В условиях интенсификации промышленности и изменения климата исследование взаимосвязи накопления растениями тяжелых металлов и уровня генетического разнообразия их популяций актуально для оценки адаптационного потенциала лесообразующих древесных пород. Исследование посвящено изучению параметров генетического разнообразия ели европейской в микросателлитных локусах в насаждениях с разной степенью загрязненности тяжелыми металлами. Объекты исследований – пробные площади в Ленинградской обл. вблизи металлургического предприятия ООО «Орион-Спецсплав-Гатчина» (Гатчинское лесничество) и автотрасс в Тосненском районе (Любанское лесничество). Метод исследования – анализ полиморфизма в ядерных EST-SSR локусах. Загрязненность пробных площадей тяжелыми металлами Mn, Zn, Cu, Fe, Pb, Cr, Ni, Cd была установлена по их содержанию в хвое ели. Отмечена тенденция снижения генетического разнообразия (число эффективных аллелей – Ne, индекс разнообразия Шеннона – I) и ожидаемая гетерозиготность (Ho) у взрослых елей и подроста на наиболее загрязненных пробных площадях вблизи металлургического предприятия. При попарном сравнении FST популяций выявлено, что популяции пробных площадей Гатчина1 и Гатчина2, наиболее загрязненные тяжелыми металлами и самые близкие к источнику загрязнения в г. Гатчине, имеют некоторую степень обособленности от других популяций в Гатчинском и Тосненском районах, расположенных на расстоянии 19–38 км от них.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Лесоводство
Интенсивное развитие промышленности и транспорта негативно влияет на состояние окружающей природной среды. Причем это может проявляться не только в непосредственной близости к источникам загрязнений, но и на отдаленных территориях [1, 2]. Наиболее опасные загрязнители – крупные промышленные предприятия (металлургические заводы и горно-обогатительные комбинаты и пр.) [3–5], вокруг них могут формироваться техногенные промышленные пустоши и лесные экосистемы различной степени нарушенности [6, 7].
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Обзор фонового состояния окружающей среды на территории стран СНГ за 2012 г. / под ред. академика РАН Ю.А. Израэля; Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН. - Москва, 2013. - 61 с.
2. Обзор фонового состояния окружающей среды на территории стран СНГ за 2018 г. / под ред. профессора Г.М. Черногаевой; Росгидромет, Институт глобального климата и экологии имени академика Ю.А. Израэля. - Москва, 2019. - 99 с.
3. Никонов, М.В. Устойчивость лесов к воздействию природных и антропогенных факторов (на примере Новгородской области) / М.В. Никонов. - Великий Новгород: НовГУ им. Я. Мудрого, 2003. - 296 с.
4. Павлов, И.Н. Древесные растения в условиях техногенного загрязнения / И.Н. Павлов. - Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2005. - 370 с.
5. Влияние техногенных выбросов и радиоактивного загрязнения на состояние хвойных лесов Беларуси / С.А. Ламоткин, Е.Д. Скаковский, Л.Ю. Тычинская, С.И. Шпак, О.А. Гайдукевич, С.В. Рыков, О.В. Черняк, А.В. Воронин // Вестник РУДН. - 2009. - № 2. - C. 108-115.
6. Чжан, С.А. Особенности влияния техногенного загрязнения на хвойные древостои / С.А. Чжан. - Братск: ГОУ ВПО “БрГУ”, 2010. - 67 с.
7. Неверова, О.А. Применение фитоиндикации в оценке загрязнения окружающей среды / О.А. Неверова // Биосфера: междисциплинарный научный и прикладной журнал. - Т. 1. - 2009.- № 1. - С. 82-92.
8. Устойчивость растений к тяжелым металлам / А.Ф. Титов, В.В. Таланова, Н.М. Казина [и др.]; отв. ред. Н.Н. Немова; Ин-т биологии КарНЦ. - Петрозаводск, 2007. - 172 с.
9. Мэннинг, У.Дж. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений; пер. с англ. / У.Дж. Мэннинг, У.А. Федер. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1985. - 144 с.
