Влияние накопления Cd, Zn, Cu, Pb, Fe в почве и листьях березы Betula pendula Roth на их флуктуирующую асимметрию
Аннотация
Вопрос выбора удобных и информативных индикаторов качества окружающей среды особенно остро стоит для городских экосистем. Цель данной работы – сравнение влияния содержания металлов в почве и их накопления в листьях на флуктуирующую асимметрию (ФА) листьев березы Betula pendula Roth. Исследование проводилось в городе Кирово-Чепецке, расположенном в средней полосе России. Город среднего масштаба и находится в подзоне южной тайги, где климат умеренно-континентальный. На разных функциональных участках отбирали пробы почвы (0–15 см) и листья березы B. pendula (n = 100). Содержание металлов Cd, Zn, Cu, Pb, Fe в почве соответствовало нормативам, кроме Zn в транспортной зоне (превышение в 2,29 раз). Накопление Cd и Pb в листьях было меньше половины условного норматива, равного для них 10 мг/кг (по А. Кабата-Пендиас). Cu и Zn аккумулировались в листьях березы выше фитотоксических уровней (2 и 33 мг/кг соответственно). Показана прямая зависимость (по Пирсону) ФА листьев B. pendula от их содержания в почве: Zn (r = 0,76) > Fe (0,66) > Cu (0,46) > Cd (0,43) > Pb (0,36). Зависимость ФА от накопления металлов в почве оказалась выше: Pb (r = 0,85) > Fe (0,80) > Cu (0,76) Zn (0,53) > Cd (0,46). Из результатов следует, что (1) накопление металлов в почве даже в пределах нормативов имеет связь с биоиндикационным показателем ФА листьев B. pendula, вероятно, за счет промывного режима; (2) влияние содержания металлов в листьях на их ФА более значительно в связи с возможностью поступления металлов как из почвы, так и из воздуха.
Литература
Petukhov A. S., Kremleva T. A., Hritokhin N. A., & Petukhova G.A. (2024). Comparison of the ability of woody plants of various species to accumulate heavy metals in an urban environment. Ecology and industry of Russia. 28(11), 66–71. http://dx.doi.org/10.18412/1816-0395-2024-11-66-7.
Gusakova M. A., Brovko O. S., Moskalyuk E. A., Samsonova N. A., Sloboda A. A., Krasikova A. A., Selivanova N. V., Ivakhnov A. D., & Bogolitsyn K. G. (2024). Assessment of aerotechnogenic impact of industrial emissions of Arkhangelsk Pulp and Paper Mill JSC on the environment by bioindication method. Ecology and industry of Russia. 28(10), 15–21. http://dx.doi.org/10.18412/1816-0395-2024-10-15-21.
Schloter M., Nannipieri P., Sørensen S. J., & van Elsas J. D. (2018). Microbial indicators for soil quality. Biology and Fertility of Soils. 54, 1-10. http://dx.doi.org/10.1007/s00374-017-1248-3.
Avdeeva E. V., Nademyanov V. F., & Chernikova K. V. (2014). Dendroindicationof ecological comfort of urban areas. Conifers of the boreal zone. XXXII(5-6), 7–12.
Palmer A. R. (1994). Fluctuating asymmetry analyses: A primer. In: Markow, T. A. Ed., Developmental Instability: Its Origins and Evolutionary Implications, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 335–364. http://dx.doi.org/10.1007/978-94-011-0830-0_26.
Methodological recommendations for assessing the quality of the environment according to the state of living beings (assessment of the stability of the development of living organisms by the level of asymmetry of morphological structures) (2003). Decree of the Ministry of Natural Resources No. 460-r dated 16.10.2003. Moscow: MPR, 24 p.
Nadgórska-Socha A., Kandziora-Ciupa M., Trzęsicki M., & Barczyk G. (2017). Air pollution tolerance index and heavy metal bioaccumulation in selected plant species from urban biotopes. Chemosphere. 183, 471–482. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.05.128.
