ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2021, № 2, С. 123–131


МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ХВОИ КРАСНОЙ ЯПОНСКОЙ СОСНЫ В РАЙОНЕ АВАРИИ ФУКУСИМСКОЙ АЭС
Е. С. Макаренко1, С. А. Гераськин1, В. И. Йощенко2, М. А. Лыченкова1
1ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии»
Россия, 249032 Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109-й км
E-mail: makarenko_ek_obninsk@mail.ru
2Институт радиоактивности окружающей среды Фукусимского университета
Япония, 960-1296 Фукусима, Канаягава 1


Поступила в редакцию 14.01.2020 г.
Изучены морфометрические и морфологические параметры хвои красной японской сосны, произрастающей на радиоактивно загрязненных в результате аварии на Фукусимской АЭС территориях Японии. Сосна является уникальным, широко распространенным объектом исследования, который обладает разнообразными информативными и чувствительными тест-системами на разных уровнях организации. В данной работе в 2019 г. исследована изменчивость двухлетней хвои по массе и длине, оценены индексы флуктуирующей асимметрии, а также частота встречаемости некрозов и морфозов (треххвойные брахибласты) на четырех импактных и одном референтном участке. Мощность амбиентного эквивалента дозы изменялась на радиоактивно загрязненных участках от 3.4+0.1 до 6.4+0.4 мкЗв·ч-1 (в контроле – 0.25+0.05 мкЗв·ч-1). Статистически значимой корреляции исследуемых показателей хвои с уровнем радиационного воздействия не обнаружено. Длина хвои значимо повышена только на одном импактном участке, а масса хвои – на большинстве участков, испытывающих радиационное воздействие. Индекс флуктуирующей асимметрии длины хвои на участке с наибольшей мощностью дозы значимо превышает контрольный уровень. Индекс флуктуирующей асимметрии массы хвои на всех импактных площадках значимо не отличался от контроля. Частота сильно пораженных некрозом хвоинок значимо выше на большинстве радиоактивно загрязненных участков. Обнаружены брахибласты с тремя хвоинками на всех исследуемых площадках, на большинстве импактных участков их частота выше, чем на контрольном участке. Таким образом, даже спустя 8 лет после аварии на Фукусимской АЭС часть значений морфологических и морфометрических показателей в популяциях красной японской сосны, произрастающих на радиоактивно загрязненных участках, статистически значимо превышает контрольный уровень.
Ключевые слова: красная японская сосна, хроническое облучение, хвоя, авария на Фукусимской АЭС.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (19-54-50003) и гранта JSPS в рамках двусторонней программы поддержки совместных проектов РФФИ-JSPS.
DOI: 10.31857/S0024114821010071


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Василевская Н.В., Тумарова Ю.М. Оценка стабильности развития популяций Pinus sylvestris L. в условиях аэротехногенного загрязнения (Мурманская область) // Труды Карельского НЦ РАН. Серия Б. Биогеография Карелии. 2005. Вып. 7. С. 21–25.

  • Гольцова Н.И. Влияние радиоактивного загрязнения на структурные особенности сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. (ЧАЭС) // Чернобыль-90: Докл. 1-й междунар. конф. «Биологические и радиоэкологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской АЭС». (Зеленый Мыс, 10-18 сентября 1990 г.). Зеленый мыс: Ротапринт, 1990. Т. 1. С. 74–89.

  • Горшкова Т.А., Удалова А.А., Гераськин С.А., Киселев С.М., Ахромеев С.В. Биоиндикация состояния природной среды в районе расположения Дальневосточного центра по обращению с радиоактивными отходами // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2014. №4. С. 130–139.

  • Драган Г.И., Драган Н.В., Левон Ф.М. Перспективы использования сосны обыкновенной как биоиндикатора на территории с низким уровнем радиоактивного загрязнения // Матер. Междунар. науч. конф. «Сахаровские чтения 2006 года: экологические проблемы XXI века». (Минск, 18-19 мая 2006 г.). Мн.: МГЭУ им. А. Д. Сахарова, 2006. С. 206–208.

  • Иванов В.П., Иванов Ю.В., Марченко С.И., Кузнецов В.В. Использование индексов флуктуирующей асимметрии листа березы повислой для диагностики состояния фитоценозов в условиях техногенного загрязнения // Физиология растений. 2015. Т. 62. № 3. С. 368–377.

  • Игонина Е.В., Федотов И.С., Короткевич А.Ю., Рубанович А.В. Морфологические аномалии у потомков облученных сосен (Pinus sylvestris L.) из чернобыльских популяций // Радиационная биология. Радиоэкология. 2012. Т. 52. № 1. С. 90–102.

  • Козубов Г.М. Радиобиологические исследования лесных древесных растений в районе аварии на Чернобыльской АЭС // Труды Коми НЦ УрО РАН. 1996. Т. 2. № 145. С. 4–18.

  • Козубов Г.М., Муратова Е.Н. Современные голосеменные (морфолого-систематический обзор и кариология). Л.: Наука, 1986. 192 с.

  • Козубов Г.М., Таскаев А.И. Радиобиологические исследования хвойных в районе Чернобыльской катастрофы. М.: НПЦ «Дизайн. Информация. Картография», 2002. 256 с.

  • Козубов Г.М., Таскаев А.И. Особенности морфогенеза и ростовых процессов у хвойных растений в районе аварии на ЧАЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. 2007. Т. 47. № 2. С. 204–223.

  • Козубов Г.М., Патов А.П., Кузин Е.А. Биометрические исследования вегетативных побегов сосны и ели при хроническом облучении // Труды Коми НЦ УрО РАН. 1993. № 127. С. 105–117.

