Морфологическая изменчивость и биохимические показатели листьев в ценопопуляциях Aegopodium podagraria L. (Apiаceae, Apiales) при разных уровнях загрязнения почв тяжелыми металлами

Исследована морфологическая изменчивость, интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) и содержание фотосинтетических пигментов (хлорофиллов и каротиноидов) в листьях сныти Aegopodium podagraria L. из четырех ценопопуляций, произрастающих в урбоэкосистемах, почвы которых в разной степени загрязнены тяжелыми металлами (ТМ): Pb, Zn, Cu, Cr. В градиенте загрязнения почв ТМ у сныти уменьшается размер терминального листочка, среднее число фенов (различных вариантов формы листа) и увеличивается доля редких фенов листьев, в них также уменьшается содержание хлорофилла b. Параллельно снижается интенсивность ПОЛ, что не характерно для стрессовых ситуаций. Содержание хлорофилла a и каротиноидов снижается только при среднем уровне загрязнения и нормализуется при максимальном. Полученные данные свидетельствуют о том, что морфологические и биохимические параметры листьев сныти по-разному характеризуют состояние этого вида растений при увеличении уровня загрязнения почвы ТМ. В таких условиях обедняются фенофонды ценопопуляций A. podagraria и преимущественно развиваются особи с меньшими размерами листьев. Но при этом у них интенсивность ПОЛ и содержание отдельных пигментов могут оставаться близкими к норме. Результаты исследования свидетельствует о том, что A. podagraria является видом, способным поддерживать биохимический гомеостаз в условиях загрязнения почв тяжелыми металлами. Таким образом, в отличие от изученных биохимических показателей, морфологические параметры точнее характеризовали негативные изменения в ценопопуляциях A. podagraria по градиенту химического загрязнения почв, что важно в аспекте биоиндикации экосистем при антропогенном загрязнении окружающей среды.

1. Барабой В. А. Стресс: природа, биологическая роль, механизмы, исходы. Киев: Фито-социоцентр, 2006. 424 с.

2. Безель В. С., Жуйкова Т. В., Позолотина В. Н. Структура ценопопуляций одуванчика и специфика накопления тяжелых металлов// Экология. 1998. №5. С. 376 – 382.

3. Волчегорский И. А., Налимов А. Г. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови// Вопр. мед. химии. 1989. Т. 35, №1. С. 52 – 60.

4. Воробейчик Е. Л., Хантемирова Е. В. Реакция лесных фитоценозов на техногенное загрязнение: зависимости доза–эффект// Экология. 1994. №3. С. 31 – 43.

5. Дуля О. В., Микрюков В. С., Воробейчик Е. Л. Стратегии адаптации Deschampsia caespitosa и Lychnis floscuculi к обитанию в условиях промышленного загрязнения: анализ с использованием зависимостей доза–эффект// Экология. 2013. №4. С. 243 – 253.

6. Ерофеева Е. А., Наумова М. М. Влияние сульфата кадмия в широком диапазоне концентраций на физиолого-биохимические показатели проростков пшеницы// Вестн. Нижегород. ун-та им. Н. И. Лобачевского. 2010. №2 (2). С. 508 – 512.

7. Ерофеева Е. А., Шаповалова К. В. Многолетний сравнительный анализ устойчивости Betula pendula (Betulaceae, Fagales) и Tilia cordata (Malvaceae, Malvales) к автотранспортному загрязнению// Поволж. экол. журн. 2015. №4. С. 390 – 399.

8. Ерофеева Е. А., Сухов В. С., Наумова М. М. Двуфазная зависимость некоторых эколого-морфологических и биохимических параметров листовой пластинки берёзы повислой от уровня автотранспортного загрязнения// Поволж. экол. журн. 2009. №4. С. 288 – 295.

9. Животовский Л. А. Популяционная биометрия. М. : Наука, 1991. 271 c.

10. Жуйкова Т. В., Мелинг Э. В., Кайгородова С. Ю., Безель В. С., Гордеева В. А. Особенности почв и травянистых растительных сообществ в условиях техногенеза на Среднем Урале// Экология. 2015. №3. С. 163 – 172.

11. Злобин Ю. А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1989. 147 с.

12. Камышников В. С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. Минск: Беларусь, 2002. Т. 2. 495 с.

13. Коротченко И. С. Влияние тяжелых металлов на содержание фотосинтетических пигментов в листьях моркови// Вестн. Красноярск. гос. аграрн. ун-та. 2011. Вып. 4. С. 86 – 91.

14. Невидомова Е. В. Морфологическая характеристика экологических ареалов дубрав природоохранной территории Нижегородского мегаполиса «Стригинский Бор» // Modern Phytomorphology. 2014. №6. С. 181 – 188.

15. Невидомова Е. В., Невидомов А. М., Полшкова И. А. Экология сныти обыкновенной (Аegopodium podagraria L.) в сосняках памятника природы «Дмитриевское» Краснобаковского района Нижегородской области// Биологические особенности лекарственных и ароматических растений и их роль в медицине М. : ФГБНУ ВИЛАР, 2016. С. 127 – 130.

16. Невидомова Е. В., Невидомова М. А., Невидомов А. М., Полшкова И. А., Юрасова Г. Ш. Влияние антропогенных факторов на экологию Аegopodium podagraria L. в сосняках памятника природы «Дмитриевское» Краснобаковского района Нижегородской области// Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2017. Т. 20, №3. С. 44 – 48.

