Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1. Угроза генетической безопасности человечества от загрязнения окружающей среды - одна из главнейших проблем XX и XXI века 11
1.2. Комплексные эффекты загрязнителей 12
1.3. Радон - основной естественный источник радиоактивного облучения населения 17
1.3.1. Мутагенное и канцерогенное действие радоновой радиации 20
1.3.2. Дозиметрия радона 25
1.4. Экологическая ситуация в г. Воронеж и Воронежской области 27
1.4 . Характеристика Нововоронежской АЭС 31
1.5. Система мер слежения за состоянием окружающей среды 33
1.5.1. Типы мониторинга 33
1.5.2. Цитогенетический мониторинг - эффективный способ оценки состояния окружающей среды 36
1.5.3. Использование растительных тест-объектов для оценки состояния окружающей среды. Преимущества использования древесных растений 38
1.6. Цитогенетические критерии оценки состояния организмов и окружающей среды 41
1.6.1. Митотическая активность 41
1.6.2. Патологии митоза, их классификация 44
1.6.3. Микроядерный тест 47
1.6.4. Ядрышковые характеристики 48
Глава 2. Цитогенетический мониторинг загрязнения радоном жилых помещений с использованием комнатных растений 50
2.1. Характеристика традесканции приречной (Tradescantia fluminensis Veil.) и зебрины повислой (Zebrina pendula Schnitz.) как тест-объектов , используемых для цитогенетического мониторинга радона в помещениях 50
2.1.1. Систематика традесканции приречной (Tradescantia fluminensis Veil.) 50
2.1.2. Систематика зебрины повислой (Zebrina pendula Schnitz.) 50
2.1.3. Биология и кариология традесканции приречной (Tradescantia fluminensis Veil.) и зебрины повислой (Zebrina pendula Schnitz.) 51
2.2. Схема постановки опыта по облучению традесканции радоном 52
2.3. Сравнительная характеристика радиочувствительности двух видов традесканции -Tradescantia fluminensis Veil, и Zebrina pendula Schnizl. - при облучении радоном и малыми дозами гамма-радиации 55
2.4. Цитогенетические характеристики традесканции Zebrina pendula Schnizl. после облучения 58
2.5. Дозиметрия радона в жилых помещениях с использованием традесканции Zebrina pendula 68
2.6. Сравнительная характеристика чувствительности различных критериев для цитоге-нетического мониторинга 69
Глава 3. Цитогенетический мониторинг антропогенного загрязнения окружающей среды с использованием древесных растений 75
3.1. Характеристика дуба черешчатого (Quercus robur L.) как тест-объекта , используемо го для цитогенетического мониторинга 75
3.1.1. Систематика 75
3.1.2. Биология 75
3.1.3. Цитогенетика 79
3.2. Характеристика сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. ) как тест-объекта , ис
пользуемого для целей цитогенетического мониторинга 81
3.2.1. Систематика 81
3.2.2. Биология 81
3.2.3. Цитогенетика 84
3.3. Выбор районов проведения исследований 86
3.4. Материалы и методики проведения исследований 91
3.5. Цитогенетические характеристики проростков желудей дуба черешчатого в норме 93
3.5.1. Цитогенетические характеристики проростков однозародышевых желудей дуба черешчатого 93
3.5.2. Цитогенетические характеристики проростков многозародышевых желудей дуба черешчатого 122
3.6. Воздействие выхлопных газов автотранспорта на цитогенетические характеристики семенного потомства дуба черешчатого 130
3.7. Отдаленные цитогенетические эффекты последействия радиации у семян дуба черешчатого Цитогенетический мониторинг населенного пункта Старый Курлак , подвергшегося в 1986 году радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС 141
3.8. Цитогенетический мониторинг в 1 км зоне Нововоронежской АЭС с использованием древесных растений 158
3.8.1. Цитогенетический мониторинг с использованием в качестве тест-объекта дуба черешчатого 158
3.8.2. Цитогенетический мониторинг с использованием в качестве тест-объекта сосны обыкновенной 182
3.9. Цитогенетика дуба черешчатого в условиях антропогенного загрязнения 202
Выводы 211
Список использованных источников 215
- Использование растительных тест-объектов для оценки состояния окружающей среды. Преимущества использования древесных растений
- Сравнительная характеристика радиочувствительности двух видов традесканции -Tradescantia fluminensis Veil, и Zebrina pendula Schnizl. - при облучении радоном и малыми дозами гамма-радиации
- Характеристика дуба черешчатого (Quercus robur L.) как тест-объекта , используемо го для цитогенетического мониторинга
Введение к работе
Актуальность темы. Исследования нарушений митотических и мейотических циклов позволяют выявлять ранние изменения цитогенетическои системы организма, когда еще нет видимых (фенотипических) проявлений этих изменений, и прогнозировать дальнейшее состояние системы в меняющихся условиях . В последние годы при проведении мониторинговых исследований загрязнения окружающей среды особое внимание уделяется видам древесных растений. Это обусловлено тем, что такие растения являются многолетниками, поэтому возникает возможность проводить наблюдения в течение нескольких лет, а также тем, что древесные растения широко используются в озеленении промышленных объектов и при создании санитарных зон.
