Почтовый адрес: САФУ, Редакция «Лесной журнал», наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002, ауд. 1425

Тел.: 8(8182) 21-61-18
Сайт: http://lesnoizhurnal.ru/ 
e-mail: forest@narfu.ru

RussianEnglish



архив

Элементный химический состав Populus tremula в условиях техногенных экосистем Кузбасса. С. 107-120

 Версия для печати

Загурская Ю.В., Сиромля Т.И.

Рубрика: Лесное хозяйство

Скачать статью (pdf, 0.4MB )

УДК

581.192(574.24):582.623.2

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-3-107-120

Аннотация

Populus tremula L. (осина) – один из широко распространенных видов древесных растений, который до сих пор недостаточно исследован как в экологическом, так и в биогеохимическом плане. Известно, что в надземных частях осины может в повышенных количествах накапливаться Cd. Это особенно важно в связи с интересом к комплексному использованию древесных ресурсов. Цель работы – сравнительное изучение содержания химических элементов в различных органах подроста P. tremula при техногенном воздействии на фитоценоз. Методом атомно-эмиссионного спектрометрического анализа (для As и Hg – атомно-абсорбционная спектроскопия) нами проанализировано содержание 30 химических элементов в надземных органах молодых растений P. tremula из техногенно нарушенных местообитаний Кузбасса (юг Западной Сибири), в т. ч. на зарастающих породных отвалах угольных карьеров. Между содержанием золы или отдельных химических элементов и типом нарушения экотопов зависимость не обнаружена. Суммарное количество химических элементов увеличивается от коры к листовой пластине, т. е. по мере продвижения к более физиологически активным органам. Самая низкая зольность характерна для коры, у стеблей она выше, при этом не было выявлено зависимости зольности от возраста, а у «чистых» и «запыленных» стеблей статистически значимо отличались концентрации Al, Ca, Cr, Fe, Ga, Mn, Na, Si и Ti. Запыленные черешки, кроме указанных элементов, содержали больше Ba, Be, La, Pb, Sc и Zr, листовые пластины еще и V, Y, Yb. Между зольностью и содержанием перечисленных химических элементов установлена прямая сильная корреляционная связь – 0,64–0,87 для стеблей и 0,75–0,93 для черешков и листьев. Уровень Cd в листьях, черешках и некоторых образцах коры P. tremula превышает предельно допустимую концентрацию для растительного лекарственного сырья. Отсутствие взаимосвязи содержания этого элемента с запыленностью образцов свидетельствует о том, что высокие концентрации Cd в надземных органах обусловлены видовыми особенностями P. tremula, а именно высоким транслокационным потенциалом.

Сведения об авторах

Ю.В. Загурская1*, канд. биол. наук; ResearcherID: M-3233-2014,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8101-0945
Т.И. Сиромля2, д-р биол. наук; ResearcherID: W-9101-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0155-2283

1Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения РАН (Институт экологии человека), просп. Ленинградский, д. 10, г. Кемерово, Россия, 650065; syjil@mail.ru
2Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН, просп. акад. Лаврентьева, д. 8/2, г. Новосибирск, Россия, 630090; siromlya@issa-siberia.ru

Ключевые слова

Salicaceae, осина обыкновенная, антропогенное воздействие, элементный химический состав, органоспецифичность, растительные ресурсы, тяжелые металлы, биогенные элементы, рекультивация отвалов угольных карьеров, Кемеровская область

Для цитирования

Загурская Ю.В., Сиромля Т.И. Элементный химический состав Populus tremula в условиях техногенных экосистем Кузбасса // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 3. С. 107–120. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-3-107-120

Литература

  1. Артамонова В.С., Бортникова С.Б. Биогеохимическая характеристика корнеобитаемого слоя травянистых растений на рекультивированных участках техногенных отходов // Вестн. Пермск. ун-та. Сер.: Биология. 2022. Вып. 2. С. 155–163. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2022-2-155-163

  2. Гарипов Н.Р. Сравнительный анализ состава и содержания некоторых экстрактивных компонентов древесины и коры осины (Populus tremula L.) // Лесохоз. информ.: Электрон. сетев. журн. 2016. No 1. С. 65–70.

  3. Государственная фармакопея Российской Федерации. Изд. 14. Т. 4. М.: Мин-во здрав. РФ, 2018. 1833 с.

