Здоровье от природы

Какая корневая система у березы повислой

Состояние корневой системы березы повислой ( Betula Pendula Roth. ) в условиях Стерлитамакского промышленного центра

࿯FВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Ботанические исследования

УДК 582. 4/9: 3 / 4 (470.57)

Р.Х. Гиниятуллин, А.Ю. Кулагин

СОСТОЯНИЕ КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (BETULA PENDULA ROTH.) В УСЛОВИЯХ СТЕРЛИТАМАКСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕНТРА

Представлены данные по распределению поглощающих и проводящих корней березы повислой в условиях Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля. Установлено, что в условиях загрязнения в почве на глубине 0 — 10 см под влиянием тяжелых металлов происходит снижение доли поглощающих корней березы повислой по сравнению с контролем.

Ключевые слова: береза повислая, поглощающие корни, тяжелые металлы.

Среди многочисленных загрязнителей окружающей среды особое место занимают тяжелые металлы (ТМ) [1]. Возрастающие дозы тяжелых металлов в почве вызывают у растений в первую очередь замедление роста корней [2 3]. Поступление ТМ в растения во многом зависит от их концентрации в почве. Из корней металлы транспортируются в вышерасположенные органы по сосудам ксилемы с транспирационным током[4 5].

В Стерлитамакском промышленном центре (СПЦ) химические предприятия сосредоточены в северной части города: ОАО «Сода», ОАО «Каустик», ОАО «Каучук» и Стерлитамакский нефтехимический завод. Это характерно для г. Стерлитамака, где на сравнительно небольшой территории сосредоточены предприятия с разным составом выбросов. Еще одной важной характеристикой является неравномерность загрязнения воздуха.

В СПЦ лесные насаждения находятся под влиянием техногенного воздействия. Загрязненность почвы промышленными выбросами подтверждается и имеющимися аналитическими данными. Показателем, характеризующим загрязненность атмосферы и почвы ТМ, является наличие их в почвах и корнях по пологом насаждений березы повислой (Betulapendula Roth.).

Материалы и методика исследований

Исследования проводились в березовых насаждениях, расположенных на различном удалении от промышленных предприятий г. Стерлитамака и в зоне условного контроля. Исследование корневых систем березы повислой в СПЦ и в зоне условного контроля проводили методами количественного учета: методом монолитов [6 7].

Траншеи (почвенные разрезы) на пробных площадях закладывали перпендикулярно направлению роста горизонтальных корней на расстоянии 70 см от ствола. Расположение траншей по сторонам горизонта произвольное. Все почвенные разрезы имели одинаковые размеры 1х1 м.

Отбор и подготовку к анализу почвенных и растительных образцов осуществляли по общепринятым методикам [8]. Взятые пробы высушивались до воздушно-сухого состояния на бумаге или шламовых мешках. Перед атомно-абсорбционным анализом пробу корней измельчали на мельницах и в агатовых ступках. Содержание металлов определялось методом атомно-абсорбционного анализа (ААС-2епй-650). Этот метод анализа обеспечивает предел обнаружения многих элементов 0,1 — 0,01 мкг/мл, что во многих случаях дает возможность анализировать почвы и растения без предварительного концентрирования элементов.

Результаты и их обсуждение

Изучение особенностей распределения корневых систем березы повислой в условиях СПЦ показало снижение корненасыщенности почвы по сравнению с контролем (табл. 1).

Корненасыщенность метрового слоя почвы в условиях СПЦ составляет 1412 г/м2, а в зоне условного контроля — 1746 г/м2.

Таблица 1

Общая корненасыщенность почвы (по массе корней, г/м2) в древостоях березы повислой в условиях полиметаллического загрязнения Стерлитамакского промышленного центра

(метод монолитов)

Глубина, смСПЦ Контроль

масса%масса%

0-10398,528,2200,711,4

10-20420,129,7350,520,07

20-30230,316,3140,58,0

30-4092,46,5525,430,09

40-50102,07,2190,810,9

50-6095,06,880,94,6

60-7040,52,950,02,8

70-8016,11,267,53,8

80-9010,30,7074,84,2

90-1007,20,5065,53,7

Сумма1412,41001746,6100

Максимальная корненасыщенность почвы в условиях СПЦ отмечается на глубине 10-20 см, где сосредоточено 29,7% всех корней березы (420,1 г/м2), а в контроле на глубине 30-40 см, где сосредоточено 30,09% всех корней (525,4 г/м2). Минимальная корненасыщенность почвы в условиях СПЦ и контроля характерна для следующих глубин: СПЦ — 90-100 см (7,2 г/м2 0,50%) контроль — 60-70 см (50 г/м2 2,8%). Как в условиях СПЦ, так и в контроле основная масса корней сосредоточена в верхних горизонтах почвы: так, в толще почвы — 0-50 см сосредоточено 90,09% (СПЦ) и 80,63% (контроль) всей массы корневой системы березы (табл. 1).