Цитогенетические исследования растений проводят с целью раннего прогнозирования возможности усыхания насаждений и определения уровня загрязнения. Для этого используют преимущественно виды хвойных - сосну обыкновенную, ель обыкновенную и др. (Калашник и др., 1997; Шафикова, Калашник, 1997; Шафикова 1999; Druskovic, 1997; Micieta, Murin, 1997; Muller etal., 1997; Zujeva et al., 1997 и др.), что связано, в первую очередь, с их повышенной чувствительностью к различного рода химическим пол-лютантам, а также со сходной радиочувствительностью клеток сосны обыкновенной и человека (Sparrow, Woodwell, 1962; Крышев и др., 1990). Это позволяет проводить оценку генетического риска для человека в условиях повышенной радиации, используя древесные растения. Цитогенетические характеристики видов лиственных древесных растений в условиях сильного антропогенного загрязнения исследовались значительно реже (Исаков и др., 1991; Вардуни, 1995; Butorina et al., 1997), хотя эти растения шире представлены в защитных лесонасаждениях, чем хвойные. Поэтому возникает необходимость их детального изучения.
Наряду с антропогенным загрязнением природной среды проблема загрязнения
радоном жилых помещений является исключительно важной в обеспечении радиационной безопасности населения. Радон ответственен за 6 - 20% случаев рака легких (Кры-шев и др., 1990; Pershagen et al., 1994; Volkle, 1994; Steindorf et al., 1995). Вклад радона в суммарную эффективную дозу для населения России (4-5 мЗв/год) составляет 40 - 50% (Крисюк, 1996). Проведение мониторинговых исследований по выявлению загрязнения радоном жилых помещений и определение синергических эффектов радона и химических мутагенов базируется на результатах изучения влияния радона и продуктов его распада на живые организмы. При этом крайне важно создание эффективных систем и объектов (в том числе биологических) для дозиметрии объемных концентраций радона в помещениях.
Применение суммарно ряда критериев цитогенетического мониторинга на одном тест-объекте поможет увеличить пределы его чувствительности, а также снять проблему подбора ряда тест-систем и объектов для адекватной оценки поллютантов среды (Ябло-ков, 1988). В связи с вышеперечисленным необходимо оценить чувствительность различных цитогенетических показателей организмов для создания шкалы, позволяющей подбирать критерии оценки влияния мутагенов с учетом силы их воздействия.
Основная цель представленной работы - цитогенетический мониторинг загрязнения окружающей среды с использованием растительных тест-объектов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Выбрать растительный тест-объект для проведения цитогенетического мониторинга радонового загрязнения жилых помещений .
2. Выявить цитогенетические эффекты у Zebrina pendula Schnizl. при облучении радоном для его дозиметрии в жилых помещениях с использованием данного тест-объекта.
3. Разработать в условиях модельного эксперимента шкалу чувствительности различных критериев цитогенетического мониторинга для адекватной оценки состояния окружающей среды.