  4. Гродецкая Т.А., Баранов О.Ю., Ржевский С.Г., Федулова Т.П., Шабанова Е.А., Константинов А.В., Машкина О.С. Молекулярно-генетический анализ размноженных in vitro клонов Populus alba L. и Populus tremula L. с использованием микросателлитных маркеров // Лесотехн. журн. 2021. Т. 11, No 3 (43). С. 16–30. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2021.3/2

  5. Грязькин А.В., Чан Ч.Т., Ван Х.В., Прокофьев А.Н., Хоанг М.А. Комплексная оценка сырьевых ресурсов березняков // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. No 1. С. 23–35. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-1-23-35

  6. Данилов Д.А., Яковлев А.А., Суворов С.А., Крылов И.А., Корчагов С.А., Хамитов Р.С. Формирование надземной фитомассы лиственных древесных пород на постагрогенных землях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. No 1. С. 65–76. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-65-76

  7. Дейнеко И.П., Фаустова Н.М. Элементный и групповой химический состав коры и древесины осины // Химия раст. сырья. 2015. No 1. С. 51–62. https://doi.org/10.14258/jcprm.201501461

  8. Железнова О.С., Черных Н.А., Тобратов С.А. Цинк и кадмий в фитомассе древесных растений лесных экосистем: закономерности транслокации, аккумуляции и барьерных механизмов // Вестн. Рос. ун-та дружбы народов. Сер.: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2017. Т. 25, No 2. С. 253–270. https://doi.org/10.22363/2313-2310-2017-25-2-253-270

  9. Загурская Ю.В., Сиромля Т.И. Элементный химический состав коры осины на отвалах угольных карьеров Кузбасса // Природно-ресурсный потенциал и экологическая реабилитация деградированных ландшафтов: материалы науч.-практ. конф. Грозный: Чеченск. гос. ун-тет им. А.А. Кадырова, 2023. С. 142–145. https://doi.org/10.36684/86-1-2023-142-145

  10. Кароматов И.Дж., Расулова Х.Н. Осина – перспективы использования в медицине (обзор литературы) // Биология и интегративная медицина. 2017. No 3. С. 157–162.

  11. Копытов А.И., Масаев Ю.А., Масаев В.Ю. Влияние технологии взрывных работ на состояние окружающей среды в Кузбассе // Уголь. 2020. No 5. С. 57–62. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-5-57-62

  12. Копытов А.И., Шаклеин С.В. Направление совершенствования стратегии развития Угольной отрасли Кузбасса // Уголь. 2018. No 5. С. 80–86. http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-5-80-86

  13. Коропачинский И.Ю., Встовская Т.Н. Древесные растения Азиатской России. Новосибирск: Гео, 2012. 707 c.

  14. Кузнецова С.А., Скворцова Г.П., Мороз А.А., Королькова И.В., Счисленко С.А., Левданский В.А., Кузнецов Б.Н., Чесноков Н.В. Получение ветеринарных препаратов из коры осины и изучение их лечебно-профилактических свойств при экспериментальном эшерихиозе животных // Журнал СФУ. Химия. 2018. Т. 11, No 4. С. 604–615. http://doi.org/10.17516/1998-2836-0103

  15. Леднев С.А., Шарапова А.В., Семенков И.Н., Королева Т.В. Растительные сукцессии на отвалах угольных шахт в лесостепи Тульской области // Изв. РАН. Сер.: Геогр. 2020. T. 84, No 2. С. 239–245. https://doi.org/10.31857/S2587556620020089

  16. Манаков Ю.А. Особенности зарастания отвалов на разных стадиях восстановительной сукцессии в Кузбассе // Успехи современного естествознания. 2012. No 11. Ч. 1. С. 132–134.

  17. Мартынов А.М., Чупарина Е.В. Исследование фенольных соединений и элементного состава коры Populus tremula L. // Сиб. мед. журн. (Иркутск). 2015. Т. 133, No 2. С. 118–120.

  18. Никулина Н.С., Вострикова Г.Ю., Дмитренков А.И., Филимонова О.Н., Никулин С.С. Защитная обработка древесины смолой на основе фракции С9, модифицированной отходами полиметилметакрилата // Изв. вузов. Лесн. журн. 2014. No 6 (342). С. 138–143.

  19. Романкевич Е.А. Живое вещество Земли (биогеохимические аспекты проблемы) // Геохимия. 1988. No 2. С. 292–306.

  20. Сиромля Т.И. Химические элементы в растениях – фолиарный путь поступления // Биогеохимия – научная основа устойчивого развития и сохранения здоровья человека: тр. XI Междунар. биогеохимич. школы. Тула: ТГПУ, 2019. Т. 2. С. 262–266.

  21. Соболева С.В., Воронин В.М., Есякова О.А. Содержание биологически активных веществ водно-этанольных экстрактов из коры осины и изучение их рострегулирующей активности // Химия раст. сырья. 2020. No 1. С. 373–380. http://doi.org/10.14258/jcprm.2020014442

  22. Уразбаев Х.К. Открытый способ добычи угля // Актуал. проблемы современности. 2021. No 1 (31). С. 182–186.

  23. Царев А.П. Многообразие использования древесины тополей // Изв. вузов. Лесн. журн. 2018. No 5. С. 48–64. https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2018.5.48

  24. Царев А.П., Царева Р.П., Царев В.А., Лаур Н.В. Селекционные испытания факториальных гибридов Populus tremula L. в ювенильном возрасте // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. No 5. С. 9–20. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-9-20

  25. Шевченко О.С., Нехорошев С.В. Минеральный состав листьев осины обыкновенной, произрастающей на территории Ханты-Мансийского автономного округа – Югры // Химия. Экология. Урбанистика: материалы Всерос. науч.-практ. конф. (с междунар. участием). Пермь: Пермск. нац. исслед. политехн. ун-т, 2021. Т. 2. С. 206–209.