Сравнение насыщенности почвы корнями показывает, что в условиях полиметаллического загрязнения СПЦ насыщенность верхнего (0-30 см) слоя почвы корнями выше таковой зоны условного контроля.

В более глубоких слоях (30-100 см) отмечается противоположная картина. На основании полученных результатов установлено, что в условиях полиметаллического загрязнения СПЦ окружающей среды происходит снижение корненасыщенности почвы поглощающими и полускелетными корнями березы по сравнению с контролем.

Максимальная масса поглощающих корней в условиях загрязнения наблюдается на глубине 1020 см (47,21 г/м2). Минимальные значения массы поглощающих корней в условиях загрязнения в верхнем слое почвы от 0 до 10 см (28,3 г/м2) (рис. 1).

01020304050607080

Рис. 1. Насыщенность почвы поглощающими корнями березы повислой в условиях полиметаллического загрязнения Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

Максимальное насыщение в почве полускелетными корнями в условиях загрязнения отмечено на глубине 10-20 см (60,5 г/м2), а в контроле от 0-10 см (59,3 г/м2) 10-20 см (65,2 г/м2) (рис. 2).

01020304050607080

Рис. 2. Насыщенность почвы полускелетными корнями березы повислой в условиях полиметаллического загрязнения Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

Максимальная масса скелетных корней в условиях загрязнения наблюдается на глубине 10-20 см (313,5 г/м2), а в зоне условного контроля на глубине 30-40 см (490,6 г/м2) (рис. 3).

0100200300400500600700800

СЙ

Рис. 3. Насыщенность почвы скелетными корнями березы повислой в условиях полиметаллического загрязнения Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

В условиях загрязнения лесная подстилка является одним из основных источников металлов, поступающих в почву [9]. Повышение уровня тяжелых металлов приводит к существенной перестройке всасывающего корневого аппарата березы в условиях загрязнения. В слое от 0-10 см содержание Ni, Cu, Mn, Cd, Pb значительно выше, чем содержание металлов на глубине 20, 30, 40, 50 см

(табл. 2). В условиях загрязнения в слое почвы от 0 — 10 см содержание № — в 4,5 раза, Cd — в 107 раз, Си — в 11,2 раза, РЬ — в 1,9 раза превышает, чем в условиях контроля.

В почвах, развивающихся в условиях гумидного климата, миграция Cd вниз по профилю более вероятна, чем его накопление в поверхностном горизонте почв, поэтому часто наблюдаемое обогащение Cd поверхностных слоев должно быть связано с загрязнением [10]. В антропогенных условиях содержание Cd в поверхностном слое почв обычно возрастает [11].

Таблица 2

Содержание металлов (мг/кг) в почвах под насаждениями березы повислой в условиях Стерлитамакского промышленного центра

Г лубина, смСПЦ Контроль

МіСиМпCdРЬМіСиМпCdРЬ

0-10108,131712804,2658,7023,528,34400,043,38

10-2044,320110185,0442,7434,326,44800,012,29

20-3029,4517911210,220,6330,233,643900,021,55

30-4058,051659840,120,9343,538,26200,061,15

40-5037,263512580,1421,3950,224,43400,011,17

50-60176,846215010,0122,1946,122,85100,540,32

60-70116,040512341,5028,844218,55000,050,17

70-80124,712010391,2824,0237,116,35900,642,19

80-9022,815210074,722,7036,117,22101,22,36

90-10022,716210086,0921,2334,224,02082,543,19

Уровень концентрации № в верхнем слое почв зависит от почвообразующих процессов и техногенного загрязнения. Антропогенные источники №, в частности промышленная деятельность, приводит к существенному увеличению его содержания в почвах.

Присутствие РЬ в почвах связано с материнским породами. Однако из-за загрязнения окружающей среды РЬ почвы обогащены этим элементом. Это отмечается в верхних горизонтах почв.

Аккумуляция в верхних горизонтах — особенность распределения Си в почвенном профиле. Это явление есть результат действия разных факторов, но прежде всего концентрация Си в верхнем слое почвы отражает ее биоаккумуляцию, а также современное антропогенное влияние [11].