  • Молотковский Г.Х., Молотковский Ю.Г. Асимметрия, диссимметрия и полярность развития растений // Ботанический журнал. 1961. Т. 46. № 4. С. 469–487.

  • Неверова О.А., Колмогорова Н.И. К вопросу об устойчивости сосны обыкновенной в условиях урбанизированной среды // Материалы междунар. конф. «Антропогенное воздействие на лесные экосистемы». (Барнаул, 18-19 апреля 2002 г.). Барнаул: Алтайск. гос. университета, 2002. С. 62–64.

  • Сарапульцев Б.И., Гераськин С.А. Генетические основы радиорезистентности и эволюция. М.: Энергоатомиздат, 1993. 208 с.

  • Федотов И.С., Кальченко В.А., Игонина Е.В., Рубанович А.В. Радиационно-генетические последствия облучения популяции сосны обыкновенной в зоне аварии на ЧАЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. 2006. Т. 46. № 3. С. 268–278.

  • Хан Л.B. Морфологические изменения хвои сосны обыкновенной в условиях городской среды // Актуальные проблемы лесного комплекса: Сб. информ. матер. междунар. науч.-техн. конф. «Лес-2000». Брянск: РИО БГИТА, 2000. Вып. 1. С. 91–92.

  • Храмова Е.П., Луговская А.Ю., Тарасов О.В. Оценка возможности использования Potentilla fruticosa L. (Rosaceae, Magnoliopsida) для биоиндикации состояния природной среды на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа // Поволжский экологический журнал. 2019. № 1. С. 90–105.

  • Экологический мониторинг: Учебно-методич. пособие // Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический проект, 2005. 416 с.

  • Ahuja M.R., Neale D.B. Evolution of genome size in conifers // Silvae Genetica. 2005. V. 54. P. 126–137.

  • Boratynska K., Boratynski A. Occurrence of three-needle dwarf shoots on European species of the genus Pinus (Pinaceae) // Plant Biosystems. 2006. V. 140. N. 1. P. 21–26.

  • Conger A.D., Sparrow A.H., Schwemmer S.S., Klug E.E. Relation of nuclear volume and radiosensitivity to ploidy level (haploid to 22-ploid) in higherplants and a yeast // Environmental & Experimental Botany. 1982. V. 22. P. 57–74.

  • Environmental risk from ionizing contaminants: assessment and management. Developed under EU 6th Framework Program. Contract No // ERICA. FI6R-CT-2004-508847. www.erica-project.org. 2003.

  • ICRP Publication 108. Environmental protection: the concept and use of reference animals and plants. Annals of the ICRP. 2008. V. 38. P. 1–242.

  • Kashparova E.A., Levchuk S., Morozova V., Kashparov V. A dose rate causes no fluctuating asymmetry indexes changes in silver birch (Betula pendula (L.) Roth.) leaves and Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles in the Chernobyl Exclusion Zone // Journal of Environmental Radioactivity. 2018. V. 211. 105731.

  • Kozlov M.V., Niemela P. Difference in needle length – a new and objective indicator of pollution impact on Scots pine (Pinus sylvestris) // Water, Air & Soil Pollution. 1999. V. 116. P. 365–370.

  • Kozlov M.V., Niemela P., Junttila J. Needle fluctuating asymmetry is a sensitive indicator of pollution impact on Scots pine (Pinus sylvestris) // Ecological Indicators. 2002a. V. 1. P. 271–277.

  • Kozlov M.V., Niemela P., Malkonen E. Effects of compensatory fertilization on pollution-induced stress in Scots pine // Water, Air & Soil Pollution. 2002b. V. 134. P. 307–318.

  • Makarenko E.S., Oudalova A.A., Geras’kin S.A. Study of needle morphometric indices in Scots pine in the remote period after the Chernobyl accident // Radioprotection. 2016. V. 51. P. 19–23.

  • Makarenko E.S., Oudalova A.A., Geras’kin S.A. Morphometric indices of Scots pine needle under chronic radiation exposure // Contemporary Problems of Ecology. 2017a. V. 10. N. 7. P. 761–769.

  • Makarenko E.S., Oudalova A.A., Geras’kin S.A. Morphometric measurements of Scots pine needles from radioactively contaminated area // In: XIII International Youth Scientific and Practical Conference “Future of atomic energy – AtomFuture 2017”, KnE Engineering. 2017b. P. 8–13.

  • Møller A.P. Developmental instability of plants and radiation from Chernobyl // Oikos. 1998. V. 81. N 3. P. 444–448.

  • Sparrow A.H., Woodwell G.M. Prediction of the sensitivity of plants to chronic gamma irradiation // Radiation Botany. 1962. V. 2. P. 9–26.

  • Sparrow A.H., Schwemmer S.S., Bottino P.J. The effects of external gamma radiation from radioactive fallout on plants with special reference to crop production // Radiation Botany. 1971. V. 11. P. 85–118.

  • Watanabe Y., Ichikawa S., Kubota M., Hoshino J., Kubota Y., Maruyama K., Fuma S., Kawaguchi I., Yoschenko V.I., Yoshida S. Morphological defects in native Japanese fir trees around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant // Scientific Reports. 2015. V. 5. 13232.

  • Yoschenko V.I., Nanba K., Yoshida S., Watanabe Y., Takase T., Sato N., Keitoku K. Morphological abnormalities in Japanese red pine (Pinus densiflora) at the territories contaminated as a result of the accident at Fukushima Dai-Ichi Nuclear Power Plant // Journal Environmental Radioactivity. 2016. V. 165. P. 60–67.