4. Определить цитогенетические показатели семенного потомства дуба черешчатого в экологически «чистом» районе.
5. Выявить цитогенетические эффекты последействия радиации у семенного потомства дуба черешчатого.
6. Охарактеризовать влияние выхлопных газов автотранспорта на цитогенетические показатели семенного потомства дуба черешчатого.
7. Провести цитогенетический мониторинг антропогенного загрязнения окружающей среды районов г. Воронежа и области, в том числе 1 км зоны Нововоронежской АЭС, с использованием в качестве тест-объекта семенного потомства дуба черешчатого и сосны обыкновенной.
Научная новизна. Впервые изучено влияние радона на цитогенетические характеристики корневой меристемы комнатных растений Tradescantia fluminensis Veil, и Zebrina pendula Schnizl. Обосновано преимущество использования Zebrina pendula для мониторинговых исследований. Проведен анализ чувствительности различных критериев цитогенетического мониторинга. Предлагается использовать совместно ряд критериев цитогенетического мониторинга на одном тест-объекте. Доказана перспективность использования дуба черешчатого для мониторинговых исследований. Определены цитогенетические показатели одно - и многозародышевых желудей из экологически «чистого» района . Выявлены отдаленные цитогенетические эффекты последействия радиации на семенное потомство дуба черешчатого . Исследовано влияние выхлопных газов автотранспорта на цитогенетические показатели семян дуба черешчатого. Применен кластерный анализ для построение схемы загрязненности территории по цитогенетическим показателям семенного потомства сосны обыкновенной и дуба черешчатого. Показана целесообразность применения древесных растений для оценки экологической ситуации
вокруг АЭС (на примере Нововоронежской АЭС). Проведено сравнение цитогенетиче ских показателей сосны обыкновенной и дуба черешчатого в сходных условиях антропогенного загрязнения. Выявлены цитогенетические диагностические признаки влияния поллютантов на генетический аппарат дуба черешчатого.
Научно-практическая значимость работы. Создана шкала цитогенетических показателей для дозиметрии радона в помещениях с использованием в качестве тест-объекта Zebrina pendula Schnizl. Проведенная оценка критериев цитогенетического мониторинга и совместное их использование на одном тест-объекте позволяет увеличить пределы его чувствительности и , возможно, снять проблему подбора ряда тест-систем и тест-объектов для оценки загрязнения среды. Установлены цитогенетические показатели дуба черешчатого из экологически «чистого» района, которые могут рассматриваться как контрольные для проведения цитогенетического мониторинга окружающей среды с использованием в качестве тест-объекта семенного потомства дуба черешчатого. Полученные результаты по влиянию выхлопных газов автотранспорта и отдаленных эффектов последействия радиации на цитогенетические показатели проростков семян дуба черешчатого необходимо учитывать при проведении лесовосстановительных работ с использованием семенного материала , собранного на загрязненных территориях . Построена схема загрязненности территорий 1 км зоны Нововоронежской АЭС по цитоге-нетическим показателям дуба черешчатого и сосны обыкновенной. Проведен цитогене-тический мониторинг среды в районах г. Воронежа и области и оценена степень генетического риска для людей. Использованные методы применимы для ранней диагностики мутагенных эффектов загрязнения окружающей среды , выявления динамики этих процессов.
Материалы диссертационной работы по биотестированию внедрены в жилом массиве Центрального района г. Воронеж (Информационный листок № 155-98 «Способ биотестирования жилых помещений», Воронежский ЦНТИ, 1998 г.) и представлены в виде ин формации для внедрения (Информационный листок № 150-98 «Цитогенетический мониторинг загрязнения территорий», Воронежский ЦНТИ, 1998 г.).
