Связь индекса флуктуирующей асимметрии хвои сосны обыкновенной с антропогенным воздействием на окружающую среду

Восстановление ущерба, нанесённого человеком природе, является актуально комплексной задачей современности для всего человечества. Для этого необходима оценка нанесённого ущерба и выработка системных восстановительных мер. Чтобы исследования в этой области были наиболее объективными, используется множество различных методов. В данном случае рассмотрим пример оценки антропогенных воздействий с помощью флуктуирующей асимметрии.

Флуктуирующая асимметрия (ФА) - это небольшие и ненаправленные отклонения от идеальной симметрии морфологических признаков. Принято считать, что ФА возникает в результате ослабления способности организма контролировать развитие в условиях генетического или экологического стресса [2]. Таким образом, индекс флуктуирующей асимметрии предположительно связан с силой воздействия факторов среды: чем сильнее антропогенное влияние на площади, там выше индекс. Кроме того, на результаты исследования могут влиять климатические, биологические и другие условия [1, 3-5].

Для анализа было отобрано по 10 пар иголок с 5 подростов сосны за

2018-2020 год по каждой из двух площадей: 100 и 2000 метров от дороги.

Иголки собирались случайным образом, складывались в бумажные кон- верты, соответственно маркировались. Измерения проводились сразу по- сле сбора. В процессе исследований для оценки показателя ФА устанавливались следующие показатели: длина первой иголки (L1), длина второй иголки (L2). ИФА вычисляется по формуле:

ИФА =

2(L1-L2)

L1 + L2

В нормальных условиях организм реагирует на воздействия окружающей среды посредством сложной физиологической системы гомеостатических механизмов. Под воздействием неблагоприятных условий эти ме- ханизмы могут быть нарушены, что приводит к морфологическим измене- ниям. Нарушения развития хвои сосны обыкновенной могут быть ответной реакцией на самые различные антропогенные воздействия, и для оценки степени нарушения традиционно используется пятибалльная шкала [6].

Таблица 1

Шкала оценки влияния антропогенного фактора на стабильность развития сосны обыкновенной по ИФА (Скрипальщикова Л.Н., Стасова В.В., 2014).

Величина показателя стабильности развития	Оценка влияния антропогенного фактора	Балл
0,00–0,003	Норма	1
0,0031–0,004	Слабое	2
0,0041–0,005	Умеренное	3
0,0051–0,006	Высокое	4
0,0061–0,009	Очень высокое	5
> 0,0091	Критическое	6

Таблица 2

Средние значения длины иголок, ИФА, баллов усыхания и повреждения за три года с двух пробных площадей

Место сбора	год	L1	L2	L среднее	ИФА	балл ИФА	усыхание	повреждение
лесопарк	2020	48,64	48,45	48,545	0,003816	2	1	1
(1900-	2019	46,4	46,14	46,27	0,006385	5	1	1
2000 м)	2018	44,42	44,17	44,295	0,006027	4	1	1
дорога	2020	45,38	44,89	45,135	0,01144	6	2	1
(50-100	2019	42,582	41,93	42,256	0,015529	6	1	2
м)	2018	45,35	44,45	44,9	0,020673	6	2	2

На рисунке 1 приведены визуальные признаки по классам усыхания и

Классы повреждения: 1 – хвоинки без пятен; 2 – хвоинки с небольшим числом мелких пятен; 3 – хвоинки с большим числом черных и желтых пятен. Классы усыхания: 1 – на хвоинках нет сухих участков; 2 – на хвоинках усох кончик 2-5 мм; 3 – усохла 1/3 хвоинки; 4 – вся или большая часть хвоинки сухая.

На рисунке 2 представлена динамика зависимости ИФА хвои сосны от степени антропогенного воздействия (в нашем случае удалённость деревьев от автомагистрали).

0,025

0,02

0,006027396       ^0,00638514

с;

(D

I— СП си

0,01 с

0,005

0,003816437

2018             2019             2020

Дорога Год Лесопарк

Рис.2. Динамика зависимости ИФА от степени антропогенного воздействия.

По полученным данным мы видим, что возле дороги ИФА критический в каждый из трёх лет, но стремится к сокращению. При такой тенденции можно предположить выход значения придорожного ИФА из критического в ближайшие годы. Лесной ИФА тоже имеет тенденцию к снижению, и из высокого (очень высокого) снизился до слабого. Такие изменения могут быть связаны с улучшением экологической обстановки района, благоприятными изменениями климата.

Средний балл усыхания возле дороги выше, чем в лесопарке. Иголки, собранные в лесу, имеют большое количество маленьких смоляных ходов (в среднем 4-5), открытые устьица, яркую зелёную окраску, светлый кончик иголки, выделяют липкую смолу в руках. Иголки, собранные возле дороги, по большей части имеют засохшие кончики, или сухие более чем на 1/3. Смоляные ходы в них единичные, устьица практически всегда закрыты. При этом, если в лесу иголки сохнут равномерно, то возле дороги высохшей может быть только одна иголка и пары. Кроме того, иголки, собранные возле дороги, подвержены хлорозу, многие поражены некрозом и солнечными ожогами. Хвоя 2020 года наиболее здоровая. Иголки, выросшие в лесу, наиболее здоровые, среди них практически нет больных хлорозом. Солнечных ожогов и некрозов не наблюдается.

Средняя длина хвоинок 2018 год примерно одинаковая. При этом если в лесопарке разница между длиной хвоинок минимальная (низкий индекс флуктуирующей асимметрии), то возле дороги средняя цифра образуется из большого разброса (высокий ИФА). В 2019 году средняя длина хвоинок лесопарка значительно больше придорожных. Можно предположить, что это связано с антропогенным влиянием (высокое содержание СО в воздухе возле дороги), либо с климатическими изменениями. За 2020 год средняя длина хвоинок равномерно выросла и в лесопарке, и возле дороги.

Результаты оценки различий значения флуктуирующей асимметрии листовой пластинки для сравниваемых выборок в придорожных экосистемах достоверно в случаях сравнения выборки хвои, собранной с деревьев придорожных полос автомагистралей с максимальной нагрузкой автотранспорта с лесной территорией.

Таким образом, по полученным данным можно сформулировать выводы.

• 1.    Средние значения ФА характеризуются высокими показателями, что свидетельствует о сильном отклонении от нормы.

• 2.    Средние значения показателей ФА уменьшаются от дороги внутрь леса, но остаются выше условной нормы.

• 3.    Показатель ФА сосны обыкновенной может быть использован для оценки состояния деревьев данного вида, а также как один из методов оценки антропогенного влияния на окружающую среду.

• 4.    Для получения более точных и достоверных результатов необходимо продолжать исследования в данном направлении.