Изучению влияния антропогенных факторов на морфологию и анатомию листьев посвящено огромное количество работ как отечественных, так и иностранных ученых [1]. Визуально фиксируемые признаки неблагополучия, такие как замедление роста, изменение окраски, морфологические отклонения, являются индикаторами необратимых изменений в метаболизме растения на клеточном уровне.
Изучение закономерностей изменения морфологии и анатомии плодов в результате антропогенного воздействия представляется более целесообразным в силу того, что именно в этом органе происходит основное накопление питательных веществ, необходимых для развития семян. В ботаническом саду НИУ «БелГУ» на протяжении многих лет проводятся исследования, направленные на изучение различных видов растений [3-5].
Цель работы - изучение зависимости морфо-анатомических показателей плодов рябины обыкновенной (Sorbusaucuparia L.), от уровня загрязненности на территории Белгорода и Старого Оскола.
Материалы и методы исследования
Образцы плодов рябины обыкновенной были собраны в сентябре 2012 года по 50 шт. на четырех различных участках городов. Белгород: контроль - поселок Дубовое, №1 - проспект Богдана Хмельницкого (район автовокзала), №2 - улица Победы (парк Победы), №3 - улица Щорса (район Семейного рынка).Старый Оскол: контроль - улица Фрунзе, слобода Казацкая, № 1 - микрорайон Королева (парк Пушкина), № 2 - Атаманский лес (объездная дорога), № 3 - Городская больница №2 (р-н Ублинские горы).Выбор участков сбора материала был обусловлен интенсивностью автомобильного движения, которая производилась методом подсчета автомобилей разных типов 2 раза по 60 мин., в 9 и 17 ч. С увеличением номера участка интенсивность движения автотранспорта уменьшалась.
Диаметр плодов измерялся при помощи электронного штангенциркуля DIGITALCALIPER, с точностью до 0,01 мм. Взвешивание плодов производилось на электронных весах DX - 120 (с погрешностью 0,001 г).
Для исследования клеток паренхимы мезокарпа плодов с каждого исследуемого участка, включая контрольный, взяли часть собранных плодов рябины и приготовили временные микропрепараты по общепринятым методикам [2]. В работе использовался микроскоп «Микромед 2» с видеоокуляром, подключенный к ноутбуку. Измерение клеток паренхимы мезокарпа плодов рябины обыкновенной производили в программе ScopePhoto. В каждом участке была измерена длина и ширина клеток в количестве 30 шт.
Результаты исследования и их обсуждение
Средние значения диаметра плода рябины обыкновенной на исследуемых участках достоверно выше в контрольных точках как в г. Старый Оскол так и г. Белгород (таблица 1). Причем участок №3 в Белгороде не достоверно отличался от контроля.
Таблица 1. Средний диаметр плодов гг. Белгород, Старый Оскол
|
Параметры статистической обработки |
Участок №1, пр-т Богдана-Хмельницкого |
Участок №2, ул. Победы |
Участок №3, ул. Щорса |
Участок №4, пос. Дубовое |
|
Число значений, n |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
Среднее значение, Xср |
10,098 |
10,074 |
10,748 |
11,116 |
|
Стандартное отклонение, S |
0,7636 |
1,1132 |
0,9490 |
0,9573 |
|
Стандартное отклонение среднего, Sср |
0,1080 |
0,1574 |
0,1342 |
0,1354 |
|
К. Стьюдента (5%,n-1), t |
2,0096 |
2,0096 |
2,0096 |
2,0096 |
|
Доверительный интервал |
0,2170 |
0,3164 |
0,2697 |
0,2721 |
|
Относительная ошибка, δ |
0,0215 |
0,0314 |
0,0251 |
0,0245 |
|
Средний диаметр плодов, г. Старый Оскол |
||||
|
Параметры статистической обработки |
Участок №1, мкр.Королева |
Участок №2, Атаманский лес |
Участок №3, Городская больница №2 |
Участок №4, ул. Фрунзе |
|
Число значений, n |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
Среднее значение, Xср |
7,442 |
9,22 |
8,804 |
10,622 |
|
Стандартное отклонение, S |
0,9267 |
0,9971 |
0,8063 |
1,1256 |
|
Стандартное отклонение среднего, Sср |
0,1311 |
0,1410 |
0,1140 |
0,1592 |
|
К. Стьюдента (5%,n-1), t |
2,0096 |
2,0096 |
2,0096 |
2,0096 |
|
Доверительный интервал |
0,2634 |
0,2834 |
0,2292 |
0,3199 |
|
Относительная ошибка, δ |
0,0354 |
0,0307 |
0,0260 |
0,0301 |
Средняя масса одного плода рябины обыкновенной на исследуемых участках также достоверно была выше в контрольных точках (таблица 2). Необходимо отметить, что для г. Старый Оскол, вблизи которого расположено предприятие «Лебединский горно-обогатительный комбинат», средние значения как по массе ягод, так и по размеру диаметра достоверно ниже и только лишь по массе ягод не различаются на участках с наиболее высокой степенью движения автотранспорта.