Определялось накопление тяжелых металлов в тонких корнях березы повислой диаметром до 1 мм, 1-3 мм и более 3 мм. Корни до 1 мм относили к деятельным и условно деятельным (сосущие), 1-3 мм — к полускелетным (проводящие), более 3 мм — к скелетным (проводящие) [12].

&lt1мм1-3мм&gt3мм

Рис. 4. Содержание никеля (мг/кг) в корнях березы повислой в условиях Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

Более высокая концентрация №, Cd, РЬ по сравнению с контролем наблюдается в корнях диаметром до 1-3 мм. В условиях СПЦ содержание № — в 2 раза, Cd — в 15,2 раза, РЬ — 14,5 раза больше, чем в зоне контроля (рис. 4-6).

&lt1мм1-3мм&gt3мм

Рис. 5. Содержание кадмия (мг/кг) в корнях березы повислой в условиях Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

&lt1мм1-3мм&gt3 мм

Рис. 6. Содержание свинца (мг/кг) в корнях березы повислой в условиях Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

Большая часть Cd аккумулируется в тканях корней, даже если он попадает в растения через листья. Видимые симптомы, вызванные повышенным содержанием Cd в растениях — это задержка роста, повреждение корневой системы [11]. Под влиянием Cd и РЬ уменьшается длина главного корня [13], а ингибирующее действие РЬ на рост корня проявляется во всех концентрациях. Морфологические изменения корней зависят от количества РЬ в среде: отмечается скручивание, коричневение и почернение, максимальное при концентрациях [10]. № отрицательно действует на процесс деления клеток в зоне меристемы [14].

Несколько иная картина наблюдается в корнях березы повислой при накоплении Мп и Си. Выявлены следующие особенности аккумуляции Мп и Си в тонких корнях.

В течение вегетации больших различий в накоплении Мп во фракциях корней в условиях СПЦ и контроле не обнаружено, причем в условиях СПЦ и в зоне условного контроля наибольшее количество Мп накапливается в корнях диаметром 3 мм (рис. 7, 8).

ɚ0 СПЦ О контроль

&lt1мм

1-3 мм

&gt3 мм

Рис. 7. Содержание меди (мг/кг) в корнях березы повислой в условиях Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

300

9250

Й 200

150

&amp 100

ɚ0 СПЦ й контроль

&lt1мм

1-3 мм

&gt3 мм

Рис. 8. Содержание марганца (мг/кг) в корнях березы повислой в условиях Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

По депонированию Си в корнях березы наблюдается иная картина. В условиях СПЦ значительные количества Си накапливаются в сосущих корнях, и меньше — в проводящих, сходная картина наблюдается в зоне условного контроля. Концентрация Си в корнях диаметром менее 1 мм в 1,7 раза выше, чем во фракции 1-3 мм, 3 мм. Более высокое содержание Си в корнях диаметром до 1 мм объясняется тем, что в эту фракцию вошли все физиологически активные корни. Обеспечение Си этих корней

осуществляется более интенсивно, чем проводящих частей корневой системы. Перемещение Си между различными частями растения играет главную роль в ее утилизации. Была обнаружена способность корневых тканей удерживать Си от переноса в побеги как в условиях ее дефицита, так и избытка [15].

Таким образом, наибольшая концентрация №, Cd, Pd и Мп характерна для проводящих корней, аккумуляция Си — для сосущих корней.

Из полученных результатов следует, что в условиях загрязнения высокое содержание металлов на глубине 0 — 10 см снижает образование тонких корней березы.

Данный факт согласуется с результатами, полученными В.Д. Веселкиным [16] и В.Т. Ярмишко [17]. Глубокое залегание корней всех фракций и их интенсивное отмирание в верхних слоях почвы было описано у сосны обыкновенной под воздействием выбросов металлургического предприятия [18 19].

Наблюдаются следующие изменения во фракционном составе корней в условиях загрязнения. В условиях Стерлитамакского промышленного центра отмечается снижение в 1,7 раза доли поглощающих корней: так в условиях загрязнения на эту фракцию приходится в среднем 12,10%, а в контроле — 21,66%, в то же время доля полускелетных корней в условиях загрязнения уменьшается и составляет 18,30% от всей массы корневой системы, а в контроле 23,51%. Основная масса корней в условиях загрязнения СПЦ приходится на скелетную составляющую, доля этих корней в условиях загрязнения составляет 69,60%, а в зоне условного контроля — 54,83% (табл. 3).

