Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. Электронный научный журнал

2303-9922

10.32516/2303-9922.2024.49.8

Other

Структурные и функциональные особенности ассимиляционного аппарата некоторых однолетних декоративных растений в условиях урбанизированной среды

Structural and functional changes in the assimilation apparatus of annual ornamental plants in urbanized environment

Сарбаева

Елена Витальевна

Sarbaeva

Elena V.

sarbaevaev@mail.ru

https://orcid.org/0000-0001-7274-0938

Mari State UniversityYoshkar-OlaRussia

Марийский государственный университетЙошкар-ОлаРоссия

25032024

1(49)1681790111202320022024https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

CC BY 4.0

https://www.vestospu.ru/archive/2024/articles/49/8_1_2024.html

В статье рассмотрено изменение ряда показателей ассимиляционного аппарата декоративных однолетних растений Salvia splendens Sellow ex Schult и Petunia × hybrida hort. ex E. Vilm, произрастающих в различных функциональных зонах г. Йошкар-Олы (рекреационной, селитебной, промышленной). Изучены такие показатели, как толщина верхнего и нижнего эпидермиса, высота столбчатой и губчатой паренхимы, подсчитано число устьиц на нижнем эпидермисе, исследованы показатели водного обмена — интенсивность транспирации и содержание общей воды в тканях. Установлено, что два сходных по экологическим требованиям к среде обитания вида по-разному реагируют на воздействие урбанизированной среды. У P. hybrida в районах с большей антропогенной нагрузкой снижалась толщина верхнего эпидермиса, толщина нижнего — практически не изменялась; при этом существенно уменьшалась высота столбчатой паренхимы, возрастало число устьиц и весьма значимо понизилось содержание общей воды. У S. splendens в антропогенно трансформированной среде более выражены изменения толщины нижнего эпидермиса, существенно уменьшилась интенсивность транспирации, но более стабильными были показатели оводненности тканей.

The article examines changes in a number of indicators of the assimilation apparatus of ornamental annual plants Salvia splendens Sellow ex Schult and Petunia×hybrida hort. ex E. Vilm, growing in various functional zones of Yoshkar-Ola (recreational, residential, industrial). Such indicators as the thickness of upper and lower epidermis, the height of the columnar and spongy parenchyma were studied, the number of stomata on the lower epidermis was calculated, and indicators of water metabolism were studied — the intensity of transpiration and the content of total water in tissues. It has been established that two species with similar ecological requirements for the habitat react differently to the influence of an urbanized environment. P. hybrida showed the thinning of upper epidermis in areas with greater anthropogenic load, while the thickness of lower epidermis remained virtually unchanged. At the same time, the height of the columnar parenchyma significantly decreased, the number of stomata increased, and the content of total water decreased significantly. S. splendens demonstrated significant changes in thickness of lower epidermis in an anthropogenically transformed environment, the intensity of transpiration decreased significantly, but the indicators of tissue hydration were more stable.

Городская средадекоративные однолетние растенияфитоиндикациямезоструктура листаоводненность тканей

Urban environmentornamental annual plantsphytoindicationleaf mesostructuretissue water content

1. Аткина Л. И. Зеленая инфраструктура г. Екатеринбурга как часть водно-зеленого городского каркаса // Ландшафтная архитектура: традиции и перспективы. Екатеринбург, 2022. С. 36—43.

2. Бухарина И. Л., Двоеглазова А. А. Биоэкологические особенности травянистых и древесных растений в городских насаждениях. Ижевск : Удмуртский университет, 2010. 184 с.

3. Бухарина И. Л., Журавлева А. Н., Болышова О. Г. Городские насаждения: экологический аспект. Ижевск : Удмуртский университет, 2012. 206 с.

4. Воскресенская О. Л., Грошева Н. П., Скочилова Е. А. Физиология растений : учеб. пособие / Мар. гос. ун-т. Йошкар-Ола, 2008. 148 с.

5. Воскресенская О. Л., Сарбаева Е. В., Старикова Е. А. Изменение активности антиоксидантных ферментов у интродуцированных хвойных растений в условиях городской среды // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 2 (30). С. 56—59.

6. Вотинов А. И., Адзиев С. М. Особенности эпидермы растений семейства Губоцветных в целях диагностики лекарственного сырья // Известия Российской военно-медицинской академии. 2018. Т. 37, № 1 S1-1. С. 135—138.

