» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Апрель, 2018 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №4 (13) 2018

Автор: Абрашкина Юлия Владимировна, магистрант 2 курса
Рубрика: Биологические науки
Название статьи: Изучение жизнеспособности пыльцы древесных растений в условиях города Актобе

Статья просмотрена: 328 раз
Дата публикации: 11.04.2018

УДК 638.138.1-1

изучение Жизнеспособности пыльцы древесных растений

в условиях города актобе

Абрашкина Юлия Владимировна

магистрант 2 курса

Жаркынов Нурлан Хамидиевич

магистрант 2 курса

Актюбинский региональный государственный университет имени К. Жубанова, г.Актобе

Утарбаева Нурлыгуль Асылбековна

докторант 3 курса

Евразийский национальный университет имени Л. Гумилева, г.Астана

 

Аннотация. Изучение жизнеспособности пыльцы древесных растений позволяет получить наиболее полное представление о жизненном состоянии видов. Пыльца несет в себе большое количество информации, по ее размерам и жизнеспособности можно судить о приспособленности растений к условиям окружающей среды. В данной статье приводятся результаты исследований по изучению жизнеспособности пыльцы древесных растений (Ulmus laevis Pall., Ulmus pinnato-ramosa Dieck., Acer negundo L., Syringa vulgaris L., Populus tremula L.), произрастающих в разных районах города Актобе. Были произведены замеры длины и ширины пыльцевых зерен и определена их жизнеспособность методом окрашивания раствором йода.

Ключевые слова: древесные растения, жизненность, жизнеспособность, пыльца, стерильность, фертильность.

 

Городская растительность – один из основных объектов экологического мониторинга. Растения служат индикаторами состояния окружающей среды, поэтому необходимо знать, как и в какой мере сама среда сказывается на их состоянии и, следовательно, влияет на качество выполняемых ими функций [8]. Наиболее общим выражением уровня соответствия растительного организма совокупности условий окружающей среды считается его общий габитус – жизненное состояние [1].

Совместное действие нескольких загрязнителей воздуха (от автотранспорта и промышленных предприятий) оказывает усиливающее негативное действие на древесные растения, в результате чего происходит снижение жизненности древостоя за счет увеличения пораженности листа и кроны и сокращения облиственности кроны, что не может не сказаться на общей продуктивности растений [5].

Жизнеспособность пыльцы тесно связана с природно-климатическими и погодными особенностями в период ее формирования. На качество пыльцы также существенное воздействие оказывает атмосферное загрязнение. В условиях урбоэкосистемы снижается способность пыльцевых зерен к прорастанию, увеличивается число аномальных пыльцевых трубок, уменьшается частота клеток, содержащих активные пероксидазы [9].

Изучение изменчивости признаков различных органов растений, а также их пыльцы вносит существенный вклад в изучение биологического разнообразия. Данные по изменчивости являются основой для решения целого ряда общебиологических вопросов, связанных с систематикой и таксономией, микроэволюционными и гибридизационными процессами, а также с проблемой охраны генофонда [7].

Показатели морфологии и качества пыльцы растений представляют значительный интерес для многих научных и практических направлений - систематики, филогении, палинологии, лесоводства, семеноводства, пчеловодства и медицины. Также показатели морфологических характеристик пыльцевых зерен широко используются при изучении возможностей растений адаптироваться к динамическим и стрессовым условиям обитания.

Пыльцевой анализ – это метод исследования, позволяющий определять репродуктивный потенциал растений по характерным морфологическим особенностям пыльцевых зёрен: размеру, рисунку экзины пыльцевого зерна, его фертильности и жизнеспособности. При проведении палиноиндикационных исследований обычно оценивается доля нормально развитой и дефектной пыльцы, также могут определяться показатели метаболизма пыльцевых зерен [6].

Проблема образования различного рода аномалий пыльцевых зерен активно обсуждается в литературе. Качество пыльцевых зерен – один из важнейших факторов репродуктивной биологии, определяющий способность растений к формированию полноценных семян.

Обычно пыльца у растений, произрастающих в нормальных условиях, имеет хорошее качество, процент нормальных пыльцевых зерен близок к 100 %. Повышенное загрязнение может снизить процент нормальных пыльцевых зерен [2].

В городской среде варьирование репродуктивных показателей (жизнеспособность пыльцы, масса плодов, прорастание семян) древесных растений зависят от микроэкологических условий, возраста и состояния деревьев [4].

В последнее время на урбанизированных территориях активно проводятся эколого-палинологические исследования, однако в Актюбинской области они пока немногочисленны.

Цель данной работы – определить жизнеспособность пыльцы некоторых древесных растений, произрастающих в разных районах города Актобе.

В качестве объектов исследования использовались пять видов древесных растений: Ulmus laevis Pall., Ulmus pinnato-ramosa Dieck., Acer negundo L., Syringa vulgaris L., Populus tremula L. Их выбор определился тем, что данные виды встречаются на всех пробных площадках, заложенных в разных районах города.