Таблица 3

Фракционный состав корневой системы березы повислой в условиях Стерлитамакского промышленного центра и в зоне условного контроля

Глубина, смДоля каждой фракции в общей массе корней, %

СПЦ Контроль

&lt1 мм1-3 мм&gt3 мм&lt1 мм1-3 мм&gt3 мм

0-107,126,2886,625,2130,0344,76

10-2011,2014,2874,5220,0018,5761,43

20-3010,8719,5669,5728,5725,0046,43

30-409,7813,0577,176,668,7684,58

40-506,878,8284,318,4218,4273,16

50-608,2016,4075,4022,5030,2547,25

60-707,5022,5070,0030,2524,2445,50

70-8026,6733,3340,0023,8820,8955,23

80-9020,5730,2749,1628,1231,2540,24

90-10012,2518,5069,2523,0727,6949,24

Среднее значение12,1018,3069,6021,6623,5154,83

Выводы

Установлено, что в условиях полиметаллического загрязнения Стерлитамакского промышленного центра отмечается снижение корненасыщенности почвы в насаждениях березы повислой, при этом отмечается уменьшение удельной доли поглощающих и полускелетных, увеличение удельной доли скелетных корней в общей массе корневой системы по сравнению с контролем. Снижение поглощающих и полускелетных корней на глубине 0-10 см в условиях СПЦ связано с высоким содержанием металлов и их токсичностью. Токсическое действие ионов металлов приводит к интенсивному отмиранию корней деревьев в окрестностях промышленных предприятий [18 19].

Основное количество выходов корней всех фракций в условиях условного контроля приурочено к верхним слоям почвы. Характер распределения корней по профилю почвы зависит, прежде всего, от уровня загрязнения.

В условиях СПЦ при загрязнении почвы ТМ отмечено снижение доли поглощающих и полу-скелетных корней березы повислой. Корни являются первым барьером поступления металлов из почвы в растение. Именно корень берет на себя основную функцию по их накоплению и детоксикации. Высокое содержание №, Си, Cd в корнях и почвах под насаждениями березы повислой в СПЦ негативно отражается на росте и развитии поглощающих и полускелетных корней.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Foy C.D., Chaney R.L., White M.C. The phisiolodgy of metal toxicity in Lands // Annu. Rev. Plant. Phisiol. 1978. №29. P. 511-566.

2.Мельничук Ю.П. Влияние ионов кадмия на клеточное деление и рост растений. Киев: Наук. думка. 1990. 148 с.

3.Yang Y.Y., Jung J.Y., Song W.-Y., Suh H.-S., Lee Y. Identification of rise varieties with high tolerance or sensitivity to Lead and characterizations of the mechanism of tolerance // Plant Physiol. 2000. Vol. 124. P. 1019-1026.

4.Salt D.S., Rauser W.E. Mg ATR — dependent transport of phitochelatins across the tonoplast of oat roots // Plant Phisiol. 1995 Vol. 107. P. 1293-1301.

5.Hart I.I., Welch R.M., Norvell W.A., Sullivan L.A., Kochian L.V. Characterization of cadmium binding, uptake and translocation in intact seedlings of bread and durum wheat cultivars // Plant Phiziol. 1998. Vol. 116. P. 1413-1420.

6.Красильников П.К. Методика полевого изучения подземных частей растений (с учетом специфики ресурсо-ведческих исследований). Л.: Наука, 1983. 208 с.

7.Рахтеенко И.Н., Якушев Б.И. Комплексный метод исследования корневых систем растений // Методы изучения продуктивности корневых систем и организмов ризосферы: Междунар. симпоз. Л.: Наука, 1968. С. 174-178.

8.Методика количественного химического анализа. Определение As, Cd, Co, Cr, Cu, Hd, Mn, Ni, Pb, Sb, Sn, Tn (кислотнорастворимые формы) в почвах и данных отложениях атомно-абсорбиционным методом. СПб., 2005. 12 с.

9.Кулагин А.Ю., Гиниятуллин Р.Х., Уразгильдин Р.В. Средoстабилизирующая роль лесных насаждений в условиях Стерлитамакского промышленного центра. Уфа: Гилем, 2010. 108 с.

10.Шеуджен А.Х. Биогеохимия. Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2003. 1028 с.

11.Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.

12.Рахтеенко И.Н. Корневые системы древесных и кустарниковых пород. М.: Гослесбумиздат, 1952. 106 с.

