«Состояние насаждений тополя бальзамического (populusbalsamiferal.)»

В городской среде есть своя собственная экосистема, которая образуется в результате взаимодействия ранее природных ландшафтов с инфраструктурой города. Развитие города изменяет и преобразует природный ландшафт, создавая новые - городские экосистемы. Формирование и развитие городских структур приводит к резкому изменению состояния воздуха и природных вод, изменение климата и окружающей среды. Все эти изменения приводят к острым экологическим ситуациям, которые дают возможность оценить состояние окружающей среды.

Биологическая оценка качества окружающей среды и сегодня является важной, поскольку она позволяет провести интегральную характеристику окружающей среды и позволяет оценить влияние человека на окружающую среду в цифрах, которые биологически значимы.

Один из методов рассмотрениякачества окружающей среды является анализ организмов к их устойчивому развитию, используя степень флуктуирующей асимметрии (ФА) для морфологическихпризнаков (Евсеев, Гераськин 2001; Захаров, Кларк, 1993; Захаров и др. 2001).

Что касается городской структуры наиболее комфортным является биоиндикацияпо устойчивому формированию стабильности тестовых показателей дерева, в том числе асимметричности листовой пластинки видов- биоиндикаторов.

Цель исследования:

Выполнить анализ состояния насажденийтополя бальзамического (PopulusbalsamiferaL.) на территории парков г. Уфы.

Задачи исследования:

-оценить интегральный показатель стабильности развития тополя бальзамического (PopulusbalsamiferaL.) на территории парков г. Уфы.

-оценить воздействие абиотических и антропогенных факторов на состояние флуктуирующей асимметрии тополя бальзамического на территории парков г. Уфы.

Актуальность данной работы заключается в оценке современного состояния насаждений тополя бальзамического на территории парков Уфимского промышленного центра.

Новизна. Оценка качества состояния насаждений тополя бальзамического (PopulusbalsamiferaL.) в рекреационных зонах г.Уфы методом интегрального показателя стабильности развития.

Эти определения альтернативны. Если организм наиболее симметричен, тем меньше он асимметричен и наоборот. Конкретные формы симметрии отражает строение тела многих организмов, радиальную либо билатеральную. Абсолютной ассиметричной формой обладают незначительное число организмов. При этом нужно отличать неустойчивость формы (например: у амёбы) от отсутствия симметрии. В природе соразмерность не абсолютна и постоянно содержит определенный уровень асимметрии. Примером считается то, что симметричные листья растений при сложении их пополам, в точности не совпадают.

Компоненты симметрии:

• плоскость симметрии - плоскость, которая делит объект на две равные (зеркально симметричные) половины;

• ось симметрии –это прямая линия, при повороте под некоторым углом вокруг которой, меньший 3600, объект совпадает сам с собой;

• центр симметрии - это точка, которая делит пополам все прямые линии, соединяющие подобные точки объекта.

В основном через центр симметрии проходят оси симметрии, а через ось симметрии - плоскости симметрии, но существуют тела и фигуры, у которых при наличии центра симметрии нет ни осей, ни плоскостей симметрии, а при наличии оси симметрии отсутствуют плоскости симметрии.

Помимо данных геометрических компонентов симметрии, различают биологические:

• антимеры–которые симметрично повторяются вокруг главной оси;

• радиус – это плоскость симметрия антимера;

• интеррадиус–это плоскость, которая проходит между соседнимиантимерами;

• метамеры - это повторяющиеся участки, которые расположены вдоль продольной оси тела организма.

Типы симметрии у биологических объектов:

• сферическая симметрия–это симметричность относительно вращений в трёхмерном пространстве на произвольные углы.

• аксиальная симметрия (симметрия вращения неопределённого порядка, радикальная симметрия)–это симметричность относительно поворотов на произвольный угол вокруг какой-либо оси.

• двусторонняя (билатеральная) симметрия–это симметричность относительно плоскости симметрии (симметрия зеркального отражения).

• трансляционная симметрия–это симметричность относительно сдвигов пространства в каком-либо направлении на некоторое расстояние (её частный случай у животных - метамерия).