10. Есякова, О.А. Ассимиляционный аппарат ели сибирской как индикатор загрязнения городской атмосферы / О.А. Есякова, В.М. Воронин, Р.А. Степень // Хвойные бореальной зоны. - Т. XXV. - 2008. - № 1-2. - С. 109-112.
11. Korshikov, I.I. Genetic structure and variation in Pinus sylvestris L. populations degrading due to pollution-induced injury / I.I. Korshikov, T.I. Velikoridko, L.A. Butilskaya // Silvae genetica. - 2002. - Vol. 51(2-3). - P. 45-48.
12. Industrial pollutants tend to increase genetic diversity: evidence from field-grown European Scots pine populations / W. Prus-Glowacki, A. Wojnicka-Poltorak, J. Oleksyn, P.B. Reich // Forest Growth Responses to the Pollution Climate of the 21st Century. - 1999. - P. 395-402.
13. Chudzińska, E. Adaptation strategies and referencing trial of Scots and black pine populations subjected to heavy metal pollution / E. Chudzińska, J.B. Diatta, A. Wojnicka-Półtorak // Environmental science and pollution research. - 2014. - Vol. 21. - P. 2165-2177.
14. Effects of heavy metal pollution on genetic variation and cytological disturbances in the Pinus sylvestris L. population / W. Prus-Głowacki, E. Chudzińska, A. Wojnicka-Półtorak, L. Kozacki, K. Fagiewicz // Journal of applied genetics. - 2006. - Vol. 47. - № 2. - С. 99-108.
15. Genetic analysis of Pinus banksiana and Pinus resinosa populations from stressed sites contaminated with metals in Northern Ontario (Canada) / K.K. Vandeligt, K.K. Nkongolo, M. Mehes, P. Beckett // Chemistry and Ecology. - 2011. - Vol. 27(4). - P. 369-380.
16. Genetic Analysis of Black Spruce (Picea mariana) Populations from Dry and Wet Areas of a Metal-Contaminated Region in Ontario (Canada) / S. Dobrzeniecka, K.K. Nkongolo, P. Michael, M. Mehes-Smith, P. Beckett // Water Air Soil Pollut. - 2011. - Vol. 215. - P. 117-125.
17. Metal content in soil and black spruce (Picea mariana) trees in the Sudbury Region (Ontario, Canada): low concentration of arsenic, cadmnium, and nickel detected near smelter sources / K.K. Nkongolo, A. Vaillancourt, S. Dobrzeniecka, M. Mehes, P. Beckett // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. - 2008. - Vol. 80. - P. 107-111.
18. Bergmann, F. Effects of heavy metal polluted soils on the genetic structure of Norway spruce seedling populations / F. Bergmann, B. Hosius // Water, Air, and Soil Pollution. - 1996. - Vol. 89(3). - P. 363-373.
19. Longauer, R. Selection effects of air pollution on gene pools of Norway spruce, European silver fir and European beech / R. Longauer, D. Gömöry, L. Paule // Environmental pollution. - 2001. - Vol. 115. - № 3. - P. 405-411.
20. Genetic variation in two heavily polluted stands of Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) as indicated by nuclear and organelle DNA markers / R. Riegel, R. Schubert, G. Müller-Starck, D.F. Karnosky, L. Paule // Genetic Response of Forest Systems to Changing Environmental Conditions. - Dordrecht: Springer, 2001. - С. 21-34.
21. Bergmann, F. Selection effects of air pollution in Norway spruce (Picea abies) populations / F. Bergmann, F. Scholz // Genetic effects of air pollutants in forest tree populations. - Berlin, Heidelberg: Springer, 1989. - С. 143-160.
22. Rahimah, A.R. Freeze-drying of oil palm (Elaeis guineensis) leaf and its effect on the quality of extractable DNA / A.R. Rahimah, S.C. Cheah, S. Rajinder //j. Oil Palm Res. - 2006. - Vol. 18. - P. 296-304.
