Оценка влияния транспортного загрязнения на физиологические свойства Platanus orientalis L.

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

В современном мире автотранспортное загрязнение является серьезной проблемой во многих густонаселенных и промышленно развитых странах мира. В некоторых городах за последнее десятилетие количество автомобилей увеличилось вдвое. Такие темпы роста количества автомобилей и быстрая урбанизация оказывают серьезное влияние на экологическое состояние окружающей среды. Автомобильные транспортные средства являются источником выделения в окружающую среду около 200 различных загрязняющих веществ в зависимости от качества топлива, которое они потребляют, и эффективности двигателя. Основными загрязнителями, выделяемыми в выхлопных газах транспортных средств, являются окись углерода, оксиды азота, бензол, альдегиды, оксиды серы, полициклические ароматические углеводороды, твердые частицы, свинец и другие [5, 8, 12].

Ключевым компонентом улучшения качества городской среды является их озеленение. При этом стратегически важным является правильный выбор видов растений устойчивых к загрязнению. За последние несколько лет как результат стремительной урбанизации количество транспортных средств в Баку — столице Азербайджана быстро возросло, что привело к повышению уровня содержания загрязняющих веществ в среде и растениях вблизи автомагистралей.

Для озеленения города Баку в парках, вдоль дорог и улиц высаживают платан восточный ( Platanus orientalis L.). Учитывая это, в работе определена степень устойчивости Platanus orientalis L. к автотранспортному загрязнению. Рассматривалось влияние загрязнения почвы и воздуха выбросами автотранспорта на физиологические свойства листьев платана. Физиологические параметры позволяют выявлять в растении ранние изменения еще до того, как они станут визуально видимыми [4].

Материал и методы исследования

В качестве объекта исследования был выбран платан восточный ( Platanus orientalis L.). Это древесное растение входит в род Платан ( Platanus ) семейства Платановые (Platanaceae). Высота — 25–50 м, с неровным, узловатым, мощным стволом. Крона — раскидистая. Ствол — светло-серый или зеленовато-серый. Кора отпадает крупными тонкими чешуями, которые обнажают пятна более светлого внутреннего слоя коры белого или желтовато-серого цвета. Листья пяти-, реже семилопастные, и редко трёхлопастные. В Азербайджане это дерево используется для озеленения и декоративного оформления территории города Баку [11].

Исследование проводилось на территории города Баку столицы Азербайджанской Республики. Пробные площадки были заложены на расстоянии 3–4 м от обочины дороги с интенсивным транспортным движением в Ясамальском районе (N 40°22'22,2" E 49°48'57,7" ) .

Контрольная пробная площадка была заложена на территории Дендрологического сада в относительно экологически чистом поселке Мардакян в Хазарском районе (N 40°29'26,8" E 50°09'45,8").

Сбор листьев проводили согласно методике, описанной в работе Р. Н. Мамедова [9].

Изоляцию хлоропластов из листьев проводилось методом дифференциального центрифугирования [6].

До регистрации спектров замедленной флуоресценции хлорофилла в суспензиях, каждую пробу уравнивали по количеству хлорофилла (в каждой пробе — 15 мкг/мл хлорофилла). Количество хлорофилла в пробах определяли спектрофотометрическим методом на спектрофотометре Jenway 7300 (Англия). Хлорофилл экстрагировали 96% этанолом [6].

Для регистрации индукционных кривых миллисекундной компоненты замедленной флуоресценции хлорофилла а (мсЗФ Хл а) листьев была использована фотометрическая установка с фосфороскопом [7, 10].

Приемником квантов света в установке служил фотоумножитель ФЭУ-51. Питание фотоумножителя — от высоковольтного выпрямителя ВС- 22 . Регистрация фототока производилась на самописце КСП-4, подключенного через усилитель ЛПУ-01.

Листья в установке освещали лампой накаливания (500 Вт) с водяным теплофильтром.

