Анотація до роботи:

ГНАТІВ П. С. Функціональна адаптація деревних рослин до умов урбанізованого середовища на Заході України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. – Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, 2006.

Теоретично і практично обґрунтовані загальні показники функціональної адаптації аборигенних та інтродукованих деревних рослин в урбаністичній екосистемі великого міста Заходу України (на прикладі Львова). Їх можна отримувати, досліджуючи вміст і співвідношення основних мінеральних, білкових і вуглеводних компонентів у сухій речовині листків. Доведено, що основою пристосування деревних рослин на морфо-фізіологічному рівні, є сприятливий баланс елементів мінерального живлення в асиміляційному апараті та оптимальний діапазон кислотності й буферності внутрішньоклітинного середовища. Із застосуванням розроблених критеріїв функціональної адаптації зроблена комплексна оцінка акліматизації деревних інтродуцентів Ботанічного саду Національного лісотехнічного університету України (м. Львів) та дендрофізіологічна індикація забруднення азотистими викидами зеленої санітарно-захисної зони хімічного підприємства ВАТ “Рівнеазот”. Інтродуценти розділені на три групи: універсальні для озеленення, пластичні (придатні для захищених екотопів) і вразливі, що потребують умов спеціального утримання й піклування. Запропоновані методика візуальної оцінки стану деревних рослин за ознаками їхнього мінерального живлення, техніка відбору листкової фітомаси, система аналітичних показників кількісно-якісного складу сухої речовини листків, алгоритм їх отримання і трактування, в тому числі й сучасними технічними засобами, які впроваджені в практичну роботу.

Найважливішим науковим результатом дисертаційної роботи є теоретичне обґрунтування та експериментальне встановлення закономірностей функціональної адаптації деревних рослин в урбаністичній екосистемі великого міста і розроблення критеріїв, за якими можна оцінювати стан деревних рослин та умови їх культивування. Реалізація адаптивного потенціалу видів у трансформованому середовищі залежить від сприятливого балансу елементів мінерального живлення, формування пулу необхідних білкових і вуглеводних метаболітів в асиміляційному апараті для підтримання обмінних процесів у рамках норми реакції. Розроблений комплексний методичний підхід щодо оцінки стану дерев за ознаками їхнього мінерального живлення, за співвідношеннями білкових і вуглеводних компонентів та цілісним спектром хімічного складу сухої речовини листків. Ці критерії були застосовані для встановлення адаптивного потенціалу місцевих та інтродукованих видів в урбоекосистемі Львова.

1. Всебічна оцінка загального стану деревних рослин в урбанізованому середовищі на прикладі Львова ґрунтується на врахуванні його трансформованості за комплексом природних та антропогенних екологічних чинників. Умови Заходу України для деревних видів є сприятливими за ґрунтово-кліматичними особливостями і некритичними за рівнем техногенного забруднення порівняно з промисловими містами Донецько-Придніпровського регіону. Концептуальною основою оцінки адаптації деревних рослин в урботехногенному середовищі є дослідження загальних результатів функціонування асиміляційного апарата, що проявляється у змінах хімічного складу листків.

2. В урбоекосистемі Львова комплексна трансформація екотопів у насадженнях парків відносно лісового (контроль) становить 55%, скверів і садів – 80%, а в насадженнях вулиць – 100%. Такі фактори, як сухість (більше повітряна й місцями ґрунтова), критично низька родючість і зруйнованість ґрунтів, зростаюча алкалізація ґрунтового вбирного комплексу й хімічна забрудненість екотопів, особливо, в насадженнях вулиць і в напрямку до центру міста, найбільше погіршують умови вирощування деревних рослин.

3. Під тиском трансформації урбанізованого середовища міста у дерев відбуваються зміни в феноритміці й у морфо-анатомічній будові асиміляційного апарата. Від лісу й парку до повністю змінених екологічних умов вулиць, особливо центру міста, переважно в бік зменшення змінюються морфологічні й анатомічні параметри листків, посилюється їхня ксероморфність.

