Анализ содержания аскорбиновой кислоты в листьях растений разных экологических категорий

Городская  растительность  –  один  из основных  объектов экологического мониторинга. Так как велико его влияние на создание условий среды, приемлемой для жизни человека в городе. С другой стороны – загрязнение воздуха, воды и почвы, прочие неблагоприятные факторы, так или иначе, воздействуют на растительность, что отражается на ее состоянии. Реагируя на условия произрастания, городские растения могут служить индикаторами состояния окружающей среды [Бухарина, 2007].

Масштабное развитие городской среды и промышленности приводит к резкому истощению жизненных возможностей растений. Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на растения, и чаще выбросы вредных веществ действуют на их зелёные части, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, а также могут попадать из почвы через корни. Диоксид серы подавляет синтез в растениях аскорбиновой кислоты, стимулирует накопление окисленной формы аскорбиновой кислоты.Ионы меди подавляют обмен веществ, снижают содержание аскорбиновую кислоту на 40-45%. В то же время ионы меди абсолютно необходимы организмам. Аскорбиновая кислота принимает участие во многих процессах жизнедеятельности растений: рост, цветение, вегетативной и репродуктивной дифференциации, в водном обмене, регуляции ферментативной активности, стимуляции реакций метаболизма, связанных с обменом нуклеиновых веществ и синтезом белка, в защитных реакциях растений. Целью нашей работы было изучение содержания аскорбиновой кислоты в листьях растений в условиях антропогенного стресса в г. Набережные Челны [Ермаков и др., 1972].

В растительной клетке аскорбиновая кислота является продуктом окисления сахаров. Она существует в двух формах – собственно аскорбиновой кислоты и легко образующейся из нее при окислении дегидроаскорбиновой кислоты. Взаимопревращения аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот в растительном организме тесно связаны с ферментативными взаимопревращениями окисленного и восстановительного глютатиона. Являясь хорошим восстановителем, аскорбиновая кислота в растительной клетке, наряду с другими соединениями участвует в регуляции окислительно-восстановительного потенциала, с которым связана активность многих ферментов и биохимических реакций, в том числе фотосинтез и дыхание.

Количество аскорбиновой кислоты значительно изменяется в течение вегетации, особенно в городе, где процесс старения листьев ускоряется. С возрастом листа содержание аскорбиновой кислоты в нем увеличивается, что повышает устойчивость растения. В период цветения и плодоношения концентрация аскорбиновой кислоты в листьях резко падает.

Набережные Челны входит в состав Республики Татарстан, которая расположена на территории Среднего Поволжья, вместе слияния двух крупнейших рек Волги и Камы, в зоне достаточного увлажнения. Климат умеренно-континентальный. Годовое количество осадков в городе составляет в среднем 555 мм. Самый тёплый месяц года – июль (+18…+20 °C), самый холодный – январь (-13…-14 °C). Набережные Челны – крупный промышленный центр с населением 530 тыс. человек. Основные отрасли промышленности в городе – машиностроение, электроэнергетика, строительная индустрия, пищевая и перерабатывающая промышленность. Ключевым (градообразующим) предприятием города является Камский автомобильный завод [Атлас Республики Татарстан, 2005].

Опыты проводились в течение 2015. Объектом исследования являлись следующие растения: берёза повислая( Betula pendula Roth.), рябина обыкновенная ( Sorbusaucuparia L.), осина обыкновенная ( Populus tremula L.). Данные древесные растения произрастают в городе Набережные Челны в составе различных экологических категорий зеленых насаждений, таких как магистральные посадки (проспект Чулман), ОАО «Содексо Евро-Азия» (в 30 км от города Набережные Челны по дороге М7) и городской парк ландшафтного типа – «Гренада» с интродуцированными видами.

Все модельные деревья имели хорошее жизненное состояние. Математическую обработку материалов провели с применением статистического пакета «Statistica 5.5». Для интерпретации полученных материалов использовали методы описательной статистики и дисперсионный многофакторный анализ (по перекрестно – иерархической схеме, при последующей оценке различий методом множественного сравнения LSD – test).

Пробы листьев для эксперимента отбирались из верхней третьей части кроны в сухую погоду, в утренние часы, после высыхания росы. Сбор материалов производилось после остановки интенсивного роста листьев (начиная с июля), что связано с достижением зрелости большинством листьев деревьев.

Дисперсионный многофакторный анализ результатов исследований выявил достоверность видового влияния (уровень значимости Р=3,95·10-5), комплекса условий места произрастания (Р=1,77·10-5) и взаимодействия этих факторов (Р=4,21·10-5) на содержание аскорбиновой кислоты в листьях исследуемых растений.

Таблица – Содержание аскорбиновой кислоты в листьях растений различных функциональных зон, мг/%

В период вегетации, у исследуемых видов растений, произрастающих в различных насаждениях, отмечалась неодинаковая реакция. Максимальное количество аскорбиновой кислоты зафиксировано у березы повислой в санитарно-защитной зоне и было на 30,2 и 54,5 мг/% выше, чем в контроле и в насаждениях магистральных посадках, соответственно, при НСР05=3,8 мг/%. У осины обыкновенной наблюдалось достоверное снижение содержание аскорбиновой кислоты в магистральной зоне проспекта Чулман на 8,1, а в зоне предприятия на 10,5 мг/%, по сравнению с контролем. У рябины обыкновенной достоверных отличий выявлено не было.

Таким образом, повышение антропогенной нагрузки не всегда приводит к возрастанию содержания аскорбиновой кислоты и имеет видовую специфику. Из исследуемых видов наиболее устойчивым для формирования зеленых насаждений в техногенных ландшафтах является береза повислая.