Olkova A. S., & Adamovich T. A. (2024). Dependence of Asymmetry of Betula pendula Roth Leaves on Soil Indicators. Annals of Biology. 40(1), 131–134.
GOST 26423-85. Soils. Methods for determining specific electrical conductivity, pH and solid residue of aqueous extract. (1985).
GOST 26213-91 “Soils. Methods for determination of organic matter”. (1991).
Methodological guidelines for the determination of heavy metals in agricultural soils and plant products. Prepared by A. V. Kuznetsov et al. 2nd ed., revised and enlarged. Moscow: TsINAO, 61 p. (1992).
Kozlov M. V, & Zvereva E. L. (2015). Confirmation bias in studies of fluctuating asymmetry. Ecol. Indicators, 57, 293–297. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.05.014.
Sanitary rules and regulations SanPiN 1.2.3685-21 "Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors for humans". (2021). Resolution No. 2 of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation dated January 28
Skugoreva S. G., Domracheva L. I., Fokina A. I., Kutyavina T. I., Abdukhalilov O. M., Kulakov V. N., & Ashikhmina T. Ya. (2023). An integrated approach to assessing the ecological status of urban park soils. South of Russia: ecology, development. 2(67), 102–111. https://doi.org/10.18470/1992‐1098‐2023‐2‐102‐112.
Tyulin V. V. (1976) Soils of the Kirov region. Kirov: Volga-Vyatka Publishing House. 288 p. (in Russia).
Kabata-Pendias A. (2010). Trace elements in soils and plants: Fourth edition. https://doi.org/10.1201/b10158.
Berezin G. I., & Olkova A. S. (2024). Specific features of bioaccumulation of heavy metals by foliage of poplar Populus canadensis Moench and ash Fraxinus americana L. in the conditions of urban ecosystem. Ecosystem transformation. 7(2), 12–18. https://doi.org/10.23859/estr-230227.
Zakharov V. M., Baranov A. S., Borisov V. I., Valetsky A. V., Kryazheva N. G., Chistyakova, E. K., & Chubinishvili, A. T. Environmental health: assessment methodology. Moscow: CEPR, 2000. 65 p.
Gubasheva B. E., Idrisova G. Z., Tumenov A. N., & Miftakhov R. R. (2022). Assessment of the degree of air pollution by the fluctuating asymmetry of leaves of various tree species. Bulletin of the Peoples' Friendship University of Russia. Series: Ecology and life safety. 30(3), 417–427. https://doi.org/10.22363/2313-2310-2022-30-3-417-427.
Patel, A., Tiwari, S., Khandelwal, A., Singh, C., Pandey, N., Tiwari, A., ... & Prasad, S. M. (2024). Plants as biomarkers for monitoring environmental pollution. In Biomarkers in Environmental and Human Health Biomonitoring (pp. 169–184). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-13860-7.00019-7.
Umar A. W., Naeem M., Hussain H., Ahmad N., & Xu M. (2025). Starvation from within: How heavy metals compete with essential nutrients, disrupt metabolism, and impair plant growth. Plant Science. 353, 112412. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2025.112412.
Li G., Wu J., Kronzucker H. J., Li B., & Shi W. (2024). Physiological and molecular mechanisms of plant-root responses to iron toxicity. Journal of Plant Physiology. 297, 154257. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2024.154257.
Van Hall B.G., Sweeney Ch.J., Bottoms M., & van Gestel C.A.M. (2024). The influence of soil organic matter content and substance lipophilicity on the toxicity of pesticides to the earthworm Eisenia Andrei. Science of The Total Environment. 917, 170206. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170206.
Liu J., Yang W., Zhou H., Zia-ur-Rehman M., Salam M., Ouyang L., Chen Y., Yang L., & Wu P. (2024). Exploring the mechanisms of organic fertilizers on Cd bioavailability in rice fields: Environmental behavior and effect factors. Ecotoxicology and Environmental Safety. 285, 117094. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.117094
Copyright (c) 2026 А. С. Олькова, Т. А. Адамович, Т. А. Гуляева
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