• триаксиальная асимметрия–это отсутствие симметрии по всем трём пространственным осям (Заренков, 2009).

2.2 Флуктуирующая асимметрия

Флуктуирующая асимметрия крайне широко распространенное явление.

Все билатеральные текстуры у наиболее разных живых существ охвачены флуктуирующей асимметрией. Установлено, точто нереально исследовать известные свойства всех билатерально - симметричных структур, но у исследованных флуктуирующая асимметрия регистрировалась (Захаров, 1987).

Приприсутствие иных видов асимметрии данноепроявление имеет место, тогда в этом случае она имеет отклонения не от строгой симметрии, а от конкретной средней симметрии.

Симметрия в природе, это как вид согласованности отдельных элементов, которые объединяются в одно целое - из наиболее общих явлений, которое характерно для неживой и живой материи на разных стадиях развития.

Флуктуирующая асимметрия – данный вид асимметрии, который является результатом несовершенства онтогенетических действий. Данное отклонение, которые обладает небольшой, ненаправленной степенью от строгой билатеральной симметрии, а наблюдаемые отклонения, в целом можно отнести к случайным патологиям формирования, нежели к направленным переменам. Вследствие чегоэти незначительные отклонения обладают никакой функциональной значимостью, и при этом присутствуют в пределах определенного люфта, которые возможны естественным отбором. Флуктуирующая асимметрия это проявление внутрииндивидуальной изменчивости, что определяет отличие между гомологичными структурами, которые оказались внутри одного индивида. Данный вид изменчивости обширно распространен у растений, в котором можно выполнить многостороннее исследования метамерных структур в пределах одного индивида, например листьев (часто используемых для таких целей). Главное выделить,то что в случае если уровень флуктуирующей асимметрии является характеристикой индивидуума, тогда можно осуществить исследования различных групп особей по среднему уровню отличий между сторонами, то применяется явление (флуктуирующая асимметрия) можно расценить как популяционная изменчивость. При изучении основных черт флуктуирующей асимметрии, можно отметить основные черты (по различиям между двумя сторонами тела):

- Незначительность-явление, которое определяется природой (случайная изменчивость развития), получается, если эти различия случайны, то они должны быть незначительны. Существенные различия,которые возникают между сторонами, обычно элиминируются отбором. Если появление этих различий постоянно, но при этом отбор не принимает участие, тогда можно говорить об их адаптивном характере, и они не могут быть случайны.

- Ненаправленность - это следствие причин, которые описаны в предыдущем абзаце. Эта черта связи свидетельствует о взаимогашенииу отдельных особей, случайных разнонаправленных различий между сторонами.

-Независимость проявления - зависимость у отдельных особей в появлении различий слева или справа должна отсутствовать, т.к. случайность нарушений признака постоянна. Это играет огромную роль, например, если все фенотипическое разнообразие в рассматриваемой группе особей является следствием случайных нарушений развития, в достаточно однородных, с точки зрения генотипа и среды, условиях окружающей среды.

Наличие всех переходов в природных популяциях от сильно положительной связи между сторонами до полного отсутствия или наоборот, до слабой отрицательной изменчивости, которое является естественным при флуктуирующей асимметрии, потому что исследуемые признаки имеют фенотипическое разнообразие, выявил анализ гетерогенных групп. Преимуществом данного подхода состоит в том, что известна заданная норма, т.е. то, что должно быть при отсутствии воздействий на организм.

Данный метод имеет универсальность в том, что его можно использовать для представителей разных групп живых организмов. Главным является простота методики замеров и расчётов флуктуирующей асимметрии. Наиболее удобными биоиндикаторами являются растения, т.к. они - основные продуценты, находящиеся на границе двух сред - почвы и воздуха, ведут прикрепленный образ жизни, которые доступны и удобны в сборе материала. Для проведения биоиндикационной оценки больших территорий лучше использовать древесные растения, так как травянистые растения в основном отражают микробиотопические условия (Заренков,2009).

