Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Красноярский край расположен в зоне резко континентального климата, характеризующегося существенным перепадом температур (20–25 °С) [1] и наличием неблагоприятной экологической обстановки урбанизированных территорий как в силу размещения на их территории объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую природную среду, так и влияния автотранспортной нагрузки. Так, согласно Приказу Министерства природных ресурсов и экологии РФ № 154 [2] расположенные на территории г. Назарово Красноярского края АО «Назаровская ГРЭС» и на территории г. Красноярска Красноярская ТЭЦ-2 (оба объекта являются предприятиями Енисейской территориальной генерирующей компании (ТГК-13)) отнесены к объектам I категории, вклад которых в суммарные выбросы и сбросы загрязняющих веществ в окружающую среду Российской Федерации составляет не менее 60 %. Данное негативное воздействие в значительной степени способствует снижению стабильности развития древесных растений, произрастающих на территории рассматриваемых городских поселений и выполняющих как средообразующие, так и средозащитные функции, связанные с формированием микроклимата, улавливанием загрязняющих веществ, выделением кислорода, фитонцидов. Значительное распространение в озеленении рассматриваемых городских территорий получили различные виды тополя, и в частности тополь бальзамический. Это связано с неприхотливостью рассматриваемого растения (сравнительно низкая требовательность к почве, влаге, морозоустойчивость), быстрым ростом (то есть способностью быстро набирать зеленую массу), а также устойчивостью к воздействию пыли и газов (в первую очередь выбросов автотранспорта) [3]. Естественно, оказываемые стрессирующие воздействия урбанизированной среды (в первую очередь абиотические параметры) приводят к изменению гомеостаза развития и могут быть оценены по нарушению морфогенетических процессов, одним из показателей которого с морфологической точки зрения является флуктуирующая асимметрия (ФА) [4–6]. В то же время изучение флуктуирующей асимметрии листовых пластин древесных растений показало серьезное влияние на данный показатель антропогенной нагрузки [7–9].

Целью настоящей работы являлось проведение сравнительной оценки стабильности развития тополя бальзамического, произрастающего вблизи предприятий Енисейской территориальной генерирующей компания (на примере АО «Назаровская ГРЭС» и Красноярской ТЭЦ-2), использующих в качестве основного топлива бурый уголь Назаровского и Бородинского разрезов соответственно.

Материалы и методы исследования

В качестве модельных объектов использовали полносформированные листья тополя бальзамического, собранные 16–29 августа 2019 года (после полной остановки роста листьев) с укороченных побегов в нижней части дерева на территории экспериментальных площадок, характеристика которых представлена в табл. 1. Сбор материала производили в соответствии с рекомендациями, изложенными в методике оценки состояния популяций по показателям нарушения стабильности развития [10; 11]. На каждом экспериментальном участке осуществлен отбор по 20 листьев с 6 деревьев (n = 120) (табл. 1).

Выбор экспериментальных площадок обусловлен различием в основном виде топлива (табл. 2).

Отбор растительных образцов, измерение морфометрических характеристик и статистическую обработку полученных данных проводили по стандартным методикам [10; 11]. Листья отжимали между слоями фильтровальной бумаги и гербаризировали. Для обмера использовали листовые пластинки, в количестве 10 шт., не имеющие механического повреждения или деформации. Подготовленное растительное сырье сканировали с разрешением не менее 400 dpi, измерение морфометрических характеристик проводилось 3 участниками с использованием программы ImageJ, информация о месте сбора листьев была зашифрована. Измерения проводились с точностью: линейные – до 0,1 мм, угловые – до 0,1 °. На листовых пластинках осуществляли промеры наиболее стандартных метрических билатеральных признаков:

j1 – ширины левой и правой половинок листовой пластинки;

j2 – расстояния от основания листовой пластинки до конца жилки второго порядка;

j3 – расстояния между основаниями первой и второй жилок второго порядка;

j4 – расстояния между концами первой и второй жилок второго порядка;

j5 – угла между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программ Microsoft Excel, Statistica.

