ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА СОСТОЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПРИДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ

Маврин Г.В.¹, Сиппель И.Я.², Мансурова А.И.³

¹ Кандидат химических наук, доцент, ² кандидат химических наук, доцент, ³ младший научный сотрудник, ФГБОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА СОСТОЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПРИДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ

Аннотация

В статье представлены результаты исследования влияния интенсивности движения автотранспорта на морфологические признаки листьев деревьев придорожной полосы и на содержание рибофлавина в них.

Ключевые слова: биоиндикация, рибофлавин, флуктуирующая асимметрия, выбросы автотранспорта.

Mavrin G.V.¹,  Sippel I. J.², Mansurova A.I.³

¹ Сandidate of Сhemical Sciences, associate professor, ² Сandidate of Сhemical Sciences, associate professor, ³ junior scientist,  FSBEI HPE "Kazan (Volga region) Federal University

STUDY OF THE INFLUENCE OF MOTOR TRANSPORT ON THE CONDITION OF ROADSIDE VEGETATION STRIPS

Abstract

In the article the results of research of influence of intensity of motion of motor transport are presented on the morphological signs of leaves of trees of wayside stripe and on maintenance of riboflavin in them.

Keywords: bioindication, riboflavin, fluctuating asymmetry, motor vehicle emissions.

Загрязнение атмосферы городов отработавшими газами автомобильных двигателей является актуальной экологической проблемой, требующей неотложного решения. В городе Набережные Челны, крупнейшем промышленном центре Закамского региона, выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта составили в 2013 году 65,1 % от суммарных выбросов в атмосферу; в 2012 году этот показатель был равен 69,5 % [1]. Отработавшие газы автомобильных двигателей, содержащие десятки токсичных веществ, оказывают негативное воздействие на растительность придорожной полосы, что проявляется в морфологических признаках листьев деревьев вблизи транспортных магистралей, в биохимическом плане отражается на содержании рибофлавина в зеленой массе растений, а в долгосрочной перспективе сказывается в уменьшении сроков жизни древостоя. Фиксация и оценка происходящих с растениями изменений, которые могут регистрироваться уже на самых ранних стадиях деградации, дают достоверную картину условий места произрастания растений и отражают состояние городской среды.

Одним из методов биоиндикации антропогенной нагрузки является определение интегрального показателя флуктуирующей асимметрии ассимиляционного аппарата многолетних древесных растений в качестве критерия стабильности их развития [2]. Под флуктуирующей асимметрией  (ФА) понимается незначительные и случайные отклонения от строгой билатеральной симметрии биообъектов. Выбор многолетних древесных растений в качестве объекта исследования связан с рядом причин. Во-первых,  у древесных форм растений ежегодно формируются листья, во-вторых, многие виды имеют повсеместное распространение и четко выраженные признаки, что позволяет проводить постоянный мониторинг. Принцип исследования стабильности развития по показателю флуктуирующей асимметрии основан на нарушении симметрии листовой пластины у древесных форм растений под воздействием антропогенных факторов. [3]

Под действием вредных веществ, загрязняющих почву и воздух, в листьях растений изменяется содержание некоторых веществ, в частности рибофлавина. Данные по количественному содержанию рибофлавина могут быть использованы при мониторинге окружающей среды для полного понимания физиолого-экологического состояния растительных организмов, особенно при действии экологических стрессов. [4]

С целью оценки воздействия автотранспорта на растительность придорожной полосы были исследованы параметры асимметрии и размеров листьев деревьев, а также содержание рибофлавина в них.

В качестве биоиндикатора была выбрана берёза повислая, так как она обладает высокой чувствительностью к поллютантам и изменения, происходящие под их воздействием, непосредственно отражают степень загрязнения воздуха [4]. Для анализа были отобраны 10 проб в разных точках города (расположение исследуемых участков указано на рисунке 1). Пробы отбирали на перекрестках или на разделительной полосе.