7. Догадина М. А., Алексашкина О. В. Анализ состояния и фитонцидной активности декоративных культур в урбоэкосистемах (на примере г. Орел) // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 1. С. 41—47.

8. Кавеленова Л. М. Проблемы организации системы фитомониторинга городской среды в условиях лесостепи. Самара : Универс групп, 2006. 223 с.

9. Кавеленова Л. М., Петрова А. Б., Трубников А. М., Янков Н. В., Савицкая К. А., Кравцева А. П., Антипенко М. И., Кузнецов А. А. К возможностям количественной оценки функциональной активности листовой поверхности различных растений // Самарский научный вестник. 2016. № 4 (17). С. 18—23.

10. Касимов Д. В., Касимов В. Д. Некоторые подходы к оценке экосистемных функций (услуг) лесных насаждений в практике природопользования. М. : Мир науки, 2015. 91 с.

11. Менинг У. Дж., Федер У. А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. Л. : Гидрометеоиздат, 1985. 143 с.

12. Мокроносов А. Т., Борзенкова Р. А. Методика количественной оценки структуры и функциональной активности фотосинтезирующих тканей и органов // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1978. Т. 61, № 3. С. 119—131.

13. Неверова О. А., Еремеева Н. И. Опыт использования биоиндикаторов в оценке загрязнения окружающей среды: аналитический обзор / Гос. публ. науч.-тех. б-ка Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, Ин-т экологии человека. Новосибирск, 2006. 88 с.

14. Николаевский B. C. Биологические основы газоустойчивости растений. Новосибирск : Наука, 1979. 278 с.

15. Николаевский В. С., Якубов Х. Г. Экологический мониторинг зеленых насаждений в крупном городе. Методы исследований : практ. пособие. М. : Изд-во МГУЛ, 2008. 67 с.

16. Проведение мониторинга состояния атмосферного воздуха на территории городского округа «Город Йошкар-Ола». Информационный отчет / Государственное унитарное предприятие Республики Марий Эл «Территориальный центр ‘‘Маргеомониторинг’’». Йошкар-Ола, 2020. 42 с.

17. Сидорович Е., Яковлев А., Шобанова И., Булавко Г. Использование методов фитоиндикации для оценки состояния растительности в условиях загрязнения окружающей среды // Сохранение разнообразия растений. Кишинев, 2010. С. 625—630.

18. Уразгильдин Р. В., Кулагин А. Ю. Техногенез и структурно-функциональные реакции древесных видов: повреждения, адаптации, стратегии. Часть 1. Влияние на макро- и микроморфологию ассимиляционного аппарата // Биосфера. 2021. Т. 13, № 3. С. 86—100. DOI: 10.24855/biosfera.v13i3.578.

19. Уразгильдин Р. В., Кулагин А. Ю. Техногенез и структурно-функциональные реакции древесных видов: повреждения, адаптации, стратегии. Часть 2. Влияние на физиологические функции // Биосфера. 2021. Т. 13, № 3. С. 101—119. DOI: 10.24855/biosfera.v13i3.579.

20. Шуберт Р. Возможности применения растительных мониторов в биолого-технической системе контроля окружающей среды // Разработка и внедрение на комплексных фоновых станциях методов биологического мониторинга. Рига : Зинатне, 1983. С. 89—98.

21. Экология города Йошкар-Ола. Йошкар-Ола : Марийский гос. ун-т, 2007. 300 с. 

22. Экосистемные услуги России: Прототип национального доклада. Т. 1. Услуги наземных экосистем / ред.-сост. Е. Н. Букварева, Д. Г. Замолодчиков. М. : Изд-во Центра охраны дикой природы, 2016. 148 с.

23. Юрак В. В., Игнатьева М. Н. Теоретико-методологические основы оценки природных ресурсов и экосистемных услуг в экономике природопользования / Урал. гос. горный ун-т. Екатеринбург : Изд-во УГГУ, 2022. 160 с.

24. Christodoulakis N. S., Koutsogeorgopoulou L. Air pollution effects on the leaf structure of two injury resistant species: Eucalyptus camaldulensis and Olea europaea L. // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 1991. Vol. 47, N 3. P. 433—439. DOI: 10.1007/BF01702207.