13.Казнина Н.М. Влияние свинца и кадмия на рост, развитие и некоторые другие физиологические процессы однолетних злаков (ранние этапы онтогенеза): автореф. дис. … канд. биол. наук. Петрозаводск, 2003. 23 с.

14.Rotertson A.L. The poisoning of Zea mays by nickel ions and the hrotection afforded by magnesium and calcium // Ney Phytol. 1985. Vol. 100. №2. P. 173-189.

15.Distribution and movement of copper in plants in: Corper in Soils and Plants / ed. by Loveragan I.F., Pobson A.D., Graham R.D. New York: Academis Press, 1981. P. 115.

16.Веселкин Д.В. Распределение тонких корней хвойных деревьев по почвенному профилю в условиях загрязнения выбросами медиплавильного производства // Экология. 2002. №4. С. 250-253.

17.Ярмишко В.Т. Особенности развития корневых систем сосны // Влияние промышленного атмосферного загрязнения на сосновые леса Кольского полуострова / под ред. Б.Н. Норина, В.Т. Ярмишко. Л.: Ботанический институт им. В.Л. Комарова, 1990. С. 84-94.

18.Ставрова Н.И. Влияние атмосферного загрязнения на возобновление хвойных пород // Лесные экосистемы и атмосферные загрязнения. Л.: Наука, 1990. С. 121-144.

19.Ярмишко В.Т. Оценка состояния подземных органов растений в условиях промышленного загрязнения // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду: тез. докл. Пущино, 1984. С. 230-231.

Поступила в редакцию 02.05.12

R.Kh. Giniyatullin, A. Yu. Kulagin

Status of the roots system of the birch Betula Pendula Roth. in the conditions of Sterlitamak industrial centre

In the work the data on the distribution of thin absorbing, spending roots of the birch Betula Pendula Roth, in the conditions of Sterlitamak industrial center (SIC) and in the zone of conditional control is presented. It is established that in the

conditions of pollution there is a decrease in absorbing roots at a depth of 0-10 centimetres in comparison with the control.

Keywords: a birch, absorbing roots, skeletal roots, heavy metals.

Г иниятуллин Рафак Хизбуллинович,

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник E-mail: grafak2012@yandex.ru

Кулагин Алексей Юрьевич,

доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией E-mail: coolagin@list.ru

ФГБУН «Институт биологии Уфимского научного центра РАН» 450054, Россия, г. Уфа, просп. Октября, 69

Giniyatullin R.Kh.,

candidate of biology, senior researcher E-mail: grafak2012@yandex.ru

Kulagin A.Yu.,

doctor of biology, professor, head of laboratory E-mail: coolagin@list.ru

Institute of biology of Ufa research center of the Russian Academy of Sciences 450054, Russia, Ufa, Oktyabrya av., 69

Особенности строения корневых систем березы повислой в условиях нефтехимического загрязнения

࿯FУДК 630*164.3

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КОРНЕВЫХ СИСТЕМ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ В УСЛОВИЯХ

НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

башкирский государственный педагогический университет им.М.Акмуллы, г. Уфа 2Институт биологии Уфимского научного центра РАН, г. Уфа

Поступила 15.03.2012

Приводятся данные по особенностям строения корневых систем березы повислой в условиях нефтехимического загрязнения. Установлены изменения в корненасыщенности почвы в насаждениях березы в условиях загрязнения. Отмечены изменения во фракционном составе корневой системы березы.

Ключевые слова: корневая система, береза повислая, нефтехимическое загрязнение

Быстрые темпы роста промышленного производства за последние десятилетия вызывают проблемы техногенного загрязнения природных ландшафтов. Токсичные выбросы промышленных предприятий наносят значительный вред не только здоровью человека, но и древесным растениям. Древесные растения чутко реагируют на отрицательное действие загрязняющих веществ, что проявляется в изменении роста и формировании надземной биомассы. В тоже время вопрос влияния промышленного загрязнения на рост и развитие корневых систем древесных растений остается в настоящее время остается открытым [7].

Целью работы было изучение особенностей строения корневых систем березы повислой (Betula pendula Roth.) в условиях нефтехимического загрязнения Уфимского промышленного центра. Актуальность и новизна работы заключается в том, что впервые получены данные о строении коревых систем березы повислой на территории Уфимского промышленного центра.

