Ecological and geochemical assessment of the development conditions and adaptation of wood plants to technogenic effects (on example of the city of Gomel)

One of the most vulnerable plant cell systems under various stress factors is the photosynthetic apparatus. Plants perform a number of important functions, such as recreational, sanitary and hygienic, so monitoring the state of their development conditions provides a basis for predicting the consequences of technogenic effects on changes in their vital parameters. In addition, the study of plant adaptation reactions to technogenic conditions is one of the key problems of landscape geochemistry. In this regard, the aim of the work was to study the ecological-geochemical situation in the city (on the example of Gomel) and to compare the content of photosynthetic pigments in the leaves of wood plants of different age groups growing at its individual sites. According to the results of ecological-geochemical assessment of vegetation growing conditions in the territory of Gomel, it is possible to note technogenic contamination by heavy metals of soils of industrial zones in the west and north of Gomel city, which has a point character with isolated cases of excess of MPC/ODC, which can lead to negative impact on wood vegetation. In the eastern and southern parts of the city, the content of the studied elements is reduced, and in some places the plants may lack trace elements (Cu, Mn, Ni, Cr). In the study of photosynthetic pigment content in birch Betula pendula Roth. leaves, growing near plant produce agricultural machines and thermal power plant, it was found that members of the age category under 20 years of age showed a tendency of increased amount of chlorophylls and carotenoids compared to the group after 30 years in May and September, while in July their amount decreased. In addition, members of the group under 20 were characterized by an increased amount of pigments in May compared to September, and groups after 30 years, on the contrary, in September compared to May. In general, in most variants there was a lower content of photosynthesis pigments compared to the control area in samples taken near plant produce agricultural machines. Given the absence of excess heavy metals of MPC/ODC in the area, emissions to atmospheric air containing volatile organic compounds such as xylols and butylacetate had a negative effect on vegetation.

1. Неверова, О. А. Применение фитоиндикации в оценке загрязнения окружающей среды / О. А. Неверова // Биосфера. – 2009. – № 1. – С. 82–92.

2. Ларионова, Н. Л. Устойчивость растений к загрязнению почвы углеводородами и эффект фиторемедиации: автореф. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Н. Л. Ларионова; Казан. гос. ун-т им. В. И. Ульянова-Ленина. – Казань, 2005. – 24 с.

3. Терлеева, П. С. Индикаторная роль рудеральных растений в оценке антропогенной загрязненности урбанизированных территорий: автореф. ... канд. биол. наук: 03.02.08 / П. С. Терлеева; Краснояр. гос. аграр. ун-т. – Красноярск, 2011. – 18 с.

4. Турмухаметова, Н. В. Особенности морфогенеза побегов и феноритмов Betula pendula Roth. и Tilia cordata Mill. в условиях городской среды: автореф. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Н. В. Турмухаметова; Марийский гос. ун-т. – Новосибирск, 2005. – 20 с.

5. Нефедова, Т. А. Betula pendula Roth. как объект биологического мониторинга городской среды: дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Т. А. Нефедова; МГУ им. М. В. Ломоносова. – М., 2003. – 132 л.

6. Zhoomar, P. The geochemistry of technogenic landscapes: theory and practice / P. Zhoomar, A. Karpichenka, M. Chartko // Methodology of landscape research: Dissertations Commission of Cultural Landscape. – Sosnowiec, 2008. – N 9. – P. 170–190.

7. Lichenthaler, Н. К. Chlorophylls and carotenoids: measurement and characterization by UV-VIS spectroscopy. Current Protocols in Food Analytical Chemistry / Н. К. Lichenthaler, С. Buschmann. – New York: John Wiley and Sons, 2001. – F 4.3.1–F 4.3.8.

8. Петухова, Н. Н. К кларкам микроэлементов в почвенном покрове Беларуси / Н. Н. Петухова, В. А. Кузнецов // Докл. Акад. наук Беларуси. – 1992. – Т. 26, № 5. – С. 461–465.

