Использование анализа флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой Betula pendula Roth. Для целей биоиндикации

1.3. Использование анализа флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой Betula pendula Roth. Для целей биоиндикации

Как уже отмечалось, работы по оценке уровня стабильности растений с использованием анализа флуктуирующей асимметрии немногочислены и основная их доля появилась за последние несколько лет. В публикациях есть данные об использовании различных видов растений: травянистых и древесных.

Интерес к использованию березы повислой (Betula pendula Roth.) возрос в последнее время, после рекомендации этого вида Центром экологической политики как модельного для оценки стабильности развития, цикла работ по оценке качества среды на территории г. Калуги и Калужской области и оценке качества среды в Воронежском регионе. (Чистякова и др., 1996а,б; Захаров, Чистякова, Кряжева, 1997; Чистякова, 1997; Чистякова и др., 1997; Чистякова, 1997; Константинов, 1997; Шестакова и др, 1998; Константинов и др., 1999а,б, 2000; Мокров, Гелашвили, 1999; Захаров и д.р., 2000а, 2001а,б; Стрельцов и др., 1997а, б, в, 1998, 1999 а, б, в, г, 2000 а, б, 2001).

Одной из первых работ, где береза повислая использовалась в качестве индикатора химического загрязнения среды была проведена в г.Чапаевске Самарской области (Чистякова, 1997; Кряжева и др., 1996; Чистякова и др., 1996а). В ходе этой работы была предпринята попытка оценить стабильность развития березы в серии выборок, из точек, находящихся на разном удалении от источника химического загрязнения. Этот город - бывший центр по производству химического и других видов оружия (Федоров, 1994). В результате, различные методы оценки уровня флуктуирующей асимметрии (дисперсия асимметрии, величина среднего относительного различия между сторонами на признак) показали сходные результаты. Максимальные значения получены в наиболее загрязненной точке, подвергающейся одновременному воздействию двух химических предприятий и общего антропогенного пресса города, несколько меньше – в зонах воздействия каждого из предприятий и минимальные– в контроле.

Имеются данные о локализации территорий выхода метана из подземных полостей в почву на территории подземного хранилища газа КУПХГ в Калужской области, с использованием анализа флуктуирующей асимметрии у березы повислой, с применением ГИС-технологий (Стрельцов, Логинов, Константинов, 1999). Изучаемая территория покрывалась сеткой точек отбора биоиндикационных проб, плотностью 3 точки на 1км2 (всего 39 точек). Картографическая обработка полученных данных по коэффициенту флуктуирующей асимметрии, позволила локализовать территории с повышенными значениями коэффициента, совпавшие впоследствии с территориями повышенного содержания метана в почвенном воздухе.

Так же имеются данные об индикации химического загрязнения с использованием березы после железнодорожной аварии на разъезде Мыслец Шумерлинского района Чувашской Республики, произошедшей 14. мая 1996г. По официальным данным в почву попало 187 т. жидкого фенола, 897 т. нефтепродуктов, 60 т. полиэтиленовой крошки с первичной площадью загрязнения 9000м2. Ситуация была осложнена вспыхнувшим пожаром, возникшим от поврежденных линий электропередач. Оценка уровня стабильности развития березы проводилась на следующий год в семи точках, расположенных на разном удалении от места аварии в северо-западном направлении (преобладающем направлении ветра после аварии).

По уровню флуктуирующей асимметрии выборки разделились на три группы: минимальные значения в четырех выборках, удаленных от места аварии на 1км, 2,5км, 6км, 20 км соответственно, значительно повышенные значения в районе аварии в 2-х точках и максимальное значение в одной точке с окраины разъезда Мыслец, район отстойников.

Параллельно проводился анализ наземных экосистем по уровню флуктуирующей асимметрии, цитогенетическому гомеостазу, иммунному статусу трех видов мышевидных грызунов. Полученные данные согласуются с результатами оценок стабильности развития березы (Захаров, 2000).