Исследования проводили в пределах Уфимского промышленного центра. Объектом исследования были одновозрастные насаждения березы, расположенные на разном удалении от группы Уфимских нефтеперерабатывающих заводов (источники нефтехимического загрязнения). Для изучения особенностей строения корневых систем березы заложена серия пробных площадей [5, 3]. Особенности строения корневых систем березы изучали методом монолитов [6, 2, 1, 8, 9]. На пробных площадях закладывались почвенные траншеи на расстоянии 70 см от ствола, расположение траншей по сторонам горизонта произвольное. Все почвенные траншеи имели одинаковые размеры (1,5×1 м). При отборе образцов корневых систем использовались монолиты размером 10x10x10 см. Отмывка образцов от почвы использовали сита диаметром 0,25 мм, отмывка проводилась в слабой проточной воде. После отмывки от

Яшин Дмитрий Александрович, магистрант кафедры экологии и природопользования, e-mail: dimb000@mail.ru Зайцев Глеб Анатольевич, д.б.н., доц., г.нс. лаборатории лесоведения, е-mail: smu@anrb.ru Зиятдинова Клара Забировна, аспирант лаборатории лесоведения, e-mail: forestry@mail.ru Уразгильдин Руслан Вилисович, к.б.н., доц., уч. секр., e-mail: urv@anrb.ru

почвы корни разделялись на фракции: до 1 мм, от 1 до 3 мм, от 3 мм [4]. После сортировки корни высушивались до постоянного веса в сушильном шкафу при температуре 52°С. Вес корней определяли на лабораторных весах ВЛТЭ-150 с точностью до 0,001 г (Госметр, Россия). Корненасыщен-ность почвы определяли на единицу площади горизонтальной поверхности (г/м2).

Исследования показали (рис.1), что корненасы-щенность метрового слоя почвы в насаждениях березы в условиях загрязнения изменяется незначительно и составляет 3841,44 г/м2, в условиях относительного контроля — 3815,67 г/м2.

Максимальная корненасыщенность почвы в условиях загрязнения отмечается на глубине 10-20 см (1481,57 г/м , 38,57 % всей массы корней), в условиях относительного контроля — на глубине 20-30 см (763,45 г/м2, 20,01 % всей массы корней). Основная масса корней как в условиях загрязнения, так и в условиях контроля сосредоточена в слое почвы 0-50 см: в условиях загрязнения здесь сосредоточено 83,59 % всей массы корневой системы, в контроле — 72,17 %).

Максимальная насыщенность почвы поглощающими корнями (рис. 2) в условиях загрязнения и в относительном контроле отмечается на глубине 0-10 см (263,68 г/м2 и 239,39 г/м2 соответственно). Максимум насыщенности почвы полускелетными корнями отмечается на глубине 10-20 см — в условиях загрязнения масса корней этой фракции составляет 110,02 г/м2, в условиях относительного контроля — 89,96 г/м2. Максимальная корненасыщенность почвы скелетными корнями в условиях нефтехимического загрязнения отмечается на глубине 10-20 см (1118,35 г/м2), в условиях относительного контроля — на глубине 20-30 см (578,25 г/м2).

Анализ фракционного состава корневой системы березы показал (табл.), что в условиях загрязнения происходит увеличение доли, приходящейся на поглощающие корни. В условиях промышленного загрязнения на долю поглощающих корней приходится 37,72 % всей массы корней, тогда как в условиях контроля — только 23,42 %. В тоже время, в условиях загрязнения отмечается снижение доли, приходящейся на скелетную составляющую корне-

1581

Экология растительных сообществ

вой системы с 63,24 % (контроль) до 44,40 % (загрязнение). Вклад полу скелетных корней в общую массу корневой системы березы примерно одинаков — в условиях загрязнения на их долю приходится 17,88 %, в условиях контроля — 13,34 %.

В качестве заключения следует отметить, что в условиях загрязнения не отмечается значительного изменения корненасыщенности почвы, по сравне-

нию с контролем. Однако отмечены изменения во фракционном составе корневых систем березы повислой. В условиях промышленного загрязнения отмечается увеличение поглощающие составляющей корневой системы. Данное увеличение предположительно связано с компенсаторными реакциями, направленными на снижение отрицательного действия промышленного загрязнения.

