Особливості пилку рослин Рicea abies та Р. pungens (Pinaceae) в насадженнях на території Криворіжжя

Abstract

Проведено комплексний аналіз морфометричних показників життєздатності та якості пилку дерев Pісеа аbies і P. pungens у насадженнях з різним рівнем аеротехногенного навантаження в умовах Кривого Рогу – великого промислового міста Степової зони України. Об'єктом вивчення був пилок 30–40-річних дерев P. аbies і P. pungens (досліджували дерева з голубувато-зеленою хвоєю сорту ‘Glauca’) з восьми насаджень, які були розташовані з північного сходу на південний захід (протяжністю 126 км) з різним рівнем техногенного навантаження. У ході досліджень показано негативний вплив вихлопних газів автотранспорту і, особливо, викидів великих металургійних підприємств Криворіжжя на життєздатність та фертильність пилку та розвиток його аномалій у рослин P. аbies і P. pungens. Максимальні показники довжини пилкових зерен (113,0 та 118,5 мкм), найвища життєздатність (75,3 та 78,6%), фертильність пилку (83,8 та 86,8%) і низька відносна кількість його аномалій (9,0 та 9,2%) відмічені відповідно в рослин P. аbies і P. pungens з насаджень Криворізького ботанічного саду НАН України. Мінімальні показники довжини пилку в обох видів (відповідно 91,5 та 101,7 мкм), найнижча життєздатність (48,3 та 54,3%), фертильність пилку (46,5 та 48,9%) та найбільша кількість аномалій (35,9 та 33,6%) встановлені для дерев, що підпадають під надмірний вплив викидів металургійних комбінатів. Встановлено 8 типів аномалій пилку в рослин обох видів з насаджень ботанічного саду і 13 типів у рослин, що зростали біля металургійних комбінатів. Вихлопні гази автотранспорту також негативно впливають на якість пилку обох видів. Так, частка аномального пилку в P. аbies становила 17,4–24,7%, у P. pungens 13,7–25,1%. П'ять типів аномалій виявлено і при пророщуванні пилку в лабораторних умовах. Відносна кількість цих аномалій суттєво більшою була в дерев P. аbies (26,4–29,5%), що знаходяться під прямим впливом викидів металургійних комбінатів, і меншою – в P. pungens (15,4–21,5%), на які впливають вихлопні гази автотранспорту. Дослідженнями підтверджено, що чоловіча генеративна сфера P. аbies чутливіша до впливу урботехногенного середовища, ніж така у P. рungens, що проявляється у більш низькій фертильності й життєздатності пилку та утворенні більшої кількості його аномалій.

Проведен комплексный анализ морфометрических показателей, жизнеспособности и качества пыльцы Pісеа аbies и P. pungens в насаждениях с разным уровнем аэротехногенного влияния в условиях Кривого Рога – крупного промышленного города Степной зоны Украины. Объектом изучения была пыльца 30–40-летних деревьев P. аbies и P. pungens (изучали деревья з голубовато-зеленой хвоей сорта ‘Glauca’) из восьми насаждений, расположенных с северо-востока на юго-запад (протяженностью 126 км) с различным уровнем техногенной нагрузки. В ходе исследований показано негативное влияние выхлопных газов автотранспорта и, особенно, выбросов крупных металлургических предприятий Криворожья на жизнеспособность и фертильность пыльцы и развитие ее аномалий у растений P. аbies и P. pungens. Максимальные показатели длины пыльцевых зерен (113,0 и 118,5 мкм), наибольшая жизнеспособность (75,3 и 78,6%), фертильность пыльцы (83,8 и 86,8%), относительное низкое количество ее аномалий (9,0 и 9,2%) отмечены соответственно у растений P. аbies и P. pungens из насаджений Криворожского ботанического сада НАН Украины. Минимальные показатели длины пыльцы у двух видов (соответственно 91,5 и 101,7 мкм), самая низкая жизнеспособность (48,3 и 54,3%), фертильность пыльцы (46,5 и 48,9%) и большое количество аномалий (35,9 и 33,6%) отмечены для деревьев, находящихся под прямым влиянием выбросов металлургических комбинатов. Установлено 8 типов аномалий пыльцы у растений обоих видов из насаджений ботанического сада и 13 типов у растений, произраставших возле металлургических комбинатов. Выхлопные газы автотранспорта также негативно влияют на качество пыльцы обоих видов. Так, доля аномальной пыльцы у P. аbies составляла 17,4–24,7%, у P. pungens 13,7–25,1%. Пять типов аномалий обнаружено при проращивании пыльцы в лабораторных условиях. Относительное количество этих аномалий значительно большим было у растений P. аbies (26,4–29,5%), которые находятся под прямым воздействием выбросов металлургических комбинатов, и меньшим у P. pungens (15,4–21,5%), на которые влияют выхлопные газы автотранспорта. Исследованиями подтверждено, что мужская генеративная сфера у растений P. аbies более чувствительна к воздействию урботехногенной среды, чем у P. рungens, что проявляется в более низкой фертильности и жизнеспособности пыльцы и образовании большего количества ее аномалий.

An integral analysis of the morphometric rates, viability, and quality of pollen of Picea abies and P. pungens was conducted in plantations with different levels of aerotechnogenic influence in the conditions of Kryvyi Rih, a large industrial city in steppe zone. Pollen of 30–40- year-old trees of P. abies and P. pungens (the trees with bluish- green needles classified as varieties) was studied from eight plantations, which were located approximately from the northeast to the southwest throughout the length of Kryvyi Rih city (126 km), with different levels of technogenic pressure. During the research, we demonstrated negative influence of the exhaust gases of motor vehicles and, especially, the emissions of major metallurgical enterprises of Kryvyi Rih on the viability and fertility of pollen and development of its anomalies in P. abies and P. pungens. The maximum length of pollen grains (113.0 and 118.5 microns), the highest viability (75.3 and 78.6%), fertilising pollen (83.8 and 86.8%), the relative lowest number of its anomalies (9.0 and 9.2%) were noticed, respectively, in plants of P. abies and P. pungens from plantations of the botanical garden. The minimum dimensions of pollen in both species (respectively, 91.5 and 101.7 μm), the lowest viability (48.3 and 54.3%), fertilising pollen (46.5 and 48.9%) and the largest number of anomalies (35.9 and 33.6%) were observed for the trees under the highest emissions of metallurgical combines. Eight types of pollen anomalies in P. abies and P. pungens were ascertained in the botanical garden plantations and 13 types of plants of both species growing near metallurgical combines. The exhaust gases of vehicles also negatively affect the quality of pollen of both species; the share of anomalous pollen in P. abies was 17.4–24.7%, and P. pungens 13.7–25.1% and, even in the park plantations of the city, the level of anomalous pollen was significantly higher than in the arboretum of the botanical garden. Five types of anomalies were also detected in the germination of pollen under laboratory conditions and the relative number of these anomalies was considerably higher in plants of P. abies (26.4–29.5%), which were directly exposed to the emissions of metallurgical combines and in those of P. pungens (15.4–21.5%), influenced by the exhaust gases. Our investigation confirmed that male generative structures of plants of P. abies are more sensitive to influence of urbotechnogenic environment than those of P. pungens, which resulted in lower percentage of pollen fertility and viability as well as larger number of its abnormalities.