В ряде работ выявлено нарушение стабильности развития березы при радиационном воздействии. В рассмотренной ранее комплексной работе (Захаров, Крысанов, 1996) по оценке влияния на уровень флуктуирующей асимметрии различных видов живых организмов радиоактивного загрязнения на территории Брянской области (см. пункт 1.2.3.), использовалась береза повислая. Выборки производились из четырех точек в градиенте возрастания радиационного загрязнения. Увеличение уровня флуктуирующей асимметрии оказалось скореллировано с возрастанием уровня радиации (Чистякова, Кряжева, Захаров, 1996). Подобные результаты по биоиндикации березы радиоактивного загрязнения получены автором (см. гл. 3) и другими исследователями (Шпынов, 1998; Власов и др., 2001).

В работе Чистяковой с соавторами (1997) выявлена зависимость уровня флуктуирующей асимметрии березы от степени воздействия неионизирующей радиации (облучение электромагнитными волнами радиодиапазона). В качестве источника электромагнитного излучения использовался радар. Исследования проводились на территории Жуковской опытной станции Калужской области.

В работе отмечена зависимость между режимом работы радара и изменением уровня флуктуирующей асимметрии. Если работа радара начиналась после завершения интенсивного формирования листовой пластинки березы (с июня по август), то увеличения уровня флуктуирующей асимметрии не отмечалось, тогда как в случае работы радара с апреля по август захватывается период формирования листа, что приводило к увеличению коэффициента флуктуирующей асимметрии. Сходные данные о влиянии электромагнитного излучения трансформаторной подстанции были получены и с участием автора на территории Калужской области (Стрельцов и др., 2000а).

Оценка комплексного антропогенного воздействия с использованием березы проводилась в ряде работ (Мокров, Гелашвили, 1999; Недосекин, 2001; Глотов, 2001). Суть данного подхода заключается в сравнении территорий с высокой антропогенной нагрузкой (как правило, городская среда) с контролем.

В этом отношении особый интерес вызывает работа, проведенная на территории города Москвы (Захаров и др., 2001). В данной работе показана скоррелированность изменений показателей флуктуирующей асимметрии у различных видов живых организмов, обитающих в условиях жесткого антропогенного воздействия. Анализу подвергались растения (береза повислая), рыбы, земноводные, мелкие млекопитающие. Оценка наземных экосистем с использованием березы и мышевидных грызунов выявила сходную реакцию на антропогенное воздействие – повышение асимметричности. Эти данные являются еще одним доказательством универсальности выбранного подхода.

Для контроля результатов оценки стабильности развития у березы, получаемых по анализу асимметричности листа (морфологический подход), в рассмотренных выше работах Чистяковой и Захарова с соавторами (работы по оценке уровня радиации в Брянской области, воздействия химического загрязнения в Самарской области, воздействия неионизирующего излучения радара, воздействию химического загрязнения после железнодорожной аварии) параллельно использовался физиологический подход (проводилась оценка процессов фотосинтеза). Применяемая методика индукции быстрой флуоресценции хлорофилла, позволяет получить характеристику работы фотосинтетического аппарата. Во всех без исключения перечисленных работах при увеличении воздействия изучаемого фактора, нарушение стабильности развития березы сопровождалось увеличением уровня флуктуирующей асимметрии и снижением уровня фотосинтетической активности.

Глава 2. Материал и методы

2.1. Расположение наблюдательных точек

Материал для оценки экологического здоровья наземной природной части территории Калужской области был собран в 45-ти стационарных точках, составляющих постоянный каркас системы регионального мониторинга (Рис.1). Расположение этих точек на территории области определено разработанной системой регионального экомониторинга и является неизменным на протяжении ряда лет;

Оценка территории Калужской области была проведена с использованием наиболее технологичного, распространенного, хорошо изученного, методически отработанного, удобного и зарекомендовавшего себя вида – березы бородавчатой (betula pendula), всего собрано более 2300 экземпляров листьев.