Элементный химический состав Populus tremula в условиях техногенных экосистем Кузбасса
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-3-107-120Ключевые слова:
Salicaceae, осина обыкновенная, антропогенное воздействие, элементный химический состав, органоспецифичность, растительные ресурсы, тяжелые металлы, биогенные элементы, рекультивация отвалов угольных карьеров, Кемеровская областьАннотация
Populus tremula L. (осина) – один из широко распространенных видов древесных растений, который до сих пор недостаточно исследован как в экологическом, так и в биогеохимическом плане. Известно, что в надземных частях осины может в повышенных количествах накапливаться Cd. Это особенно важно в связи с интересом к комплексному использованию древесных ресурсов. Цель работы – сравнительное изучение содержания химических элементов в различных органах подроста P. tremula при техногенном воздействии на фитоценоз. Методом атомно-эмиссионного спектрометрического анализа (для As и Hg – атомно-абсорбционная спектроскопия) нами проанализировано содержание 30 химических элементов в надземных органах молодых растений P. tremula из техногенно нарушенных местообитаний Кузбасса (юг Западной Сибири), в т. ч. на зарастающих породных отвалах угольных карьеров. Между содержанием золы или отдельных химических элементов и типом нарушения экотопов зависимость не обнаружена. Суммарное количество химических элементов увеличивается от коры к листовой пластине, т. е. по мере продвижения к более физиологически активным органам. Самая низкая зольность характерна для коры, у стеблей она выше, при этом не было выявлено зависимости зольности от возраста, а у «чистых» и «запыленных» стеблей статистически значимо отличались концентрации Al, Ca, Cr, Fe, Ga, Mn, Na, Si и Ti. Запыленные черешки, кроме указанных элементов, содержали больше Ba, Be, La, Pb, Sc и Zr, листовые пластины еще и V, Y, Yb. Между зольностью и содержанием перечисленных химических элементов установлена прямая сильная корреляционная связь – 0,64–0,87 для стеблей и 0,75–0,93 для черешков и листьев. Уровень Cd в листьях, черешках и некоторых образцах коры P. tremula превышает предельно допустимую концентрацию для растительного лекарственного сырья. Отсутствие взаимосвязи содержания этого элемента с запыленностью образцов свидетельствует о том, что высокие концентрации Cd в надземных органах обусловлены видовыми особенностями P. tremula, а именно высоким транслокационным потенциалом.
Скачивания
Библиографические ссылки
Артамонова В.С., Бортникова С.Б. Биогеохимическая характеристика корнеобитаемого слоя травянистых растений на рекультивированных участках техногенных отходов // Вестн. Пермск. ун-та. Сер.: Биология. 2022. Вып. 2. С. 155–163. Artamonova V.S., Bortnikova S.B. Biogeochemical Characteristics of the Root Layer of Herbaceous Plants in Recultivated Areas of Man-Made Waste. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya Biologiya = Bulletin of Perm University. Biology, 2022, iss. 2, pp. 155–163. (In Russ.). https://doi.org/10.17072/1994-9952-2022-2-155-163
Гарипов Н.Р. Сравнительный анализ состава и содержания некоторых экстрактивных компонентов древесины и коры осины (Populus tremula L.) // Лесохоз. информ.: Электрон. сетев. журн. 2016. No 1. С. 65–70. Garipov N.R. Сomparative Analysis of Structure and Maintenance of Some Extractive Components of Wood and Bark of the Aspen (Рopulus tremula L.). Lesokhozyajstvennaya informatsiya = Forestry Information, 2016, no. 1, pp. 65–70. (In Russ.).
Государственная фармакопея Российской Федерации. Изд. 14. Т. 4. М.: Мин-во здрав. РФ, 2018. 1833 с. State Pharmacopoeia of the Russian Federation. 14th ed. Vol. 4. Moscow, Ministry of Health of the Russian Federation, 2018. 1833 p. (In Russ.).