4. Негативні зміни в пігментній системі листків дерев (зменшення кількості хлорофілів і каротиноїдів, погіршення їх співвідношення) відбувалися лише в умовах насаджень вулиць Львова, починаючи із середини вегетації. Фотооптичні властивості живих листків упродовж усієї вегетації істотно змінювалися в усіх видах насаджень. У найбільш екологічно напружених умовах у нестійких видів спостерігали знижену інтенсивність індукованої, нижчий рівень фонової флуоресценції листків і зміну тривалості її стабілізації.

5. В умовах насаджень вулиць і малих скверів у деревних рослин виявлені стійкі ознаки розбалансування живлення азотом, дефіциту фосфору, магнію, неприродно високий рівень надходження в листки калію, кальцію та решти зольних елементів. Умови парків є сприятливішими для засвоєння рослинами біогенних елементів у їх оптимальному співвідношенні порівняно з природними лісовими, й, особливо, вуличними насадженнями.

6. Фізико-хімічні показники стану листків (рН і стійкість буферної системи pH) аборигенних та інтродукованих видів залежать від їхньої аутекологічної стійкості щодо проникнення кислих емітентів та умов мінерального живлення. Упродовж вегетації в частини інтродуцентів виявлене зменшення кислотності (подібно до місцевих видів), у частини – збільшення, деякі не реагували, а окремі мали максимум або мінімум у середині літа. Для стійких до урботехногенного пресу видів у ході вегетації характерне зменшення показника зміщення кислотності (pH), для вразливих – збільшення.

7. У листках деревних рослин у гетерогенній урбоекосистемі Львова та в різних еколого-географічних умовах Заходу України встановлені достовірні зміни вмісту й співвідношення: білків і небілкових азотистих сполук, золи, клітковини й ліпідів, водорозчинних вуглеводів (цукрів, крохмалю й інших безазотистих екстрактивних речовин). Загальний спектр хімічного складу сухої листкової маси в середині вегетаційного періоду в рослин, що ростуть у сприятливих для них умовах, відображає функціональний оптимум як об’єктивний тестовий стандарт для визначення адаптивних змін в асиміляційному апараті певного виду в несприятливому середовищі.

8. Для аборигенних деревних видів характерними реакціями на погіршення умов вирощування у малих скверах чи вулицях, а також у не відповідних до їхніх потреб еколого-географічних зонах, є підвищення в листках частки азотистих сполук і зменшення клітковини, збільшення вмісту цукрів, крохмалю й простих вуглеводів, зольних елементів. Функціональна реакція асиміляційного апарата дерев за метаболічними показниками на зміни умов вирощування і коливання погоди має видоспецифічні особливості.

9. Вегетаційна динаміка живлення, азотного й вуглеводного метаболізму асиміляційного апарата деревних рослин в умовах лісу, парків, скверів і вулиць Львова істотно відрізняється, але її характер виразно повторюється щосезону. Розбалансування метаболізму тим виразніше, чим менше стійкі види до зміни умов росту, особливо в другій половині вегетаційного періоду.

10. Селекція нових за декоративними ознаками форм у стійких аборигенних видів, як наприклад Fagus sylvatica L., призводить як до повного успадкування їхнього адаптивного потенціалу (F. s. 'Purpurea'), так і до часткової його втрати (F. s. 'Pendula', 'Laciniata' і 'Roseomarginata'), що підтверджене за допомогою розроблених функціональних критеріїв.

11. В урбаністичній екосистемі Львова автохтонні деревні види утворюють такий ряд стійкості за функціональними показниками адаптивного потенціалу: Fagus sylvatica L., Salix alba L., Taxus baccata L., Quercus robur L., Betula pendula Roth., Fraxinus excelsior L., Tilia platyphyllos Scop., T. cordata Mill., Acer platanoides L., Sorbus aucuparia L., Daphne mezereum L. Показники функціональної адаптації Fagus sylvatica є репрезентативними для оцінки можливостей пристосування інших видів.

12. Розроблена система найпоказовіших критеріїв оцінки функціональної адаптації для екзотичних видів, що проходять інтродукційне випробування в умовах урбоекосистеми Львова. Для ряду показників встановлені оптимальні впродовж вегетації та критичні рівні в листках деревних рослин.

