Характеристика пигментного комплекса листьев Betula pendula Roth. при различных типах загрязнения в условиях Южно-Уральского региона. C. 103–120

УДК

574.24

DOI:

10.37482/0536-1036-2026-1-103-120

Аннотация

Представлены результаты исследования пигментного комплекса листьев березы повислой при произрастании в условиях различных типов промышленного загрязнения Южно-Уральского региона: Стерлитамакский промышленный центр (аэротехногенное полиметаллическое загрязнение), Карабашский медеплавильный комбинат (аэротехногенное полиметаллическое загрязнение в сочетании с сернистым ангидридом), Учалинский горно-обогатительный комбинат (полиметаллическое загрязнение в условиях отвалов вскрышных пород медно-колчеданной горнорудной промышленности), Кумертауский буроугольный разрез (полиметаллическое загрязнение в условиях отвалов вскрышных пород буроугольного разреза), Уфимский промышленный центр (аэротехногенное нефтехимическое загрязнение). Показан дисбаланс пигментного комплекса листьев березы для всех исследованных типов загрязнения, который выражается в отсутствии согласованности между адаптивными реакциями пигментов и их соотношений. Четко выделить общую адаптивную реакцию для всего пигментного комплекса в каждом промышленном центре не представляется возможным. С некоторой долей условности можно отметить, что при полиметаллическом загрязнении в сочетании с сернистым ангидридом пигментный комплекс характеризуется преимущественно толерантной адаптивной реакцией, в условиях отвалов вскрышных пород медно-колчеданной горнорудной промышленности – стрессовой, в условиях отвалов вскрышных пород буроугольной горнорудной промышленности – нейтральной, а при нефтехимическом и аэротехногенном полиметаллическом загрязнениях преобладающая реакция отсутствует. По степени увеличения дисбаланса в пигментном комплексе промышленные центры образуют ряд по возрастанию: Кумертауский буроугольный разрез – Учалинский горно-обогатительный комбинат – Карабашский медеплавильный комбинат – Стерлитамакский промышленный центр – Уфимский промышленный центр. Соотношение хлорофилла a и b определяет устойчивый баланс между хлорофиллами во всех типах загрязнения, но выделяет нефтехимическое загрязнение как более значимый стрессовый фактор. Соотношение хлорофилла a + b и каротиноидов показывает отсутствие стабильности во всех типах загрязнения и выделяет аэротехногенное полиметаллическое, нефтехимическое и полиметаллическое загрязнения в условиях медно-колчеданных отвалов как более значимые стрессовые факторы. Разработка рекомендаций по применению березы для защитных насаждений должна быть основана на комплексной оценке ее адаптивных реакций на различных иерархических уровнях. Это позволит целенаправленно использовать березу в условиях, где она толерантна к загрязнению и обладает высоким адаптивным потенциалом, и исключить ее применение в посадках в стрессовых условиях, где ее приспособительные возможности ограничены.

Сведения об авторах

Р.Р. Галимов, аспирант; ResearcherID: KIH-6235-2024,
ORCID: https://orcid.org/0009-0002-1472-1469
Р.В. Уразгильдин*, д-р биол. наук, доц.; ResearcherID: K-9714-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2071-9306

Уфимский Институт биологии Уфимского федерального исследовательского центра РАН, просп. Октября, д. 69, г. Уфа, Россия, 450054; ramil_galimov_98@mail.ru, urv@anrb.ru*

Ключевые слова

береза повислая, пигментный комплекс листьев, адаптивные реакции, промышленное загрязнение, Южно-Уральский регион

Для цитирования

Галимов Р.Р., Уразгильдин Р.В. Характеристика пигментного комплекса листьев Betula pendula Roth. при различных типах загрязнения в условиях Южно-Уральского региона // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 1. С. 103–120. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-1-103-120

