Форма листовой пластинки древесных растений как показатель аккумулирующей способности загрязняющих веществ

Аннотация: В статье приводятся данные по изучению формы листовых пластинок различных видов деревьев, наиболее представленных в количественном плане на территории г. Минусинска и установлению зависимости между формой (соотношение длины к ширине) листьев тополя черного (Populus nigra L.), яблони ягодной (Malus baccata), вяза мелколистного (Ulmus parvifolia) и их аккумулирующей способности.

Листовая пластинка – это основная и самая важная часть листа. «Пластинчатая» форма создает большую поверхность для захвата солнечной энергии, которая служит катализатором для протекания химических реакций в самом листе. Выполняет функции фотосинтеза и газообмена [1]. Листовые пластинки городских деревьев весьма разнообразны по форме и строению. Это связано с тем что, лист является одним из главных органов, связанных с функционированием растений и более подвержен к адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды. Например, установлено, что у одного и того же вида растений могут встречаться листья одинаковой формы, но заметно отличающиеся по размеру, или наоборот - листья одного размера часто отличаются по геометрической форме контура. Объяснить данный факт можно как онтогенетическими факторами, которые формируют у листьев такие различия, так и с условиями внешней среды. Листья растений в городе, как правило, мельче, чем в природе. Угнетение роста листьев находится в прямой зависимости от степени загазованности местообитания: чем выше загрязнение воздуха, тем меньше морфометрические параметры листа [2] .

С целью изучения зависимости между соотношением длины и ширины листовых пластинок и их аккумулирующей способностью различных древесных растений, были проведены исследования листовых пластинок тополя черного (Populus nigra L.), яблони ягодной (Malus baccata) и вяза мелколистного (Ulmus parvifolia).

При проведении исследований были использованы общепринятые методики. Аккумулирующую способность определяли по массе загрязняющих веществ, скопившихся на листовой пластинке с помощью весового метода (точность измерения 0,001 гр.). Листья были собраны в конце вегетационного периода. Измерение длины и ширины листьев осуществляли с помощью обычной линейки. Статистическая обработка материала произведена с помощью программы Microsoft Office Excel.

Сбор материала проводился осенью 2017 года на четырех участках г. Минусинска, с различными факторами, загрязняющими атмосферу, один участок был контрольным. Подробное описание представлено в табл. 1.

Таблица 1

Описание точек сбора листьев на территории г. Минусинска

 

Можно видеть, что все точки имеют различные факторы воздействия антропогенной природы. Практически на всех участках деревья располагаются в непосредственной близости к автодороге.

Не всегда площадь листовой пластинки является определяющим фактором при определении аккумулирующей способности листа. Одним из важных показателей при этом является форма листовой пластинки, а именно соотношение длины к ширине. Как известно, чем больше значение соотношения длины к ширине, тем лист более вытянутый.

На первом этапе исследования был проведен математический расчет значений соотношения длины к ширине листьев у исследуемых деревьев. Так у тополя черного данный показатель имел значение от 1,2 (на участке 3) до 2,4 (на участке 5) в зависимости от территории исследования. Это значит, что на участке 3 листья имеют более округлую форму, чем на участке 5 (там они имеют более вытянутую форму).

У вяза мелколистного значения соотношения длины к ширине находились в интервале от 2,6 до 3,36 – лист более вытянут.

У яблони ягодной листья имеют округлую форму, численные значения данного показателя составляли 1,8 (на участке 5) и 2,7 (на участке 2). Подробное описание представлено в табл. 2.

Таблица 2

Соотношение длины к ширине листовой пластинки исследуемых видов растений

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о варьировании формы и размера листа в зависимости от пункта и источника воздействия.

При расчете коэффициента корреляции показателя формы листа (отношение длины листовой пластинки к ее ширине) и массой загрязняющих веществ (аккумулирующая способность) были получены значения, представленные в табл. 3.

Таблица 3

Зависимость аккумулятивной способности листовой пластинки от соотношения длины к ширине

На основе данных табл. 3 можно заключить, что у тополя черного на всех участках просматривается прямая зависимость между соотношением длины и ширины листовой пластинки и массой загрязняющих веществ (чем более вытянутый лист, тем выше его аккумулирующая способность). У вяза мелколистного и яблони ягодной зарегистрирована обратная зависимость, то есть, чем более округлая форма этих видов зеленых растений, тем больше загрязняющих веществ они смогут аккумулировать.

В заключение можно отметить, что из всех исследуемых образцов листьев у тополя черного на всех участках просматривается прямая зависимость между соотношением длины к ширине листовой пластинки и массой загрязняющих веществ (чем более вытянутый лист, тем выше его аккумулирующая способность). У вяза мелколистного и яблони ягодной зарегистрирована обратная зависимость. Это связано с тем, что у исследуемых образцов разная форма и размер листовых пластинок. Листья растений дают характеристику и оценку условий их произрастания. Так у всех исследуемых образцов проявляются различные виды механизмов приспособления к среде, например уменьшение или увеличение соотношения длины к ширине листовой пластинки. У листьев, произрастающих в различных условиях, будут различаться морфометрические параметры. Например, у тополя черного соотношение длины к ширине варьирует от 1,2 (на участке 3) до 2,4 (на участке 5). Это значит, что на участке 3 листья имеют более округлую форму, чем на участке 5, там они имеют более вытянутую форму, что связано с различными условиям урбанизированной среды.

Таким образом, на основании полученных данных можно сделать вывод о возможности использования рассмотренных показателей для индикации урбаносреды.

Список литературы

1. Биология с основами экологии. Серия «Учебники для вузов. Специальная литература». СПб. : Издательство «Лань», 2000. 672 с.
2. Хузина Г. Р. Влияние урбаносреды на морфометрические показатели листа березы повислой (Betula pendula Roth.) // Вест. Удм. ун-та. 2010. Вып. 3. С. 53-57.

 

Материал поступил в редакцию 14.01.2018
© Ларнатович П. А., Сумина А. В., 2018