17. Полесская О. Г. Растительная клетка и активные формы кислорода. М. : Изд-во КДУ, 2007. 140 с.

18. Репкина Н. С., Таланова В. В., Титов А. Ф. Влияние тяжелых металлов на экспрессию генов у растений// Тр. Карельск. науч. центра РАН. 2013. №3. С. 31 – 45.

19. Савинов А. Б. Анализ фенотипической изменчивости одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.) из биотопов с разными уровнями техногенного загрязнения// Экология. 1998. №5. С. 362 – 365.

20. Савинов А. Б. Фенотипическая индикация ценопопуляций растений в условиях техногенеза// Экологический мониторинг. Методы биологического и физико-химического мониторинга. Н. Новгород: Изд-во Нижегород. ун-та, 2003. Ч. 5. С. 300 – 323.

21. Савинов А. Б., Курганова Л. Н., Шекунов Ю. И. Интенсивность перекисного окисления липидов у Taraxacum officinale Wigg. и Vicia cracca L. в биотопах с разными уровнями загрязнения почв тяжелыми металлами// Экология. 2007. №3. С. 191 – 197.

22. Савинов А. Б., Никитин Ю. Д., Тарасова М. П. Особенности изменчивости листьев растений в городских фитоценозах разного состава (информационный аспект активности сообществ) // ХХIX Любищевские чтения. Современные проблемы эволюции и экологии. Ульяновск: Изд-во Ульян. гос. пед. ун-та, 2015. C. 479 – 484.

23. Серёгин И. В., Иванов В. Г. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения// Физиология растений. 2001. Т. 48, №4. С. 606 – 630.

24. Смирнова О. В. Сныть обыкновенная// Биологическая флора Московской области. М. : Изд-во МГУ, 1974. Вып. 1. С. 131 – 141.

25. Соколова Г. Г., Камалтдинова Г. Т. Морфогенетический полиморфизм листьев клевера ползучего// Изв. Алтайск. гос. ун-та. 2010. Т. 1, №3. С. 48 – 51.

26. Сокольская О. Б., Шитова Е. Ю., Кузнецова Е. А., Жильцова О. К. Роль Аegopodium podagraria в исторических садово-парковых экосистемах Приволжской возвышенности// Актуальные проблемы лесного комплекса. 2010. №25. С. 126 – 128.

27. Стальная И. Д. Метод определения диеновой конъюгации ненасыщенных кислот// Современные методы в биохимии. М. : Медицина, 1977. С. 63 – 64.

28. Титов А. Ф., Таланова В. В., Казнина Н. М., Лайдинен Г. Ф. Устойчивость растений к тяжелым металлам. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2007. 172 с.

29. Шлык А. А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев// Биохимические методы в физиологии растений. М. : Наука, 1971. С. 154 – 170.

30. Шмальгаузен И. И. Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии. М. : Наука, 1982. 383 с.

31. Щелчкова М. В., Стручкова Л. К., Федоров И. А. Комплексное влияние тяжелых металлов на ферментативную активность и эффективное плодородие мерзлотной лугово-черноземной почвы// Вестн. Сев. -Вост. Федер. ун-та им. М. К. Аммосова. 2010. Т. 7, № 4. С. 16 – 21.

32. Экология Нижнего Новгорода. Н. Новгород: Изд-во ННГАСУ, 2008. 530 с.

33. Eneström J.,Andersson S., D'Hertefeldt T. Partitioning of genetic variation in the weedy clonal herb Aegopodium podagraria (Apiaceae) in Sweden // Nordic J. of Botany. 2009. Vol. 27, №5. P. 437 – 443.

34. Erofeeva E. A. Developmental stability of a leaf of Pisum sativumL. under the influence of formaldehyde in a wide range ofdoses // Russ. J. of Developmental Biology. 2012. Vol. 42, №5. P. 259 – 263.

35. Erofeeva E. A. Hormesis and paradoxical effects of wheat seedling (Triticum aestivumL.) parameters upon exposure to different pollutants in a wide range of doses // Dose Response. 2014 а. Vol. 12, №1. P. 121 – 135.

36. Erofeeva E. A. Dependence of dandelion (Taraxacum officinaleWigg.) seed reproduction indices on intensity of motor traffic pollution // Dose Response. 2014 b. Vol. 12, №4. P. 540 – 550.

37. Erofeeva E. A. Hormesis and paradoxical effects of drooping birch (Betula pendulaRoth) parameters under motor traffic pollution // Dose Response. 2015 а. Vol. 13, №2. P. 1 – 12.

38. Erofeeva E. A. Dependence of guaiacol peroxidase activity and lipid peroxidation rate in drooping birch (Betula pendulaRoth) and tillet (Tilia cordata Mill.) leaf on motor traffic pollution intensity // Dose Response. 2015 b. Vol. 13, №2. P. 1 – 6.

39. Olsson M. O.,Falkengren-Grerup U. Potential nitrification as an indicator of preferential uptake of ammonium or nitrate by plants in an oak woodland understory // Annals of Botany. 2000. Vol. 85, №3. Р. 299 – 305.

40. Shalini V., Durbey R. S. Lead toxicity induces peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plants // Plant Science. 2003. Vol. 164, №4. P. 645 – 655.