Литература

1. Баландайкин М.Э. Динамика и различия в концентрации основных фотосинтетических пигментов листьев березы, произрастающей в неоднородных условиях // Химия растит. сырья. 2014. No 1. С. 159–164. https://doi.org/10.14258/jcprm.1401159
2. Белова Т.А., Гончарова Е.Е., Протасова М.В. Оценка пигментного состава березы повислой под влиянием антропогенной нагрузки // Auditorium. Электрон. науч. журн. Курск. гос. ун-та. 2023. No 1 (37). Режим доступа: https://api-mag.kursksu.ru/api/v1/get_pdf/4810/ (дата обращения: 10.12.25).
3. Бухарина И.Л., Поварницина Т.М., Ведерников К.Е. Эколого-биологические особенности древесных растений в урбанизированной среде. Ижевск: Ижевск. ГСХА, 2007. 216 с.
4. Васфилов С.П. Возможные пути негативного влияния кислых газов на растения // Журн. общ. биол. 2003. Т. 64, No 2. С. 146–159.
5. Галимов Р.Р., Уразбахтин А.А., Уразгильдин Р.В. Сравнительная характеристика морфологических параметров листьев и побегов березы повислой при различных типах загрязнения в условиях Южно-Уральского региона // Леса России и хоз-во в них. 2024. No 4 (91). С. 94–105. https://doi.org/10.51318/FRET.2024.91.4.010
6. Гамалей Ю.В. Развитие хлоренхимы листа. Л.: Наука, 1978. 192 c.
7. Гетко Н.В. Растения в техногенной среде: Структура и функция ассимиляционного аппарата. Минск: Наука и техника, 1989. 208 с.
8. Горышина Т.К., Заботина Т.Н., Пружина Е.Г. Пластидный аппарат травянистых растений лесостепной дубравы в разных условиях освещенности // Экология. 1975. No 15. С. 15–22.
9. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и окружающей среды республики Башкортостан в 2022 году. Уфа: Самрау, 2023. 319 с.
10. Донцов А.С., Сунцова Л.Н., Иншаков Е.М. Оценка состояния окружающей среды г. Красноярска по состоянию фотосинтетического аппарата ели сибирской // Хвойные бореал. зоны. 2016. No 37 (5-6). С. 246–250.
11. Дончева-Бонева М.Н. Воздействие токсических газов на содержание пигментов в хвое сосны обыкновенной // Влияние атмосферного загрязнения и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию состояния лесов Центральной и Восточной Европы. Т. 1. М.: МГУЛ, 1996. С. 56–57.
12. Кавеленова Л.М., Малыхина Е.В., Розно С.А., Смирнов Ю.В. К методологии экофизиологических исследований листьев древесных растений // Поволж. экол. журн. 2008. No 3. С. 200–210.
13. Майдебура И.С. Влияние загрязнения воздушного бассейна города Калининграда на анатомоморфологические особенности и биохимические показатели древесных растений: дис. ... канд. биол. наук. Калининград, 2006. 146 с.
14. Маракаев О.А., Смирнова Н.С., Загоскина Н.В. Техногенный стресс и его влияние на лиственные древесные растения (на примере парков г. Ярославля) // Экология. 2006. No 6. С. 410–414. https://doi.org/10.1134/S1067413606060026
15. Методы биохимического анализа растений / под ред. В.В. Полевого, Г.Б. Максимовой. Л.: ЛГУ, 1978. 192 с.
16. Мокроносов А.Т. Фотосинтетическая функция и целостность растительного организма // 42-е Тимирязевские чтения. М.: Наука, 1983. 64 с.
17. Реферат по итогам оказания услуг по осуществлению регулярных наблюдений химического загрязнения атмосферного воздуха на территории города Карабаша, где нет государственной наблюдательной сети. Челябинск: Филиал ЦЛАТИ по УФО, 2021. 7 с.
18. Соколова Г.Г. Влияние техногенного загрязнения на пигментный состав листьев березы повислой (Betula pendula Roth.) в условиях города Барнаула // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2020. Т. 19, No 1. С. 223–228. https://doi.org/10.14258/pbssm.2020044
19. Стасова В.В., Скрипальщикова Л.Н., Астраханцева Н.В., Барченков А.П. Фотосинтетические пигменты в листьях березы повислой при техногенном воздействии // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. No 3. С. 35–47. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-35-47
20. Тахтаджян А.А. Высшие растения. Т. 1. М.; Л.: АН СССР, 1956. 488 с.
21. Тужилкина В.В. Реакция пигментной системы хвойных на длительное аэротехногенное загрязнение // Экология. 2009. No 4. С. 243–248.
22. Уразгильдин Р.В. Лесообразующие виды Предуралья в условиях техногенеза: сравнительная эколого-биологическая характеристика, видоспецифичность, адаптивные реакции, адаптивные стратегии: дис. ... д-ра биол. наук. Уфа, 2021. 367 с.