2.3 Влияние различных факторов

на уровень флуктуирующей асимметрии

Разный тип скрещивания показывает, что присутствие близкородственного скрещивания и при отдаленной гибридизации степеньфлуктуирующей асимметрии увеличивается. Также имеет значение межгенные взаимодействия, при скрещивании различных форм, в случае присутствия инбридинге трансформация многих локусов (локус - фиксированное положение на хромосоме) в гомозиготное состояние. В случае если проходитнакопление генетических дефектов в организме при таких заболеваниях человека, как волчья пасть, синдром Дауна, то происходит нарушения общей коадаптивности генома.

По степени флуктуирующей асимметрии показал равноценность в популяции, по анализу разных генетически детерминированных морф, за исключением тех случаев, если генетическая морфа имеет гибридное происхождение, которое порождает отклонениекоадаптированности геном. Изучение влияния гетерозиготности популяции на степень флуктуирующуей асимметрии, показал, чтозначимой определяющей оказывается не гетерозиготность по всем локусам, а по тем из них, которые сопряжены с какой-либо чертой (например, рост), которая опосредованно влияет на степень асимметричности.

Зависимость изучаемого показателя от средовых воздействий, показывает то, что забуференность развития изменяется только в определенном диапазоне условий и имеет степень меньшой эффективности в необычных условиях окружающей среды.

В серии исследованныхработ, которые выполнены на растениях, было продемонстрировано то, что если общая устойчивость формирования контролируется генотипом, то сами по себе различия между половинами листа ненаправлены и независимы, поэтому их нельзя отнести ни к генотипическим, ни к средовым различиям.

По анализируемым признакам даже при фоне половых различий изменения уровня флуктуирующей асимметрии не выявлено.

Высокая степень различий по уровню флуктуирующей асимметрии показал анализ медленно и быстрорастущих групп особей в популяциях. Кроме того наибольшая степень асимметрии у медленно растущих особей, можно расценивать как результат понижения устойчивости формирования по сравнению с быстрорастущими группировками особей.

Изменение популяционной динамики данного показателя вовременном порядке, имеет зависимость от устойчивости изменений количество особей. Флуктуирующая асимметрияиграет огромную роль в стабильности популяционной чертой (при условии,в случае если различные поколения формируются в неизменных природных условиях), это относятся к видам, у которых показатель имеет небольшие скачки численности от поколения к поколению. Если у вида численность сильно изменяется в течение популяционных циклов, то данный вид имеет другую ситуацию. Исследования, которые были проведены на обыкновенной бурозубке, (SorexaraneusL., динамика численности подвержена четкому четырехлетнему циклу, и максимально достигает 70-кратного размера) показали уровень увеличение флуктуирующей асимметрии особей, которые родились в год при наибольшем количестве, и уменьшение уровня асимметрии у их потомков при спаде численности.

Каждое индивидуальное развитие организма происходит при помощи сложного регуляторного аппарата, «которое защищает полноценное формообразование от последствий возможных нарушений, как с внутренних факторов, так изменений в факторах внешней среды». По выявлениюмеханизмов этого регуляторного аппарата, а также формы его фенотипического проявления посвящено ряд исследовательских работ. Изучаемый механизм имеет несколько синонимичных названий: гомеостаз развития, стабильность развития, гомеорез (стабилизированный поток). Имеется в виду то, что формирование протекает по конкретному пути, и при высоком уровне стабильности, развитие имеет канализированую степень, т.к. процесс происходит за счет буферных механизмов и проходит идентично, в независимости от некоторых генетических и средовых воздействий.

Если, достигнут пороговый уровень генотипического или средового воздействия, то происходит переход формирования на другой путь.

В основу показателей стабильности развития входят нарушения формирования и онтогенетический шум. Если же нарушения развития, фенодевианты, которые представляют собой высокий уровень изменения морфологии, обычно встречающиеся в природных популяциях с частотой не выше нескольких процентов, тогда онтогенетический шум оказывается операциональным критерием оценки в природных популяциях (Захаров, 1987). Онтогенетический шум, это неожиданная неустойчивость формирования развития или реализационная изменчивость,которая может быть оценена по уровню флуктуирующей асимметрии билатеральных структур. Преимуществом данного подхода в том, что при этом известна заданная норма, которая отсутствует при воздействие, - симметрия, это отклонение от которой вовремя формирования и предполагают собой онтогенетический шум (Захаров и др., 2001).