Рис.1. Корненасыщенность почвы (г/м ) в насаждениях березы повислой (Betula pendula Roth.) в условиях Уфимского промышленного центра

поглощающиеф/м2полускелетныеф/м2скелетныегр/м2

0 50 100 150 200 250 300 350 400050100150050010001500

Рис.2. Насыщенность почвы поглощающими, полу скелетным и и скелетными корнями (г/м2) в насаждениях березы повислой (Betula pendula Roth.) в условиях Уфимского промышленного центра

Таблица. Фракционный состав корневой системы березы повислой (Betula pendula Roth.) в условиях Уфимского промышленного центра

Глубина, смДоля каждой фракции в общей массе корней, %

Загрязнение контроль

&lt 1 мм1-3 мм&lt Змм&lt 1 мм1-3 мм&gt3мм

0-1074,1122,912,9755,1010,3434,56

10-2017,097,4375,4833,3115,4751,22

20-3024,987,7667,2614,999,2675,74

30-4023,747,4168,8514,539,4875,98

40-5045,0615,0339,9212,879,0778,06

50-6028,2210,1661,6213,9010,7975,31

60-7025,4314,0660,5211,127,8781,01

70-8042,8730,6026,5318,8215,9965,19

80-9046,1928,4425,3725,9717,7256,31

90-10049,5334,9915,4833,5727,4638,97

1582

Работа выполнена при поддержке Гранта Министерства образовании и науки РФ «Эколого-биологические и молекулярно-генетические аспекты состояния и функционирования живых систем в крупных промышленных центрах Башкортостана».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Колесников В.А. Методы изучения корневой системы древесных растений. -М.: Лесн. пром-сть, 1972. 152 с.

2.Красилъников П.К. Методика полевого изучения подземных частей растений (с учетом специфики ресурсовед-ческих исследований). — Л.: Наука, 1983. 208 с.

3.Методы изучения лесных сообществ / Андреева E.H., Баккал, И.Ю., Горшков В.В. и др. — СПб.: НИИХимии

СпбГУ, 2002. 240 с.

4.Рахтеенко И.Н. Корневые системы древесных и кус-тарничковых пород. -М.: Гослесбумиздат, 1952. 106 с.

5.Сукачев В.Н. Программа и методика биогеоценологи-ческих исследований. -М.: Наука, 1966. 333 с.

6.ТараноескаяМ.П. Методы изучения корневых систем. -М., 1957.216 с.

7.Ярмишко В.Т. Сосна обыкновенная и атмосферное загрязнение на Европейском Севере. — СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1997. 210 с.

8.Böhm W. Methods of studying root systems / Ecological Studies, Vol.33. Berlin: Springer Verlag, 1979. 188 p.

9.Root Methods: A Handbook / Eds. А.Г. Smit, A.G. Bengough, C. Engels, M. van Noordwijk, S. Pellerin and S. C. van de Geijn. — Berlin Heidelberg, Springer Press, 2000. 587 p.

STRUCTURE PECULIARITIES OF EUROPEAN WHITE BIRCH ROOT SYSTEM UNDER PETROCHEMICAL CONTAMINATION

Bashkir state pedagogical university, Ufa institute of Biology, Ufa research centre, Russian academy of science, Ufa

Evidences for structure peculiarities of root systems of European white birch under conditions of petrochemical contamination are given. The changes in soil root density in birch plantations under contamination conditions were determined. The changes to fractional composition of root system of birch were noted.

Keywords: root system, European white birch drooping, petrochemical contamination

Yashin Dmitry, magistrand, e-mail: dimb000@mail.ru Zaitsev Gleb, doctor of biology, associate professor, e-mail: smu@anrb.ru Ziyatdinova Klara, postgraduate student, e-mail: forestry@mail.ru Urazgildin Ruslan, candidate of biology, associate professor, e-mail: urv@anrb.ru

1583

корневая система березы

Привычная с детства белоствольная березка является всеобщей любимицей и символом России. Об особенностях ее роста и о том, как построена корневая система березы, мы расскажем в этой статье.

Берёза — лат. Bétula, растет в виде листопадного дерева или кустарника по всей территории Северного полушария. Древесная порода насчитывает порядка ста видов. Большая часть этих видов – деревья, высотой до 30 – 45 метров, с максимальным обхватом у основания ствола до полутора метров. Кустарники крупные и мелкие стелются или слегка приподнимаются от земли. Березы — растения двудольные, раздельнополые и опыляемые ветром. Биологические особенности всех представителей рода — мощная корневая система березы, которая в большой степени зависит от вида и условий произрастания растения.

Особенности строения корней березы

Корневая система растения объединяет всю совокупность его корней, которые бывают: главные, боковые и придаточные. Если главный корень хорошо выражен, система называется стержневой. Если его размеры незначительны, то это мочковатая система. Для корневой системы березы характерно усиленное развитие густой коренной мочки. Такие мочки образуются из нежных тонких светло серых корешков, которые ветвятся в горизонтальном направлении. Корневая система березы, глубоко проникая в почву, образует длинные тяжи.