25. Costanza R., d’Arge R., de Groot R., Farber S. Grasso M., Hannon B., Limburg K., Naeen S., O’Neill R. V. O., Paruelo J., Raskin R. G., Sutton P., Van den Belt M. The value of the world’s ecosystem services and natural capital // Nature. 1997. Vol. 387. P. 253—260.

26. Costanza R., Wilson M., Troy A., Voinov A., Liu S., D’Agostino J. The Value of New Jersey’s Ecosystem Services and Natural Capital. New Jersey Department of Environmental Protection, 2006. 179 p.

27. Daily G. C. (ed.). Nature’s Services. Societal Dependence on Natural Ecosystems. Island Press, 1997. 415 p.

28. De Groot R. S., Wilson M. A., Boumans R. M. J. A typology for the classification, description and valuation of ecosystem functions, goods and services // Ecological Economics. 2002. Vol. 41. P. 393—408.

29. Francini A., Romano D., Toscano S., Ferrante A. The Contribution of Ornamental Plants to Urban Ecosystem Services // Earth. 2022. N 3 (4). P. 1258—1274. DOI: 10.3390/earth3040071.

30. Gomes M. P., Pereira E. G., Qiu B.-S., Juneau P. Editorial: Coping With Pollution — the Effects of Environmental Contaminants on Plant Growth and Physiology // Frontiers in Plant Science. 2021. Vol. 12. Art. 740802. DOI: 10.3389/fpls.2021.740802.

31. Gostin I. N. Air Pollution Effects on the Leaf Structure of some Fabaceae Species // Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 2009. Vol. 37, N 2. P. 57—63. DOI: 10.15835/nbha3723078.

32. Gulay C. C., Sinem E., Kazim A. Evaluation of the relationship between ornamental plants — based ecosystem services and human wellbeing: A case study from Lefke Region of North Cyprus // Ecological Indicators. 2019. Vol. 102. P. 278—288.

33. Guo Z., Gao Y., Yuan X., Yuan M., Huang L., Wang S., Liu C., Duan C. Effects of Heavy Metals on Stomata in Plants: A Review // International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24, N 11. Art. 9302. DOI: 10.3390/ijms24119302.

1. Atkina L. I. Zelenaya infrastruktura g. Ekaterinburga kak chast’ vodno-zelenogo gorodskogo karkasa [Green infrastructure of Yekaterinburg as part of a water-green urban framework]. Landshaftnaya arkhitektura: traditsii i perspektivy [Landscape architecture: traditions and prospects]. Yekaterinburg, 2022, pp. 36—43. (In Russian)

2. Bukharina I. L., Dvoeglazova A. A. Bioekologicheskie osobennosti travyanistykh i drevesnykh rastenii v gorodskikh nasazhdeniyakh [Bioecological features of herbaceous and woody plants in urban plantings]. Izhevsk, Udmurtskii universitet Publ., 2010. 184 p. (In Russian)

3. Bukharina I. L., Zhuravleva A. N., Bolyshova O. G. Gorodskie nasazhdeniya: ekologicheskii aspekt [Urban plantings: environmental aspect]. Izhevsk, Udmurtskii universitet Publ., 2012. 206 p. (In Russian)

4. Voskresenskaya O. L., Grosheva N. P., Skochilova E. A. Fiziologiya rastenii: ucheb. posobie [Physiology of plants. Textbook]. Yoshkar-Ola, 2008. 148 p. (In Russian)

5. Voskresenskaya O. L., Sarbaeva E. V., Starikova E. A. Izmenenie aktivnosti antioksidantnykh fermentov u introdutsirovannykh khvoinykh rastenii v usloviyakh gorodskoi sredy [Changes in the activity of antioxidant enzymes in introduced conifers in the urban environment]. Vestnik Ul’yanovskoi gosudarstvennoi sel’skokhozyaistvennoi akademii — Vestnik of Ulyanovsk State Agricultural Academy, 2015, no. 2 (30), pp. 56—59. (In Russian)

6. Votinov A. I., Adziev S. M. Osobennosti epidermy rastenii semeistva Gubotsvetnykh v tselyakh diagnostiki lekarstvennogo syr’ya [Features of the labiateous plants epidermis for the purposes of medicinal materials diagnostics]. Izvestiya Rossiiskoi voenno-meditsinskoi akademii — Russian Military Medical Academy Reports, 2018, vol. 37, no. 1 S1-1, pp. 135—138. (In Russian)

