Функциональные особенности растений верховых болот в условиях нефтяного загрязнения на территории Среднего Приобья

В настоящее время значительная часть земель Среднего Приобья загрязнены нефтью, что связано с производственной деятельностью неф тегазовой отрасли. Нефтяное загрязнение оказывает стрессовое воздействие на все виды биоты, в том числе на растения [6; И]. Выявление связей между функциональными характеристиками растений и экологической обстановкой в местах их обитания широко используется в связи с возможностью прогнозирования реакции видов при различных антропогенных воздействиях [2; 5; 9].

Пигментная система растений, фотосинтетическая активность и продуктивность [1; 4] являются одним из критериев оценки влияния среды на растения. Изучение данной проблемы позволит выявить механизмы адаптации, которые можно использовать для оценки состояния нефтезагрязненных земель, и устойчивые к нефти виды местной флоры с целью их рекомендации к использованию при разработке методов фитомелиорации.

В настоящей работе представлены результаты исследований особенностей пигментного аппарата, фотосинтетической активности листьев и продуктивности растений в условиях нефтяного загрязнения. В качестве объектов исследования были выбраны растения пушицы влагалищной (Eriopkorum vaginatum), осоки острой (Carex acuta) и рогоза широколистного (Турка latifo-Иа). Основным фактором при выборе растений для изучения явилась их устойчивость к действию нефти [7], определяющая их доминирование на нефтезагрязненных участках.

Исследования проводили в природной среде на территории Самотлорского месторождения нефти (Ханты-Мансийский автономный округ, Нижневартовский район, на расстоянии 10 км от г. Нижневартовска). В пределах Самотлорского месторождения были выбраны типичные участки верхового болота — контрольные и с различной степенью нефтяного загрязнения: рекультивированные и нерекультивированные.

Сообщества верхового болота представлены в основном пушицево-осоковыми ассоциациями с участием рогоза широколиственного. Содержание нефти в почвах на изученных участках варьировало от 0,06% (контроль) до 19,3%. Почвы контрольного варианта имели более кислое значение pH, при рекультивации pH сдвигалось в щелочную сторону.

При исследовании с участков отбирали по 10 экземпляров растений каждого вида. Для извлечения фотосинтетических пигментов использовали среднюю пробу из измельченных листьев среднего яруса.

Содержание пигментов определяли спектрофотометрическим методом [3; 8] на приборе— SPECORD 30 (Analytik jena — Германия).

Оптическую плотность раствора экстракта изучали при X = 662 нм (хлорофилл «а»), X = 645 нм (хлорофилл «Ь»), X = 470 нм (сумма каротиноидов). Концентрацию хлорофиллов и каротиноидов рассчитывали по формуле Лихтенталера [13; 14].

Содержание фотосинтетических пигментов в исследуемом объекте с учетом объема вытяжки и массы навески растительного материала рассчитывали по формуле Фаттаховой [10].

Фотосинтез определяли газометрическим методом на инфракрасном газоанализаторе Infralit III (Германия) [3].

Для анализа структуры биомассы растений отбирали по 15 экземпляров каждого вида. Растения очищали от почвы и нефтепродуктов, расчленяли на отдельные органы, высушивали и взвешивали.

По результатам исследований был проведен сравнительный анализ содержания пигментов, фотосинтетической активности листьев и продуктивности изученных видов растений.

Выявлено, что все изученные нами параметры зависят от концентрации нефтепродуктов в почве.

Данная закономерность проявляется в большей степени у Eriopkorum vaginatum и Турка 1а-tifolia (рис. 1—2). Общее содержание пигментов у данных видов снижается с увеличением концентрации нефтепродуктов в почве, исключение составляли рекультивированные участки. У растений Eriopkorum vaginatum и Турка latifo-На, произрастающих на рекультивированных участках, содержание пигментов в растительном материале в расчете 1 дм" ассимиляционной поверхности значительно ниже, чем на тех участках, где процесс восстановления растительности идет естественным путем. Это свидетельствует о низкой эффективности рекультивационных мероприятий, проведенных на данных участках.