13. Для оцінювання адаптивного потенціалу інтродуцентів за показниками функціональної адаптації розроблена бальна шкала, за якою здійснене групування деревних екзотів як стійких, пластичних і вразливих. Збільшення різноманіття дендрофлори в озелененні можливе за диференційованого розміщення видів у насадженнях урботехногенних територій залежно від стійкості рослин і якості екотопів.

14. Дендрофізіологічну індикацію якості урботехногенних екотопів можна здійснювати за показниками вуглеводного метаболізму (збільшення вмісту безазотистих екстрактивних речовин і зменшення відновлювальних цукрів, крохмалю, ліпідів) у нестійких видів (наприклад, Acer platanoides L.) та показниками збільшення вмісту білків і зменшення пропорції клітковини в стійких видів (наприклад, Salix alba L.). Інформативними об’єктами можуть бути інтродуценти (наприклад, Aesculus hippocastanum L., Salix matsudana Koidz.).

Публікації автора:

1. Гнатів П. С., Мазепа В. Г., Артемовська Д. В. Акумуляція хімічних елементів в ґрунтах міських зелених насаджень // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 1995. – Вип. 3.1. – С.45–48. (Здобувач є співавтором обґрунтування актуальності, мети й програми досліджень, тексту статті та співвиконавцем польових робіт).

2. Гнатів П. С., Артемовська Д. В. Застосування методу мінералотрофної діагностики у вивченні стану деревних рослин // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 1996. – Вип. 5. – С.235–238. (Здобувач є автором тексту та співвиконавцем польових досліджень).

3. Гнатів П. С., Артемовська Д. В., Мазепа М. Г. Флуоресценція листків і її зв'язок з морфо-фізіологічними ознаками рослин // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 1997. – Вип. 7. – С.30–35. (Здобувач є співавтором програми досліджень, автором тексту та співвиконавцем лабораторних експериментів).

4. Гнатів П. С., Артемовська Д. В., Мазепа М. Г. Техногенна деградація ґрунтового вбирного комплексу та морфо-фізіологічні особливості адаптації деревних рослин // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 1998. – Вип. 8. – С.6–11. (Здобувач є автором програми досліджень, тексту та співвиконавцем польових відборів матеріалу).

5. Гнатів П. С., Мазепа М. Г., Артемовська Д. В. Буферні властивості живих листків деревних рослин в умовах екологічної деградації довкілля // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 1998. – Вип. 8.1. – С.6–11. (Здобувач є автором обґрунтування актуальності, мети й програми досліджень, співавтором висновків і рекомендацій).

6. Гнатів П. С., Мазепа М. Г., Артемовська Д. В., Борис В. М. Оцінка впливу газотранспортних викидів на стан дерев за допомогою фотоіндукованої флуоресценції // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 1998. – Вип. 9. – С.132–137. (Здобувач є автором обґрунтування актуальності, мети й програми досліджень, тексту статті та співвиконавцем польових відборів матеріалу і лабораторних експериментів).

7. Гнатів П. С., Артемовська Д. В. Асиміляція елементів живлення фотосинтетичним апаратом дерев у різних екологічних умовах // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 1998. – Вип. 9.1. – С.19–24. (Здобувач є автором тексту та співвиконавцем польових досліджень).

8. Гнатів П. С. Біохімічні ознаки метаболізму листків в зв'язку з умовами мінерального живлення дерев // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 1999. – Вип. 9.9. – С.73–80.

9. Гнатів П. С. Стресова адаптивна реакція дерев у техногенному довкіллі // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 2000. – Вип. 10.1. – С.69–72.

10. Мазепа М. Г., Гнатів П. С., Артемовська Д. В., Ган Т. В. Буферні властивості та морфо-анатомічні ознаки листків у техногенних умовах зростання дерев // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 2000. – Вип. 10.2. – С.87–90. (Здобувач є автором обґрунтування актуальності, мети й програми досліджень, співавтором висновків і рекомендацій).

11. Гнатів П. С. Сезонна динаміка метаболічної адаптації листків деревних порід у антропогенізованому екологічному середовищі // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 2000. – Вип. 10.3. – С.201–210.

12. Гнатів П. С. Фундаментальні методи агрономічної хімії в дендрології: сучасні уявлення та перспективи застосування // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 2000. – Вип. 10.4. – С.125–134.