Гродецкая Т.А., Баранов О.Ю., Ржевский С.Г., Федулова Т.П., Шабанова Е.А., Константинов А.В., Машкина О.С. Молекулярно-генетический анализ размноженных in vitro клонов Populus alba L. и Populus tremula L. с использованием микросателлитных маркеров // Лесотехн. журн. 2021. Т. 11, No 3 (43). С. 16–30. Grodetskaya T.A., Baranov O.Yu., Rzhevskiy S.G., Fedulova T.P., Shabanova E.A., Konstantinov A.V., Mashkina O.S. Molecular-Genetic Analysis of Propagated in vitro clones of Populus alba L. and Populus tremula L. Using Microsatellite Markers. Lesotekhnicheskij zhurnal = Forestry Engineering Journal, 2021, vol. 11, no. 3 (43), pp. 16–30. (In Russ.). https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2021.3/2
Грязькин А.В., Чан Ч.Т., Ван Х.В., Прокофьев А.Н., Хоанг М.А. Комплексная оценка сырьевых ресурсов березняков // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. No 1. С. 23–35. Gryazkin A.V., Trung T.T., Van H.V., Prokof’yev A.N., Hoang M.A. Integrated Assessment of Raw Material Resources of Birch Forests. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 1, pp. 23–35. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-1-23-35
Данилов Д.А., Яковлев А.А., Суворов С.А., Крылов И.А., Корчагов С.А., Хамитов Р.С. Формирование надземной фитомассы лиственных древесных пород на постагрогенных землях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. No 1. С. 65–76. Danilov D.A., Yakovlev A.A., Suvorov S.A., Krylov I.A., Korchagov S.A., Khamitov R.S. Formation of Aboveground Phytomass of Deciduous Tree Species on Post-Agrogenic Lands. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 1, pp. 65–76. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-65-76
Дейнеко И.П., Фаустова Н.М. Элементный и групповой химический состав коры и древесины осины // Химия раст. сырья. 2015. No 1. С. 51–62. Deineko I.P., Faustova N.M. Element and Group Chemical Composition of Aspen Bark and Wood. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2015, no. 1, pp. 51–62. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.201501461
Железнова О.С., Черных Н.А., Тобратов С.А. Цинк и кадмий в фитомассе древесных растений лесных экосистем: закономерности транслокации, аккумуляции и барьерных механизмов // Вестн. Рос. ун-та дружбы народов. Сер.: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2017. Т. 25, No 2. С. 253–270. Zheleznova O.S., Chernykh N.A., Tobratov S.A. Zinc and Cadmium in Tree Species of Forest Ecosystems: Patterns of Translocation, Accumulation and Barrier Mechanisms. Vestnik RUDN. Seriya: Ekologiya i bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti = RUDN Journal of Ecology and Life Safety, 2017, vol. 25, no. 2, pp. 253–270. (In Russ.). https://doi.org/10.22363/2313-2310-2017-25-2-253-270
Загурская Ю.В., Сиромля Т.И. Элементный химический состав коры осины на отвалах угольных карьеров Кузбасса // Природно-ресурсный потенциал и экологическая реабилитация деградированных ландшафтов: материалы науч.-практ. конф. Грозный: Чеченск. гос. ун-тет им. А.А. Кадырова, 2023. С. 142–145. Zagurskaya Y.V., Siromlya T.I. Elemental Chemical Composition of Aspen Bark from Kuzbass Coal Mining Dumps. Prirodno-resursnyj potentsial i ekologicheskaya reabilitatsiya degradirovannykh landshavtov: Collection of Materials of the International Scientific and Practical Conference. Kadyrov Chechen State Univerisity, 2023, pp. 142–145. (In Russ.). https://doi.org/10.36684/86-1-2023-142-145
Кароматов И.Дж., Расулова Х.Н. Осина – перспективы использования в медицине (обзор литературы) // Биология и интегративная медицина. 2017. No 3. С. 157–162. Karomatov I.D., Rasulova H.N. Aspen – the Prospects of Use in Medicine (The Review of Literature). Biologiya i integrativnaya meditsina, 2017, no. 3, pp. 157–162. (In Russ.).