7. Dogadina M. A., Aleksashkina O. V. Analiz sostoyaniya i fitontsidnoi aktivnosti dekorativnykh kul’tur v urboekosistemakh (na primere g. Orel) [Analysis of the state and phytoncidal activity of ornamental crops in urban ecosystems (using the example of the city of Orel)]. Vestnik Kurskoi gosudarstvennoi sel’skokhozyaistvennoi akademii, 2019, no. 1, pp. 41—47. (In Russian)

8. Kavelenova L. M. Problemy organizatsii sistemy fitomonitoringa gorodskoi sredy v usloviyakh lesostepi [Problems of organizing a phytomonitoring system for the urban environment in forest-steppe conditions]. Samara, Univers grupp Publ., 2006. 223 p. (In Russian)

9. Kavelenova L. M., Petrova A. B., Trubnikov A. M., Yankov N. V., Savitskaya K. A., Kravtseva A. P., Antipenko M. I., Kuznetsov A. A. K vozmozhnostyam kolichestvennoi otsenki funktsional’noi aktivnosti listovoi poverkhnosti razlichnykh rastenii [Concerning the prospects of quantitative valuing of leaf surface functional activity for different plants]. Samarskii nauchnyi vestnik — Samara Journal of Science, 2016, no. 4 (17), pp. 18—23. (In Russian)

10. Kasimov D. V., Kasimov V. D. Nekotorye podkhody k otsenke ekosistemnykh funktsii (uslug) lesnykh nasazhdenii v praktike prirodopol’zovaniya [Some approaches to assessing ecosystem functions (services) of forest plantations in environmental management practice]. Moscow, Mir nauki Publ., 2015. 91 p. (In Russian)

11. Mening U. Dzh., Feder U. A. Biomonitoring zagryazneniya atmosfery s pomoshch’yu rastenii [Biomonitoring of air pollution using plants]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1985. 143 p. (In Russian)

12. Mokronosov A. T., Borzenkova R. A. Metodika kolichestvennoi otsenki struktury i funktsional’noi aktivnosti fotosinteziruyushchikh tkanei i organov [Methodology for quantitative assessment of the structure and functional activity of photosynthetic tissues and organs]. Trudy po prikladnoi botanike, genetike i selektsii [Proceedings on applied botany, genetics and selection]. 1978, vol. 61, no. 3, pp. 119—131. (In Russian)

13. Neverova O. A., Eremeeva N. I. Opyt ispol’zovaniya bioindikatorov v otsenke zagryazneniya okruzhayushchei sredy: analiticheskii obzor [Experience of using bioindicators in assessing environmental pollution: analytical review]. Novosibirsk, 2006. 88 p. (In Russian)

14. Nikolaevskii B. C. Biologicheskie osnovy gazoustoichivosti rastenii [Biological basis of gas resistance of plants]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1979. 278 p. (In Russian)

15. Nikolaevskii V. S., Yakubov Kh. G. Ekologicheskii monitoring zelenykh nasazhdenii v krupnom gorode. Metody issledovanii: prakt. posobie [Environmental monitoring of green spaces in a large city. Research methods. Practical guide]. Moscow, MGUL Publ., 2008. 67 p. (In Russian)

16. Provedenie monitoringa sostoyaniya atmosfernogo vozdukha na territorii gorodskogo okruga “Gorod Ioshkar-Ola”. Informatsionnyi otchet [Monitoring the state of atmospheric air in the urban district “City of Yoshkar-Ola”. Information report]. Yoshkar-Ola, 2020. 42 p. (In Russian)

17. Sidorovich E., Yakovlev A., Shobanova I., Bulavko G. Ispol’zovanie metodov fitoindikatsii dlya otsenki sostoyaniya rastitel’nosti v usloviyakh zagryazneniya okruzhayushchei sredy [Using phytoindication methods to assess the state of vegetation under conditions of environmental pollution]. Sokhranenie raznoobraziya rastenii [Conservation of plant diversity]. Kishinev, 2010, pp. 625—630. (In Russian)

