodskiy gosudarstvennyy universitet; 2011. (In Russ.)

Martsenyuk VB. [Dependence of plant leaf damage on gas concentration and experience exposure]. In: Gazoustoychivost rasteniy. Novosibirsk: Nauka; 1980. P. 173. (In Russ.)

Maslov SP. [Limitations of homeostasis capabilities by multifunctionality and main ways to bypass it]. In: Urovni organizatsii biologicheskikh sistem. M.: Nauka; 1980. P. 8-19. (In Russ.)

Neverova OA. [Morphometric and dendrochronological diagnostics of the state of woody plantations as a method of indicating pollution of the urbanized environment]. Uspekhi sovremennogo yestestvoznaniya. Biologicheskiye nauki. 2002;(1):57-64. (In Russ.)

Neverova OA, Kolmogorova YeYu. [Xerophytization of leaves of woody plants as an indicator of atmospheric air pollution (on the example of Kemerovo city)]. Lesnoye khozyaystvo. 2002;(3):29-33. (In Russ.)

Nikolayevskiy VS. [Some regularities of sulfurous anhydride uptake by woody plants]. Uchenyye zapiski Permskogo universiteta. 1971;2(277):29-35. (In Russ.)

Oskvoridze TD. [Anatomical Structure of Leaves and Needles of the Main Forest-Forming Species]. Tbilisi: Mitsnerba; 1975. (In Russ.)

Seydafarov RA. [Ecological and biological features of lime (Tilia cordata Mill.) In conditions of technogenic pollution (on the example of the Ufa industrial center) (dissertation)]. Ufa: IB UNTS RAN; 2009. (In Russ.)

Skotnikov DV. [Dendroecological characteristic of Siberian spruce (Picea obovata Ledeb.) In conditions of petrochemical pollution (Ufa Industrial Center) (dissertation)]. Ufa: IB UNTS RAN; 2007. (In Russ.)

Sukhareva TA, Lukina NV. [Chemical composition and morphometric characteristics of Siberian spruce needles on the Kola Peninsula during forests degradation succession]. Lesovedeniye. 2004;(2):36-43. (In Russ.)

Tarabrin VP. [Nature of plant resistance to industrial exhalates]. In: Adaptatsiya drevesnykh rasteniy k ekstremalnym usloviyam sredy. Petrozavodsk: Karelskiy filial AN SSSR; 1984. P. 90-97. (In Russ.)

Tuzhilkina VV, Plyusnina SN. [Complex assessment of Piceae obovata (Pinaceae) needles under conditions of aerotechnogenic contamination]. Rastitelnyye resursy. 2014;50(4):579-586. (In Russ.)

Turmukhametova NV. [Features of shoots morphogenesis and phenorhythms of Betula pendula Roth and Tilia cordata Mill. in conditions of the urban environment (dissertation)]. Novosibirsk: TSSBS SO RAN; 2005. (In Russ.)

Tutayuk VKh. [Anatomy and Morphology of Plants]. M.: Vysshaya shkola; 1972. (In Russ.)

Esau K. [Anatomy of Plants. Vol. 1, Vol. 2]. M.: Mir; 1969. (In Russ.)

Abbasi S, Hosseini S, Khorasani N, Karbassi A. Responses of the morphological traits of elm (Ulmus minor “Umbraculifera”) leaves to air pollution in urban areas (a case study of Tehran metropolitan city, Iran). Applied ecology and environmental research. 2018;16 (4):4955-4968.

Allahnouri M, Ghasemi AF, Pazhouhan I. Traffic effects on leaf macro- and micromorphological traits. Folia Oecologica. 2018;45(2):92-101.

Areington CA, Varghese B, Sershen N. The utility of biochemical, physiological and morphological biomarkers of leaf sulfate levels in establishing Brachylaena discolor leaves as a bioindicator of SO2 pollution. Plant Physiology and Biochemistry. 2017;118:295-305.

Aribal LG, Llamos EJN, Bruno AGT, Medina MA. Comparative leaf morphometrics of two urban tree species: an assessment to air pollution impacts. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences. 2016;9(1):106-115.

Bezerra LA, Callado CH, Cunha MD. Does an urban environment affect leaf structure of Eugenia uniflora L. (Myrtaceae)?. Acta Botanica Brasilica. 2020;34(2):266-276.

Chaudhary IJ, Rathore D. Dust pollution: Its removal and effect on foliage physiology of urban trees. Sustainable Cities and Society. 2019;51:101696.

Da Silva LC, Oliva MA, Azevedo AA, Araújo JM, Aguiar RM. Micromorphological and anatomical alterations caused by simulated acid rain in restinga plants: Eugenia uniflora and Clusia hilariana. Water, Air, and Soil Pollution. 2005;(168):129-143.

Dineva SB. Comparative studies of the leaf morphology and structure of white ash Fraxinus americana L. and London plane tree Platanus acerifolia Willd growing in polluted area. Dendrobiology. 2004;52:3-8.

Dineva SB. Development of the leaf blades of Acer platanoides in industrially contaminated environment. Dendrobiology. 2006;55:25-32.

Dineva SB. Leaf blade structure and the tolerance of Acer negundo L. (Box elder) to the polluted environment. Dendrobiology. 2005;53:11-16.

Jahan S, Iqbal MZ. Morphological and anatomical studies of leaves of different plants affected by motor vehicles exhaust. Journal of Islamic Academy of Sciences. 1992;5(1):21-23.

