Главная / УРООП Мед Удмуртии / Оценка окружающей среды

Морфологические отклонения пыльцевых зерен растений в промышленной зоне

В настоящее время активно развивается новое направление биомониторинга — апимониторинг. Его эффективность подтверждают работы многих ученых. Среди нерешенных вопросов данной области научных исследований — вопрос выбора продукта жизнедеятельности пчел в качестве индикатора загрязнения.

Решая проблему, необходимо учитывать, что растения по-разному аккумулируют вредные вещества, и не каждое из них может выступать в роли индикатора конкретного загрязнителя. Проведенные опыты по миграции мышьяка в растениях [1], выращенных на экспериментальных площадках, показали, что наиболее устойчивыми к загрязнению этим веществом оказались донник желтый, люцерна серповидная, кипрей узколистный, бескислица расставленная, тысячелистник обыкновенный, горлюха ястребинковая. Эти виды растений, не теряя жизнеспособности, аккумулируют в своей биомассе мышьяк, извлекая его из почвы.

Большинство ученых считают и убедились в этом экспериментально, что сами пчелы — хороший природный фильтр и их продукты достаточно чисты [3]. Исследования по накоплению железа в организме пчел и продуктах пчеловодства показали, что в целом содержание этого элемента в тканях пчел при повышенных в 5-10 раз его дозах в рационе возрастает почти в 3 раза [3]. В перге и молочке концентрация железа, наоборот, достаточно стабильна, что доказывает фильтрующую способность пчел.

Наиболее показательной в качестве индикатора некоторые исследователи считают пыльцевую обножку [6], аргументируя тем, что она не подвергается пищеварению со стороны пчел и отбирается до заноса в гнездо. Также следует подчеркнуть, что отбор обножки не требует вмешательства в жизнь семьи и не вредит ее жизнедеятельности.

Впервые работы по исследованию обножки на загрязненность поллютантами провели ученые Новосибирского государственного аграрного университета [6]. Химическому анализу подверглись пыльцевые обножки, собранные пчелами в различных районах Новосибирской области и Алтайского края.

Следует отметить, что для контроля за окружающей средой необходимо использовать монофлорную обножку, так как пыльца не каждого растения может выступать в роли индикатора конкретного загрязнителя. Поэтому данные исследования дают лишь интегральный ответ на вопрос о мониторинге с помощью пчелиной обножки. Возможен и некорректный результат, если на обследуемой территории нет растений, аккумулирующих в соцветиях интересующий загрязнитель.

Наряду с химическим анализом пыльцы необходимо контролировать ее морфометрические данные. Работы ученых-палинологов показывают, что в условиях экологического неблагополучия, растения продуцируют большое число тератоморфных пыльцевых зерен [2]. Поэтому, исследуя морфологические отклонения пыльцы растений, можно оценивать качество окружающей среды и устанавливать наличие в ней гаметопатогенных соединений [2].

В работе по выявлению тератоморфных форм пыльцевых зерен растений в промышленных зонах г. Ижевска мы исследовали пыльцу одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale) и рябины обыкновенной (Sîrbus aucuparia). Пыльцу собирали ручным способом, стряхивая ее с соцветий в бумажные пакеты. Все образцы были собраны вдоль загруженных автомобильных дорог и в зонах промышленных объектов, то есть в местах значительных техногенных нагрузок на компоненты экосистем. Пыльцу отбирали в конце мая в сухую солнечную погоду. Контролем служила пыльца, собранная в деревне Комяк Можгинского района Удмуртии, в местности, которая характеризуется отсутствием автодорог и промышленных объектов.

Метрические исследования пыльцы осуществляли под световым оптическим микроскопом «Инфрам-И» при увеличении х600 и 1000. Съемку производили цифровой камерой «Nikon D5100». Препараты готовили по спиртовой методике Вудхауза. Для точности анализа в образцах обрабатывали не менее 200 пыльцевых зерен. Тератоморфными считали все пыльцевые зерна без типичных признаков морфологического строения (то есть все, кроме нормально развитых). Для сравнения использовали атлас пыльцевых зерен [4].

пыльцевые зерна

Нормально развитые пыльцевые зерна одуванчика лекарственного

Тератоморфные пыльцевые зерна

Тератоморфные пыльцевые зерна одуванчика лекарственного

Нормально развитые пыльцевые зерна рябины

Нормально развитые пыльцевые зерна рябины обыкновенной

Тератоморфные пыльцевые зерна рябины обыкновенной

Тератоморфные пыльцевые зерна рябины обыкновенной

Аномалии пыльцевых зерен одуванчика

Рис. 1. Аномалии пыльцевых зерен одуванчика лекарственного и рябины обыкновенной

Рис. 2. Нанизм и гигантизм пыльцы одуванчика лекарственного

В результате проведенных исследований выявили тератоморфную пыльцу одуванчика лекарственного и рябины обыкновенной (рис. 1). Основными видами аномалий в строении и развитии пыльцы одуванчика оказались нанизм (карликовые формы зерен пыльцы), гигантизм (рис. 2) и морфологические отклонения в зернах всех форм. Пыльцевые зерна рябины обыкновенной имели лишь морфологические де формации (см. рис. 1).

