Влияние техногенного загрязнения на репродуктивную способность сосны обыкновенной
На правах рукописи
Валетова Елена Анатольевна Влияние техногенного загрязнения на репродуктивную способность сосны обыкновенной Специальность: 03.00.16 – экология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Барнаул – 2009
Работа выполнена в Институте водных и экологических проблем СО РАН
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Парамонов Евгений Григорьевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Терехина Татьяна Александровна кандидат биологических наук Логиновский Валерий Петрович
Ведущая организация: Алтайский государственный аграрный университет
Защита состоится « 27 » февраля 2009 г. в 10-00 час. на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.005.10 по защите докторских и кандидатских диссертаций в Алтайском государственном университете по адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61.
Факс (3852) 670928,
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета Автореферат разослан « » января 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, к.б.н., доцент Н.В. Елесова Введение Актуальность темы. Техногенное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами в ряде регионов приобретает характер экологических бедствий. Особенно это проявляется в районах промышленных предприятий, производственный цикл которых сопровождается выбросами в атмосферу свинца, кадмия, цинка, меди, серы и других токсикантов.
Опасность накопления тяжелых металлов (ТМ) в древесных растениях, особенно хвойных, заключается не только в ослаблении и прекращении их жизненного потенциала, но и в существенном изменении репродуктивной способности, что влечет за собой освобождение экологической ниши, занимаемой, в частности, сосновыми экосистемами многие тысячелетия.
Самоочищение лесных экосистем происходит в течение столетий и лишь за счет их перераспределения с почвенной влагой или через поглощение растениями.
Определение влияния поллютантов на репродуктивную способность сосны обыкновенной (пыльца, проростки, качество семян), является актуальным в деле совершенствования лесохозяйственного производства в промышленных зонах городов.
Цель исследования. Цель исследования – изучение влияния долговременного воздействия тяжелых металлов на репродуктивную способность сосны обыкновенной в зеленой зоне г. Бийска Алтайского края.
Задачи исследования. В задачи исследования входило:
- определить уровень накопления тяжелых металлов в хвое разного возраста и влияние их на продолжительность жизни ассимиляционных органов сосны;
- изучить уровень содержания наиболее распространенных тяжелых металлов в ассимиляционных органах сосны, определить их влияние на показатели прироста дерева по высоте и диаметру;
- изучить влияние тяжелых металлов на репродуктивные органы - качество пыльцы, семян а также на рост и развитие проростков и подроста сосны;
Научная новизна.
- Изучена тенденция накопления тяжелых металлов в хвое сосны разного возраста;
- исследовано влияние тяжелых металлов на качество пыльцы и семян сосны в условиях долговременного техногенного загрязнения;
- получены новые цитогенетические данные семян сосны обыкновенной, подвергающейся воздействию поллютантов.
Положения, выносимые на защиту.
В условиях длительного техногенного воздействия на сосновые экосистемы, происходит:
- накопление тяжелых металлов в ассимиляционных органах сосны, что ведет к снижению охвоенности кроны;
- снижение основных показателей жизнеспособности древостоя – приростов по высоте и диаметру;
- снижение интенсивности репродуктивного процесса путем ухудшения качественных показателей пыльцы, семян и подроста.
Теоретическая и практическая значимость. Проведенные исследования могут быть использованы при мониторинге загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, а также служить основой для проектирования замены сосновых экосистем на лиственные, как более устойчивые к поллютантам.
Апробация. Результаты исследований были сообщены и обсуждены на научно практических конференциях различного уровня: IV научно – практическая конференция «Восстановление нарушенных ландшафтов» (Барнаул, 2004);
III Международная научно практическая конференция «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2004);
региональная конференция «Состояние и перспективы развития плодоводства, овощеводства и лесного хозяйства Западной Сибири» (Барнаул, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 2 в реферируемых журналах.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и библиографического списка. Объем диссертации 123 стр., в том числе: 26 таблиц, рисунков, список библиографических источников включает 168 наименований, в том числе иностранных авторов.
Глава 1. Техногенное загрязнение атмосферы и содержание тяжелых металлов в компонентах лесных экосистем 1.1. Загрязнение тяжелыми металлами воздушной среды городов.
Анализ литературных источников (168) по результатам изучения влияния поллютантов на различные компоненты лесных экосистем свидетельствуют о том, что техногенное загрязнение оказывает негативное влияние на экосистемы, но по-разному, что связано с существенным разнообразием загрязнителей, интенсивностью их нагрузки и почвенно-климатическими условиями района влияния.
