Аномалии ветвления березы (Betula) в защитных лесных полосах автомагистралей

УДК

674.031.632.13:634.0.265

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2019.5.95

Аннотация

Широкий спектр загрязняющих веществ может негативно отражаться на объектах растительного мира. Древесные виды активно аккумулируют поллютанты, образующиеся в результате антропогенной деятельности. Береза как распространенный вид в защитных посадках автомобильных дорог подвергается высокой нагрузке. Цель исследования – сравнительная оценка морфологии березы повислой и ее гибридных форм, подверженных влиянию факторов загрязнения среды выбросами автотранспорта, а также классификация признаков, несвойственных принятому таксономическому описанию вида. В процессе изучения обнаружены модификации вегетативных органов березы повислой вдоль автомагистрали Нижний Новгород–Москва. Морфология частей и органов березы вследствие несвойственных для этого вида экологических условий изменилась, появились различного рода морфозы и модификации. Отмечены выраженные изменения в виде активизации мутовчатости побегов, вариации формы и морфологии листовых пластин, увеличения толщины и структуры покровных тканей. Установлено, что измененные признаки возникают по закономерностям, зависящим от удаленности растений от источника загрязнения и пространственного расположения их вегетативных частей и органов. Выявленные закономерности могут быть использованы при селекции березы, устойчивой к химическому загрязнению, а также при совершенствовании методов дендроиндикации.

Сведения об авторах

А.Б. Захаров, канд. биол. наук; ORCID: 0000-0003-4082-3792
В.П. Бессчетнов, д-р биол. наук, проф.; ResearcherID: S-5889-2016, ORCID: 0000-0001-5024-7464

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, просп. Гагарина, д. 97, г. Нижний Новгород, Россия, 603107; e-mail: alexeinn1@mail.ru, lesfak@bk.ru

Ключевые слова

береза повислая, морфология, поллютанты, модификации растений, изменчивость, дендроиндикация, защитные лесные полосы

Для цитирования

Захаров А.Б., Бессчетнов В.П. Аномалии ветвления березы (Betula) в защитных лесных полосах автомагистралей // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 95–104. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.95

Литература

1. Амосова И.Б., Феклистов П.А. Асимметрия листовой пластинки березы повислой у особей разного возрастного состояния в пригородных лесах г. Архангельска // Лесн. журн. 2010. № 2. С. 60–66. (Изв. высш. учеб. заведений). [Amosova I.B., Feklistov P.A. Leaf Plate Asymmetry of Silver Birch of Various Age in Arkhangelsk Suburban Forests. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2010, no. 2, pр. 60–66]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/599/59997e883ce455b8cbc903c1d12b0687.pdf

2. Баранова Т.В. Цитогенетические изменения проростков березы повислой при загрязнении городской среды // Вестн. Поволж. гос. технол. ун-та. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2015. № 2(26). С. 77–82. [Baranova T.V. Cytogenetic Changes of Betula pendula Sprouts when Environment Pollution. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Seriya: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovaniye [Bulletin of Volga State University of Technology. Series: Forest. Ecology. Nature Management], 2015, no. 2(26), pр. 77–82].

3. Ванин С.И. Лесная фитопатология: учеб. М.; Л.: Гослесбумиздат, 1955. 416 с. [Vanin S.I. Forest Phytopathology: Textbook. Moscow, Goslesbumizdat Publ., 1955. 416 p.].

4. Ветчинникова Л.В. Береза: вопросы изменчивости (морфо-физиологические и биохимические аспекты). М.: Наука, 2004. 183 с. [Vetchinnikova L.V. Birch: Variability Problems (Morpho-Physiological and Biochemical Aspects). Moscow, Nauka Publ., 2004. 183 p.].

5. Гродницкий Д.Л. Эпигенетическая теория эволюции как возможная основа нового эволюционного синтеза // Журн. общей биологии. 2001. Т. 62, № 2. С. 99–109. [Grodnitsky D.L. The Epigenetic Theory of Evolution as a Basis for a New Evolutionary Synthesis. Zhurnal obshchey biologii [Biology Bulletin Reviews], 2001, vol. 62, no. 2, pр. 99–109].

6. Древесные породы мира: справ.. В 3 т. Т. 3. Древесные породы СССР / под ред. К.К. Калуцкого. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 264 с. [Tree Species of the World: Handbook in 3 vol. Vol. 3. Tree Species of the USSR. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1982, pр. 54–57].