Личный вклад. Автор разработал теоретические и методические положения, обосновал цели и задачи исследования, провел сбор и анализ экспериментального лабораторного и полевого материала, обобщил результаты исследований. Статьи, научные доклады подготовлены самостоятельно и в соавторстве. Облучение традесканции радоном проводили сотрудники кафедры ядерной физики Воронежского государственного университета В.М. Вахтель и А.Г. Бабенко, в сборе экспериментального материала принимали участие Е.В. Сенькевич, Г.Ф. Хорольский, А.И. Луняк, которым выражаю признательность. Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на научно практической конференции «Экология, нравственность , здоровье» (Воронеж, 1995), межреспубликанской научной практической конференции «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных и центральных регионов России" (Краснодар, 1996); международной научной конференции "Биологические проблемы устойчивого развития природных экосистем" (Воронеж, 1996); 35-й и 37-й международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск, 1997, 1999); XI World Forestry Congress (Antalya, 1997); международной научной конференции "Diversity and Adaptation in Oak Species" (Pennsylvania, 1997 ); 3 международной конференции из серии «Нелинейный мир» «Экология. Экологической образование. Нелинейное мышление» (Воронеж, 1997); 3 международной научно-техническая конференция "Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии" (Владимир, 1998); международной конференции «Cytogenetic Studies of Forest Trees and Shrubs - Review, Present Status, and Outlook on the Future» (Graz, 1998); международном симпозиуме «Радикальное повышение экологических функций леса в 21 веке» (Воронеж, 1999); 4 Совещании по кариологии и кариосистематике растений (Санкт-Петербург, 1999); научной сессии Воронежского государственного университета (Воронеж, 1999) Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 21 печатной работе.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав (глава 1
«Обзор литературы», глава 2 «Цитогенетический мониторинг загрязнения радоном жилых помещений с использованием комнатных растений», глава 3 «Цитогенетический мониторинг антропогенного загрязнения окружающей среды с использованием древесных растений»), выводов и списка цитируемой литературы. Работа содержит 245 страниц текста, включающего 35 таблиц, 54 рисунка. Список цитируемой литературы включает 332 работы.
Использование растительных тест-объектов для оценки состояния окружающей среды. Преимущества использования древесных растений
Биологи и экологи нашли, что можно контролировать чистоту среды практически по любым видам и на всех уровнях организации живой материи от молекулярного до экосистемного. Как метко заметил Кабиров с соавт. (1997), «специалист, изучающий конкретный организм, хорошо знающий его особенности, обосновывает использование данного организма в качестве тест-объекта». Стихийно и исторически в решении проблем биоиндикации качества среды наметился антропоцентрический подход . Однако сохранение условий для жизни человека возможно только при условии обеспечения необходимого экологического режима для всей биоты и биосферы в целом. Для поддержания биогеохимических циклов в биосферы и ее гомеостаза необходимо в первую очередь обеспечить оптимальные условия для деятельности продуцентов (растительности). Это важно потому, что они стоят в начале трофической цепи, и от их продуктивности зависит круговорот материи в биосфере (Николаевский, 1990). В наземных экосистемах почти во всех лесорастительных зонах биомасса продуцентов составляет 90 % и более, и потому они определяют многие важнейшие параметры экосистем. Поэтому качество среды, и особенно воздуха, следует определять в первую очередь по реакциям на загрязнители автотрофных организмов-продуцентов (Николаевский, 1990).
В связи с этим выделяют как самостоятельную систему или часть биологического мониторинга - фитомониторинг, и главный и важный метод индикации качества среды с помощью растительности - фитоиндикацию.
Высокая чувствительность продуцентов вызвана наличием у них высокочувствительного к любым воздействиям фотосинтетического аппарата, которого нет у консу-ментов и редуцентов, они прикреплены к субстрату и не могут избежать воздействия загрязняющих веществ, при ассимиляции углекислого газа растительность связывает из воздуха вредные поллютанты. Именно с этими особенностями связана более высокая чувствительность растений к большинству загрязняющих ингредиентов (Николаевский, 1979).