Jochner S, Markevych I, Beck I, Traidl-Hoffmann C, Heinrich J, Menzel A. The effects of short-and long-term air pollutants on plant phenology and leaf characteristics. Environmental Pollution. 2015;206:382-389.

Kocon J. Influence of NO2 and SO2 as well as of acid rain of the structure of needles and wood quality of Abies alba Mill. Stand. Annals of Warsaw Agricultural University – SGGWAR Forestry and Wood Technology. 1990;(40):75-81.

Kosiba P. Variability of morphometric leaf traits in small-leaved linden (Tilia cordata Mill.) under the influence of air pollution. Acta Societatis Botanicorum Poloniae. 2008;77 Issue 2:25-137.

Kozlowski TT, Pallardy SG. Acclimation and adaptive responses of woody plants to environmental stresses. Botanical Review. 2002;68 Issue 2:270-334.

Laghari1 SK, Zaidi1 MA, Razaq G. Impact of solid waste burning air pollution on some physioanatomical characteristics of some plants. Pakistan Journal of Botany. 2015;47(1):225-232.

Leghari SK, Asrar M. Effect of air pollution on the leaf morphology of common plant species of Quetta city. Pakistan Journal of Botany. 2013;(45):447-454.

Liang D, Ma C, Wang Y, Wang Y, Chen-xi Z. Quantifying PM2.5 capture capability of greening trees based on leaf factors analyzing. Environmental Science and Pollution Research. 2016;(23):21176-21186.

Mc Dermot CR, D’Amico V, Trammell T. Sensitivity of stomate size in red maple (Acer rubrum L.) trees in deciduous forests to urban conditions. Preprints. 2020:2020040235. doi: 10.20944/preprints202004.0235.v1

Mikhailova TА, Afanasieva LV, Kalugina OV, Shergina ОV, Taranenko EN. Changes in nutrition and pigment complex in pine (Pinus sylvestris L.) needles under technogenic pollution in Irkutsk region, Russia. Journal Of Forest Research. 2017;22(6):386-392.

Mitu KJ, Islam MA, Biswas P, Marzia S, Ali MA. Effects of different environmental pollutants on the anatomical features of roadside plants. Progressive Agriculture. 2019;30(4):344-351.

Pourkhabbaz A, Rastin N, Olbrich A, Langenfeld-Heyser R, Polle A. Influence of Environmental Pollution on Leaf Properties of Urban Plane Trees, Platanus orientalis L. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2010;(85):251-255.

Qadir SU., Raja V, Siddiqui WA. Morphological and biochemical changes in Azadirachta indica from coal combustion fly ash dumping site from a thermal power plant in Delhi. India. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2016;129:320-328.

Rashidi F, Jalili A, Kafaki SB, Sagheb-Talebi K, Hodgson J. Anatomical responses of leaves of Black Locust (Robinia pseudoacacia L.) to urban pollutant gases and climatic factors. Trees. 2012;(26):363-375.

Rostunov A, Konchina T, Zhestkova E, Gusev D, Kharitonov S. The Dependence of Morphological and Physiological Indicators of the Leaves of Woody Plants on the Degree of Technogenic Pollution. Proceedings of the 11th International Scientific and Practical Conference. “Environment. Technology. Resources.” Vol. I. Latvia: Rezekne Academy of Technologies; 2017. p. 235-239.

Schreuder M, Van Hove LWA, Brewer CA. Ozone exposure affects leaf wettability and tree water balance. New Phytologist. 2001;152(3):443-454.

Seyyednejad SM., Koochak H. Some morphological and biochemical responses due to industrial air pollution in Prosopis juliflora (Swartz) DC plant. African Journal of Agricultural Research. 2013;8(18):1968-1974.

Seyyednejad SM, Niknejad M, Koochak H. A Review of Some Different Effects of Air Pollution on Plants. Research Journal of Environmental Sciences. 2011;5(4):302-309.

Seyyednejad SM, Niknejad M, Yusefi M. Study of air pollution effects on some physiology and morphology factors of Albizia lebbeck in high temperature condition in Khuzestan. Journal of Plant Sciences. 2009a;4:122-126.

Seyyednejad SM, Niknejad M, Yusefi M. The effect of air pollution on some morphological and biochemical factors of Callistemon citrinus in petrochemical zone in South of Iran. Asian Journal of Plant Sciences. 2009b;(8):562-565.

Shaheen AM, Al-Toukhy AA, Hajar AS. Effect of Air Pollution on Leaf Traits of Three Tree Species Growing in the Industrial Zone of Jeddah, Saudi Arabia. Meteorology, Environment and Arid Land Agriculture Sciences. 2016;26(2):33-40.

Shrestha SD, Devkota A, Jha PK. Assessment of air pollution impact on micro-morphological and biochemical properties of Callistemon citrinus (Curtis) Skeels and Lagerstroemia indica L. Scientific World. 2021;14(14):132-140.

Swain S, Mallick SN, Prasad P. Effect of industrial dust deposition on photosynthetic pigment chlorophyll and growth of selected plant species in Kalunga Industrial areas, Sundargarh. Odisha. International Journal of Botany Studies. 2016;1 Issue 5:1-5.

Uka UN, Belford EJD. Response of roadside tree leaves in a tropical city to automobile pollution. Notulae Scientia Biologicae. 2020;12(3):752-768.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v13i3.578

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"