7. Ерофеева Е.А., Сухов В.С., Наумова М.М. Двуфазная зависимость некоторых эколого-морфологических и биохимических параметров листовой пластинки березы повислой от уровня автотранспортного загрязнения // Поволж. экол. журн. 2009. № 4. С. 288–295. [Erofeeva E.A., Sukhov V.S., Naumova M.M. Biphasic Dependence of Some Biochemical and Morphogenetic Birch Leaf Lamina Parameters on the Motor-Transport Pollution Level. Povolzhskiy ekologicheskiy zhurnal [Povolzhskiy Journal of Ecology], 2009, no. 4, pр. 288–295].

8. Кирпичников B.C. Модификационная изменчивость и ее роль в эволюции // Развитие эволюционной теории в СССР (1917–1970-е годы) / отв. ред. С.Р. Микулинский, Ю.И. Полянский. Л.: Наука, 1983. С. 155–164. [Kirpichnikov B.C. Modification Variability and Its Role in Evolution. Development of the Theory of Evolution in the USSR (1917–1970s). Ed. by S.R. Mikulinskiy, Yu.I. Polyanskiy. Leningrad, Nauka Publ., 1983, pр. 155–164].

9. Колмогорова Е.Ю., Кайдорина В.А., Неверова О.А. Морфологическая оценка состояния березы повислой в условиях действия выбросов автотранспорта // Лесн. журн. 2012. № 2. С. 20–27. (Изв. высш. учеб. заведений). [Kolmogorova E.Y., Kaydorina V.A., Neverova O.A. Morphophysiological Assessment Indices of the Woody Plants Sustainability and Pollution of Air in Kemerovo. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2012, no. 2, pр. 20–27]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/2b1/bxqa3.pdf

10. Коровин В.В., Новицкая Л.Л., Курносов Г.А. Структурные аномалии стебля древесных растений. М.: МГУЛ, 2001. 259 с. [Korovin V.V., Novitskaya L.L., Kurnosov G.A. Stem Structural Anomalies of Woody Plants. Moscow, MGUL Publ., 2001. 259 p.].

11. Неверова О.А., Позняковский В.М. Фитоиндикация загрязнения городской среды тяжелыми металлами (на примере г. Кемерово) // Лесн. журн. 2005. № 4. С. 92–95. (Изв. высш. учеб. заведений). [Neverova O.A., Poznyakovsky V.M. Phytometering of Urban Environment by Heavy Metals (on the Example of Kemerovo). Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2005, no. 4, pр. 92–96]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/bba/bba093ad33dd3c6a0a2831b2df56a66a.pdf

12. Никерова К.М. Галибина Н.А. Влияние нитратного азота на пероксидазную активность в тканях Betula pendula Roth var. pendula и B. pendula var. carelica (Mercklin) // Сиб. лесн. журн. 2017. № 1. С. 15–24. [Nikerova K.M., Galibina N.A. The Influence of Nitrate Nitrogen on the Peroxidase Activity in Tissues of Betula pendula Roth var: pendula and B. pendula var: carelica (Mercklin). Sibirskij Lesnoj Zurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2017, no. 1, pр. 15–24]. DOI: 10.15372/SJFS20170102

13. Носков В.И., Негруцкий С.Ф. К вопросу о происхождении «ведьминых метел» на сосне // Науч. зап. Воронеж. ЛТИ. 1956. T. 15. C. 207–210. [Noskov V.I., Negrutskiy S.F. To the Issue of the Origin of “Witch’s Brooms” on a Pine. Nauchnyye zapiski Voronezhskogo LTI, 1956, vol. 15, pр. 207–210].

14. Состояние окружающей среды и природных ресурсов Нижегородской области в 2009 году: докл. / под общ. ред. Ю.Н. Гагарина, Т.А. Косариковой. Нижний Новгород, 2010. 289 c. Режим доступа: http://mineco-nn.ru/doklad-sostoyanieokruzhayushhej-sredy-i-prirodnykh-resursov-nizhegorodskoj-oblasti-v-2009-godu/ (дата обращения 16.01.19). [The State of the Environment and Natural Resources of Nizhny Novgorod Region in 2009: A Report. Ed. by Yu.N. Gagarin, T.A. Kosarikova. Nizhny Novgorod, 2010. 289 p.].

15. Туровцев Я.И. Индукция тератологических уклонений у плодовых растений под влиянием мутагенных факторов // Проблемы онкологии и тератологии растений: итоговый сб. Первого Всесоюз. совещ. по проблемам патологии новообразований у растений [26–28 февр. 1974 г.] / под ред. Э.И. Слепяна. Л.: Наука, 1975. С. 283–287. [Turovtsev Ya.I. Induction of Teratological Deviations in Fruit Plants under the Influence of Mutagenic Factors. Issues of Oncology and Teratology of Plants: Final Collection of the First All-Union Meeting on the Issues of Tumor Pathology in Plants, February 26–28, 1974. Ed. by E.I. Slepyan. Leningrad, Nauka Publ., 1975, pр. 283–267].