Копытов А.И., Масаев Ю.А., Масаев В.Ю. Влияние технологии взрывных работ на состояние окружающей среды в Кузбассе // Уголь. 2020. No 5. С. 57–62. Kopytov A.I., Masaev Yu.A., Masaev V.Yu. Impact of Blasting Technology on the Environment in Kuzbass. Ugol’ = Russian Coal Journal, 2020, no. 5, pp. 57–62. (In Russ.). https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-5-57-62
Копытов А.И., Шаклеин С.В. Направление совершенствования стратегии развития Угольной отрасли Кузбасса // Уголь. 2018. No 5. С. 80–86. Kopytov A.I., Shaklein S.V. Trends of Kuzbass Сoal Industry Improvement Strategy. Ugol’ = Russian Coal Journal, 2018, no. 5, рp. 80–86. (In Russ.). http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-5-80-86
Коропачинский И.Ю., Встовская Т.Н. Древесные растения Азиатской России. Новосибирск: Гео, 2012. 707 c. Koropachinskij I.Yu., Vstovskaya T.N. Woody Plants of Asian Russia. Novosibirsk, Geo Publ., 2012. 707 p. (In Russ.).
Кузнецова С.А., Скворцова Г.П., Мороз А.А., Королькова И.В., Счисленко С.А., Левданский В.А., Кузнецов Б.Н., Чесноков Н.В. Получение ветеринарных препаратов из коры осины и изучение их лечебно-профилактических свойств при экспериментальном эшерихиозе животных // Журнал СФУ. Химия. 2018. Т. 11, No 4. С. 604–615. Kuznetsova S.A., Skvortsova G.P., Moroz A.A., Korolkova I.V., Schislenko S.A., Levdansky V.A., Kuznetsov B.N., Chesnokov N.V. Obtaining Veterinary Preparations from Aspen Bark and the Study of Their Therapeutic and Prophylactic Properties in Experimental Escherichiosis of Animals. Zhurnal Sibirskogo Federal’nogo universiteta. Khimiya = Journal of Siberian Federal University. Chemistry, 2018, vol. 11, no. 4, pp. 604–615. (In Russ.). http://doi.org/10.17516/1998-2836-0103
Леднев С.А., Шарапова А.В., Семенков И.Н., Королева Т.В. Растительные сукцессии на отвалах угольных шахт в лесостепи Тульской области // Изв. РАН. Сер.: Геогр. 2020. T. 84, No 2. С. 239–245. Lednev S.A., Sharapova A.V., Semenkov I.N., Koroleva T.V. Plant Successions on Coal Mines’ Waste Piles in Forest-Steppe of the Tula Oblast. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya, 2020, vol. 84, no. 2, pp. 239–245. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2587556620020089
Манаков Ю.А. Особенности зарастания отвалов на разных стадиях восстановительной сукцессии в Кузбассе // Успехи современного естествознания. 2012. No 11. Ч. 1. С. 132–134. Manakov J.A. The Characteristics of Revegetation on the Rock Dups at Different Stages of Regenerative Successions in Kuzbass. Uspehi sovremennogo estestvoznanija = Advances in Current Natural Science, 2012, no. 11, part 1, pp. 132–134. (In Russ.).
Мартынов А.М., Чупарина Е.В. Исследование фенольных соединений и элементного состава коры Populus tremula L. // Сиб. мед. журн. (Иркутск). 2015. Т. 133, No 2. С. 118–120. Martynov A.M., Chuparina E.V. Examination of Phenol Compounds and Element Composition of Common Aspen Bark (Populus tremula L.). Sibirskij medicinskij zhurnal (Irkutsk) = Baikal Medical Journal, 2015, vol. 133, no 2, pp. 118–120. (In Russ.).
Никулина Н.С., Вострикова Г.Ю., Дмитренков А.И., Филимонова О.Н., Никулин С.С. Защитная обработка древесины смолой на основе фракции С9, модифицированной отходами полиметилметакрилата // Изв. вузов. Лесн. журн. 2014. No 6 (342). С. 138–143. Nikulina N.S., Vostrikova G.Yu., Dmitrenkov A.I., Filimonova O.N., Nikulin S.S. Protective Processing of Wood on the Basis of C9 Fraction Modified by Polymethyl Methacrylate Waste. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2014, no. 6 (342), pp. 138–143. (In Russ.).
