Особенности содержания биологически активных веществ в листьях черемухи обыкновенной (Padus avium Mill.) в связи с условиями обитания

Актуальность проблемы наблюдения за состоянием объектов окружающей природной среды обусловлена современными требованиями к экологическим параметрам последней. В настоящее время специалистами при оценке экологической обстановки урбанизированных территорий, проведении экологических экспертиз, решении ряда градостроительных задач и прогнозировании изменения экологической обстановки в случае принятия тех или других решений регистрируется дефицит экологической информации. Поэтому необходимы поиски подходов к получению информации о состоянии загрязнения тех или иных объектов окружающей среды косвенным путём, в частности, используя результаты наблюдения за состоянием смежных сред. Многочисленными исследованиями доказано [1,2], что универсальным для подобных оценок являются растительные объекты и снежный покров, информацию о качественном составе которых можно вполне корректно использовать для оценки качества атмосферного воздуха и отдельных компонентов качественного состава водных объектов и почв.

Уровень загрязнения воздуха г.Красноярска по величине индекса загрязнения атмосферы характеризуется как «очень высокий» и колеблется в пределах 11–15. Основными веществами, которые создают данный уровень загрязнения, являются бенз(а)пирен, формальдегид, взвешенные вещества, диоксид и оксид азота. Основной объем валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приходится на стационарные предприятия, такие как ОАО «РУСАЛ Красноярск», ТЭЦ. В течение ряда лет к таковым загрязнителям относился и ООО КТМ (Красноярский завод тяжелого машиностроения), полностью прекративший свою деятельность в апреле 2011 г. Поэтому наши исследования были направлены на изучение влияния качества среды районов г. Красноярска, подвергающихся непосредственному воздействию данных источников антропогенных выбросов.

Основу содержания работы составили результаты исследований, проводившихся в течение января – июня 2011 г. и включавшие маршрутное обследование снежного покрова на участках с отбором образцов на анализ. Параллельно с полевым обследованием снежного покрова в местах заложения основных почвенных разрезов произведен сбор наземных частей черемухи обыкновенной.

Участки для исследования в основном были заложены на территориях санитарно-защитных зон предприятий г. Красноярска (табл. 1).

Таблица 1

Участки для изучения загрязнения снежного покрова и сбора растительного сырья

Для определения степени загрязнения изучаемых территорий была проведена снеговая съемка. Точки опробования (20 относительно каждого источника загрязнения) располагались достаточно равномерно по всей изучаемой территории относительно источника загрязнения. Использовалась стандартная методика отбора и анализа проб снега, изложенная в [3]. Отбор проб производился в январе 2011 г. С каждого контрольного участка отбирали по 20 проб снежного покрова из 20 точек послойно с глубины 0–15. Образцы с каждой глубины объединяли и, таким образом, с каждого участка получали средний образец снежного покрова.

Сбор растительного сырья (листья черемухи обыкновенной - Padus avium Mill. ) производился в период цветения с 20 пробных площадок в каждом районе исследования. Для исключения влияния интенсивного загрязнения рассматриваемой территории автотранспортом пробные площадки располагали в 500 м от дороги. Отбор проб для проведения лабораторных исследований проводили с помощью выделения средней пробы методом квартования в соответствии с ГОСТ 24.027.0-80. Допустимые отклонения в массе средней пробы не превышали ± 10% согласно [4]. Анализ растительного сырья осуществляли с использованием общепринятых методов [5, 6].

Полученные результаты были подвергнуты статистической обработке с использованием стандартных методов вариационной статистики [7, 8].

На рисунке представлено соотношение суммы химических элементов в различных фазах снеговой воды в рассматриваемых зонах, в твердой фазе – осадок после фильтрации и в сухом остатке – вещества, присутствующие в растворенном виде в снеговой воде и остающиеся после выпаривания. Большинство соединений находится в твердой фазе и локализуется вблизи действующих промышленных предприятий. При таянии снега возможны образование растворимых форм соединений твердой фазы и миграция их в верхние слои почвы, при этом основная масса удерживается и трансформируется в верхнем гумусовом горизонте почв [9].

Твердая фаза и сухой остаток в снеговой воде, мг/л

Проведены исследования по изучению влияния антропогенного загрязнения биотопа на содержание в растительном сырье витамина С, органических кислот и дубильных веществ (табл.2).

Как видно из данных, представленных в таблице 2, экологическое благополучие места произрастания растения оказывает существенное влияние на концентрацию в растениях аскорбиновой кислоты и дубильных веществ. Под воздействием загрязнения среды зарегистрировано наиболее значимое уменьшение витамина С и органических кислот у листьев черемухи обыкновенной, собранной в районе ОАО «Русал», г.Красноярск (в 2,5 раза).

Таблица 2

Результаты сравнительного фитохимического анализа листьев черемухи обыкновенной, собранных в различных районах Красноярского края

* – в пересчете на яблочную кислоту.

Известно, что фенольные соединения, в число которых входят и дубильные вещества, способствуют обеспечению устойчивости видов при воздействии стрессовых условий среды, обеспечивают устойчивость вида, выполняя роль защитных барьеров [10]. Как и следовало ожидать, наибольшая концентрация дубильных веществ зафиксирована в листьях черемухи обыкновенной, собранной в условно чистой зоне – районе Академгородка. Содержание в растениях дубильных веществ, собранных у металлургического предприятия, – в 2,2 раза; в зоне влияния ТЭЦ-3 – в 1,9 раза меньше, чем листьев растений, произрастающих в экологически чистом районе.

Количество хлорофилла также является одним из основных индикаторов степени адаптации растений к условиям произрастания. Максимальное содержание хлорофилла «а+b» в фазу цветения зарегистрировано в листьях черемухи обыкновенной, собранной в районе Академгородка (1,66 мг/г сырой массы), в районе ОАО «Русал» (0,95 мг/г сырой массы). Более слабо обогащены пигментами листья растений, произрастающих в районе санитарной зоны ТЭЦ-3, – 0,24 мг/г и КТМ – 0,76 мг/г сырой массы.

На основании проведенного исследования можно предположить следующую градацию рассматриваемых районов по степени убывания экологической благополучности: Академгородок > санитарно-защитная зона ООО КТМ > санитарно-защитная зона ТЭЦ-3 > санитарно-защитная зона ОАО «Русал».