23. Уразгильдин Р.В., Аминева К.З., Зайцев Г.А., Кулагин А.Ю., Яшин Д.А. Сравнительная характеристика формирования пигментного комплекса дуба черешчатого (Quercus robur L.), липы сердцевидной (Tilia cordata Mill.) и березы повислой (Betula pendula Roth.) в условиях промышленного загрязнения // Карельск. науч. журн. 2016. Т. 5, No 1 (14). С. 90–94.
24. Флора СССР. Т. 1 / под ред. М.М. Ильина. Л.: АН СССР, 1934. 302 с.
25. Цандекова О.Л. Динамика накопления пигментов в листьях Betula pendula Roth. в условиях породного отвала угледобывающей промышленности // Вестн. Алтайск. гос. аграрн. ун-та. 2016. No 6 (140). С. 60–64.
26. Цандекова О.Л., Неверова О.А. Влияние выбросов автотранспорта на пигментный комплекс листьев древесных растений // Изв. СамНЦ РАН. 2010. Т. 12, No 1 (3). С. 853–856.
27. Чупахина Г.Н. Физиологические и биохимические методы анализа растений: Практикум. Калининград: Калининградск. ун-т, 2000. 59 с.
28. Шлык А.А., Прудникова И.В., Парамонова Т.К. Биосинтез и состояние хлорофиллов в растении. Минск: Наука и техника, 1975. С. 42–57.
29. Areington C.A., Varghese B., Sershen H. The Utility of Biochemical, Physiological and Morphological Biomarkers of Leaf Sulfate Levels in Establishing Brachylaena discolor leaves as a Bioindicator of SO2 Pollution. Plant Physiology and Biochemistry, 2017, vol. 118, pp. 295–305. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.06.025
30. Goodwin T.W. The Biochemistry of the Carotenoids. Vol. 1: Plants. London, New York, Chapman and Hall Publ., 1980. 378 p. https://doi.org/10.1007/978-94-009-5860-9
31. Gowin T., Góral I. Chlorophyll and Pheophytin Content in Needles of Different Age of Trees Growing under Conditions of Chronic Industrial Pollution. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 1977, vol. 46, no. 1, pp. 151–159. https://doi.org/10.5586/asbp.1977.012
32. Mathis P., Kleo J. The Triplet State of β-Carotene and of Analog Polyenes of Different Length. Photochemistry and Photobiology, 1973, vol. 18, iss. 4, pp. 343–346. https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.1973.tb06431.x
33. Mikhailova T.А., Afanasieva L.V., Kalugina O.V., Shergina О.V., Taranenko E.N. Changes in Nutrition and Pigment Complex in Pine (Pinus sylvestris L.) Needles under Technogenic Pollution in Irkutsk Region, Russia. Journal of Forest Research, 2017, vol. 22, iss. 6, pp. 386–392. https://doi.org/10.1080/13416979.2017.1386020
34. More R.S., Chaubal S.S. Determination of Stress and Comparison by Estimation of Chlorophyll – a, b and Carotenoid Contents among Plants Growing along Mithi River, Mumbai. International Journal of Scientific & Engineering Research, 2017, vol. 8, iss. 1, pp. 1–8.
35. Mukherjee A., Agrawal M. Use of GLM Approach to Assess the Responses of Tropical Trees to Urban Air Pollution in Relation to Leaf Functional Traits and Tree Characteristics. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2018, vol. 152, pp. 42–54. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.01.038
36. Prajapati S.K., Tripathi B.D. Seasonal Variation of Leaf Dust Accumulation and Pigment Content in Plant Species Exposed to Urban Particulates Pollution. Journal of Environmental Quality, 2008, vol. 37, iss. 3, pp. 865–870. https://doi.org/10.2134/jeq2006.0511
37. Prusty B.A.K., Mishra P.C., Azeez P.A. Dust Accumulation and Leaf Pigment Content in Vegetation near the National Highway at Sambalpur, Orissa, India. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2005, vol. 60, iss. 2, pp. 228–235. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2003.12.013
38. Rostunov A., Konchina T., Zhestkova E., Gusev D., Kharitonov S. The Dependence of Morphological and Physiological Indicators of the Leaves of Woody Plants on the Degree of Technogenic Pollution. Technology. Resources: Proceedings of the 11th Internet Scientific and Practical Conference: Vol. 1. Latvia, Rezekne Academy of Technologies, 2017, pp. 235–239. https://doi.org/10.17770/etr2017vol1.2516
39. Seyyednejad S.M., Niknejad M., Yusefi M. Study of Air Pollution Effects on Some Physiology and Morphology Factors of Albizia lebbeck in High Temperature Condition in Khuzestan. Journal of Plant Sciences, 2009, vol. 4, iss. 4, pp. 122–126. https://doi.org/10.3923/jps.2009.122.126