16. Black-Samuelsson S., Andersson S. The Effect of Nutrient Stress on Developmental Instability in Leaves of Acer platanoides (Aceraceae) and Betula pendula (Betulaceae). American Journal of Botany, 2003, vol. 90, iss. 8, pр. 1107–1112. DOI: 10.3732/ajb.90.8.1107

17. Boyce J.S. Forest Pathology. New York, McGraw-Hill, 1961. 572 p.

18. Jónsson T.H. Stature of Sub-Arctic Birch in Relation to Growth Rate, Lifespan and Tree Form. Annals of Botany, 2004, vol. 94, iss. 5, pp. 753–762. DOI: 10.1093/aob/mch200

19. Raatikainen O.J., Taipale H.T., Pelttari A., Lapinjoki S.P. An Electron Microscope Study of Resin Production and Secretion by the Glands of Seedlings of Betula pendula Roth. New Phytologist, 1992, vol. 122, iss. 3, pp. 537–543. DOI: 10.1111/j.1469-8137.1992.tb00083.x

20. Rousi M., Tahvanainen J., Uotila I. A Mechanism of Resistance to Hare Browsing in Winter-Dormant European White Birch (Betula pendula). The American Naturalist, 1991, vol. 137, no. 1, pp. 64–82.

21. Thórsson Æ.Th., Pálsson S., Sigurgeirsson A., Anamthawat-Jónsson K. Morphological Variation among Betula nana (Diploid), B. pubescens (tetraploid) and Their Triploid Hybrids in Iceland. Annals of Botany, 2007, vol. 99, iss. 6, pp. 1183–1193. DOI: 10.1093/aob/mcm060

22. Tinnin R.D., Knutson D.M. How to Identify Brooms in Douglas-Fir Caused by Dwarft Misletoe. Research Note PNW-RN-426. Portland, OR, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Forest and Range Experiment Station, 1985. 8 p. DOI: 10.2737/PNW-RN-426

23. Valkama E., Salminen J.-P., Koricheva J., Pihlaja K. Comparative Analysis of Leaf Trichome Structure and Composition of Epicuticular Flavonoids in Finnish Birch Species. Annals of Botany, 2003, vol. 91, iss. 6, pp. 643–655. DOI: 10.1093/aob/mcg070

Ссылка на английскую версию:

Anomalies of Birch (Betula) Branching in Protective Forest Belts of Highways

ANOMALIES OF BIRCH (Betula) BRANCHING IN PROTECTIVE FOREST BELTS OF HIGHWAYS

A.B. Zakharov, Candidate of Biology; ORCID: 0000-0003-4082-3792
V.P. Besschetnov, Doctor of Biology, Prof.; ResearcherID: S-5889-2016, ORCID: 0000-0001-5024-7464

Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, prosp. Gagarina, 97, Nizhny Novgorod, 603107, Russian Federation; e-mail: alexeinn1@mail.ru, lesfak@bk.ru

A wide range of pollutants can reflect adversely on species of wild flora. Woody species actively accumulate pollutants formed as a result of anthropogenic activities. Birch as a widespread species in protection plantations of highways undergoes a high load. The research purpose is a comparative analysis of morphology of silver birch and its hybrid forms, which suffer from environmental pollution from vehicle emissions; as well as classification of parameters that are not usual for the accepted taxonomic description of the species. Modifications of vegetative organs of silver birch were found along the Nizhny Novgorod – Moscow highway during the research. Morphology of parts and organs of the birch has changed due to the environmental conditions unusual for this species; various morphoses and modifications have appeared. Marked changes in the form of increased whorled shoots, variations in the shape and morphology of leaf laminas, and an increase in thickness and structure of cover tissues were noted. It was found that modified parameters occur according to patterns that depend on the remoteness of plants from the pollution source and the spatial location of their vegetative parts and organs. The revealed regularities can be used in selection of birch resistant to chemical pollution, as well as in improvement of dendroindication methods.

For citation: Zakharov A.B., Besschetnov V.P. Anomalies of Birch (Betula) Branching in Protective Forest Belts of Highways. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 95–104. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.95

Keywords: silver birch, morphology, pollutants, plant modifications, variability, dendroindication, protective forest belts.

Поступила 16.01.19 / Received on January 16, 2019