Введение к работе
Актуальность исследования. Современные научные исследования показывают, что среди многих опасностей, грозящих нормальному функционированию экосистем нашей планеты глобальный характер приобретают медленно развивающиеся экологические катастрофы, зачастую, связанные с техногенным атмосферным загрязнением (Harte J. et ah, 1991; Проблемы загрязнения окружающей среды и токсикология, 1993). По мнению А.П. Пурмаля (1998) медленность развития придает им особую опасность, не меньшую, чем внезапность природных экологических катастроф. В связи с этим, индикация природной среды - это комплексная, многогранная проблема. Высокой чувствительностью к воздействию повреждающих агентов и специфичностью ответных реакций на них характеризуются растения. Подбор фитоиндикаторов, реагирующих на малейшие колебания факторов, состава и свойств среды является основополагающей проблемой при экологической оценке состояния окружающей среды.
В последнее время в качестве традиционной модели при изучении загрязнений окружающей среды, используют морфологические признаки пыльцы (Бессонова, 1993; Мейер-Меликян, Кифишина, 1993; Дзюба, 1995). В качестве контролируемых показателей в системе мониторинга используются изменения следующих признаков: числа борозд, пор, ор, появление или исчезновение структурных образований экзины, нарушение симметрии и направления борозд. Индикатором негативных факторов окружающей среды является выявление стерильной и уродливой (тератной) пыльцы (Глазунова и др., 1990; Веселова и др., 1996; Глазунова, 1996, 2001).
В то же время пыльца заслуживает особого внимания, среди загрязняющих веществ биологического происхождения, как фактор, вызывающий сезонные аллергические заболевания (Беклемишев и др., 1985; Gioulekas D et al., 1991; Кобзарь и Харитонова, 1996 и др.). Также в условиях техногенных загрязнений пыльца может адсорбировать на себе ксенобиотики и транспортировать их на значительные расстояния (Савицкий и др, 2002). По результатам эпидемиологического исследования установлено, что распространенность пыльцевой аллергии у взрослых жителей Астраханской области составила 17,3% или 17258,9 на 100 тыс. взрослого населения, а основными этиологическими факторами проявления аллергии у населения Астраханской области является пыльца маревых и сложноцветных (Шамгунова и др., 2010).
Вышесказанное определяет актуальность проведения анализа современного состояния окружающей среды дельты Волги с применением методов палиноиндикации.
Цель и задачи исследования. Целью работы являлось проведение палиноиндикации состояния окружающей среды дельты Волги на основе тенденций изменения структуры и качества пыльцы Capsella bursa-pastoris (L.) Medik., Elaeagnus angustifolia L., Chenopodium album L., Tilia cordata
Mill, под воздействием антропогенных загрязнителей и анализ аэропалинологического спектра г. Астрахань.
В ходе реализации основной цели решались следующие задачи:
-
Оценить биоритмологические показатели цветения фоновых растений.
-
Оценить загрязненность окружающей среды по признакам изменения морфологических показателей пыльцевых зерен видов - индикаторов и анализа их качества.
-
Провести анализ циклических колебаний аэропалинологического спектра, определить его таксономический состав и вклад пыльцы отдельных таксонов.
-
Выявить динамику пыльцевой продуктивности и составить календарь пыления растений, в том числе аллергенных.
Научная новизна. Впервые выявлена динамика проявления изменчивости морфологических показателей пыльцевых зерен, растений семейств Brassicaceae, Chenopodiaceae и пыльцевых зерен Elaeagnus angustifolia, Tilia cordata, связанная с техногенным загрязнением атмосферы дельты Волги. Установлена динамика состава и содержания пыльцы различных растений и спор грибов Alternaria, Cladosporium, Helmintosporium в аэропалинологическом спектре г. Астрахань, установлена их сезонная флуктуация. Впервые выявлена возможность применения пыльцы Capsella bursa-pastoris и Elaeagnus angustifolia, Tilia cordata, для диагностики загрязнений окружающей среды региона. Проведено сравнение характеристик пыльцевых зерен Tilia cordata дельты Волги с показателями, полученными в техногенно нарушенных экосистемах других регионов. По результатам исследования составлен календарь цветения и календарь динамики пыления растений, среди которых большинство продуцирует аллергенную пыльцу.
Научно-практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы как основа при разработке мероприятий, направленных на улучшение и оздоровление окружающей среды дельты Волги. Составленный региональный календарь пыления может быть использован врачами — аллергологами для прогнозирования и диагностики поллинозов. Составленная коллекция снимков пыльцевых зерен может быть использована при проведении подобных исследований в сопредельных регионах.
Материалы диссертации включены в специальные лекционные курсы для студентов направления подготовки 020400 «БИОЛОГИЯ» по дисциплинам: экология растений, фитоиндикация, а также использованы при проведении лабораторных практикумов по морфологии растений и организации исследовательской работы студентов и школьников.
Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на: II Международной научно-практической конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (г. Астрахань, 2009); XIX Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2010); I
Международной научной конференции «Сорные растения в изменяющемся мире: актуальные вопросы изучения разнообразия, происхождения, эволюции» (Санкт-Петербург, 2011); XVI Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2011); 8 Международной заочной научной конференции «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, две из которых в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.
Декларация личного участия автора. Автор лично участвовал в сборе полевого материала, работал в Гербариях БИН РАН (LE), Саратовского университета (SARAT), Астраханского государственного университета. Самостоятельно проведена камеральная обработка материала. Статистическая обработка полученных данных, их интерпретация и оформление работы осуществлены автором самостоятельно. В совместных публикациях вклад автора составил 50 - 80 %.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Работа содержит 15 таблиц и 33 рисунка. Список литературы включает 195 источников. В приложении приведена коллекция снимков пыльцевых зерен и спор (Приложение 1), встречающихся в аэроспектре и «Архив пыльцевого мониторинга» (Приложение 2).
