Динамика устойчивости локальных популяций Taraxacum officinale Wigg. s. l. к загрязнению почв тяжелыми металлами

Башмаков Д.И.

RJEE Vol. 7 (2). 2022 | DOI: 10.21685/2500-0578-2022-2-4
Аннотация | PDF (Rus) | Дополнительные файлы

Дата поступления 15.01.2022 | Дата опубликования 26.06.2022

 

УДК 574.24

 

ДИНАМИКА УСТОЙЧИВОСТИ ЛОКАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ TARAXACUM OFFICINALE WIGG. S. L. К ЗАГРЯЗНЕНИЮ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

 

Д. И. Башмаков
Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, Россия, 430005, Саранск, ул. Большевистская, 68
dimabashmakov@yandex.ru

 

Аннотация. Актуальность и цели. Токсичность ионов тяжелых металлов (ТМ) способствовала выработке механизмов гомеостаза и/или детерминант резистентности к ТМ у живых организмов. Показано, что в условиях загрязнения развитие толерантных к ТМ экотипов происходило относительно быстрыми темпами. Однако информации о скорости адаптаций растительных популяций к антропогенному загрязнению ТМ крайне мало. В работе была прослежена многолетняя динамика устойчивости локальных популяций Taraxacum officinale Wigg. s. l. к антропогенному загрязнению почв ТМ в условиях геохимической аномалии с повышенным содержанием цинка и никеля в материнских породах. Материалы и методы. На пробных площадках, заложенных на различных по степени антропогенной нагрузки биотопах на территории Республики Мордовия (гг. Саранск и Рузаевка) и Нижегородской области (гг. Саров и Первомайск), были измерены концентрации ТМ в почвенных пробах, а также собраны семена одуванчика лекарственного. Семена проращивали в факторостатируемых условиях на воде (контроль) или на средах, содержащих от 10 до 1 000 мкМ ионов Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ и Pb²⁺. Спустя 3 недели опыта измеряли чувствительные к ТМ адаптивные параметры растений. Дескриптивный анализ полученных данных проводили в программе MS Excel. Существенность различий между вариантами опыта оценивали по критерию Дункана при 5 % уровне значимости. Для оценки степени адаптации растений к ТМ использовали индекс адаптации (ИА_ТМ), рассчитываемый как среднее геометрическое всех исследованных адаптационных эффектов (АЭ_i, % к водному контролю). Результаты и выводы. Семнадцатилетний мониторинг локальных популяций из разных локаций в Мордовии и Нижегородской области позволил сделать вывод, что сформированные популяции Taraxacum officinale Wigg. s. l. находятся на разных стадиях адаптации к ТМ – от экады до эдафотипа. В большинстве исследованных локаций степень толерантности популяций повышалась с возрастанием концентраций ТМ в почвах биотопа. Однако практически на всех исследованных локациях степень адаптации локальных популяций одуванчика к ионам Ni²⁺ и Zn²⁺ была выше, чем к Pb²⁺ и Cu²⁺.

 

Ключевые слова: Taraxacum officinale Wigg. s. l., индекс адаптации, тяжелые металлы, геохимическая аномалия, экада, эдафотип

 

Для цитирования: Башмаков Д. И. Динамика устойчивости локальных популяций Taraxacum officinale Wigg. s. l. к загрязнению почв тяжелыми металлами // Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2022. Vol. 7 (2). https://doi.org/10.21685/2500-0578-2022-2-4

 

DYNAMICS OF RESISTANCE OF LOCAL DANDELION POPULATIONS TO HEAVY METAL POLLUTION OF SOILS

 

D. I. Bashmakov
National Research Ogarev Mordovia State University, 68 Bol`shevistskaia street, Saransk, 430005, Russia
dimabashmakov@yandex.ru

 

Abstract. Background. The toxicity of heavy metals (HMs) ions contributed to the development of homeostasis mechanisms and/or determinants of resistance to HMs in living organisms. In contaminated environment, the development of HM-tolerant ecotypes occurred relatively fast. However, there is very little information about the adaptation rate of plant populations to anthropogenic pollution of HMs. The research traced the long-term dynamics of the local Taraxacum officinale Wigg. s. l. populations resistance to anthropogenic soils pollution with HMs in the conditions of a geochemical anomaly with an increased Zn and Ni content in the parent rocks. Materials and methods. The test sites were placed in biotopes, differing in the degree of anthropogenic load on the territory of the Mordovia Republic (Saransk-Ruzaevka urban agglomeration) and of the Nizhny Novgorod region (the cities of Sarov and Pervomaisk). At each test site HMs concentrations were measured in soil samples, and dandelion seeds were collected. The seeds were germinated under controlled conditions on water (control) or on media containing from 10 to 1,000 µM of Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ or Pb²⁺ ions. After 21 days of the experiment, the HM-sensitive adaptive parameters of plants were measured. Descriptive statistics was made in the MS Excel program. The significance of the differences between the experiment variants was assessed by the Duncan test at p ≤ 0.05. To assess the plants adaptation degree to HMs, the adaptation index (IA_HM) was used. Results and conclusions. Seventeen-year monitoring of local populations from different locations in Mordovia and the Nizhny Novgorod region allowed us to conclude that formed populations of Taraxacum officinale Wigg. s. l. are in different stages (from oecads to edaphotypes) of adaptation to HMs. In most of the studied locations, the tolerance of populations increased if the soils HMs concentrations increased. However, in almost all the studied locations, the degrees of adaptation of local dandelion populations to Ni²⁺ and Zn²⁺ ions were higher then those to Pb2⁺ and Cu²⁺.

 

Keywords: Taraxacum officinale Wigg. s. l., adaptation index, heavy metals, geochemical anomaly, oecad, edaphotype

 

For citation: Bashmakov D.I. Dynamics of resistance of local dandelion populations to heavy metal pollution of soils. Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2022;7(2). (In Russ.). Available from: https://doi.org/10.21685/2500-0578-2022-2-4