Пробные площадки были заложены в следующих точках города:

Оживленные улицы

1.                  Улица Братьев Жубановых

2.                  Улица Ш.Уалиханова

3.                  Проспект Алии Молдагуловой

4.                  Проспект Абулхаир хана

Промышленные зоны

5.                  Актюбинский завод ферросплавов (АЗФ)

6.                  Актюбинский завод хромовых соединений (АЗХС)

Парки культуры и отдыха

7.                  Парк имени 1-го Президента РК

8.                  Парк имени А.С. Пушкина

9.                  Проспект Абая

10.              Парк «Ретро»

Сбор соцветий осуществлялся с апреля по июнь 2017 года. Материал отбирали в бумажные пакеты, на которых отмечали дату и место сбора. Соцветия высушивали в тени, при комнатной температуре в отсутствии сквозняков.

Жизнеспособность пыльцы можно определить при помощи нескольких методов: проращивание пыльцы на искусственных жидких средах, твердых средах и экспресс – методы (реакция красителей на жизненно важные ферменты и другие вещества) [3].

В данном случае был выбран экспресс – метод окрашивания пыльцевых зерен раствором йода.

Отличить стерильную пыльцу от нормальной (фертильной) можно, если ее окрасить. Фертильные пыльцевые зерна, в отличие от стерильных, содержат много крахмала, что выявляется на цитологических препаратах. Фертильные пыльцевые зерна закрашиваются в темно-фиолетовый (почти в черный) цвет, а стерильные остаются почти неокрашенными. Под микроскопом стерильные пыльцевые зерна имеют вид золотисто-желтых пленок, часто свернутых.

Полученную пыльцу просматривали под световым микроскопом XSZ-207.

В десяти разных полях зрения микроскопа рассчитывалось общее количество пыльцевых зерен и в том числе стерильных. Все подсчеты по десяти полям заносились в таблицу.

Расчет процента стерильности пыльцы проводился по формуле Pf = m/M x 100 %.

Половина частично окрашенных зерен была отнесена к жизнеспособным, остальные – нежизнеспособным.

Жизнеспособность пыльцы на участках города Актобе имела высокий коэффициент изменчивости.  Количество крахмала в пыльцевых зернах изменялось в зависимости от того, в какой части города были собраны образцы (таблица 1).

Таблица 1. Процентное соотношение фертильных и стерильных пыльцевых зерен некоторых древесных растений города Актобе

 

Фертильность, %

Стерильность, %

Ulmus

laevis

Ulmus

pinnato-ramosa

Acer negundo

Syringa vulgaris

Populus

tremula

Ulmus

laevis

Ulmus

pinnato-ramosa

Acer negundo

Syringa vulgaris

Populus

tremula

1

89,8

77,4

84,0

89,1

86,4

10,2

22,6

16,0

30,9

13,6

2

92,0

80,0

94,0

95,0

75,0

8,0

20,0

6,0

5,0

25,0

3

89,0

87,0

98,0

95,0

86,0

11,0

13,0

2,0

5,0

14,0

4

87,0

86,0

97,0

95,0

86,0

13,0

14,0

3,0

5,0

14,0

5

68,0

71,3

69,8

82,0

75,0

32,0

28,7

30,2

18,0

25,0

6

66,0

72,0

61,0

62,3

84,9

34,0

28,0

39,0

37,7

15,1

7

91,0

88,0

98,0

95,0

98,0

9,0

12,0

2,0

5,0

2,0

8

83,0

74,0

94,0

96,0

90,0

17,0

26,0

6,0

4,0

10,0

9

85,0

88,0

81,0

95,0

98,0

15,0

12,0

9,0

5,0

2,0

10

87,0

83,0

97,0

97,0

95,0

13,0

17,0

3,0

3,0

5,0

У Ulmus laevis Pall., например, наименьшее количество фертильных пыльцевых зерен наблюдается в промышленных зонах города (66-68%). В парках города и на оживленных улицах их количество сильно не отличается. Возможно, это связано с тем, что парки расположены вблизи проезжих частей. Наибольший показатель фертильности пыльцевых зерен был получен при изучении образцов, собранных в Парке имени 1-го Президента РК (92%).

Похожие результаты получены при изучении пыльцы Ulmus pinnato-ramosa Dieck. Самая низкая жизнеспособность (28%) наблюдается в промышленных зонах города, а самая высокая (88%) – в Парке имени 1-го Президента РК и на проспекте Абая.

Что касается Acer negundo L. и Syringa vulgaris L., то наибольшее количество стерильных пыльцевых зерен было получено при изучении образцов, собранных в промышленных зонах города и на улице Братьев Жубановых, одной из оживленных улиц.

