Считается, что растения являются надежными индикаторами загрязнения окружающей среды различными токсическими веществами. Они вынуждены адаптироваться к стрессорам с помощью физиолого-биохимических и анатомо-морфологических перестроек организма, поскольку не способны передвигаться. Фиксация и оценка этих изменений дают достоверную картину условий места произрастания растений и отражают состояние городской среды [Пестова, Рязанцева, 2004]. Данный тезис правомерен только в случае прямой или монотонной зависимости доза- реакция.
До настоящего времени при выборе биоиндикационных показателей большинство исследователей не рассматривали возможность развития у различных физиолого-биохимических и эколого-морфологических параметров растений немонотонных зависимостей доза-реакция. Проблеме гормезиса и парадоксальных эффектов при действии различных факторов среды, в том числе и антропогенных, уделяется крайне мало внимания, поэтому исследователи, сталкивающиеся с парадоксальными эффектами у растений, не используют данные термины [Веселовский с соавт., 2006; Бородулина, 2011]. Однако без учета этих явлений резко повышается вероятность неадекватной оценки уровня антропогенной нагрузки при проведении биоиндикации.
Парадоксальные эффекты относятся к немонотонным зависимостям доза-эффект (многофазные), при которых происходит изменение направления отклика биосистемы при возрастании силы действующего фактора [Schatz, 1999; Булатов с соавт., 2002; Батян с соавт., 2009]. Существующее определение парадоксальных эффектов включает любые немонотонные зависимости доза-эффект, кроме двухфазной горметической кривой. В настоящее время механизмы и закономерности, лежащие в основе немонотонных ответов биосистем, особенно у растений [Hashmi et al.,2014], остаются неизвестными [Calabrese, 2013], в связи с этим существует достаточно большое количество различных гипотез, которые, однако, рассматривают механизм развития немонотонных ответов биосистем только на молекулярном и клеточном уровнях. В то же время общепризнано, что парадоксальные эффекты имеют адаптивный характер [Эйдус, 2005; Calabrese, 2008; Schatz, 1999]. Стимулирующую фазу парадоксальных эффектов предлагают рассматривать как явление сверхкомпенсации, то есть избыточной активации защитных систем организма. Экстремум стимулирующего эффекта не может быть ниже 110% и выше 130-160% от контрольной величины [Calabrese, 2008].
Одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg. s.l.)широко используется в качестве тест-объекта экологических исследований [Evseeva et al,2002; Savinov et al, 2007; Shashurin, Zhuravskaya, 2007; Vorobyev et al, 2014; Erofeeva, 2014; Vorobyev et al, 2015; Khamidullin et al, 2016]. При этом немонотонные зависимости доза-реакция, как правило, морфологические обсуждаются только в последние годы.
Цель исследования: Выяснить возможность проявления парадоксальных эффектов на организменном уровне выражающихся в изменениях морфо-физиологических и биохимических показателей растений одуванчика (Taraxacum officinale Wigg. s.l.)в градиенте загрязненности атмосферы автомобильным транспортом.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Определить закономерности изменения семенной продуктивности одуванчика (Taraxacum officinale Wigg. s.l.)в градиенте загрязненности атмосферы автомобильным транспортом при созревании на материнском растении и дозревании в срезанном соцветии.
2. Выяснить уровень загрязнения, при котором проявляется роль антиоксидантной защиты в реализации адаптивного потенциала.
3. Оценить возможность дозозависимого изменения взаимосвязи между
весом семян и их прорастанием.
1. В градиенте загрязненности атмосферы автомобильным транспортом наблюдается сложная трехфазная зависимость числа семян в корзинке, массы и энергии прорастания семян, дозревших в срезанных соцветиях. Экстремальные значения этих параметров на 13-20% выше контрольных и проявляются при интенсивности автомобильного трафика в 2100 авт/час, что позволяет отнести данные зависимости к парадоксальным эффектам.
2. Избыточная активация защитных систем является одним из признаков парадоксальных эффектов. При антропогенной нагрузке в 2100 авт/час зафиксировано шестикратное увеличение активности гваяколовых пероксидаз.
3. Дозозависимый эффект проявляется в силе связи между массой семян и их прорастанием. По шкале Чеддока сила связи у семян получивших меньшую дозу токсикантов - высокая (R2=0.80), большую - заметная (R2=0.55).
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
