Анотація до роботи:

Ліханов А.Ф. Аномальна мінливість рослин в умовах техногенних екосистем Донбасу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. Дніпропетровський національний університет Міністерства освіти та науки України, Дніпропетровськ, 2004.

Дисертаційну роботу присвячено вивченню аномальної мінливості рослин в умовах техногенних екосистем Донбасу. В період 1999 - 2003 рр. морфологічні аномалії нами було виявлено у 115 видів квіткових рослин. Встановлено, що в Донбасі головною причиною виникнення морфозів у рослин є комплексний вплив антропогенних та природно-кліматичних факторів. З’ясовано, що тератогенність факторів посилюється під час посухи, в умовах високих або низьких температур. Виявлено зворотну залежність між кількістю опадів, що випадають у період формування квіток у Armeniaca vulgaris L., і частотою зустрічаємості у даного виду аномальних квіток: при збільшенні кількості опадів у 2 рази кількість аномальних квіток зменшується в 1,7 рази. На підставі множинного кореляційного аналізу доведено, що тератогенез квіток Armeniaca vulgaris супроводжується ослабленням взаємозв'язків морфологічних ознак і трансформацією типових для даного виду кореляційних плеяд. З’ясовано, що морфогенез листків більш чутливий до техногенного забруднення, ніж морфогенез квіток. В умовах промислових зон у деревних рослин частота зустрічаємості аномальних листків збільшується до 10-25 %. У рослин з аномальною будовою вегетативних органів підсилюються ксероморфні ознаки. За морфо-функціональним критерієм запропоновано виділяти три групи аномалій в будові вегетативних та генеративних органів рослин: нейтральні, негативні (деструктивні) та позитивні (преадаптаційні).

1. В умовах трансформованих екосистем Донбасу виявлено аномалії в будові вегетативних і генеративних органів у 115 видів квіткових рослин 85 родів 49 родин.

2. Виділено основні модуси аномалій рослин в умовах високого антропогенного навантаження: у будові вегетативних органів – недорозвинення органу та його частин (виявлено у 12 видів), атипове просторове положення органів і окремих метамерів (у 14 видів), збільшення або зменшення кількості метамерів (у 28 видів), фасціація (у 8 видів); генеративних органів – махровість (у 53 видів), фасціація (у 10 видів), проліферація (у 9 видів).

3. Найважливішим критерієм якісної відмінності аномалій у рослин є їхній вплив на функціональні показники органу або всього організму. Модуси аномалій з погляду на їх роль в адаптації рослин до умов промислового середовища нами поділено на три групи: нейтральні; негативні, чи деструктивні; позитивні, або преадаптаційні. Нейтральні зміни ознак істотно не впливають на функціональні можливості органів. Негативні порушення органів приводять до повної або часткової втрати важливих функцій, саме їх можна вважати власне тератами. Позитивні зміни супроводжуються поліпшенням функціональних можливостей рослинних організмів та дозволяють їм краще адаптуватися до умов промислового середовища; їх можна розглядати як преадаптаційні.

4. Установлено, що в Донбасі головною причиною виникнення морфологічних аномалій у квіткових рослин є комплексний вплив антропогенних і природно-кліматичних факторів. Тератогенність контамінаційних чинників підсилюється в періоди посухи, у сполученні з високою або низькою температурою повітря. Адитивна дія промислових полютантів і несприятливих погодних умов викликає посилення аномальної мінливості вегетативних органів у рослин родин Fabaceae Lindl., Oleaceae Hoff. еt Linre, Juglandaceae Rich ex Kunth., Caprifoliaceae Juss.

5. Частота зустрічаємості аномальних квіток у рослин родин Ranunculaceae Juss., Papaveraceae Juss., Rosaceae Juss., Asteraceae Dum. збільшується в умовах несприятливого температурного і водного режимів. Виявлено зворотну залежність між кількістю опадів, що випадають у період формування квіток у Armeniaca vulgaris L., і частотою зустрічаємості у цього виду аномальних квіток: при збільшенні кількості опадів у 2 рази кількість аномальних квіток зменшується в 1,7 рази. На підставі множинного кореляційного аналізу доведено, що тератогенез квіток Armeniaca vulgaris супроводжується ослабленням взаємозв'язків морфологічних ознак і трансформацією типових для даного виду кореляційних плеяд.