У Populus tremula L. относительно низкий показатель стерильности пыльцевых зерен (2-25%). Наибольшее их количество наблюдается в промышленных зонах и на улицах с высокой проходимостью транспорта. В парках количество стерильных пыльцевых зерен колеблется от 2 до 10%.

Размеры пыльцевых зерен были получены при помощи электронного микроскопа Phenom G2 pro (таблица 2).

Таблица 2. Размеры пыльцевых зерен некоторых древесных растений города Актобе

Виды деревьев

Размеры пыльцевых зерен, длина – ширина (мкм)

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ulmus

laevis

29,8 х

23,2

25,9 х

24,3

25,9 х

24,3

32,5 х

27,6

27,6 х

20,7

27,3 х

22,3

30,1 х

25,7

28,9 х

22,4

27,5 х

23,4

25,6 х

22,7

Ulmus

pinnato-ramosa

26,5 х

18,9

29,0 х

21,6

26,4 х

21,3

26,1 х

21,5

25,8 х

23,3

25,6 х

23,5

26,9 х

24,5

23,2 х

18,5

28,2 х

19,5

25,1 х

22,7

Acer negundo

32,5 х

21,8

39,4 х

17,5

22,03 х

17,5

34,3 х

17,9

23,2 х

20,0

21,4 х

13,1

36,1 х

16,06

34,9 х

16,03

35,7 х

19,7

37,3 х

18,1

Syringa vulgaris

29,8 х

18,8

28,2 х

19,7

28,8 х

27,6

35,6 х

25,6

36,03 х

24,6

28,0 х

16,6

31,4 х

18,8

25,2 х

21,8

33,6 х

21,9

31,4 х

19,1

Populus

tremula

29,9 х

26,6

22,6 х

19,9

20,7 х

19,6

23,7 х

35,7

26,5 х

21,6

26,7 х

22,6

23,4 х

21,4

30,1 х

27,0

30,2 х

27,3

28,9 х

26,1

Они также варьируют в зависимости от района города, как и количество фертильных и стерильных пыльцевых зерен. Например, у Acer negundo отчетливо видно различие в размерах пыльцевых зерен. Пыльцевые зерна наименьших размеров были получены при изучении образцов, собранных в промышленных зонах и на проспекте Алии Молдагуловой.

Рисунок 1. Процентное содержание стерильных пыльцевых зерен в образцах пыльцы, собранной в исследуемых районах города

Из полученных результатов, представленных на рис. 1, следует, что на территории города распространение аномальной пыльцы неравномерное.

Наименьшее содержание нормальной пыльцы и наиболее высокое содержание тератоморф было отмечено в промышленных зонах города. Остальные пробные площади испытывают меньшую антропогенную нагрузку, что проявляется в увеличении процента нормально развитых пыльцевых зерен в пробах.

Таким образом, по содержанию в образцах типичной и аномально развитой пыльцы можно выделить несколько достаточно экологически благополучных районов города, где отмечено низкое содержание тератов: Парк имени 1-го Президента РК, Ретро парк, проспекты Алии Молдагуловой и Абулхаир хана. Более высокое содержание тератоморфной пыльцы отмечено у деревьев, произрастающих в следующих точках города: проспект Абая, парк имени А.С. Пушкина, улицы Братьев Жубановых и Ш.Уалиханова.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что данную методику можно использовать для определения уровня химического загрязнения территорий, так как пыльца действительно является чувствительным элементом растения и чутко реагирует на факторы среды.

 



Список литературы:

  1. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. – 1989. – № 4. – С. 51-57.
  2. Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг. – М.: Академический Проект, 2005.
  3. Дмитриева В.А., Нефедова Е.Г. Определение размеров и жизнеспособности пыльцы местных и интродуцированных видов берез // Лесотехнический журнал. – 2015. – №3. – 36 с.
  4. Дмитрик В.А., Шлапакова С.Н., Лукашов Е.С., Козлова О.Н. Изменчивость показателей репродуктивной способности клена остролистного в условиях г. Брянска // Успехи современной науки и образования. – 2016. – Т.4. – №8. – С. 158-162.
  5. Майдебура И.С., Чупахина Г.Н. Оценка жизненного состояния древостоя в условиях города // Вестник РГУ им. И. Канта. – 2007. – №1. – 96 с.
  6. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Агропромиздат, 1980. – 340 с.
  7. Полякова Т.А., Гатаулина Г.Н. Морфология и изменчивость пыльцы рода Spiraea L. (Rosaceae) Сибири и Дальнего Востока // Сибирский экологический журнал. – 2008. – № 4. – C. 545-551.
  8. Фролов А.К. Окружающая среда крупного города и жизнь растений в нем. – СПб.: Наука, 1998. – 57 с.
  9. Хлебова Л.П., Бычкова О.В. Особенности развития мужского гаметофита сосны обыкновенной Pinus silvestris L. в условиях городской среды // Біологічний вісник МДПУ. – 2016. – № 1. – С. 390-408.


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: