Угледобыча открытым способом в Кузбассе приводит к загрязнению окружающей природной среды — образованию новых форм рельефа, продуктов ветровой и водной эрозии, выветриванию отвальных пород, уничтожению растительного покрова. Поэтому экологическая реабилитация техногенных земель становится социально важной и неотложной проблемой.
Породный отвал угольного разреза «Кедровский» расположен в северной лесостепи Кемеровской области. В биологической рекультивации породных отвалов угольных разрезов Кузбасса широко используется сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), которая по нетребовательности к почвенному плодородию превосходит многие лесообразующие породы [2].
В настоящее время при выборе биохимических индикаторов состояния древесных видов растений в условиях влияния стрессовых факторов особое внимание уделяется содержанию фенольных соединений, как наиболее мобильных на начальной стадии деградации растительности. Исследование данной проблемы весьма актуально, поскольку фенольные соединения, в отличие от большинства других веществ вторичного метаболизма, являются универсальными компонентами растительной клетки. Существуют многочисленные литературные данные, посвященные изучению фенольных соединений в условиях стресса [1, 3]. Некоторые исследователи [5, 6] отмечают повышение содержания фенольных соединений в тканях растений в стрессовых условиях. Известно, что фенольные соединения могут выступать в роли низкомолекулярных антиоксидантов, предотвращающих и уменьшающих последствия окислительного стресса [7, 8]. Таким образом, сведения о влиянии различных факторов на содержание фенольных соединений в тканях древесных растений достаточно противоречивы и недостаточно изучены. Отсутствуют данные о роли водорастворимых фенольных соединений в механизмах адаптации и в оценке устойчивости сосны, произрастающей в условиях угольных породных отвалов.
Цель нашей работы — изучить накопление водорастворимых фенольных соединений в хвое сосны обыкновенной разного возраста в условиях Кедровского угольного разреза.
Исследования проведены в 2010—2011 гг. В качестве объектов исследований были выбраны посадки сосны обыкновенной (PinussylvestrisL.) I(10—15 лет) и II(20—25 лет) возрастной категории. Площадки наблюдений (ПН) заложены на территории отвала «Южный» разреза «Кедровский». ПН1 — спланированный отвал с нанесением потенциально плодородного слоя (ППС), ПН2 — межотвальная впадина без нанесения ППС, ПН3 — спланированный отвал без нанесения ППС. Для исследований использовали пять модельных деревьев каждой ПН. У каждой возрастной категории деревьев хорошего и удовлетворительного жизненного состояния отбирали хвою второго года, без видимых признаков повреждений, собранной с нижней трети кроны с южной стороны с помощью секатора.
Определение содержания водорастворимых фенольных соединений в хвое сосны проводили по методу Левенталя — Нейбауера [4]. Для каждой исследуемой площадки рассчитан коэффициент вариации (Квариации), представленный в таблице 1. Экспериментальные данные обработаны с помощью компьютерных программ Excelи Statistica6.0.
Анализ проведенных исследований показал, что уровень содержания водорастворимых фенольных соединений в хвое выше у сосны обыкновенной 10—15-летнего возраста на 7—24 %, по сравнению со второй возрастной категорией (таблица 1). Наибольшее накопление данного показателя у исследуемых образцов разного возраста отмечено в июле и августе, особенно в 2011 году (от 5,38 до 7,13 %).
Таблица 1
Содержание водорастворимых фенольных соединений (%) в хвое сосны обыкновенной разного возраста, произрастающей в условиях угольного разреза «Кедровский».
Примечание:
ПН1 — спланированный отвал с нанесением потенциально плодородного слоя (ППС)
ПН2 — межотвальная впадина без нанесения ППС
ПН3 — спланированный отвал без нанесения ППС
Сравнивая исследуемые площадки выявлено, что для сосны первой возрастной категории характерны более высокие значения водорастворимых фенолов, произрастающей на спланированном отвале без нанесения ППС (ПН3), в сравнении с другими площадками наблюдений. Так, у сосны на ПН3 исследуемые показатели превышали другие площадки наблюдений в среднем на 4—7 % (ПН1) и на 7—14 % (ПН2).
У сосны обыкновенной второй возрастной категории содержание фенольных соединений выше в межотвальной впадине (ПН2) и на спланированном отвале без нанесения ППС (ПН3), чем на площадке ПН1 (с нанесением ППС) в среднем на 17—28 % и 10—30 % соответственно.
Таким образом, выявлена общая тенденция в повышении водорастворимых фенольных соединений в хвое сосны разновозрастных групп на исследуемых площадках в различных эдафических условиях угольного отвала, что можно рассматривать как защитный механизм растений в экстремальных условиях произрастания. Установлено, что у сосны обыкновенной разного возраста максимальное накопление водорастворимых фенолов обнаружено на исследуемых площадках без нанесения ППС (в Iвозрастной категории — на ПН3; во II— на ПН2 и ПН3).
Список литературы:
Александрова Л.П., Осипов В.И. Методика фракционирования фенольных соединений тканей хвойных // Исследование обмена веществ древесных растений. — Новосибирск: Наука, 1985. — С. 96—102.
Баранник Л.П., Николайченко В.П. Лесная фитомелиорация техногенных земель в Кузбассе // Вестник Кузбасского технического университета. — Кемерово, 2007. — № 5. — С. 101—102.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Бухарина И.Л. Особенности динамики содержания аскорбиновой кислоты и танинов в побегах древесных растений в условиях г. Ижевска // Растительные ресурсы. — 2011. — Т. 47, № 2. — С. 109—117.
Коренская И.М., Ивановская Н.П., Измалкова И.Е. Лекарственные растения и лекарственное растительное сырье, содержащие антраценпроизводные, простые фенолы, лигнаны, дубильные вещества. Учебное пособие для вузов. — Воронеж, 2007. — С. 50—51.
Олениченко Н.А., Осипов В.И., Загоскина Н.В. Фенольный комплекс листьев озимой пшеницы и его изменение в процессе низкотемпературной адаптации растений // Физиология растений. — 2006. — Т. 53. № 4. — С. 554—559.
Фуксман И.Л., Новицкая Л.Л., Исидоров В.А., Рощин В.И. Фенольные соединения хвойных деревьев в условиях стресса // Лесоведение. — 2005. — № 3. — С. 4—10.
Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V. Antioxidants, Oxidative Damage and Oxygen Deprivation Stress: A Review // Ann. Bot. — 2003. — V. 91. — P. 179—194.
Rice-Evans C.A., Miller N.J., Paganga G. Antioxidant Properties of Phenolic Compounds // Trends Plant Sci. — 1997. — V. 2. — P. 152—159.