У растений Carex acuta (рис. 3) содержание пигментов в растительном материале в расчете на 1 дм² ассимиляционной поверхности листьев на участках со слабой степенью нефтяного загрязнения (концентрация нефтепродуктов 1,2%; 1,7%; 4,2%) сохраняется практически на одном уровне и слабо снижается по сравнению с контрольным вариантом. На участках со средней степенью загрязнения (концентрация нефтепродуктов 14,1%; 18,5%; 19,3%) их количество почти в 1,5 раза ниже показателей контрольного участка.

Количество пигментов на 1 дм2 листа                       Количество пигментов на 1 дм2 листа                          Количество пигментов на 1 дм2 листа

—•—хл "а"

—X— хл "Ь"

—*— каротиноиды

—■—общее содержание пигментов

Рис. 1. Особенности количественного содержания пигментов в листьях растений Eriophorum vaginatum L. в условиях нефтяного загрязнения. Примечание: * — рекультивированные участки

—•—хл "а"

—И—хл "Ь"

—*— каротиноиды

—■— общее содержание пигментов

Рис. 2. Особенности количественного содержания пигментов в листьях растений Typha latifolia L. в условиях нефтяного загрязнения.

Примечание: * — рекультивированные участки

Содержание нефтепродуктов в почве, %

Рис. 3. Особенности количественного содержания пигментов в листьях растений Carex acuta L. в условиях нефтяного загрязнения.

Примечание: * — рекультивированные участки

А.

Б.

Рис. 4. Особенности соотношений хлорофиллов («а»/«Ь») и суммы хлорофиллов к каротиноидам («а»+«Ь»/каротиноиды) в листьях растений в условиях нефтяного загрязнения:

A. Eriophorum vaginatum L.; Б. Typha latifolia L.; В. Carex acuta L.

Примечание: * — рекультивированные участки

Таблица 1

Особенности фотосинтетической активности растений в условиях нефтяного загрязнения, мг СОг/дм2ч

Вид	Вариант
	0,06	1,7*	4,2	14,1*	18,5	19,3
Typha latifolia L.	8,9±0,51	7,3±0,41	5,2±0,25	6,8±0,35	4,l±0,23	4,0±0,20
Eriophorum vaginatum L.	4,3±0,25	3,7±0,23	3,3±0,19	3,5±0,19	2,5±0,17	2,7±0,14
Carex acuta L.	5,2±0,27	4,9±0,27	4,0±0,21	4,7±0,31	2,7±1,5	2,4±0,ll

Таблица 2

Накопление органической биомассы, г/1 растение

Вариант Вид Carex acuta Eriophorum vaginatum Typha latifolia 0,06 6059 242 6876 14,1* 5462 82 3660 19,3 3287 62 402 степень видоспецифичности. Например, максимальный прирост наблюдается у Carex acuta L. Этот вид характеризуется высокой степенью устойчивости (на рекультивированном участке — 90,1% от контрольного веса, на нерекультивиро-ванном — 54,2%). Минимальные показатели прироста обнаружены у Typha latifolia и Eriophorum vaginatum. Typha latifolia имела минимальную степень устойчивости (на рекультивированном участке — 53,3% от контрольного веса, на нерекультивированном — 5,8%); Eriophorum vaginatum — среднюю (на рекультивированном участке — 33,8% от контрольного веса, на нерекультивированном — 25,6%).

Таким образом, показано, что нефтяное загрязнение значительно снижает интенсивность фотосинтеза, общее количество пигментов в ассимилирующих органах растений и биологическую продуктивность. У устойчивых к действию нефти видов ^Eriophorum vaginatum и Carex acuta) наблюдается уменьшение отношения хлорофилла «а» к «Ь», суммы хлорофиллов к каротиноидам. Изученные параметры могут использоваться как индикаторы состояния почв при нефтяном загрязнении. Eriophorum vaginatum и Carex acuta мы рекомендуем использовать при проведении фитомелиорации загрязненных почв.