Таблица 2. Масса плодов,гг. Белгород, Старый Оскол
|
Параметры статистической обработки |
Участок №1, пр-т Богдана- Хмельницкого |
Участок №2, ул. Победы |
Участок №3, ул. Щорса |
Участок №4, пос. Дубовое |
|
Число значений, n |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
Среднее значение, Xср |
0,514 |
0,570 |
0,708 |
0,812 |
|
Стандартное отклонение, S |
0,0833 |
0,1854 |
0,1496 |
0,2073 |
|
Стандартное отклонение среднего, Sср |
0,0118 |
0,0262 |
0,0212 |
0,0293 |
|
К. Стьюдента (5%,n-1), t |
2,0096 |
2,0096 |
2,0096 |
2,0096 |
|
Доверительный интервал |
0,0237 |
0,0527 |
0,0425 |
0,0589 |
|
Относительная ошибка δ |
0,0461 |
0,0925 |
0,0601 |
0,0726 |
|
Масса плодов, г. Старый Оскол |
||||
|
Параметры статистической обработки |
Участок №1, мкр.Королева |
Участок №2, Атаманский лес |
Участок №3, Городская больница №2 |
Участок №4, ул.Фрунзе |
|
Число значений, n |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
Среднее значение, Xср |
0,510 |
0,480 |
0,418 |
0,706 |
|
Стандартное отклонение, S |
0,1111 |
0,1030 |
0,1044 |
0,1659 |
|
Стандартное отклонение среднего, Sср |
0,0157 |
0,0146 |
0,0148 |
0,0235 |
|
К. Стьюдента (5%,n-1), t |
2,0096 |
2,0096 |
2,0096 |
2,0096 |
|
Доверительный интервал |
0,0316 |
0,0293 |
0,0297 |
0,0471 |
|
Относительная ошибка, δ |
0,0619 |
0,0610 |
0,0710 |
0,0668 |
Размерные характеристики клеток, такие как длина и ширина, достоверно были выше в контрольных точках, как в г. Белгороде, так и г. Старый Оскол. Между анатомическими и морфологическими размерами наблюдается обратная зависимость. Так, средние значения выше по ширине и длине в г. Старый Оскол для большинства точек (табл. 3, 4), что может быть объяснено адаптацией растения к высокой степени загрязнения, происходящей в первую очередь на клеточном уровне.
Таблица 3. Размеры клеток паренхимы мезокарпа, г. Белгород
|
Параметры статистической обработки |
Участок №1, пр-т Богдана-Хмельницкого |
Участок №2, ул. Победы |
Участок №3, ул.Щорса |
Контроль |
||||
|
Длина, мкм |
Ширина, мкм |
Длина, мкм |
Ширина, Мкм |
Длина, мкм |
Ширина, мкм |
Длина, мкм |
Ширина, мкм |
|
|
Число значений, N |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
Среднее значение, Xср |
0,12 |
0,09 |
0,16 |
0,09 |
0,12 |
0,09 |
0,19 |
0,11 |
|
Стандартное отклонение, S |
0,0248 |
0,0201 |
0,0410 |
0,0225 |
0,0303 |
0,0174 |
0,0693 |
0,0302 |
|
Стандартное отклонение среднего, Sср |
0,0045 |
0,0037 |
0,0075 |
0,0041 |
0,0055 |
0,0032 |
0,0127 |
0,0055 |
|
К. Стьюдента (5%,n-1), t |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
|
Доверит. интервал |
0,0093 |
0,0075 |
0,0153 |
0,0084 |
0,0113 |
0,0065 |
0,0259 |
0,0113 |
|
Относит. ошибка, δ |
0,0775 |
0,0796 |
0,0983 |
0,0902 |
0,0928 |
0,0739 |
0,1372 |
0,0988 |
Таблица 4. Размеры клеток паренхимы, г. Старый Оскол
|
Параметры статистической обработки |
Участок №1, мкр.Королева |
Участок №2, Атаманский лес |
Участок №3, Городская больница №2 |
Контроль |
||||
|
Длина, мкм |
Ширина, мкм |
Длина, мкм |
Ширина, мкм |
Длина, мкм |
Ширина, мкм |
Длина, мкм |
Ширина, мкм |
|
|
Число значений, n |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
Среднее значение, Xср |
0,15 |
0,10 |
0,16 |
0,12 |
0,18 |
0,13 |
0,19 |
0,13 |
|
Стандартное отклонение, S |
0,0320 |
0,0241 |
0,0303 |
0,0244 |
0,0339 |
0,0178 |
0,0298 |
0,0245 |
|
Стандартное отклонение среднего, Sср |
0,0059 |
0,0044 |
0,0055 |
0,0045 |
0,0062 |
0,0033 |
0,0054 |
0,0045 |
|
К. Стьюдента (5%,n-1), t |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
2,0452 |
|
Доверительный интервал |
0,0120 |
0,0090 |
0,0113 |
0,0091 |
0,0127 |
0,0067 |
0,0111 |
0,0091 |
|
Относительная ошибка, δ |
0,0812 |
0,0904 |
0,0729 |
0,0787 |
0,0714 |
0,0525 |
0,0578 |
0,0690 |
Таким образом, на примере рябины обыкновенной показано, что между морфологическими и анатомическими размерными характеристиками плодов существует обратная зависимость, увеличение параметров анатомических связано с уменьшением морфологических.
Исследования выполнены в рамках реализации государственного задания Министерства образования и науки РФ Белгородским государственным национальным исследовательским университетом на 2013 год (№ проекта 5.2614.2011).
Рецензенты:
Голивец Т.П., д.м.н. профессор кафедры терапии факультета последипломного медицинского образования Медицинского института Национального исследовательского университета ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет», г. Белгород.
Сорокопудов В.Н., д.с.-х.н., заместитель директора по научной работе Ботанического сада НИУ «БелГУ», профессор кафедры ботаники Национального исследовательского университета ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет», г. Белгород.