Биомониторинг окружающей среды арктической урбанизированной территории с использованием пыльцы Sorbus gorodkovii Pojark

В импактной зоне экологически опасных предприятий г. Мурманск (ТЭЦ, мусоросжигательный завод, морской торговый порт) проведены исследования содержания тяжелых металлов (Cu, Ni, V, Cd, Zn) в репродуктивных органах рябины Городкова (Sorbus gorodkovii Pojark.). Наиболее загрязнены тяжелыми металлами образцы из окрестностей мусоросжигательного завода. В окрестностях ТЭЦ, работающих на мазуте, выявлены высокие концентрации ванадия (4,2–4,8 мг/кг), превышение ПДК по Cu, Ni, Cd, Zn. Биомониторинг жизнеспособности пыльцы S. gorodkovii показал, что во всех образцах понижено содержание фертильной пыльцы по сравнению с контролем. На пробных площадках Центральной и Южной ТЭЦ доля фертильной пыльцы составляет 35–41 % (в контроле – 72 %). Индуцированная стерильность более чем в 2 раза превышает спонтанную. Высокие концентрации ванадия и других токсичных металлов в выбросах мурманских ТЭЦ оказывают гаметоцидное воздействие на мужской гаметофит S. gorodkovii. Выделены размерные группы фертильных и стерильных пыльцевых зерен по длине полярного диаметра: карликовая, нормальная, гипертрофированная. Показано, что в окрестностях ТЭЦ на угле и мазуте снижается доля фертильной пыльцы нормальных размеров (62–69 %), увеличивается содержание карликовой (16– 18 %) и гипертрофированной (17,4–22,7 %). Стерильные пыльцевые зерна в основном имеют карликовые размеры (63–70 %). Результаты биомониторинга свидетельствуют о том, что ТЭЦ загрязняют городскую среду ванадием и другими токсичными металлами, вызывающими стерилизацию мужских гамет S. gorodkovii. Для улучшения экологической ситуации необходим переход котельных г. Мурманск на использование природного газа.

1. Воробьев А.Е., Мозолькова А.В. Минеральные включения угольных пластов: формы нахождения и основные способы растворения. Горный информационно-аналитический бюллетень.2007;3:141–148.

2. Guzeva A.V., Slukovskii Z.I., Myazin V.A. Geochemical features of lakes located in an urbanized area of the Russian Arctic (Murmansk region). Limnology and Freshwater Biology. 2020;4:511–512. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2020-A-4-511

3. Vasilevskaya N.V., Struzhko V.V. Ontogenetic reactions of mesophyll of leaves of Betula nana L. on the industrial pollution of the arctic urbanized territory. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2020;421: 052031. https://doi.org/10.1088/1755-1315/421/5/052031

4. Slukovskii Z.I., Guzeva A.V., Dauvalter V.A. Vanadium as an indicator of the impact of fuel oiled thermal power plants on the environment: paleolimnological reconstructions. Limnology and Freshwater Biology. 2020; 4:513–514. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2020-A4-513

5. Greguskova E., Mičieta K. Phytoindication of the ecogenotoxic effects of vehicle emissions using pollen abortion test with native flora. Polish Journal of Environmental Studies. 2013;22:1069–1076.

6. Ибрагимова Э.Э. Генеративные органы высших растений – биомониторы токсического действия аэрополлютантов. Ученые записки Крымского инженернопедагогического университета. Серия: Биология и Химия. 2017;1:13–23.

7. Бессонова В.П., Фендюр Л.М., Пересыпкина Т.Н. Влияние загрязнения окружающей среды на мужскую фертильность декоративных цветочных растений. Ботанический журнал. 1997;82(5):38–45.

8. Fleck A.S., Moresco M.B., Rhoden C.R. Assessing the genotoxicity of traffic-related air pollutants by means of plant biomonitoring in cities of a Brazilian metropolitan area crossed by a major highway. Atmospheric Pollution Research. 2016;7:488–493. https://doi.org/10.1016/j.apr.2015.12.002

9. Vasilevskaya N.V. Pollution of the Environment and Pollen: A Review. Stresses. 2022;2: 515–530. https://doi.org/10.3390/stresses2040035

10. Vasilevskaya N.V., Domakhina A.D. Teratomorphism of pollen of Larix sibirica Ledeb. (Pinaceae Lindl.) in the Arctic urbanized territory. Czech Polar Reports. 2018;8(1):24–36. https://doi.org/10.5817/CPR2018-1-2

11. Vasilevskaya N.V., Osechinskaya P.V. Palynoindication of the environment in the impact zone of the Apatit mining processing plant with the use of pollen of Pinus sylvestris L. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021;723:032010. https://doi.org/10.1088/1755-1315/723/3/032010

12. Сальникова Л.И. Сравнительная анатомия побегов Sorbus aucuparia, S. gorodkovii и S. sibirica (Rosaceae). Ботанический журнал. 1980;65(11):1591–1600.

13. Шауло Д.Н., Драчев Н.С., Кузьмин И.В. Интрогрессивная гибридизация в роде Sorbus (Rosaceae) таежной зоны Тюменской области. Вестник Тюменского государственного университета.2009;3:209–215.

14. Заиконникова Т.И. Рябина – Sorbus L. Флора Восточной Европы. СПб. 2001;Х:535–543.

15. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб.: Мир и семья-95; 1995. 990 с.

16. Гонтарь О.Б., Святковская Е.А., Тростенюк Н.Н., Коробейникова Н.М., Шлапак Е.П., Носатенко О.Ю. Мониторинг состояния древесных насаждений на некоторых объектах озеленения в центральной части города Мурманска. Известия Самарского научного центра РАН. 2013;15(3):621–625.

17. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: Агропромиздат; 1988. 271 с.

18. Teng Y.S., Zhang Ni C., Wang J., Lin X., Huang Y. Environmental geochemistry, and ecological risk of vanadium pollution in Panzhihua mining and smelting area, Sichuan, China. Chinese Journal of Geochemistry. 2006; 25:379–385. https://doi.org/:10.1007/s11631-006-0378-3

19. Старостина И.В., Пендюрин Е.А., Смоленская Л.М. Оценка токсикологических свойств шламовых отходов феррованадиевого производства. Современные проблемы науки и образования. 2012;6. https://science-education.ru/ru/article/view?id=7979

20. Калашник Н.А. Оценка чувствительности цитогенетических методов при мониторинговых исследованиях состояния хвойных насаждений. Известия Самарского научного центра РАН. 2011;13(5):179–183.

21. Yousefi N., Chehregani A., Malayeri B.E., Lorestani B., Cheraghi M. Investigating the effect of heavy metals on developmental stages of anther and pollen in Chenopodium botrys L. (Chenopodiaceae). Biological Trace Element Research. 2011;140:368–376. https://doi.org/10.1007/s12011-010-8701-6

22. Wang X., Gong S., Nakamura S., Kurihara K., Suzuki M., Sakamoto K., Miwa M., Lu S. Air pollutant deposition effect and morphological change of Cryptomeria japonica pollen during its transport in urban and mountainous areas of Japan. WIT Trans. Biomed. Health. 2009;11:77–89.

23. Козубов Г.М. Биология плодоношения хвойных на Севере. Л.: Наука; 1974. 136 с.

24. Махнева С.Г., Меншиков С.Л. Качество пыльцы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в зоне действия выбросов АО «Карабашмедь». Лесной вестник. 2021; 25:32–44. https://doi.org/:10.18698/2542-1468-2021-1-32-44.

25. Бессонова В.П. Состояние пыльцы как показатель загрязнения среды тяжелыми металлами. Экология. 1992;4:45–50.