6. З’ясовано, що морфогенез листків більш чутливий до техногенного забруднення, ніж морфогенез квіток. В умовах високої загазованості та запиленості повітря в промисловій зоні металургійних заводів і вуглезбагачувальних фабрик у видів Acer negundo L., Armeniaca vulgaris L., Fraxinus excelsior L., F. viridis Michx., Malus domestica Borkh., Robinia pseudoacacia L. частота зустрічаємості аномальних листків збільшується до 10-25 %. Тератогенез листків у цих видів носить модифікаційний характер: при трансплантації пагонів з аномальними ознаками на рослини з нормальними ознаками в умовах рекреаційної зони типовий морфогенез листків відновлюється.

7. Доведено, що аргілітовий пил вуглезбагачувальних фабрик, що містить важкі метали, має тератогенні властивості. У видів Acer negundo L., Fraxinus viridis Michx., F. excelsior L., Robinia pseudoacaciа L. він викликає аномальні зміни листків і пагонів.

8. Установлено, що в умовах шламонакопичувачів, породних відвалів і великих автомагістралей у видів Acer negundo L., Caragana arborescens Lam., Fraxinus excelsior L., F. viridis Michx., Juglans regia L., Robinia pseudoacacia L. морфологічні аномалії листків і пагонів супроводжуються посиленням ксероморфних анатомічних ознак: ширина ксилеми збільшується в 1,3-1,7 рази, зменшуються лінійні розміри продихів, у 1,5-2,0 рази збільшується їхня кількість на одиницю площі, формується більш густа мережа жилок, армованих розвиненою склеренхімою, збільшується товщина кутикули і кількість рядів клітин палісадної паренхіми.

9. Експериментально доведено, що в аномальних листках рослин Fraxinus viridis Michx. збільшуються показники рівня вмісту води у тканинах, підвищуються сили всмоктування та швидкості зів’янення. Листки з ознаками аномальної полімеризації більш стійкі до тривалого нагрівання і мають більш виражену ярусну мінливість, ніж листки з нормальною будовою.

10. В тканинах аномальних листків рослин Fraxinus viridis Michx. активність поліфенолоксидази в 1,5 рази вище, ніж у морфологічно нормальних рослин, що зростають у промисловій зоні, і в 10 разів вище, ніж у рослин рекреаційної зони.

11. Експериментально доведено, що тератогенез у видів Fraxinus excelsior L. і F. viridis Michx. може виникати в результаті гормональних порушень. Так, терати, морфологічно й анатомічно подібні з аномаліями, що виникають у даних видів в умовах промислового забруднення, утворюються після обробки апексів однолітніх пагонів 0,01 % водним розчином гетероауксину.

12. З'ясовано, що відповідною реакцією рослин з аномальними листками на обробку гетероауксином є розетковість і гіперплазія базальної частини рахісу. Ця якісна реакція може бути використана для експрес-діагностики схильності рослин до тератогенезу. Даний метод дозволяє робити цілеспрямований добір рослин для індикації стану навколишнього середовища.

Публікації автора:

1. Лиханов А.Ф. Морфологическая аберрация в антогенезе Aquilegia coerulea // Вісн. Донецьк. ун-ту, сер. А.: Природн. науки. – 2001. – Вип. 1. – С. 248–251.

2. Лиханов А.Ф. Морфологические изменения в строении генеративных органов некоторых видов сем. Rosaceae Juss. в Донбассе // Промислова ботаніка. – 2002. – Вип. 2. – С. 37–43.

3. Лиханов А.Ф. Гетерофиллия древесных растений в условиях экосистем Донбасса // Зб. наук. праць Луганськ. націон. аграрн. ун-ту, сер.: Біолог. науки. – Луганськ: Вид-во ЛНАУ. – 2002. – № 16 (28). – С. 31–34.