На этих тяжах через 30 – 80 см образуются пучки мочковатых корней. С 33-летнего возраста корни березы опускаются в уплотненные горизонты на глубину до 4 м, а корневые тяжи в виде зонтов образуют развитую мочку. На песчаных почвах корневая система березы интенсивно проникает в глубокие почвенные горизонты и грунты.

Для берез характерна именно мочковатая система корней, образованная придаточными корнями. Она имеет преимущество перед стержневой коренной системой. Ее множественные корни на небольшой глубине крепче оплетают и удерживают прилегающие частицы почвы, чем упрочняют грунт.

От того, какие корни наиболее развиты и, какие преобладают, зависит внешний вид растения, его жизнестойкость, приспособляемость к местности и погодным условиям.

Корневая система березы бывает двух видов: поверхностная или уходящая под землю. Корни, уходящие вглубь земли, наиболее характерны для берез и чаще встречаются.

Главной особенностью данного рода растений является мощная корневая система березы, которая создается при относительно неглубоком залегании корней. Расположение корней чаще всего косо вглубь, причем стержневой корень проростка очень быстро отмирает. На смену ему начинают развиваться боковые корни, дающие большое количество тонких ответвлений. Придаточные корни ответвлений не имеют и располагаются в верхних слоях почвы, ближе к ее поверхности. Они образуются из побегов или их отдельных частей.

На протяжении первых лет береза растет очень медленно. Затем ее рост убыстряется, и это дает возможность ей доминировать над окружающей травяной растительностью. Корневая система березы постоянно требует большого количества влаги. Поэтому вокруг берез не могут расти никакие другие растения. Для их роста недостаточно влаги и питательных веществ, которые все без остатка забирает береза. Неглубокое залегание корней делает дерево уязвимым перед непогодой. Сильные ветры могут повалить молодое растение и вырвать с корнями. Это является причиной гибели многих молодых посадок берез.

Как растет береза?

Корневая система березы непосредственно влияет на рост дерева. Наиболее благоприятными для роста берез считаются районы с умеренным климатом и средней влажностью. В таких зонах отмечается наиболее интенсивный рост посадок деревьев. Замедление роста берез в начале развития объясняется отмиранием главного корня. После чего корневая система березы как-бы получает новый импульс и начинает ускоренно развиваться за счет интенсивного роста боковых корней. Строение таких корней специфическое. Располагаясь в почве под углом 30 — 60 градусов, они создают особую прочность и устойчивость для дерева.

Сформировавшееся дерево березы имеет кору белого цвета и листья зубчатой формы. Дерево может достигнуть 30 метров роста и прожить более ста лет. Отдельные виды берез являются долгожителями. Их рекордный возраст достигает 400 лет. Ежегодно в марте – апреле у берез начинается активный период развития, который сопровождается движением сока в стволе. Вода попадает в корни, крахмал, который находится в стволе и корнях, становится сахаром, растворяется в воде и по древесным сосудам направляется к почкам. Распускаются первые клейкие листочки. К летнему периоду на деревьях образуются цветки. Плоды после опыления созревают в последние летние месяцы или к началу осени. При помощи ветра семена разносятся. Из них появляются сеянцы молодых березок.

Очень часто на стволах березы и ее корневой шейке образуется кап. Кап – это плотный древесный нарост. Он вырастает и на других деревьях, но чаще всего его можно обнаружить именно на березах, особенно более зрелых.

Существует старый, проверенный народный метод, который может остановить или замедлить рост дерева путем влияния на корневую систему березы. Необходимо обрезать ее верхушку и регулярно обрубать боковые корни березы для достижения желаемого результата.

Особенности посадки берез.

Для берез любого вида предпочтительнее выбрать хорошо освещенное место. Пересадку деревьев необходимо проводить ранней весной в возрасте 5 – 7 лет. Если делать это позднее, деревья могут просто не приняться. Для взрослых деревьев применяется метод посадки зимой с замороженным комом. При осенней посадке погибает большой процент саженцев. Грунт для посадки рекомендуется из песка, торфа и листовой земли. Земли и песка по две части, торфа одну часть. Необходимо следить, чтобы не заглубить корневую шейку саженца березы. Чтобы саженец березы принялся обязательно необходим регулярный его полив в течение трех – четырех дней после и во время самой посадки.