9. Хомич, В. С. Экогеохимия городских ландшафтов Беларуси / В. С. Хомич, С. В. Какарека, Т. И. Кухарчик. – Минск: Минсктиппроект, 2004. – 260 с.

10. Карпиченко, А. А. Геохимическая оценка почв и растительности г. Молодечно / А. А. Карпиченко, Н. К. Чертко, А. С. Семенюк // Журн. Белорус. гос. ун-та. География. Геология. – 2018. – № 1. – С. 21–29.

11. Урболандшафты г. Пинска: классификация, эколого-геохимическая оценка, способы оптимизации / Г. И. Марцинкевич [и др.] // Вестн. Бел. гос. ун-та. Сер. 2. Химия. Биология. География. – 2015. – № 3. – C. 70–75.

12. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы 2.1.7.12-1-2004. – Минск, 2004.

13. Реакция растений на комплексное воздействие природных и антропогенных стрессоров / П. Духовский [и др.] // Физиология растений. – 2003. – № 2. – С. 165–173.

14. Shashurin, M. M. Analysis of adaptive capacities of plants in zone of technogenic impact / M. M. Shashurin, A. N. Zhuravskaya // Rus. J. of Ecology. – 2007. – N 2. – P. 85–89.

15. Корнилов, А. Л. Биохимические показатели и содержание тяжелых металлов в растениях береговой линии водоемов г. Тюмени в условиях антропогенного загрязнения: автореф. … канд. биол. наук: 03.02.08 / А. Л. Корнилов; Тюмен. гос. ун-т. – Тюмень, 2014. – 16 с.

16. Савинцева, Л. С. Экологический анализ адаптивных механизмов растений в урбанизированной среде: автореф. … канд. биол. наук: 03.02.08 / Л. С. Савинцева; Вят. гос. с.-х. акад. – Петрозаводск, 2015. – 23 с.

17. Двоеглазова А. А. Эколого-биологические особенности древесных и травянистых растений в насаждениях урбаноэкосистемы крупного промышленного центра (на примере г. Ижевска): автореф. … канд. биол. наук: 03.02.08 / А. А. Двоеглазова; Ижевская гос. с.-х. акад. – Уфа, 2009. – 21 с.

18. Photosynthetic response of maize plants against cadmium and paraquat impact / Chaneva G. [et. al] // Water, Air and Soil Pollut. – 2010. – N 1–4. – P. 287–293.

19. Гулиев, Р. Б. Оценка содержания хлорофилла в растениях, подвергнутых антропогенному воздействию, спектрометрическим методом / Р. Б. Гулиев, Б. М. Азизов, А. А. Аббасзаде // Оптика и спектроскопия. – 2009. – № 3. – С. 514–517.

20. Заплатин, Б. П. Биотестирование атмосферных загрязнений по содержанию хлорофилла и активности полифенолоксидазы / Б. П. Заплатин // Изв. ПГПУ. – 2008. – № 10. – С. 82–87.

21. Effects of cadmium stress on photosynthetic leaf activity Lemna minor / Zhang Jian-ping [et al.] // J. Agro-Environ. Sci. – 2007. – N 6. – P. 2027–2032.

22. Effect of Pb, Zn and their interaction on chlorophyll content and antioxidant protective system in Houttuyina cordata / Li Zheng-Zheng [et al.] // Acta ecol. sin. – 2007. – N 12. – P. 5441–5446.

23. Shi-sheng Ki. Effect of cupper on the photosynthesis and oxidative metabolism of Amaranthus tricolor seedlings / Ki Shi-sheng // Agr. Sci. China. – 2007. – N 10. – P. 1182–1192.

24. Терек, О. I. Фотосинтетичнi пiгменти рослин Carex hirta L. за умов нафтового забруднення грунту / О. I. Терек, Н. М. Джура, О. М. Цвiлинюк // Физиол. и биохимия культ. р-ний. – 2008. – № 3. – С. 238–244.

25. Влияние тяжелых металлов на фотосинтетический аппарат и антиоксидантный статус элодеи / М. Г. Малева [и др.] // Физиология растений. – 2012. – № 2. – С. 216–224.