Проведенное исследование позволяет сделать следующие выводы:

С 2012 по 2014 гг. идет колебание интегрального показателя, среднее значение за три года варьируется с 0,054 по 0,11, и по шкале «отклонений от нормы Захарова В.М.» и имеет условную норму.

Также изменение климатических факторов влияет на асимметрию листовой пластины насаждений тополя бальзамического:

При понижение температуры воздуха увеличивается интегральный показатель асимметрии, а при повышение остается в районе условной нормы;

При повышении атмосферного давления и его неопределенное колебание также влияют на увеличении коэффициента асимметрии;

При повышении влажности воздуха идет увеличение степени асимметрии тополя бальзамического;

При увеличении количество осадков идет уменьшения интегрального показателя асимметрии тополя бальзамического.

Также можно сказать, что среднее количество посетителей варьируется от 38 до 62 человек. И по полученным средним величинам асимметрии, можно сказать, что идет небольшое отклонение от нормы.

7.Бурангулова М.Н., Гарифуллин Ф.Ш., Хазиев Ф.Х., Курчеев П.А., Галимов Г.Ф. Черноземы Башкирии. – Уфа: Башкнигоиздат, – 1969. – 229 с.

8.Бухарина И.Л., Поварницина T.M., Ведерников К.Е. Экологические особенности древесных растений в урбанизированной среде / И. Л. Бухарина, Т.М. Поварницина, К.Е. Ведерников . Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2007. - 216 с.

9.Венгеров П.Д. Экологические закономерности изменчивости и корреляции морфологических структур птиц. Воронеж: Изд-во Воронеж.ун-та, 2001. 247 с.

10.Гареев А.М. Реки и озера Башкортостана. Уфа: Китап, 2001.- 260с

11.Гатин И.М. Естественное возобновление древесных пород в условиях техногенного загрязнения (на примере Уфимского промышленного центра). Автореф. дисс. канд. биол. наук. Тольятти, 2006. - 24 с.

12.Гелашвили Д.Б., Иудин Д.И., Розенберг Г.С., Якимов В.Н., Солнцев Л.А. Фрактальные аспекты популяционной экологии // Современное состояние и пути развития популяционной биологии: Материалы Х Всеросс. популяционного семинара (г. Ижевск, 17-22 ноября 2008 г.). Ижевск: КнигоГрад, 2008. С. 17-20.

13.Гераськин С. А. Использование традесканции для оценки токсичности, тератогенности и мутагенности проб талой воды, содержащих тяжелые металлы // Международный экологический конгресс "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности", Санкт -Петербург, 14-16 июня, 2000. СПб, 2000 -Т. 2. С. 178-181.

14.Гилева Э.А., Нохрин Д.Ю. Флуктуирующая асимметрия краниометрических признаков у восточноевропейской полевки из зоны радиационного неблагополучия // Экология. 2001. -. № 1. - С. 44-49.

15.Гумеров А.Г., Имаев Е.А. Геологическое строение района г. Уфы. Отчет Чесноковской ПСП по результатам работ за 1959-1960 гг. - Уфа: БТГУ, 1961.-128 с.

16.Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Башкортостан в 2013 году. – Уфа: Министерство природопользования и экологии РБ, 2012.- 367с.

17.Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Башкортостан в 2012 году. – Уфа: Министерство природопользования и экологии РБ, 2013.-11с.

18. Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Башкортостан в 2013 году. – Уфа: Министерство природопользования и экологии РБ, 2014.- 13с.

19.Дружкина Т.А., Лебедь Л.В. Исследование биоиндикационных свойств древесных пород в городской среде. - URL #"justify">6.Евсеева Т. И.

20.Евсеева Т.И., ГераськинС.А. Сочетанное действия факторов радиационной и нерадиационной природы на традесканцию. Екатеренбург: УРО РАН, 2001. 156 с.

21.Егорова Е.И., Белолипецкая В.И. Биотестирование и биоиндикация окружающей среды. Уч. пособие. Г.Обнинск: ИАТЭ, 2000. 80с.

22.Заренков Н. А. «Биосимметрика» М.: "Либроком", 2009. - 320 с.