13. Гнатів П. С. Особливості адаптації дерев у антропогенному довкіллі // Наук. вісн. Ужгородського національного університету. Серія: Біологія. – 2001. – Вип. 10. – С.100–102.

14. Гнатів П. С. Екологічні проблеми інтродукції деревних рослин у техногенному середовищі Львова // Екологічний збірник НТШ. – Львів: Наукове товариство ім. Шевченка. – № VII. – 2001. – С.237–248. http: geocities. com/ntshekouk

15. Гнатів П. С. Фізико-хімічні ознаки пристосування деревних рослин // Наук. вісн. Національного аграрного університету. – 2001. – Вип. 39. – С.180–187.

16. Гнатів П. С., Артемовська Д. В. Морфологічна та геохімічна трансформація ґрунтів зеленої зони Львова // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 2002. – Вип. 12.4. – С.109–118. (Здобувач є автором програми роботи і тексту праці та співвиконавцем польових досліджень).

17. Гнатів П. С. Метаболічні показники адаптації бука лісового в урботехногенному середовищі // Вісник Львівського університету. Серія біол. – Львів: ЛНУ, 2003. – Вип. 32. – С.92–99. http: franko.lviv.ua/faculty/biolog/ wis.htm

18. Гнатів П. Порівняння показників метаболічної адаптації деревних рослин у Карпатах і на рівнинах Заходу України // Екологічний збірник НТШ. – Львів: В-во. Наукового товариства ім. Шевченка, 2003. – № ХІІ. – С.93–100. http: geocities. com/ntshekouk

19. Гнатів П. С. Антропогенне зрушення азотного балансу і реакція деревних рослин // Промышленная ботаника. – Донецк: Донецкий ботанический сад НАН Украины, 2003. – Вып. 3. – С.113–119.

20. Гнатів П. С. Пристосувальні реакції деревних рослин у трансформованому екологічному середовищі // Наук. зап. Держ. природозн. музею НАН України. – Львів, 2003. – Том 18. – С.175–184.

21. Гнатів П. С. Аналіз стану й антропогенної динаміки екологічного середовища // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 2003. – Вип. 13.5. – С.134–142.

22. Гнатів П. С. Екофізіологічний стан рідкісної форми бука лісового в урбогенному середовищі та мінливість її сибсового потомства // Вісник Львівського університету. Серія біол. – Львів: ЛНУ, 2004. – Вип. 35. – С.137–144. http: franko.lviv.ua/ faculty/biolog/wis.htm

23. Гнатів П. С. Селекція рідкісних форм бука лісового за ознаками мінливості його півсибсового потомства // Наук. вісн. УкрДЛТУ. – 2004. – Вип. 14.6. – С.18–27.

24. Гнатів П. С. Дендрофізіологічна індикація урбоекосистем // Тематичний збірник наукових праць “Проблеми урбоекології”. – К.: НМКВО, 1992. – С.39–45.

25. Гнатів П. С. Ендофоліаметаболічний метод діагностики дендрофлори // Український ліс. – 1994, № 1. – С. 35.

26. Hnativ P. The Conservation of Biodiversity in the Botanical Garden of Ukrainian State University of Forestry and Wood Technology // Botanische Grten und Erhaltung Biologischer Vielfalt. Ein Erfahrungsaustausch. – Berlin: Bundesamt fr Naturschutz, 2001. – P.105-106.

27. Гнатів П. С. Дендрофізіологічні проблеми інтродукції рослин в антропогенно трансформоване середовище // Наукові праці Лісівничої академії наук України. – Львів: Вид-во НУ “Львівська політехніка”, 2002. – Вип. 1. – С.99–103.

28. Гнатів П. С., Артемовська Д. В. Вуглеводи в листках як показник адаптації бука лісового в техногенному середовищі // Наукові основи збереження біотичної різноманітності. – Львів: Ліга-Прес, 2002. – Вип. 4. – С.195–201. (Здобувач є автором програми роботи і тексту статті та співвиконавцем польових досліджень).

29. Гнатів П. С. Адаптація деревних рослин в урбоекосистемі міста Львова // Наукові праці Лісівничої академії наук України. – Львів: Вид-во НУ “Львівська політехніка”, 2004. – Вип. 2. – С.108–113.

