Аномалии пыльцы у лиственницы Сукачева в различных экологических условиях

В связи с высокой уязвимостью мужской генеративной системы в последние годы большой интерес проявлен к исследованию процессов микроспорогенеза у различных хвойных видов, подверженных влиянию промышленного загрязнения. Авторами показано, что в условиях промышленного загрязнения у хвойных видов возрастает число патологий в процессе микроспорогенеза, и рассматривается возможность использования различных методов оценки структурных и функциональных изменений в мужской генеративной системе для индикации загрязнения окружающей среды [3, 4, 6-10].

В настоящей работе представлены результаты исследования аномалий пыльцевых зерен лиственницы Сукачева, произрастающей на территории Республики Башкортостан в условиях различного по характеру и интенсивности техногенного загрязнения в сравнении с более чистыми условиями, принятыми в качестве контрольных.

Материал и методика. В качестве объектов для исследования выбраны средневозрастные насаждения лиственницы Сукачева. Всего исследовано 6 пробных площадей, в том числе четыре из них находятся на территории г. Уфы (парк Победы, ул. Комарова, поселок Тимашево, Ботанических сад), пятая – в районе автотрассы Уфа – Бирск (г. Благовещенск) и шестая – в Бирском районе РБ на расстоянии 40-80 км от вышеназванных пробных площадей,

в насаждении, удаленном от промышленных предприятий и транспортных магистралей (озеро Дикое). Исследованные насаждения находятся в условиях различного техногенного загрязнения, в том числе вблизи автомобильных (ул. Комарова, г. Благовещенск) и железной дорог (ул. Комарова), предприятий нефте-химпереработки (поселок Тимашево, г. Благовещенск), в условиях городского фонового загрязнения (парк Победы, Ботанических сад), а также в экологически благоприятных условиях, принятых в качестве контрольных (озеро Дикое). В условиях техногенного загрязнения наблюдается существенное превышение предельно допустимых концентраций загрязнителей (тяжелых металлов и их солей; оксидов углерода, серы, азота; сероводорода; бензопирена, ароматических углеводородов и многих других). Для насаждений лиственницы Сукачева в этих условиях характерно наличие суховершинных деревьев, усыхание боковых побегов и другие видимые повреждения. Согласно классификации В.А. Алексеева [1] в условия загрязнения жизненное состояние древостоев определено нами как «сильно ослабленное» и «ослабленное», а в фоновых и контрольных условиях как «здоровое».

В качестве материала для исследований использовали микростробилы лиственницы Сукачева. Микростробилы с уже созревшей пыльцой, но до начала пыления, фиксировали в спиртово-уксусном фиксаторе в течение суток, затем переводили на хранение в 70% этиловый спирт. Для цитологического анализа брали микроспорофиллы из средней части микростробила, материал окрашивали в 1% растворе ацетокармина по методике З.П. Пау-шевой [5]. Препараты изучали при помощи микроскопа БИМАМ Р13 при 200-400-кратном увеличении. Фотографировали препараты, используя цифровую фотокамеру Canon Power Shot A 95. Статистическую обработку результатов проводили стандартными методами [2, 11], достоверность различий между исследуемыми пробными площадями определяли по критерию χ2.

Исследовалось более 2000 пыльцевых зерен с каждой пробной площади с учетом представительства 3-10 деревьев. При исследовании выявлялись следующие типы аномалий: стерильные пыльцевые зерна (с признаками полной или частичной дегенерации ядра и цитоплазмы, т.е. неокрашенные, неравномерно окрашенные, со «съежившимся» и отошедшим от стенок содержимым); мелкие пыльцевые зерна (нормальные или с признаками дегенерации); гипертрофированные пыльцевые зерна, отличающиеся более крупными размерами по сравнению с нормальными (рис. 1).