В контрольном образце было выявлено незначительное число уродливых форм пыльцевых зерен (2,6%). Наибольшим числом тератоморфных форм характеризовались опытные образцы пыльцы одуванчика лекарственного (12-15%), собранные в районах промышленных предприятий: металлургического завода «Ижсталь», ТЭЦ-1 и завода «Буммаш». Разница с контролем составляет примерно 5-6 раз. В образце пыльцы рябины обыкновенной также удалось выявить тератоморфные формы (примерно 10%). Все вышесказанное свидетельствует о том, что пыльца данных видов растений способна выступать в роли индикаторов загрязнения экосистем.

В ходе опытов мы получили дополнительные сведения о том, что в пыльце энтомо- фильных растений (одуванчика лекарственного и рябины обыкновенной) присутствует пыльца (рис. 3) анемофильных (ветроопылямых) растений (березы и сосны). Пыльца данной категории — сильный аллерген, и поэтому можно предположить, что одна из причин аллергии на мед — пыльца ветроопыляемых растений в нем. В образцах также обнаружили тератоморфные зерна пыльцы сосны обыкновенной (тератомор- физм в образцах составил 30-50%).

Пыльца березы Пыльца сосны и одуванчика

Рис. 3. Пыльца березы (а) и сосны (б) в поле зрения микроскопа в образцах пыльцы одуванчика

Немецкие и швейцарские исследователи выяснили, что увеличение выбросов озона и оксидов азота интенсивно работающими предприятиями и транспортом способствует тому, что многие органические молекулы (например, белки пыльцы березы) окисляются, нитруются и превращаются в формы, которые активнее воздействуют на нашу иммунную систему, вызывая аллергию.

Отбор пыльцы при палиноиндикации проводится ручным способом путем сбора соцветий и дальнейшего ее извлечения. Он длителен и трудозатратен. Гораздо проще и быстрее собрать пыльцу с помощью пчел, установив апипосты (ульи с пчелами) в зоне мониторинга. Поэтому процесс использования пыльцы в системе апимониторинга окажется наиболее прогрессивным для экологического контроля. Для этих целей разработаны компьютерный пыльцевой анализ меда и пыльцы [4], технология получения монофлорной пыльцы-обножки [5].

Таким образом, исследования под микроскопом пыльцевых зерен монофлорной пыльцы и меда позволяют оценивать качество окружающей среды и продукции пчеловодства.

В частности, можно:

  1. определять ботаническое и географическое происхождение меда и обножки;
  2. устанавливать наличие в меде и в обножке пыльцы аллергенов;
  3. оценивать экологическую чистоту продуктов пчеловодства по наличию или отсутствию тератоморфных пыльцевых зерен;
  4. обнаруживать присутствие в продуктах пчеловодства пыльцы трансгенных растений.

Г.В. ЛОМАЕВ, А.В. ПЕТЫШИН
Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова

Обнаружены и исследованы морфологические отклонения пыльцы одуванчика лекарственного (Tarаxacum officinаle) и рябины обыкновенной (Sоrbus aucupаria) в промышленной зоне с помощью оптической микроскопии.

Ключевые слова: апимониторинг, монофлорная пыльца, тератоморфная пыльца, ботаническое происхождение меда и пыльцы-обножки.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Габризедзе Т.Г., Бондарева Н.В., Козловская Н.В., Ломаев Г.В. Апимониторинг химического оружия. — Ижевск, 2008.
  2. Дзюба О.Ф. Палиноиндикация качества окружающей среды. — СПб., 2006.
  3. Ломаев Г.В., Бондарева Н.В. Динамика железа в онтогенезе пчел Apis mellifera L. в условиях изменения величины геомагнитного поля и вариации концентрации элемента в корме // Магнитные явления. — 2012.— Вып. 4.
  4. Ломаев Г.В., Камалова Ю.Б., Емельянова М.С. Технология компьютерного пыльцевого анализа меда. — Ижевск, 2014.
  5. Ломаев Г.В., Петышин А.В. Технология получения монофлорной пыльцы-обножки // Пчеловодство. — 2014. — №3.
  6. Осинцева Л.А., Коркина В.И., Волкова М.В. Качество продуктов пчел на юге Западной Сибири // Пчеловодство. — 2009. — № 7.