23. Зайцев Г. А., Кулагин А. Ю. Сосна обыкновенная и нефтехимическое загрязнение: дендроэкологическая характеристика, адаптивный потенциал и использование // Тр. Ин-т биологии УНЦ РАН. — М.: Наука, 2006. 124 с.

24.Захаров В.М. Асимметрия морфологических структур животных как показатель незначительных изменений состояния среды // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - Л.: 25.Гидрометеоиздат, 1981.Т.4. -С.59-66.

25.Захаров В.М. Асимметрия животных. - М.:Наука,1987. - 216 с.

26.Захаров В.М., Кларк Д.М. Биотест: интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. Моск. отделение МФ «Биотест». - М., 1993. - С.68.

27.Захаров В.М., Крысанов Е.Ю., 1996. (ред.). Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье среды. М., 170 с.

28. Захаров В.М., Чубинишвили А.Т. Мониторинг здоровья среды на охраняемых природных территориях. М.: Центр экологической политики России, 2001. 78 с.

29.Захаров В.М, Яблоков А.В. Анализ морфологической изменчивости как метод оценки состояния природных популяций //Новые методы изучения почвенных животных в радиоэкологических исследованиях. - М.: Наука,1985. - С.176-185.

30.Захаров В.М., А.С. Баранов, В.И. Борисов, А.В. Валецкий, Н.Г. Кряжева, Е.К. Чистякова, А.Т. Чубинишвили. Здоровье среды: методика оценки. Центр экологической политики России, Центр здоровья среды. - М., 2000а. - 68 с.

31.Захаров В.М., А.Т. Чубинишвили, С.Г. Дмитриев, А.С. Баранов, В.И. Борисов, А.В. Валецкий, Е.Ю. Крысанов, Н.Г. Кряжева, А.В. Пронин, Е.К. Чистякова. Здоровье среды: практика оценки. Центр экологической политики России, Центр здоровья среды. - М., 2000б. - 320 с.

32.Захаров В.М., Жданова Н.П., Кирик Е.Ф., Шкиль Ф.Н. Онтогенез и популяция: оценка стабильности развития в природных популяциях. Онтогенез. 2001.Т. 32. № 6. С. 404-421.

33.Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. - Киев: Наук, думка, 1978. - 247 с.

34.Климат Уфы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 118 с.

35.Колупаев В. Б. Парамеции и черви как индикаторы загрязнения почв городских территорий // Международная научная конференция " Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон", Санкт- Петербург, 18-20 окт., 2000. СПб, 2000-С.73-74.

36.Комаров В. Л. Род 357. Тополь- PopulusL.// Флора СССР. В 30 т./ Гл. ред. Тома акад. В. Л. Комаров. - М.-Л.: Изд-во АГ СССР, 1936.- Т.V.-С.241-242.-276+26с.-5175 экз.

37. Кулагин Ю.З. Древесные растения и промышленная среда. М.: Наука,1974.-124с.

38.Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К., Захарова В.М. Анализ стабильности развития берёзы повислой в условиях химического загрязнения. - Экология, 1996, №6, с. 441-444.

39.Лебедева Н.В. Экотоксикология и биогеохимия географических популяций птиц. М. 1999: Изд. Наука. 199 с.

40.Лебедева Н.В., Савицкий P.M. Накопление металлов врановыми птицами Ростовской области // Кавказский орнитологический вестник. Ставрополь, 2003. Вып. 15. С. 63-70.… 92.

41.Лесной план Республики Башкортостан в 2011году.-Уфа: Министерство лесного хозяйства РБ,2012.-147 с.

42.Мильков Ф. Н. Рукотворные ландшафты. — М.: Мысль, 1978 — 86 с.

43.Мукатанов А.Х. Ландшафты и почвы Башкортостана. Уфа, 1992. 118 с.

44.Мукатанов А.Х. Лесные почвы Башкортостана. – Уфа: Гилем, 2002. – 264 с.

45.Мукатанов А.Х. Почвенно-экологическое районирование Башкирии // Почвоведение. – 1993. – №9. – С.47-50.

46. Николаевский B.C. Биологические основы газоустойчивости растений. — Новосибирск: Наука, 1979. 280с.