До того как приступить к регистрации индукционных кривых мсЗФ Хл. а , суспензии помещали в камеру фосфороскопа, закрывали крышку, повернув ее до упора против часовой стрелки, и выдерживали 10 минут для темновой адаптации каждого образца.

Использована программа Corel Draw на основе усредненных показателей индукционных кривых мсЗФ Хл. А.

Результаты и обсуждение

На Рисунке показаны индукционные кривые мсЗФ Хл. а листьев деревьев P. orientalis, произрастающих в отличающихся по степени удаленности от автомагистрали.

В исследовании рассматриваются изменения двух фаз индукционной кривой мсЗФ Хл. а , отражающих состояние ФСII. Это быстрая фаза отражающая акцепторную сторону ФС II и характеризующая события в ближайшем окружении реакционного центра ФС II, в частности его переход в закрытое состояние (восстановление первичных акцепторов), и медленная фаза отражающая стабильность потока электронов к Q A и характеризующая события на донорной стороне ФСII. Достижение стационарного состояния на индукционной кривой мсЗФ Хл. а отражает установление стационарного состояния окислительно-восстановительного процесса, связанного с переносом электронов в пределах ФС II [1–3].

Зона контроля                              Зона риска

Рисунок. Индукционные кривые мсЗФ Хл. а листьев P. orientalis

Из Таблицы видно, что количественные показатели кинетических кривых мсЗФ Хл. а в суспензиях хлоропластов листьев у деревьев, в зависимости от места произрастания, заметно отличаются. Так, интенсивность быстрой фазы индукционной кривой мсЗФ Хл. а у P. orientalis, растущих на обочине дороги, уменьшается примерно в 1,5 раза, интенсивность медленной фазы примерно в 2,2 раза, а высота стационарного уровня в 1,6 раз по сравнению с зоной контроля. Это указывает на то, что события, происходящие на донорной стороне ФС II, в большей степени чувствительны к стрессовым факторам среды, а акцепторная сторона ФС II более устойчива.

Соотношение значения интенсивности быстрой фазы к значению стационарного уровня в зоне контроля увеличивается примерно в 1,9 раза, а соотношение значения медленной фазы к значению стационарного уровня примерно в 2,1 раз по сравнению с экологически рискованной зоной. Итак, в листьях P. orientalis существенные изменения происходят и на акцепторной и на донорной стороне ФС II.

В зоне риска повышается высота стационарного уровня. Это указывает на то, что в условиях стресса понижается эффективность процесса фотосинтеза.

Таблица.

ЗНАЧЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ФАЗ МСЗФ ХЛ. А ЛИСТЬЕВ P. orientalis

И ИХ ОТНОШЕНИЕ К ИНТЕНСИВНОСТИ СТАЦИОНАРНОГО УРОВНЯ

Зона	БФ	МФ	СУ	БФ / СУ	МФ / СУ
Контроль	14,2±0,93	10,3±0,49	2,7±0,63	5,2±0,73	3,8±0,67
Зона риска	9,6±0,76	6,4±0,57	3,5±0,48	2,7±0,56	1,8±0,95

Примечание : БФ — быстрая фаза, МФ — медленная фаза, СУ — стационарный уровень

Подавление интенсивности как быстрой, так и медленной фазы в условиях автотранспортного загрязнения указывает на то, что изменения происходят и на донорной и на акцепторной стороне реакционного центра ФС II. Это в свою очередь отражается на эффективности процесса фотосинтеза, приводя к задержке достижения стационарного состояния окислительно-восстановительного процесса, в результате повышается высота стационарного уровня.

Заключение

На основе полученных результатов можно сделать заключение о том, что фотосинтетический аппарат P. orientalis не устойчив к воздействию автотранспортного загрязнения, так как и донорная и акцепторная сторона ФС II проявляют достаточно высокую чувствительность к стрессовому воздействию, что приводит в целом к понижению эффективности процесса фотосинтеза. Но, это открывает новые возможности для использования в мониторинге состояния среды для экспресс-диагностики его качества флуоресцентных параметров P. orientalis .