По мнению Дубинина, при выборе объектов исследования по общей генетике и экологической генетике, а также при тестировании химических соединений на мутагенность, необходимо уделить большое внимание многоклеточным организмам, включая млекопитающих и высшие растения (например, древесные породы, играющие ключевую роль в биосферных процессах) (Дубинин, Пашин, 1978; Дубинин, 1990) . Использование растений как биоиндикаторов загрязнений окружающей среды было показано Де Сервисом (De Serres, 1978) и Константином и Овенсом (Constantin, Owens, 1983). Стандартные методы биоиндикации in situ были разработаны с использованием различных видов растений: такие как, Allium-тест (Fiskesjo, 1985), тестирование с использованием Vicia faba (Sandhu et al., 1991 ), Crepis cappilaris (Дубинин, 1994). Широкое распространение получили методы биоиндикации с использованием различных видов традесканции (Grant et al., 1992). Эти исследования проводят, как правило, на волосках тычинок (Sparrow et al., 1974; Nauman et al., 1976; Ichikava et al., 1996 и многие др.), реже на апикальной меристеме корней (Инге-Вечтомов, 1989). Другие виды растений также используются в биоиндикации (Gaul, 1957; Tomkins, Grant, 1976; Grant, 1978; Формы пострадиационного ., 1980; Micieta, 1987; Abramov, Schevchenko, 1992; De Serres, 1992 и др.). В настоящее время активно применяются в качестве индикаторов антропогенной нагрузки на окружающую среду древесные растения. В условиях загрязнения анализировался видовой состав дендрофлоры (Демьянов, 1992), изучался возраст, жизнеспособность, морфология хвои и побегов (Эрна, Раук, 1986; Онучин, Козлова, 1993; Федорова, Шестопалова, 1997), проводились исследования генеративных органов (Романовский, 1992; Осколков, 1998а, б), выявлялись аномалии в гаметогенезе (Федорков, 1992, 1995), исследовались цитогенетические нарушения в митозе и мейозе (Калашник и др., 1997; Druskovic, 1997; Micieta, Murin, 1997; Muller et al., 1997; Zujeva et al., 1997; Butorina et al., 1997; Шафико-ва, 1999), изучались анатомические нарушения в меристематических тканях в условиях радиоактивного загрязнения (Исаков и др., 1991; Butorina et al., 1997; Косиченко, 1999). Преимущества древесных растений, хвойных и лиственных, перед другими тест-объектами заключается в том, что они являются многолетними, это позволяет отслеживать отдаленные последствия воздействия мутагенов, определять характер изменения при длительном их воздействии: их широко используют в озеленительных зонах вокруг промышленных объектов, вдоль шоссейных дорог, т. е. в тех местах, где опасность антропогенного загрязнения особенно велика (Буторина и др., 1994). Установлено, что древесные растения - наиболее чувствительные компоненты лесной растительности. При одинаковых размерах хромосом древесные растения радиочувствительнее травянистых при остром облучении в 2 - 2,6 раза, при хроническом - в 11,4 раза (Абрамов, Шевченко, 1987 ). Радиочувствительность хвойных выше радиочувствительности человека всего в 1,5 раза, при этом необходимо отметить более интенсивное облучение растений по сравнению с человеком, что связано с разной биологической ролью ( -излучения, разницей в экранировании, спецификой дезактивации у человека, способностью избегать зон заражения, что может отчасти снизить "разрыв", связанный с различной радиочувствительностью и позволит провести экстраполяцию последствий воздействия мутагена с растительного объекта на человека (Sparrow, Woodwell, 1963; Николе, 1977; Крышев и др., 1990). Еще одна особенность древесных, дающая преимущества этой тест-системе, - в том, что леса являются естественными фильтрами. В течение года 1 га леса удаляет из воздуха до 50 - 70 тонн пыли (Лесная энциклопедия, 1985). При аварии на Чернобыльской АЭС леса явились своеобразным барьером и ловушкой для радионуклидов (Пискунов и др ., 1989; Тихомиров и др., 1989).
Сравнительная характеристика радиочувствительности двух видов традесканции -Tradescantia fluminensis Veil, и Zebrina pendula Schnizl. - при облучении радоном и малыми дозами гамма-радиации
Имеющиеся в настоящее время приборы и устройства для измерения ЭРОА радона и определения получаемой от него эффективной дозы облучения населения дорогостоящи и требуют относительно большого времени измерения. Как альтернативу этому "приборному" подходу можно использовать метод растительных тест-объектов для определения объемной активности радона в воздухе на основе изменения процессов жизнедеятельности под влиянием радиации. Использование растительных тест-объектов относительно просто, дешево, надежно, эстетично и позволяет определить синергическое воздействие радиации и других мутагенов.