47.Николаевский B.C. Некоторые вопросы методологии и методики фонового мониторинга // Опыт и методы экологического мониторинга. — Пущино, 1978. С.53-54.

48.Николаевский B.C. Экологическая оценка загрязнения среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации. — Пушкино: ВНИИЛМ, 2002. 220 с.

49. Очерки по физической географии г. Уфы и его окрестностей (в помощь учителю) // Ученые записки БГУ. Сер.географ. – Уфа: Изд-во БГУ, 1970. – Вып.32. – 118 с.

50. Печаткин В.В., Гарипов Ф.Н., Кулагин А.Ю. Современные проблемы ' эколого-экономической оценки лесов Республики Башкортостан. — Уфа:1. Гилем, 2005. 130 с.

51.РевичБ.А. «Горячие точки» химического загрязнения окружающей среды и здоровье населения России / под ред. В.М. Захарова. - М.: Акрополь, Общественная палата РФ, 2007. - 192 с.

52. Серые лесные почвы Башкирии / Сборник статей. – Уфа: БФАН СССР, 1963. – 352 с.

53.Соколова Н.А. Одна из глобальных задач// Московский журнал

54. Соколов С. Я., Шипчинский Н.В., Ярмоленко А. В. Род 3. PopulusL.-Тополь// Деревья и кустарники СССР.Дикорастущие,культивируемые и перспективные для интропродукции./ Ред. Тома С. Я. Соколов.-М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1951.-Т. Б. Покрытосеменные.- С.210-211.-612с.-2500 экз.

международного права, 1996. - №3. –с. 103-113.

55. Тагирова О.В. Современное состояние лесных насаждений природно-ландшафтного комплекса г.Уфы и пригородных территорий // Экология в высшей школе: синтез науки и образования. Материалы Всероссийской научно-практической конференции 30 марта - 1 апреля 2009 года.: в 2 ч. - Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2009г.- ч. 1.-С. 119-123

56.Тайчинов С.Н., Туровцев М.М., Меринов М.М., Шигаев М.С. Почвы Башкирии (Классификация, номенклатурный список, основные признаки и система условных обозначений) // Почвы Башкирии и пути рационального их использования. Уфа. – 1959. – Вып.2. – С.5-33.

57.Тарабрин В.П., Чернышева Л.В., Пельтихина Р.И. Использование зеленых насаждений для оптимизации среды в зоне влиянияпредприятий черной металлургии // Растения и промышленная среда. -Свердловск, 1984 вып. 10. - С.63-85.

58.Турикешев Г.Т. - Г.Краткий очерк по физической географии окрестностей г. Уфы: Учебное пособие. Уфа: БГПУ,2000-160 с.

59.Физико-географическое районирование Башкирской АССР (Репринтное издание Ученые записки. T.XVI. Серия географическая №1.). – Уфа:БГУ. 2005. – 212 с.

60.Хазиев Ф.Х., Герасимов Ю.В., Мукатанов А.Х., Бульчук П.Е., Курчеев П.А. Морфогенетическая и агропроизводственная характеристика почв Башкирской АССР. – Уфа: БФАН СССР, 1985. – 136 с.

61.Харашвили И.Г. Изменение травяного покрова под влиянием рекреационной нагрузки в природных лесах зеленой зоны города Тбилиси. Рустави // Тр. Тбилис. института леса, вып. 28. 1980.— С. 205-210.

62. Чистякова Е.К., Кряжева Н.Г. Возможность использования показателя стабильности развития и фотосинтетической активности для исследования состояния природных популяций растений на примере березы повислой. Онтогенез. 2001. Т. 32. № 6. С. 422-427.

63.Чубинишвили А.Т.,. Оценка состояния природных популяций озерной лягушки (Ranaridibunda) в районе Нижней Волги по гомеостазу развития: цитогенетический и морфогенетический подходы. Зоол. журн. - 1998- Т.77, №8. - С. 942-946.

64.Owen Robert D., McBee K. Analysis of asymmetry and morphometric variation in natural populations of chromosome-damaged mice/ Tex.I.Sc., 1990,42,4.-P.319-332.