23. Калько, Г.В. Использование кривых плавления ампликонов при оценке пригодности nSSR-локусов ели европейской для мультиплексирования / Г.В. Калько, Р.Р. Мусина // Тр. Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. - 2020. - № 1. - С. 16-31.
24. Peakall, R. Genalex 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research / R. Peakall and P.E. Smouse // Molecular Ecology Notes. - 2006. - Vol. 6. - P. 288-295.
25. Retief, J.D. Phylogenetic analysis using PHYLIP - Текст: электронный /j.D. Retief, S. Misener, S.A. Krawetz // Bioinformatics methods and protocols. Humana Press. - 2000. - Vol. 132. - :243. DOI: 10.1385/1-59259-192-2
26. Методика измерения массовых долей металлов в осадках сточных вод, донных отложениях, образцах растительного происхождения спектральными методами. ПНД Ф 16.2.2:2.3.71-2011. - Текст: электронный / Федеральная служба по надзору в сфере природопользования. - Москва, 2011. - URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293793/4293793107.htm.
27. Калько, Г.В. Содержание тяжелых металлов и серы в хвое ели европейской в зоне выбросов металлургического предприятия в Ленинградской области / Г.В. Калько, А.Е. Андреев // Современная биология и биотехнология: проблемы, тенденции, перспективы: сб. докл. и тез. Всерос. науч.-практ. конф. (Волгоград, 23-25 нояб. 2021 г.). - Волгоград: изд-во ВолГУ, 2022. - С. 158-161.
28. Неверова, О.А. Опыт использования биоиндикаторов в оценке загрязнения окружающей среды / О.А. Неверова, Н.И. Еремеева // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. - 2006. - № 80. - С. 1-88.
29. Total and bioavailable metals in two contrasting mining regions (Sudbury in Canada and Lubumbashi in DR-Congo): relation to genetic variation in plant populations / R. Narendrula, K.K. Nkongolo, P. Beckett, G. Spiers // Chemistry and Ecology. - 2013. - Vol. 29(2). - P. 111-127.
30. Genetic diversity and heavy metal tolerance in populations of Silene paradoxa L. (Caryophyllaceae): a random amplified polymorphic DNA analysis / A. Mengoni, C. Gonnelli, F. Galardi, R. Gabbrielli, M. Bazzicalupo // Molecular ecology. - 2000. - Vol. 9(9). - P. 1319-1324.
31. The effects of heavy metal pollution on genetic diversity in zinc/cadmium hyperaccumulator Sedum alfredii populations /j. Deng, B. Liao, M. Ye, D. Deng, C. Lan, W. Shu // Plant Soil. - 2007. - Vol. 297(1-2). - P. 83-92. -. DOI: 10.1007/s11104-007-9322-5
32. Słomka, A. Increased genetic diversity of Viola tricolor L.(Violaceae) in metal-polluted environments / A. Słomka, A. Sutkowska, M. Szczepaniak, P. Malec, J. Mitka, E. Kuta // Chemosphere. - 2011. - Vol. 83(4). - P. 435-442.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Проанализирована динамика смены пород в тополевой полезащитной лесной полосе, произрастающей рядом с лесными культурами сосны обыкновенной, в условиях Республики Башкортостан. В лесной полосе появился благонадежный подрост сосны, подрост тополя ни на одной учетной площадке не обнаружен. Характеристика подроста сосны (густота, средние возраст, высота, диаметр) и состояние деревьев тополя изучены в 2008 и 2020 г. Выявлено, что произошла смена конструкции лесной полосы с ажурной на плотную, наблюдается частичное усыхание тополя, на некоторых участках отмечается выход подроста сосны в первый ярус. В процессе учетов 2008 и 2020 г. наибольшая густота подроста сосны (свыше 1,5 тыс. шт./га) установлена на расстоянии до 200 м от лесных культур сосны, наименьшая густота (не более 0,4 тыс. шт./га) – в центре лесной полосы. В 2020 г. мелкий подрост не обнаружен, преобладал крупный подрост, часть из которого вступила в репродуктивную фазу. Аналогичная картина наблюдается и в соседних лесных полосах, что позволяет сделать выводы о возможности смены пород в полезащитных лесных полосах, которая должна сопровождаться проведением рубок ухода.