Рис. 1 - Карта-схема города Набережные Челны с указанием мест отбора проб

1. проспект Московский, в районе ост. Школьный проезд;
2. проспект Мира, в районе ост. Райисполком;
3. проспект Московский, в районе ост Рынок;
4. проспект Чулман, в районе ост. проспект Чулман;
5. проспект Сююмбике, ост. Университетская;
6. проспект Сююмбике, в районе ост. 45-й комплекс;
7. проспект Московский, в районе  53-го комплекса;
8. проспект Московский, в районе ост. 58-й комплекс;
9. проспект Чулман, в районе ост. Профилакторий;
10. проспект Мира, в районе ост. 7-й комплекс.

С целью определения функциональной асимметрии листовых пластинок были измерены следующие параметры:

• ширина левой и правой половинок листа;
• длина жилки второго порядка, второй от основания листа;
• расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка;
• расстояние между концами этих же жилок;
• угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Для мерных признаков величина асимметрии у растений рассчитывается как различие в промерах слева и справа, отнесенное к сумме промеров на двух сторонах. Интегральным показателем стабильности развития для комплекса мерных признаков является средняя величина относительного различия между сторонами на признак. Этот показатель рассчитывается как среднее арифметическое суммы относительной величины асимметрии по всем признакам у каждой особи, отнесенное к числу используемых признаков. Показатели асимметрии листовой пластины берёзы повислой (Betulapendula Roth) в 10 точках пробоотбора представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Показатели  асимметрии листовой пластины берёзы повислой (Betulapendula Roth) по 10 точкам отбора

Для оценки степени выявленных отклонений от нормы А.Р. Дадаевой [2] разработана балльная шкала (табл. 2). Диапазон значений интегрального показателя асимметрии, соответствующий условно нормальному фоновому состоянию, принимается как первый балл (условная норма). Диапазон значений, соответствующий критическому состоянию, принимается за пятый балл.

Таблица 2 - Балльная шкала показателя стабильности развития [2]

Анализ данных таблиц 1 и 2 свидетельствует: ни в одной точке пробоотбора показатель стабильности развития листовой пластинки березы повислой не соответствует условно нормальному фоновому состоянию, принятому как первый балл.

На проспекте Чулман показатель стабильности развития листовой пластины березы повислой (Betulapendula Roth.) равен 0,045 и является минимальным значением из всех точек отбора исследуемого материала, а в переводе в балльную систему принимает диапазон значений, соответствующих  III баллу. На остановке Университетская показатель стабильности развития листовой пластины березы повислой (Betulapendula Roth.) равен 0,071 и является максимальным значением из всех точек отбора исследуемого материала, а в переводе в балльную систему принимает диапазон значений, соответствующих  V баллу.

В листьях берёзы повислой, отобранных в указанных точках, было определено также содержание рибофлавина. Рибофлавин обладает разносторонним действием на физиологические процессы в клетках растений, участвует в клеточном иммунитете и обуславливает устойчивость растительной клетки к стрессовым факторам. Чем большее количество рибофлавина накопилось в клетках растения, тем большему загрязнению и стрессу оно подвергалось [4]. Для определения витамина В₂ в листьях березы повислой использовался метод спектрофотометрического определения восстановленного рибофлавина [4]. При этом определялась оптическая плотность исследуемых растворов на фотометре КФК-3-01 при длине волны 445 нм по отношению к растворителю (0,1 молярный раствор (HCl). Содержание рибофлавина рассчитывалось по калибровочному графику. Результаты измерений представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Определение содержания рибофлавина в листьях березы повислой (Betulapendula Roth) по 10 точкам отбора