Для создания тест-объекта радиоактивного загрязнения жилых помещений нами были проведены исследования радиочувствительности по цитогенетическим показателям двух видов традесканций: Tradescantia fluminensis и Zebrina pendula при облучении высокими ЭРОА радона с целью отбора более радиочувствительного вида .
Данные по митотической активности, количеству нарушений митоза, ядрышко-вой активности представлены в таблицах 1 и 2.
Под действием радона у исследуемых видов растений наблюдали широкий спектр аномалий митозов. Спектр патологий митозов у Т. fluminensis в контроле был представлен (классификация по Алову (1965)) слипанием хромосом, отставанием хромосом в метакинезе и анафазе, мостами. Типы нарушений митоза в опыте были следующими: полицентрический митоз, отставание хромосом в метакинезе и анафазе, мосты, полая метафаза.
У Z. pendula в контроле наблюдали только отставание хромосом в метакинезе. Типы отклонений в протекании митоза у облученных растений - слипание хромосом, отставание хромосом в метакинезе и анафазе, мосты.
- наличие остаточного ядрышка в цитоплазме неделящихся клеток;
- различия с контролем достоверны (Р 0,001);
- в опыте обнаружены клетки с 6 (0.3%) и 8 (0.1%) ядрышками.
Следует особо отметить, что при облучении у обоих видов растений встречались микроядра (у Т. fluminensis 0,1 % (1 на 871 просмотренную интерфазную клетку) и Z. pendula 0, 3 % (4 на 1596 просмотренных интерфазных клеток), которые являются прямым тестом на действие радиации. У Z. pendula происходило статистически достоверное увеличение числа патологий митоза (для Х-критерия рангов Ван-дер-Вардена Р 0,05, для U-критерия Вилкокксона Р 0,01). У Т. fluminensis достоверных различий по сравниваемым признакам между опытом и контролем не установлено. У Z. pendula наблюдалась также тенденция к снижению митотической активности. Относительную радиоустойчивость Т. fluminensis можно объяснить полиплоидным происхождением (2п=60). У разных видов из родов традесканции с увеличением плоидности растет радиоустойчивость (Conger et al., 1982). Радиочувствительность Z. pendula предположительно связана с небольшим уровнем плоидности (2п=24) и большими размерами хромосом (-30 мкм). По данным ряда авторов (Sparrow et al, 1963, 1967, 1968; Sparrow R.C, Sparrow A.H., 1965), существует положительная корреляция между радиочувствительностью и объемом интерфазных хромосом.
- различия с контролем достоверны по Х-критерию рангов Ван-дер Вардена (Р 0,05) и по U-критерию Вилкокксона (Р 0,01).
У обоих видов растений обнаружено статистически достоверное увеличение (Р 0,001) ядрышковой активности по сравнению с контролем, что можно трактовать как реакцию на стрессовое воздействие облучения и рассматривать изменение ядрышковых характеристик как наиболее чувствительный критерий при воздействии радона.
У зебрины повислой и традесканции приречной при воздействии радоном наблюдалось явление присутствия оптически плотного, отличающегося по окраске от ядра и сходного по окраске с ядрышком ядрышкоподобного образования в цитоплазме интерфазных клеток, которое можно квалифицировать как остаточное ядрышко. В связи с тем, что происходило облучение верхней части растения, а радиационные эффекты наблюдались в необлученных корешках, можно говорить о опосредованном воздействии радиации. Сходные опыты были проведены Кузиным (1986), зарегистрировано ингибирование корнеобразования у спиреи при облучении верхушечных почек веток (Krjukova, 1979). A.M. Кузин с соавторами полагают, что ответственны за опосредованное действие облучения радиотоксины - вещества, возникающие в облученных клетках и выполняющие очень важную роль в индукции лучевого патогенеза (Копылов и др., 1966; Кузин, Копылов, 1983; Кузин, 1984; Кузин, 1986).