Проанализированы результаты исследований некоторых полевых опытных объектов тополя, а также сформулированы предложения по их внедрению в практику. Изучено 3 секции настоящих тополей с раскидистой или полураскидистой кроной, произрастающих на популетуме Семилукского лесопитомника Воронежской обл.: черные, включая евро-американские гибриды, бальзамические и гибриды настоящих тополей. Полевые исследования позволили установить в каждой секции наиболее продуктивные растения к началу IV класса возраста (16 лет). Среди них в секции тополей черных выделен сорт ‘Регенерата’; в секции бальзамических – клон Populus trichocarpa Torr. et Gray № 83 и 84, а в группе гибридов настоящих тополей – гибрид ‘Э. с.-38’ (‘Воронежский Гигант’). Все эти генотипы могут быть рекомендованы для производства древесины, а мужской зимостойкий клон ‘Э. с.-38’ – и в озеленении, причем не только в зоне испытания, но и за ее пределами.
Проанализировано генетическое разнообразие и структура 5 популяций сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) из северной части Республики Карелии с использованием 13 микросателлитных локусов. Установлено высокое аллельное разнообразие популяции сосны обыкновенной на исследованных участках, несмотря на то что по степени равномерности распределения аллельных вариантов внутри выборок все исследуемые популяции достаточно однородны. Результат AMOVA-анализа показал относительно невысокий уровень межпопуляционной дифференциации: внутрипопуляционная изменчивость составляет 93 %, а межпопуляционная - 7 %. По результатам кластерного анализа, проведённого на основе матрицы генетических расстояний М. Неи, установлена популяционная структура P. sylvestris в северной части Карелии. Все изученные популяции подразделены на две большие группы.
Выполнен обзор актуального состояния и ведения лесного хозяйства Турции. Представлены ключевые вопросы управления лесами этой страны. Рассмотрена современная структура управления лесами Турции, отмечены характерные особенности лесных ресурсов страны. Указаны амбициозные задачи, стоящие перед лесным хозяйством страны в отношении лесовосстановления. Рассмотрены показатели в области охраны лесов от пожаров, защиты лесов и т. д. Проанализирована климатическая политика страны в лесной отрасли и принятые обязательства по достижению нулевого уровня выбросов парниковых газов к 2053 г.
Приведены результаты многолетнего изучения быстрорастущих триплоидных (исполинских) и диплоидных клонов осины в Шарьинском районе Костромской обл. Установлено, что в оптимальных лесорастительных условиях триплоидные клоны, отобранные А. С. Яблоковым и С. Н. Багаевым, значительно превышают обычные по быстроте роста и продуктивности. Дана лесоводственно-таксационная характеристика клонов исполинской осины в генетическом резервате. Представлены данные по динамике запасов древесины и устойчивости триплоидной осины к стволовой гнили за 60-летний период наблюдений в генетическом резервате. Установлено, что до 50-летнего возраста зараженность стволовой гнилью не превышает 10 % деревьев. Отмечены высокая плотность древесины и хорошая очищаемость стволов от сучьев триплоидной формы осины по сравнению с диплоидной. Определены перспективы использования быстрорастущих триплоидных и диплоидных клонов осины для плантационного лесовыращивания в зоне деятельности современных предприятий лесопромышленного комплекса. Показана возможность ускоренного получения элитного посадочного материала триплоидной осины методом микроклонального размножения.
Представлены результаты последней инвентаризации географических культур лиственницы Сукачева, которые были заложены в 1955 г. на территории учебно-опытного лесхоза Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г. Ф. Морозова с целью оценки, отбора и использования наиболее перспективных экотипов для лесоразведения в условиях Воронежской обл. Чтобы установить степень устойчивости и продуктивности культур, на территории выбранных объектов проведена глазомерная и инструментальная оценка деревьев с помощью Resistograph. В результате исследований отмечено, что среди всех экотипов более 90 % составляют деревья без признаков ослабления. Инструментальный анализ состояния экотипов с помощью Resistograph показал отсутствие внутренних повреждений и гнилевых патологий.