30. Гнатів П. С. Антропогенна трансформація довкілля та особливості адаптації деревних // Матеріали Міжнар. конф. “Розточанський збір 2000. Книга перша”. – Яворів, 2000. – С.83–93.

31. Гнатів П. С. Урботехногенне середовище як новий інтегральний чинник модифікаційних пристосувань рослин // Матеріали міжнар. конф. “Зелені міські зони – від проблем до розв’язків.” – Львів: Друкарські куншти, 2005. – С.57–66.

32. Гнатів П. С. Деградація природних і створення штучних ґрунтів під міські зелені насадження // Матеріали наук.-практ. конф. “Урбанізація як фактор змін біогеоценотичного покриву.” – Львів: Акад. експрес, 1994. – С.25-26.

33. Hnativ P., Artemovs’ka D. Pollution of a city, phyiological reaction of plants and phitoreclamation of the environment // NATO Advanced Rescarch Workshop: Public Health Conseguences of Environmental Pollution. – Lviv-Ukraine, 1997. – P.11. (Здобувач є автором програми роботи і тексту статті та співвиконавцем польових досліджень).

34. Гнатів П. С., Артемовська Д. В., Мазепа М. Г. Еколого-економічні фактори фітомеліорації урбанізованого довкілля // Матеріали наук.-практ. конф. “Екологія і економіка.” – Львів: ЛКА, 1997. – С.32-33. (Здобувач є автором тексту та співвиконавцем польових досліджень).

35. Hnativ P. S. Degradation of soils and ecophisiological reaction of plant Issues of sustainable development in the Carpathion region // Proceedings of in-ernational scientific-practical conferense. – Vol. 1. – Rakhiv, Ukraine, 1998. – Р.140-141.

36. Гнатів П. С. Геохімічна деградація та екологічні основи гармонізації властивостей паркових грунтів і потреб насаджень // Матеріали Першого міжнар. сем. “Проблеми ландшафтної архітектури, урбоекології та озеленення населених місць.” – Львів: УкрДЛТУ, 1997. – С.108-109.

37. Гнатів П. С., Артемовська Д. В., Мазепа М. Г. Прогнозування стійкості деревних рослин залежно від екологічного стану довкілля // Матеріали конф. “Значення та перспективи стаціонарних досліджень для збереження біорізноманітності”. – Львів, 1998. – С.43–45. (Здобувач є автором тексту статті та співвиконавцем польових досліджень).

38. Ган Т. В., Гнатів П. С. Адаптація багряника японського в умовах Львова // Матеріали 50-ої наук.-практ. конф. УкрДЛТУ “Проблеми та перспективи розвитку лісівничої освіти, науки та виробництва”. – Львів: УкрДЛТУ, 1999. – С.28-29. (Здобувач є автором програми роботи і тексту статті та співвиконавцем польових досліджень).

39. Гнатів П. С. Техногенна трансформація ґрунтів міських насаджень // Матеріали Першої міжнар. наук. конф. “Відновлення порушених природних екосистем”. – Донецьк: Лебідь, 2002. – С.89–93.

40. Гнатів П. С. Трансформація природного середовища й адаптація рослин // Матеріали міжнар. наук. конф. “Промислова ботаніка: стан та перспективи розвитку”. – Донецьк: ТОВ “Лебідь”, 2003. – С.178–180.

41. Гнатів П. С., Коршиков І. І. Пропорційне співвідношення хімічних компонентів сухої маси листків деревних рослин як показник сприятливості умов місцезростання в урбанізованому середовищі // Матеріали Другої міжнар. конф. “Відновлення порушених природних екосистем”. – Донецьк: ТОВ “Лебідь”, 2005. – С.134–136. (Здобувач є співавтором тексту статті та виконавцем досліджень).

42. Гнатів П. С. Динаміка пристосувальних реакцій деревних рослин упродовж вегетаційного періоду в трансформованому середовищі // Тези ІІ-ої міжнар. конф. “Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі” – Львів: В-во “Сполом”, 2004. – С.141.

За темою дисертації опубліковано всього 80 наукових праць.