Рис. 1. Микрофотографии пыльцевых зерен лиственницы Сукачева:

1 – нормальное; 2-6 – стерильные, с неравномерно окрашенным содержимым; 7–9 – мелкие; 10,11 – гипертрофированные; 12 – мелкое, деформированное. Масштабная линия на микрофотографиях соответствует 30 мкм

Таблица 1. Аномальность и фертильность пыльцевых зерен у лиственницы Сукачева в различных экологических условиях

Местонахождение пробной площади	Аномальные пыльцевые зерна, %				Фертильные пыльцевые зерна, %
	стерильные	мелкие	гипертрофированные	всего
г. Уфа
парк Победы**	7,73	11,72	3,13	22,58	77,42
ул. Комарова***	8,85	10,65	4,26	23,76	76,24
пос. Тимашево***	9,15	9,46	6,05	24,66	75,34
Ботанический сад**	2,21	14,01	6,03	22,25	77,75
Автотрасса Уфа - Бирск
г. Благовещенск***	10,22	7,16	8,20	25,58	74,42
Бирский район РБ
оз. Дикое*	3,15	5,34	1,75	10,24	89,76

Примечание: * - условия контроля, ** - условия умеренного загрязнения, *** - условия сильного загрязнения

Результаты и их обсуждение. Результаты исследования пыльцевых зерен у лиственницы Сукачева описанных пробных площадей показали, что в условиях загрязнения увеличивается процент аномалий пыльцевых зерен. Так, потенциальная фертильность пыльцы, выявленная нами, в условиях техногенного загрязнения составила 76,24% (ул. Комарова), 75,34% (поселок Тимашево) и 74,42% (г. Благовещенск); в условиях фонового загрязнения - 77,42% (парк Победы) и 77,75% (Ботанический сад); в экологически чистых, контрольных условиях - 89,76% (озеро Дикое). Как в условиях техногенного и фонового загрязнения, так и в условиях контроля были выявлены все 3 типа аномалий. Однако стерильные пыльцевые зерна наиболее часто встречаются в условиях более сильного техногенного загрязнения (табл. 1, рис. 2).

В результате попарного сравнения показателей аномальности/фертильности пыльцевых зерен лиственницы Сукачева из условий техногенного загрязнения и условий контроля с использованием критерия х 2 установлена достоверность различий этих показателей при высоких уровнях значимости (табл. 2). Так, при сравнении пробных площадей лиственницы Сукачева из условий техногенного (ул. Комарова, пос. Тимашево, г. Благовещенск) и фонового загрязнения (парк Победы, Ботанический сад) с пробной площадью, принятой за контрольную (озеро Дикое), х 2 составил 148,98; 166,00; 184,06, 127,66 и 121,91 соответственно названным пробным площадям, т.е. установленные различия достоверны при самых высоких уровнях значимости (x 2_st =10,83, при и =1, р > 0,001).

Рис. 2. Аномальность пыльцевых зерен у лиственницы Сукачева

Полученные результаты свидетельствуют о негативном влиянии техногенного загрязнения среды на качество пыльцевых зерен у лиственницы Сукачева, что подтверждает исследования, проведенные на хвойных видах ранее [3, 4, 6-10].

Таблица 2. Показатели критерия х 2 по уровню аномальности/фертильности пыльцевых зерен у лиственницы Сукачева исследуемых пробных площадей

Сравниваемые пробные площади	χ2
ул. Комарова - оз. Дикое	148,97871 **
п. Тимашево - оз. Дикое	166,00297 **
парк Победы - оз. Дикое	127,66306 **
Ботанический сад - оз. Дикое	121,91395 **
г. Благовещенск - оз. Дикое	184,06140 **

Примечание: **%²> x²_st при р=0,001.

Выводы:

• 1.    У лиственницы Сукачева исследуемых пробных площадей выявлено 3 типа аномалий пыльцевых зерен (стерильные, гипертрофированные и мелкие пыльцевые зерна), причем в условиях техногенного загрязнения наблюдается более высокий уровень аномальности, чем в относительно чистых, контрольных условиях.

• 2.    Попарное сравнение показателей ано-мальности/фертильности пыльцевых зерен лиственницы Сукачева из условий техногенного загрязнения и условий контроля с использованием критерия х² показало достоверность различия этих показателей при высоких уровнях значимости, что свидетельствует о достаточно высокой чувствительности использованного метода в оценке степени влияния неблагоприятных факторов на экосистемы данного вида и окружающую среду в целом.