Существует множество методов моделирования роста древостоев по среднему диаметру. В последние десятилетия наиболее распространены методы, на основе которых можно разработать модели, инвариантные относительно базового возраста. Цель исследования – моделирование роста лесных культур сосны по среднему диаметру с использованием обобщенного алгебраического разностного подхода. Для исследования отобраны данные обмеров в культурах сосны на 89 постоянных пробных площадях Лесной опытной дачи Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К. А. Тимирязева. В результате исследования лесных культур сосны, произрастающих в сходных почвенно-климатических условиях, в качестве лучшей модели роста по среднему диаметру обосновано уравнение, базирующееся на обобщенном алгебраическом разностном подходе, которое является полиморфным, а прогнозируемые кривые имеют S-образную форму. Модель инвариантна относительно базового возраста прогнозирования и напрямую оценивает процесс роста на основе любого значения среднего диаметра и возраста, обеспечивая последовательные прогнозы. Разработанная модель может применяться в условиях, к которым относятся экспериментальные материалы. Рассмотренная методика рекомендуется для моделирования роста по среднему диаметру других лесообразующих пород России.
Для выявления последовательности разрушения древесины и определения организмов, способных выступать в качестве биоиндикаторов, обследованы 65 модельных деревьев ели европейской в зоне хвойно-широколиственных лесов Московской обл. Разработан метод исследования модельного дерева, позволяющий получить данные, характеризующие степень разрушения древесины в результате влияния биологических и абиотических факторов. Предложена шкала стадий разрушения древесины ели под воздействием ксилотрофных базидиомицетов и сапроксильных насекомых. На основе показателей модельных деревьев выделены биоиндикаторы стадий биодеструкции и последовательность их смены в зависимости от состояния древесного субстрата. Сделан вывод о том, что ксилолиз является единым динамическим процессом, происходящим под воздействием комплексов мико- и зоодеструкторов. При этом определить биоиндикаторы можно только для 1–4-й стадий разрушения древесины. Для 5-й стадии характерна бурая мягкая гниль с уровнем разложения древесины более 80 %, что делает выявление биоиндикаторов ксилолиза в полевых условиях невозможным.
В настоящее время дендроклиматические исследования роста основных лесообразующих пород приобрели актуальность в связи с глобальным потеплением климата и прогнозированием реакции лесов на этот процесс. Изменчивость прироста рассеяннососудистых пород Русской равнины плохо изучена по сравнению с хвойными и кольцесосудистыми. В ходе выполненных исследований динамики радиального прироста осины было установлено, что характер влияния метеорологических параметров на этот показатель имеет четко выраженную региональную специфику. В зимних условиях (Молокчинский заказник, Сергиево-Посадский район Московской обл.) наблюдается положительная реакция прироста на повышенные температуры января и февраля текущего года. В Центрально-Лесном заповеднике (Тверская обл.) отмечена специфическая достоверная корреляция прироста с температурами апреля. В наиболее засушливых условиях Мордовского заповедника (Республика Мордовия) установлено ярко выраженное отрицательное влияние на прирост осины повышенных температур воздуха летних месяцев (июнь, июль, август) предшествующего года. Проведенное исследование показало высокую вероятность деградации осиновых лесов по мере возрастания температур воздуха летних месяцев.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2026 год.
Издательство
- Издательство
- ВНИИЛМ
- Регион
- Россия, Пушкино
- Почтовый адрес
- 141202, Московская обл, г Пушкино, ул Институтская, д 15
- Юр. адрес
- 141202, Московская обл, г Пушкино, ул Институтская, д 15
- ФИО
- Сидоренков Виктор Михайлович (ИСПОЛНЯЮЩИЙ ОБЯЗАННОСТИ ДИРЕКТОРА)
- Контактный телефон
- +7 (495) 9933054