Выявлено максимальное количество ядрышек у Т. fluminensis - 8 и у Z. pendula -7. Опираясь на работу Лазаревой (1999), обосновавшей использование показателя максимального числа ядрышек в качестве «репера» для определения количества активированных ядрыкообразующих районов в хромосомном наборе, мы можем говорить, что в условиях облучения у обоих видов традесканции происходит активация дополнительных ядрышкообразующих районов, которые инактивированы в нормальном состоянии.
Вид Z. pendula, как показали наши исследования, более пригоден для использования в качестве тест-объекта для цитогенетического мониторинга радона и малых доз гамма-радиации в жилых помещениях, чем Т. fluminensis из-за его повышенной радиочувствительности, больших размеров хромосом и небольшого их количества.
Характеристика дуба черешчатого (Quercus robur L.) как тест-объекта , используемо го для цитогенетического мониторинга
Дуб черешчатый (дуб летний, дуб обыкновенный) - Quercus robur L. (Quercus pedunculata Ehrh.). Родина - Европа, Северная Америка, Малая Азия. Дерево высотой до 50 м и диаметром 1 - 1, 5 м. Ствол прямой, полнодревесный, в насаждении хорошо очищенный от сучьев, а при росте на свободе с низким толстым штамбом, с крупными изогнутыми ветвями. Крона очень широкая, шатровидная, благодаря мозаике листьев, малопрозрачная в горизонтальном направлении и с большими просветами в вертикальной плоскости. Побеги твердые, узловатые, в молодости усеяны чечевичками, зелено-серые или коричневые с оливковым отливом. На поперечном разрезе у побега заметна характерная "звездочка". Кора вначале гладкая оливково-бурая, затем красно-бурая, позже серебристо-серая ("зеркальная"). С возрастом около 30 лет растрескивается и становится толстой, буро-серой.
Почки - овальные или полушаровидные, конечные тупо-пятигранные, длиной 5 -7 мм, светло-бурые, с ресничками по краям чешуи, на вершине побегов сидят сближено, причем конечная почка превышает по размеру боковые. Листья длиной 7-15 см, шириной 5 - 7 см (на порослевых побегах длиной до 30 см и шириной 10 см), удлиненно-обратнояйцевидные, с ясно выраженными усиками при основании, на конце с тупой вытянутой конечной лопастью и с 6 - 7 (8) парами лопастей по бокам с каждой стороны. Листья блестяще-зеленые, голые, снизу более бледные, сначала опушенные, затем становятся голыми или с отдельными волосками по жилкам. Черешки длиной 5-10 мм.
Корневая система стержневая, достигает глубины 5 м. Корни образуют микоризу с базидиальными грибами (под дубом часто растут дубовик, ежовик и др.).
Цветки раздельнополые; мужские - длиной до 5 см, сережки, собранные в пучки по 2 - 3 штуки; женские - маленькие красноватые шарики на длинных цветоножках, располагаются по 2 - 3 штуки вместе на молодых побегах. Появляются в мае одновременно с распусканием листьев. Плод (желудь) длиной 1,5 - 3,5 см, диаметром 1,5-2 см, с шипиком на вершине, буровато-желтый с характерными продольными зеленоватыми полосками, по 1 - 3 на плодоносе. Плюска блюдцевидная или неглубокочашевидная. Плодоносит в свободном состоянии ежегодно, но хорошие урожаи бывают раз в 6 - 7 лет. Созревают желуди в конце сентября - начале октября.
Размножается дуб прикорневой порослью и желудями, которые распространяются, главным образом, животными (преимущественно грызунами и птицами, среди которых главная роль принадлежит сойкам) (Флора СССР, 1936 ; Деревья и кустарники СССР, 1951; Новосельцев, Бугаев, 1985; Лесная энциклопедия, 1985).
