ISSN: 0024-1148 Лесоведение. 2016. № 5. С. 355-364

МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Е. С. Макаренко¹, А.АУдалова¹, С. А. Гераськин^1
1ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии
249032 Обнинск, Киевское шоссе, 109-й км
E-mail: makarenko_ek_obninsk@mail.ru
²Обнинский институт атомной энергетики – филиал Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" 249040 Обнинск, Студгородок, 1

Поступила в редакцию: 27 ноября 2015 г.

Изучены морфометрические показатели хвои в популяциях сосны обыкновенной, произрастающих на радиоактивно загрязненных в результате аварии на Чернобыльской АЭС территориях Брянской области в отдаленный период после аварии. В 2011, 2013 и 2014 гг. исследованы изменчивость хвои по массе и длине, индексы флуктуирующей асимметрии, а также встречаемость некрозов и морфозов в четырех импактных и двух референтных популяциях сосны обыкновенной. Дозы облучения хвои на радиоактивно загрязненных участках составляли от 7 до 130 мГр · год^-1. В импактных популяциях сосны обыкновенной выявлено наличие брахибластов с тремя хвоинками; в референтных популяциях данный морфоз отсутствовал. Обнаружена зависимость частоты пораженных некрозом хвоинок от уровней радиационного воздействия в 2011 г.; в другие годы статистически значимая зависимость отсутствовала. Длина и масса хвои в импактных популяциях отличались от контрольных значений, но зависимость этих показателей от уровня радиационного воздействия в изученном диапазоне дозовых нагрузок не выявлена. Индекс флуктуирующей асимметрии длины хвои в 2011 и 2013 гг. превышал контрольные уровни на участках с величиной поглощенных доз 90 и 130 мГр, а также показывал тенденцию к росту (в 2011 г. - статистически значимую) с увеличением характеристик радиоактивного загрязнения изученных участков: мощности экспозиционной дозы, удельной активности ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в шишках и ¹³⁷Cs в почве. Таким образом, даже спустя 25 лет после аварии в популяциях сосны обыкновенной - одного из наиболее радиочувствительных видов растений - можно обнаружить последствия хронического радиационного воздействия на организменном уровне. Полученные в натурных условиях результаты подтверждают международные оценки, что годовая доза хронического облучения 100 мГр может рассматриваться как предел безопасного радиационного воздействия на природные популяции по морфологическим и онтогенетическим показателям.

• Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект №14-14-00666).


• Ключевые слова: сосна обыкновенная, Чернобыльская авария, хроническое облучение, хвоя, некрозы, флуктуирующая асимметрия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абатуров Ю.Д., Абатуров А.В., Быков А.В., Линдеман Г.В. Влияние ионизирующего излучения на сосновые леса в ближней зоне Чернобыльской АЭС. М.: Наука, 1996. 240 с.

2. Афанасьева Л.В., Кашин В.К., Плешанов А.С., Михайлова Т.А., Бережная Н.С. Элементный состав хвои и морфологические параметры сосны обыкновенной в условиях атмосферного промышленного загрязнения в западном Забайкалье // Хвойные бореальные зоны. 2004. Вып. 2. С. 112-119.

3. Гераськин С.А., Дикарева Н.С., Удалова А.А., Спиридонов С.И., Дикарев В.Г. Цитогенетические эффекты в популяциях сосны обыкновенной из районов Брянской области, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. 2008. Т. 48. № 5. С. 584-595.

4. Гераськин С.А., Фесенко С.В., Черняева Л.Г., Санжарова Н.И. Статистические методы анализа эмпирических распределений коэффициентов накопления радионуклидов растениями // Сельскохозяйственная биология. 1994. № 1. С. 130-137.

5. Григорьев Ю.С., Пахарькова Н.В., Прудникова С.В., Крючкова O.E. Биологический контроль состояния окружающей среды: учеб. пособие. Красноярск, 2008. 117 с.

6. Гроздов Б.В. Растительность Брянской области // Администрация Брянской области (Электронный ресурс). URL: http://old.bryanskobl.ru/region/geography/ greenery. 23.01.2015. <http://old.bryanskobl.ru/region/geography/>

7. 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. Минск, 2006. С. 206-208.