Максимальная концентрация рибофлавина, равная 151,8 мкг/г, в листьях березы повислой наблюдается на проспекте Сююмбике (остановка 45 комплекс); минимальная концентрация, равная 149,2 мкг/г, – на проспекте Чулман. Также близкими к максимальному являются значения концентрации рибофлавина в таких точках отбора, как остановки Райисполком и 7 комплекс, расположенные на проспекте Мира. А близкой к минимальному значению концентрации рибофлавина оказалась точка отбора на Московском проспекте – остановка Форт-Диалог. Исходя из этого, можно сделать вывод, что наиболее загрязненной является остановка 45 комплекс, а наименее загрязненной остановка Чулман. И так как концентрация рибофлавина в березе повислой увеличивается прямо пропорционально степени ее загрязнения, то можно считать, что наиболее загрязненными точками пробоотбора, помимо остановки 45 комплекс, являются остановки Райисполком и 7 комплекс. В этих точках растения испытывают наибольший стресс. Наименее загрязненными являются точки пробоотбора, расположенные на проспекте Чулман (остановка Чулман) и Московском проспекте (остановки Рынок и Форт-Диалог).

Была изучена интенсивность автотранспортных потоков на основных магистралях города: количество и виды транспортных средств, проходящих через точки отбора проб. Отмечено, что наиболее загруженными являются проспекты Мира и Сююмбике, а наименее загруженными – проспекты Чулман и Московский. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух с отработавшими газами автомобилей в Набережных Челнах составили в 2013 году 56,0 тыс. тонн [1, с. 38]. В процентном отношении наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха автотранспортом в городе Набережные Челны принадлежит проспектам Мира и Сююмбике, он равен 31%, наименьший – проспекту Чулман (16%), на Московский проспект приходится 22 % всех выбросов (без учета других транспортных магистралей).

Сравнив данные суммарных выбросов с результатами исследования содержания рибофлавина в листьях березы повислой, можно отметить, что пробы, отобранные с менее загруженных транспортных магистралей, таких как проспекты Чулман и Московский, обладают меньшей концентрацией рибофлавина по сравнению с пробами, отобранными на проспектах Мира и Сююмбике, отличающихся высокой интенсивностью движения автотранспорта.

Таким образом, растительность придорожной полосы испытывает сильное воздействие отработавших газов автотранспортных средств. Их влияние ярко выражено на наиболее загруженных проспектах города, таких как проспекты Мира и Сююмбике, где интенсивность транспортных потоков максимальна.

Литература

1. Гос. доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в Республике Татарстан в 2013 г. Часть 8. Казань, 2014.
2. Дадаева А.Р. Оценка качества среды по состоянию листьев на примере берёзы (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур): Методические указания к лабораторной работе. – Великий Новгород: НовГу – 2006. – 7 с.
3. К методологии экофизиологических исследований листьев древесных растений - Л.М. Кавеленова, Е.В. Малыхина, С.А. Розно и др. // Поволжский экологический журнал. – 2008. – № 3. – С. 200–210.
4. Матвеева Е.В., Маврин Г.В., Дворяк С.В. Содержание рибофлавина в растениях в условиях нефтяного стресса // Образование и наука Закамья Татарстана. Электронный журнал. 2006. - №1 http://nauctat.ru/zhurnal-№1.

References

1. GOS. a report on the state of natural resources and environmental protection in the Republic of Tatarstan in 2013 Part 8. Kazan, 2014.
2. Dadaeva A. R. evaluation of the quality of the environment as the leaves on the example of birch (evaluation of stability of development of living organisms at the level of asymmetry of morphological structures): guidelines for laboratory work. - Veliky Novgorod: The Novgorod State University - 2006. - 7 S.
3. The methodology ecophysiological studies of the leaves of woody plants - L. M. Kavelenova, E. V. Malykhina, S. A. Rozno et al. / / journal of ecology of the Volga. - 2008. - No. 3. Pp. 200-210.
4. Matveeva, E. V., Mavrin G. V., Dvorak S. V. Riboflavin Content in plants in terms of oil stress // Education and science of the Kama river region of Tatarstan. Electronic journal. 2006. - No. 1 http://nauctat.ru/zhurnal-№1.