Доживает дуб черешчатый до 400 - 500 лет, нередко и до 1000 лет и единично до 1500 лет. Имеет много форм и разновидностей: ранораспускающуюся, позднораспус-кающуюся, пирамидальную, плакучую, рано сбрасывающую листья, поздно сбрасывающую листья, с опушенными жилками нижней части листа, с линейными листьями, мелкими почти цельными листьями, с ланцетными неправильными лопастями, разнолистную (листья узко-обратнояйцевидные), гребенчатую (глубоколопастные листья), с листьями при распускании красными, затем зелеными, с листьями темно-пурпуровыми, с листьями с белой каймой, с листьями, имеющими желтые и белые полосы, с желтоватыми листьями, с белопятнистыми листьями, с листьями блестящими золотисто-желтыми, с коротким плодоносом. Имеется и еще целый ряд разновидностей дуба черешчатого, различающихся по форме, окраске листьев, форме кроны и т. д. (Новосельцев, Бугаев, 1985; Лесная энциклопедия, 1985; Булыгин, 1991).
Позднораспускающаяся форма, по сравнению с ранораспускающейся, быстро растет, меньше или совсем не повреждается морозами, более устойчива к повреждениям насекомыми весной, древесина ее значительно плотнее. Начало вегетации у ранней формы наступает на 2 - 2,5 недели раньше. Вегетационный же период у поздней формы дуба заканчивается почти одновременно с ранней формой, то есть период вегетации ранней формы несколько длиннее. В отдельные годы цветение ранораспускающейся формы попадает в период весенних заморозков, и цветы ее подвергаются повреждениям, что обусловливает низкую урожайность желудей (Гончаренко, 1971; Русаленко, 1998).
Подвиды дуба черешчатого (предполагаемые): дуб имеретинский (Q. imeretina Stev.), дуб ножкоцветный (Q. pedunculiflora С. Koch) (Новосельцев, Бугаев, 1985).
Дуб относится к светолюбивым породам. Верхушечного оттенения дуб не переносит, но боковое оттенение способствует его росту в высоту, поэтому о нем сложилась поговорка : «дуб любит расти в шубе, но с открытой головой» (Ванин, 1960). Дуб черешчатый холодоустойчивее, чем некоторые другие виды дуба, он может жить в интервале температур от - 40 С до +45 С. Это дерево умеренно светолюбивое. По отношению к влаге дуб - ксеромезофит. Эта порода довольно устойчива к загрязнению SO2, HF, NH3 и чувствительна к НС1. К почвенным условиям дуб черешчатый достаточно требователен, хотя и может расти в широком диапазоне лесорастительных условий. В пределах своего естественного ареала в лесной зоне (в зоне смешанных лесов) это дерево лучше всего растет и образует высокопродуктивные чистые и смешанные насаждения на глубоких слабо оподзоленных дренированных суглинистых и супесчаных дерновых почвах, подстилаемых мореной, карбонатными породами, а также на аллювиальных почвах речных пойм, более дренированных, в северных условиях богатых питательными веществами и менее оподзоленных (Новосельцев, Бугаев, 1985).
Ареал дуба черешчатого на западе охватывает всю Западную Европу, на север распространяется до 63 северной широты в Норвегии и 59 - 60 северной широты в Швеции, Южной Финляндии; по России северная граница ареала проходит около Санкт-Петербурга, Тихвина, южнее Вологды, захватывает южную часть Костромской области. На территории Кировской области северная граница ареала дуба черешчатого проходит по линии п. Быстрый Шабалинского района - г. Халтурин - г. Киров. Затем ареал захватывает южную часть Пермской области до Урала. Восточная граница идет по западному склону Урала, по реке Урал до Оренбурга к Саратову и Волгограду, по Волге спускается до Астрахани. На юге дуб черешчатый заходит в северную часть степи (Новочеркасск), образуя байрачные леса, по поймам рек спускается до Азовского и Черного морей. Широко распространен в предгорьях Кавказа и Крыма. Южная граница проходит через Малую Азию, Иран, Турцию, север Средиземноморья, Пиренейский полуостров (Северная Испания) (Флора СССР, 1936 ; Деревья и кустарники СССР, 1951; Новосельцев, Бугаев, 1985).