8. Дубинин Н.П. Эволюция и радиация. М.: Атомиздат, 1966. 742 с.

9. Захаров В.М. Асимметрия животных (популяционно-феногенетический подход). М.: Наука, 1987. 216 с.

10. 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.

11. Йощенко В.И., Кашпаров В.А., Левчук С.Е., Бондарь Ю.О., Лазарев Н.М., Йощенко М.И. Эффекты хронического облучения сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Чернобыльской зоне отчуждения // Радиационная биология. Радиоэкология. 2010. Т. 50. № 6. С. 632-641.

12. Кальченко В.А., Федотов И.С. Генетические эффекты острого и хронического воздействия ионизирующих излучений на Pinus sylvestris L., произрастающих в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС // Генетика. 2001. Т. 37. № 4. С. 437-447.

13. Козубов Г.М., Таскаев А.И. Радиобиологические исследования хвойных в районе Чернобыльской катастрофы. М.: НПЦ ‘’Дизайн. Информация. Картография’’, 2002. 256 с.

14. Козубов Г.М., Патов А.П., Кузин Е.А. Биометрические исследования вегетативных побегов сосны и ели при хроническом облучении // Труды Коми научного центра УрО РАН. 1993. С. 105-117.

15. Лутова Л.А., Ежова Т.А., Додуева И.Е., Осипова М.А. Генетика развития растений. СПб.: Изд-во Н-Л, 2010. 432 с.

16. Позолотина В.Н., Антонова Е.В., Каримуллина Э.М. Эколого-генетическая характеристика звездчатки злаковой в условиях радиоактивного загрязнения // Экология. 2010. № 6. С. 459-468.

17. Современные проблемы радиологии в сельскохозяйственном производстве / Под общ. ред. Ю.А. Мажайского. Рязань: Изд-во Мещерского филиала ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2010. 363 с.

18. Удалова А.А. Биологический контроль радиационно-химического воздействия на окружающую среду и экологическое нормирование ионизирующих излучений: автореф. дисс. д-р. биол. наук (03.01.01, 03.02.08). Обнинск, 2011. 44 с.

19. 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.

20. Чепик Ф.А. Биология развития и типы морфогенеза побегов древесных растений (на примере сосны обыкновенной). Л.: Лесотехническая академия, 1982. 72 с.

21. Шевченко В.А., Печкуренков В.Л., Абрамов В.И. Радиационная генетика природных популяций. М.: Наука, 1992. 221 с.

22. Экологический мониторинг: учеб.-метод. пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический проект, 2005. 416 с.

23. Boratynska K., Boratynski A. Occurrence of three-needle dwarf shoots on European species of the genus Pinus (Pinaceae) // Plant Biosystems. 2006. V. 140. № 1. P. 21-26.

24. 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 <http://www.erica-project.org>. 2003.22.01.2015.

25. Geras’kin S.A., Volkova P.Yu. Genetic diversity in Scots pine populations along a radiation exposure gradient // Science of the Total Environment. 2014. V. 496. P. 317-327.

26. Geras’kin S., Oudalova A., Dikareva N., Spiridonov S., Hinton T., Chernonog E., Garnier-Laplace J. Effects of radioactive contamination on Scots pines in the remote period after the Chernobyl accident // Ecotoxicology. 2011. V. 20. P. 1195-1208.

27. ICRP. Environmental Protection: the Concept and Use of Reference Animals and Plants // Annals of the ICRP. 2008. V. 38. № 4-6. P. 1-242.

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

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

30. Leary R.F., Allendorf F.W. Fluctuating asymmetry as an indicator of stress: implications for conservation biology // Trends in Ecology and Evolution. 1989. V. 4. P. 214-217.

31. 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. № 1. P. 19-23.

32. Palmer A.R., Strobeck C. Fluctuating asymmetry: measurement, analysis, patterns // Annual Review of Ecology and Systematics. 1986. V. 17. P. 391-421.

33. Valkama J., Kozlov M. Impact of climatic factors on the developmental stability of mountain birch growing in a contaminated area // Journal of Applied Ecology. 2001. V. 38. Iss. 3. P. 665-673.