18. Urazgil’din R. V., Kulagin A. Yu. Tekhnogenez i strukturno-funktsional’nye reaktsii drevesnykh vidov: povrezhdeniya, adaptatsii, strategii. Chast’ 1. Vliyanie na makro- i mikromorfologiyu assimilyatsionnogo apparata [Structural and functional responses of arboreal plants to anthropogenic factors: Damages, adaptations and strategies. Part I. Impact on macro- and micromorphology of the assimilation apparatus]. Biosfera — Biosphere, 2021, vol. 13, no. 3, pp. 86—100. DOI: 10.24855/biosfera.v13i3.578. (In Russian)

19. Urazgil’din R. V., Kulagin A. Yu. Tekhnogenez i strukturno-funktsional’nye reaktsii drevesnykh vidov: povrezhdeniya, adaptatsii, strategii. Chast’ 2. Vliyanie na fiziologicheskie funktsii [Structural and functional responses of arboreal plants to anthropogenic factors: Damages, adaptations and strategies. Part II. Impact on physiological functions]. Biosfera — Biosphere, 2021, vol. 13, no. 3, pp. 101—119. DOI: 10.24855/biosfera.v13i3.579. (In Russian)

20. Shubert R. Vozmozhnosti primeneniya rastitel’nykh monitorov v biologo-tekhnicheskoi sisteme kontrolya okruzhayushchei sredy [Possibilities of using plant monitors in a biological and technical environmental control system]. Razrabotka i vnedrenie na kompleksnykh fonovykh stantsiyakh metodov biologicheskogo monitoringa [Development and implementation of biological monitoring methods at complex background stations]. Riga, Zinatne Publ., 1983, pp. 89—98. (In Russian)

21. Ekologiya goroda Ioshkar-Ola [Ecology of the city of Yoshkar-Ola]. Yoshkar-Ola, Mariiskii gos. un-t Publ., 2007. 300 p. (In Russian)

22. Ekosistemnye uslugi Rossii: Prototip natsional’nogo doklada. T. 1. Uslugi nazemnykh ekosistem [Ecosystem services of Russia: Prototype of a national report. Vol. 1. Terrestrial ecosystem services]. Moscow, Tsentr okhrany dikoi prirody Publ., 2016. 148 p. (In Russian)

23. Yurak V. V., Ignat’eva M. N. Teoretiko-metodologicheskie osnovy otsenki prirodnykh resursov i ekosistemnykh uslug v ekonomike prirodopol’zovaniya [Theoretical and methodological foundations for assessing natural resources and ecosystem services in environmental economics]. Yekaterinburg, UGGU Publ., 2022. 160 p. (In Russian)

24. Christodoulakis N. S., Koutsogeorgopoulou L. Air pollution effects on the leaf structure of two injury resistant species: Eucalyptus camaldulensis and Olea europaea L. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 1991, vol. 47, no. 3, pp. 433—439. DOI: 10.1007/BF01702207.

27. Daily G. C. (ed.). Nature’s Services. Societal Dependence on Natural Ecosystems. Island Press, 1997. 415 p.

28. De Groot R. S., Wilson M. A., Boumans R. M. J. A typology for the classification, description and valuation of ecosystem functions, goods and services. Ecological Economics, 2002, vol. 41, pp. 393—408.

29. Francini A., Romano D., Toscano S., Ferrante A. The Contribution of Ornamental Plants to Urban Ecosystem Services. Earth, 2022, no. 3 (4), pp. 1258—1274. DOI: 10.3390/earth3040071.

30. Gomes M. P., Pereira E. G., Qiu B.-S., Juneau P. Editorial: Coping With Pollution — the Effects of Environmental Contaminants on Plant Growth and Physiology. Frontiers in Plant Science, 2021, vol. 12, art. 740802. DOI: 10.3389/fpls.2021.740802.

31. Gostin I. N. Air Pollution Effects on the Leaf Structure of some Fabaceae Species. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2009, vol. 37, no. 2, pp. 57—63. DOI: 10.15835/nbha3723078.

32. Gulay C. C., Sinem E., Kazim A. Evaluation of the relationship between ornamental plants — based ecosystem services and human wellbeing: A case study from Lefke Region of North Cyprus. Ecological Indicators, 2019, vol. 102, pp. 278—288.

33. Guo Z., Gao Y., Yuan X., Yuan M., Huang L., Wang S., Liu C., Duan C. Effects of Heavy Metals on Stomata in Plants: A Review. International Journal of Molecular Sciences, 2023, vol. 24, no. 11, art. 9302. DOI: 10.3390/ijms24119302.