4. Ліханов А.Ф. Морфогенетична мінливість рослин в умовах техногенних екосистем // Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя: Вид-во Запоріз. ун-ту. – 2002. – Вип. 7. – № 2–3. – С. 134–141.

5. Лиханов А.Ф., Осипова Л.М. Экобиоморфологические особенности листьев древесных растений в условиях промышленных площадок углеобогатительной фабрики // Проблемы экологии и охраны техногенного региона: Межведом. сборн. науч. работ. – Донецк: Изд-во Донецк. ун-та, 2002. – С. 44–49.

6. Лиханов А.Ф., Зеленская В.А. Экологические аспекты влияния техногенного загрязнения на высшие растения // Тез. доп. Міжнар. конф. “Проблеми сучасної екології“ (м. Запоріжжя, 20–22 вересня 2000 р.). – Запоріжжя: Вид-во Запорізьк. ун-ту. – 2000. – С. 104.

7. Швиндлерман С.П., Лиханов А.Ф. Мониторинг состояния высших растений в техногенных экосистемах Донбасса // Матер. региональной науч.-практ. конф. “Экология и безопасность жизнедеятельности: инновационные процессы в науке, технологиях и образовании” (г. Макеевка, 12–13 апреля 2001 г.). – Макеевка: Изд-во БСГ. – 2001. – С. 29–32.

8. Винага Д.А., Лиханов А.Ф., Швиндлерман С.П. Особенности влияния цинкового загрязнения на высшие растения // Зб. доп. XI Всеукр. наук. конф. асп. та студ. “Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів” (м. Донецьк, 17–19 квітня 2001 р.). – Т. 2. – Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ. – 2001. – С. 82–83.

9. Швиндлерман С.П., Лиханов А.Ф. Особенности изучения изменчивости растений в условиях техногенных экосистем // Зб. тез доп. учасників IV Міжнародної науково-практичної конференції студ., асп. та мол. вчених “Екологія. Людина. Суспільство” (м. Київ, 14–16 травня 2001 р.). – К.: НТУУ “КПІ”. – 2001. – С. 58–59.

10. Лиханов А.Ф. Особенности роста и развития древесных растений в условиях техногенного загрязнения // Матер. Всеукр. конф. студ., асп. та мол. вчених “Біорізноманіття природних і техногенних біотопів України” (м. Донецьк, 19–22 листопада 2001 р.). – Ч. 1. – Донецьк: Вид-во Донецьк. ун-та. – 2001. – С. 174–178.

11. Лиханов А.Ф. Мониторинг состояния древесных растений в условиях углеперерабатывающей промышленности // Зб. допов. та офіційних докум. науково-практ. конф. “Донбас – 2020: Охорона довкілля та екологічна безпека”
    (м. Донецьк, 21–22 листопада 2001 р.). – Т. 3. – Донецьк: Б. в. – 2001. – С. 68–70.

12. Лиханов А.Ф. Тератогенность растений старопромышленного региона // Матер. Першої міжнар. наук. конф. “Відновлення порушених природних екосистем” (м. Донецьк, 24–27 вересня 2002 р.). – Донецьк: ТОВ “Лебідь”. – 2002. – С. 252–254.

13. Лиханов А.Ф., Осипова Л.М. Еколого-біологічні дослідження на природних та антропогенно змінених територіях // Матер. наук. конф. мол. вчених “Еколого-біологічні дослідження на природних та антропогенно-змінених територіях” (м. Кривий Ріг, 13–16 травня 2002 р.). – Кривий Ріг: Б. в. – 2002. – С. 225–228.

14. Лиханов А.Ф., Сотникова А.В. Влияние промышленной пыли на световой режим растений // Матер. IV Міжнар. наук. конф. “Промислова ботаніка: стан та перспективи розвитку” (м. Донецьк, 17–19 вересня 2003 р.). – Донецьк: ТОВ “Лебідь”. – 2003. – С. 120–122.