Романкевич Е.А. Живое вещество Земли (биогеохимические аспекты проблемы) // Геохимия. 1988. No 2. С. 292–306. Romankevich E.A. Living Matter of the Earth (Biogeochemical Aspects of the Problem). Geokhimiya = Geochemistry International, 1988, no. 2, pp. 292–306. (In Russ.).
Сиромля Т.И. Химические элементы в растениях – фолиарный путь поступления // Биогеохимия – научная основа устойчивого развития и сохранения здоровья человека: тр. XI Междунар. биогеохимич. школы. Тула: ТГПУ, 2019. Т. 2. С. 262–266. Siromlya T.I. Plant Chemical Elements – Foliar Uptake. Biogeochemistry – the Scientific Basis for Sustainable Development and Protection of Human Health: Proceedings of the XI International Biogeochemical School. Tula, Tula State Pedagogical University, 2019, vol. 2, рр. 262–266. (In Russ.).
Соболева С.В., Воронин В.М., Есякова О.А. Содержание биологически активных веществ водно-этанольных экстрактов из коры осины и изучение их рострегулирующей активности // Химия раст. сырья. 2020. No 1. С. 373–380. Soboleva S.V., Voronin V.M., Esyakova O.A. The Content of Biologically Active Substances Water-Alcohol Extracts of Aspen Bark. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2020, no. 1, pp. 373–380. (In Russ.). http://doi.org/10.14258/jcprm.2020014442
Уразбаев Х.К. Открытый способ добычи угля // Актуал. проблемы современности. 2021. No 1 (31). С. 182–186. Urazbayev H.K. An Open Way of Extracting Coal. Aktualnye problemy sovremennosti = Actual Problems of Modern Times, 2021, no. 1 (31), pp. 182–186. (In Russ.).
Царев А.П. Многообразие использования древесины тополей // Изв. вузов. Лесн. журн. 2018. No 5. С. 48–64. Tsarev A.P. The Diversity of Use of Poplar Wood. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2018, no. 5, pp. 48–64. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2018.5.48
Царев А.П., Царева Р.П., Царев В.А., Лаур Н.В. Селекционные испытания факториальных гибридов Populus tremula L. в ювенильном возрасте // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. No 5. С. 9–20. Tsarev A.P., Tsareva R.P., Tsarev V.A., Laur N.V. Breeding Tests of Juvenile Factorial Hybrids of Populus tremula L. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 5, pp. 9–20. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-5-9-20
Шевченко О.С., Нехорошев С.В. Минеральный состав листьев осины обыкновенной, произрастающей на территории Ханты-Мансийского автономного округа – Югры // Химия. Экология. Урбанистика: материалы Всерос. науч.-практ. конф. (с междунар. участием). Пермь: Пермск. нац. исслед. политехн. ун-т, 2021. Т. 2. С. 206–209. Shevchenko O.S., Nekhoroshev S.V. Mineral Composition of the Leaves of the Common Aspen Growing on the Territory of the Khanty-Mansi Autonomous Okrug – Yugra. Khimiya. Ekologiya. Urbanistika: Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference (with International Participation). Perm, Perm National Research Polytechnic University, 2021, vol. 2, pp. 206–209. (In Russ.).