  26. Baldantoni D., Cicatelli A., Bellino A., Castiglione S. Different Behaviours in Phytoremediation Capacity of Two Heavy Metal Tolerant Poplar Clones in Relation to Iron and Other Trace Elements. Journal of Environmental Management, 2014, vol. 146, pp. 94–99. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2014.07.045

  27. Dunn C.E. Biogeochemistry in Mineral Exploration. Handbook of Exploration and Environmental Geochemistry, 2007, vol. 9, pp. 1–460. https://doi.org/10.1016/S1874-2734 (07)09001-8

  28. Guleria S., Singh H., Sharma V., Bhardwaj N., Arya S.K., Puri S., Khatri M. Polyhydroxyalkanoates Production from Domestic Waste Feedstock: a Sustainable Approach towards Bio-Economy. Journal of Cleaner Production, 2022, vol. 340, art. no. 130661. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130661

  29. Hassinen V., Vallinkoski V.-M., Issakainen S., Tervahauta A., Kärenlampi S., Servomaa K. Correlation of Foliar MT2b Expression with Cd and Zn Concentrations in Hybrid Aspen (Populus tremula×tremuloides) Grown in Contaminated Soil. Environmental Pollution, 2009, vol. 157, iss. 3, pp. 922–930. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.10.023

  30. Kivinen S., Koivisto E., Keski-Saari S., Poikolainen L., Tanhuanpää T., Kuzmin A., Viinikka A., Heikkinen R.K., Pykälä J., Virkkala R., Vihervaara P., Kumpula T. A Keystone Species, European Aspen (Populus tremula L.), in Boreal Forests: Ecological Role, Knowledge Needs and Mapping Using Remote Sensing. Forest Ecology and Management, 2020, vol. 462, art. no. 118008. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118008

  31. Kozlov M.V., Zverev V. Suitability of European Aspen (Populus tremula) for Rehabilitation of Severely Polluted Areas. Russian Journal of Ecology, 2022, vol. 53, no. 3, рр. 181–190. https://doi.org/10.1134/S1067413622030067

  32. Pesonen J., Kuokkanen T., Kaipiainen E., Koskela J., Jerkku I., Pappinen A., Villa A. Chemical and Physical Properties of Short Rotation Tree Species. European Journal of Wood and Wood Products, 2014, vol. 72, pp. 769–777. https://doi.org/10.1007/s00107-014-0841-5

  33. Platonov A.D., Snegireva S.N., Drapalyuk M.V., Novikov A.I., Kantyeva E.V., Novikova T.P. Wood Quality along the Trunk Height of Birch and Aspen Growing in the Restoring Forests of Central Russia. Forests, 2022, vol. 13, no. 11, art. no. 1758. https://doi.org/10.3390/f13111758

  34. Reimann C., Koller F., Frengstad B., Kashulina G., Niskavaara H., Englmaier P. Comparison of the Element Composition in Several Plant Species and Their Substrate from a 1 500 000-km2 area in Northern Europe. Science of the Total Environment, 2001, vol. 278, iss. 1–3, pp. 87–112. https://doi.org/10.1016/S0048-9697 (00)00890-1

  35. Rogers P.C., Pinno B.D., Šebesta J., Albrectsen B.R., Li G., Ivanova N., Kusbach A., Kuuluvainen T., Landhäusser S.M., Liu H., Myking T., Pulkkinen P., Wen Z., Kulakowski D. A Global View of Aspen: Conservation Science for WideSpread Keystone Systems. Global Ecology and Conservation, 2020, vol. 21, art. no. e00828. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2019.e00828

  36. Thakur A.K., Kumar P., Parmar N., Shandil R.K., Aggarwal G., Gaur A., Srivastava D.K. Achievements and Prospects of Genetic Engineering in Poplar: a Review. New Forests, 2021, vol. 52, pp. 889–920. https://doi.org/10.1007/s11056-021-09836-3

  37. Tőzsér D., Horváth R., Simon E., Magura T. Heavy Metal Uptake by Plant Parts of Populus Species: a Meta-Analysis. Environmental Science and Pollution Research, 2023, vol. 30, pp. 69416–69430. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27244-2

  38. Veselá H., Lhotáková Z., Albrechtová J., Frouz J. Seasonal Changes in Tree Foliage and Litterfall Composition at Reclaimed and Unreclaimed Post-Mining Sites. Ecological Engineering, 2021, vol. 173, art. no. 106424. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2021.106424

  39. Zagurskaya Yu.V., Siromlya T.I., Kotsupiy O.V., Babaeva E.Yu., Ufimtsev V.I. Physiological and Biochemical Characteristics of Populus tremula Leaves in Anthropogenic Disturbed Habitats. BIO Web of Conferences: IV (VI)th All-Russia Scientific-Practical Conference “Prospects of Development and Challenges of Modern Botany”, 2018, vol. 11, art. no. 00050. https://doi.org/10.1051/bioconf/20181100050