Результаты исследования и их обсуждение

По данным государственного доклада «О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае», среди объектов теплоэнергетики Красноярского края главными источниками негативного влияния на атмосферный воздух, определяющими уровень загрязнения городов и районов края, являются исследуемые нами – Назаровская ГРЭС и Красноярская ТЭЦ-2. Так, общий объем выбросов загрязняющих веществ в результате деятельности АО «Назаровская ГРЭС» – 47,6 тыс. т, Красноярской ТЭЦ-2 – 15,0 тыс. т за 2018 год. В результате деятельности данных предприятий в атмосферу выбрасываются твердые вещества, сернистый ангидрид, оксиды азота, угарный газ и др. В составе твёрдых частиц имеются токсичные компоненты – тяжёлые металлы, такие как кадмий, свинец, ртуть, цинк и др. [12].

Из данных, представленных на рис. 1, видно, что наиболее чувствительными признаками у тополя бальзамического, произрастающего вблизи АО «Назаровская ГРЭС», являются расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка и расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка, что согласуется с данными [13]; нами в данной зоне исследована стабильность развития лопуха большого, и наиболее чувствительными признаками явились: расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка и угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка [14].

Таблица 1

Расположение экспериментальных площадок

Примечание. * – согласно ГОСТ Р 52398-2005.

Таблица 2

Сравнительный анализ рассматриваемых объектов теплоэнергетики Красноярского края, выполненный по данным Сибирской генерирующей компании

У тополя бальзамического в зоне воздействия Красноярской ТЭЦ-2 проявление асимметричного развития изучаемых билатеральных признаков в наибольшей степени выражено по ширине половинок и по размеру угла между центральной и второй жилками. Можно предположить, что первоначальной реакцией на изменение условий обитания по степени антропогенной нагрузки у тополя бальзамического является изменение темпов роста тканей в районе первой и второй жилок, при значительном загрязнении в виде выбросов изменения затрагивают темп роста пластинок в ширину, что отражается и на величине угла между центральной и второй жилками. Подобное воздействие красноярских ТЭЦ на стабильность развитие тополя бальзамического было выявлено нами и ранее [8].

Интегральный показатель флуктуирующей асимметрии (ИФА) листовых пластинок тополя бальзамического отличался у особей с различных участков, так, под воздействием АО «Назаровская ГРЭС» он составлял 0,1059, под действием Красноярской ТЭЦ-2 – 0,0726 (рис. 2).

Рис. 1. Значения индексов асимметрии листьев тополя бальзамического

Рис. 2. Значения ИФА листьев тополя бальзамического

С целью выявления причин (факторов) отличий показателей ФА на исследуемых территориях проанализированы показатели асимметрии отдельных морфометрических параметров листовой пластинки тополя бальзамического, интегральный показатель ФА и объем выбросов загрязняющих веществ, образующихся в результате деятельности ТЭЦ и ГРЭС (табл. 3).

Как видно из результатов, изменение величин ФА параметров листовой пластинки тополя бальзамического на 93,33 % объясняется действием двух факторов. С первым фактором тесно связаны j1, j3, j4, ИФА, объем выбросов, факторные нагрузки на эти признаки составляют 0,984889, 0,876312, 0,951283, 0,879979 и 0,991054 соответственно. Это позволяет интерпретировать данный фактор как мощность выбросов предприятий теплоэнергетики. Со вторым фактором связан параметр j2, факторные нагрузки 0,816798, что позволяет трактовать данный фактор как вид топлива, используемого при сжигании. Относительный вклад выявленных факторов в варьирование исследуемых показателей существенно отличается, для фактора 1 – 75,3431 %, фактора 2 – 18,5908 %. На рис. 3 показано расположение точек отбора проб в пространстве выявленных факторов.

Таблица 3

Результаты факторного анализа показателей асимметрии морфометрических параметров листовой пластинки тополя бальзамического