Baldantoni D., Cicatelli A., Bellino A., Castiglione S. Different Behaviours in Phytoremediation Capacity of Two Heavy Metal Tolerant Poplar Clones in Relation to Iron and Other Trace Elements. Journal of Environmental Management, 2014, vol. 146, pp. 94–99. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2014.07.045
Dunn C.E. Biogeochemistry in Mineral Exploration. Handbook of Exploration and Environmental Geochemistry, 2007, vol. 9, pp. 1–460. https://doi.org/10.1016/S1874-2734 (07)09001-8
Guleria S., Singh H., Sharma V., Bhardwaj N., Arya S.K., Puri S., Khatri M. Polyhydroxyalkanoates Production from Domestic Waste Feedstock: a Sustainable Approach towards Bio-Economy. Journal of Cleaner Production, 2022, vol. 340, art. no. 130661. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130661
Hassinen V., Vallinkoski V.-M., Issakainen S., Tervahauta A., Kärenlampi S., Servomaa K. Correlation of Foliar MT2b Expression with Cd and Zn Concentrations in Hybrid Aspen (Populus tremula×tremuloides) Grown in Contaminated Soil. Environmental Pollution, 2009, vol. 157, iss. 3, pp. 922–930. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.10.023
Kivinen S., Koivisto E., Keski-Saari S., Poikolainen L., Tanhuanpää T., Kuzmin A., Viinikka A., Heikkinen R.K., Pykälä J., Virkkala R., Vihervaara P., Kumpula T. A Keystone Species, European Aspen (Populus tremula L.), in Boreal Forests: Ecological Role, Knowledge Needs and Mapping Using Remote Sensing. Forest Ecology and Management, 2020, vol. 462, art. no. 118008. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118008
Kozlov M.V., Zverev V. Suitability of European Aspen (Populus tremula) for Rehabilitation of Severely Polluted Areas. Russian Journal of Ecology, 2022, vol. 53, no. 3, рр. 181–190. https://doi.org/10.1134/S1067413622030067
Pesonen J., Kuokkanen T., Kaipiainen E., Koskela J., Jerkku I., Pappinen A., Villa A. Chemical and Physical Properties of Short Rotation Tree Species. European Journal of Wood and Wood Products, 2014, vol. 72, pp. 769–777. https://doi.org/10.1007/s00107-014-0841-5
Platonov A.D., Snegireva S.N., Drapalyuk M.V., Novikov A.I., Kantyeva E.V., Novikova T.P. Wood Quality along the Trunk Height of Birch and Aspen Growing in the Restoring Forests of Central Russia. Forests, 2022, vol. 13, no. 11, art. no. 1758. https://doi.org/10.3390/f13111758
Reimann C., Koller F., Frengstad B., Kashulina G., Niskavaara H., Englmaier P. Comparison of the Element Composition in Several Plant Species and Their Substrate from a 1 500 000-km2 area in Northern Europe. Science of the Total Environment, 2001, vol. 278, iss. 1–3, pp. 87–112. https://doi.org/10.1016/S0048-9697 (00)00890-1
Rogers P.C., Pinno B.D., Šebesta J., Albrectsen B.R., Li G., Ivanova N., Kusbach A., Kuuluvainen T., Landhäusser S.M., Liu H., Myking T., Pulkkinen P., Wen Z., Kulakowski D. A Global View of Aspen: Conservation Science for WideSpread Keystone Systems. Global Ecology and Conservation, 2020, vol. 21, art. no. e00828. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2019.e00828
Thakur A.K., Kumar P., Parmar N., Shandil R.K., Aggarwal G., Gaur A., Srivastava D.K. Achievements and Prospects of Genetic Engineering in Poplar: a Review. New Forests, 2021, vol. 52, pp. 889–920. https://doi.org/10.1007/s11056-021-09836-3
Tőzsér D., Horváth R., Simon E., Magura T. Heavy Metal Uptake by Plant Parts of Populus Species: a Meta-Analysis. Environmental Science and Pollution Research, 2023, vol. 30, pp. 69416–69430. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27244-2
Veselá H., Lhotáková Z., Albrechtová J., Frouz J. Seasonal Changes in Tree Foliage and Litterfall Composition at Reclaimed and Unreclaimed Post-Mining Sites. Ecological Engineering, 2021, vol. 173, art. no. 106424. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2021.106424
Zagurskaya Yu.V., Siromlya T.I., Kotsupiy O.V., Babaeva E.Yu., Ufimtsev V.I. Physiological and Biochemical Characteristics of Populus tremula Leaves in Anthropogenic Disturbed Habitats. BIO Web of Conferences: IV (VI)th All-Russia Scientific-Practical Conference “Prospects of Development and Challenges of Modern Botany”, 2018, vol. 11, art. no. 00050. https://doi.org/10.1051/bioconf/20181100050
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