К группе тяжелых металлов относятся металлы с плотностью более 8 тыс.кг/м3 (Реймерс, 1990) или имеющим атомную массу более 50 единиц (Абрамова, 2002). Кроме благородных металлов золота и серебра к ним относятся: свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, селен, висмут, ртуть. Почти все тяжелые металлы токсичны.
Десятки больших и малых промышленных предприятий г. Бийска, более 120 котельных, более 50 тысяч единиц автомототранспорта выбрасывают в атмосферу огромное количество твердых и газообразных продуктов сгорания топлива. В 2000 г. в среднем на одного жителя города выбросы вредных веществ составили 168 кг/чел/год при среднем по Алтайскому краю кг/чел/год, а на каждого жителя края в 2001 г. в среднем пришлось 98 кг вредных веществ, в городе Бийск – 171 кг. (Состояние окружающей природной среды…, 2001, 2002).
По данным М.И. Трунова (2002), в течение года на 1 га соснового леса в среднем выпадает - 1,1 т твердых осадков и 1,5 т газообразных, в том числе 0,9 т. в виде сернистого газа.
1.2. Содержание тяжелых металлов в почве.
Почвы являются участником всех процессов трансформации и миграции вещества, протекающих в биосфере и связанных с функционированием экосистем, и обменом веществ в живых организмах. Поступающие из различных источников тяжелые металлы в конечном итоге аккумулируются в почве, и дальнейшая судьба элементов зависит от их химической природы и свойств почв (Панин, 2000;
Добровольский, 1983;
Кулагин,1974, 1985;
Кабата – Пендиас, Пендиас, 1989;
Орлов и др., 1991 и др.).
Токсичные металлы легко накапливаются в почве, но медленно выводятся из нее. Период полувыведения из почвы цинка - 500 лет, кадмия - 1100, меди - 1500, свинца - до нескольких тысяч лет (Соколов, Терехова, 1994).
1.3. Содержание тяжелых металлов в надземных органах растений.
Химический состав растений зависит от двух основных факторов - генетического и экологического. Экологический же фактор мешает реализации генетической программы поглощения химических элементов растениями (Ильин, 1985, 1987, Школьник, 1974, Второва, 2002 и др.), особенно в тех случаях, когда среда обитания обогащена соединениями этих элементов.
1.4. Содержание тяжелых металлов в хвое.
Состояние растений служит в качестве информативного интегрального показателя, отражающего неблагополучие окружающей среды. Наибольшее внимание уделяется хвойным растениям, имеющим на порядок меньшую устойчивость к атмосферным поллютантам в сравнении с лиственными (Михайлова и др., 2004).
Химический состав различных органов хвойных пород наряду с морфологическими показателями, широко используется для оценки состояния экосистемы (Михайлова, Анциферова, 1991;
Борохтанова, 1993;
Лукина, Никонов, 1996;
Боева, 1981;
Влияние..., 1984;
Трунов, 2001).
Многие авторы (Луговской, 2004;
Второва, 2002;
Кабата-Пендиас, Пендиас 1989;
Сает и др. 1990 и др.) считают, что состояние хвои можно использовать в качестве объекта мониторинга окружающей среды.
1.5. Содержание тяжелых металлов в живом напочвенном покрове.
Многочисленными работами показано, что лишайники «исправно» накапливают элементы как радиоактивного, так и не радиоактивного характера (Steinnes, 1993;
Smitn, 1990;
Neiborer, 1981;
Жидков, 2003). В связи с этим лишайники называют индикатором чистоты окружающей среды, так как в районах, подверженных любому атмосферному загрязнению, в живом напочвенном покрове лишайники просто отсутствуют.
Глава 2. Природные условия района исследования 2.1. Географическое положение. Сосновые насаждения района исследования находятся на юго-востоке Алтайского края в непосредственной близости к г. Бийску. В него входят полностью Верхне – Обской массив и часть Средне – Обского борового массива в пределах Алтайского края.
По лесохозяйственному районированию (Парамонов и др. 2000) объект исследований относится к Западно-Сибирской провинции остепненных лесов.
2.2. Геоморфология. Четвертичный период ознаменовался заметным похолоданием климата, снег накапливался в приполярных странах, образуя ледники (Камбалов, 1955) мощностью до 1000 м. К концу ледниковой эпохи началось общее потепление климата и талые воды громадными потоками устремились по древнему руслу Оби на север, но подпертые отступающим ледником, были вынуждены углублять наиболее крупные левые притоки Оби в сторону Иртыша. О мощности тех потоков можно судить по современным отложениям песков, когда их толща достигает 20 м.
В районе исследования р. Обь образовала мощные аллювиальные отложения песка, простирающиеся на 40 – 50 км, в сторону от реки. Глубина залегания грунтовых вод зависит от рельефа и структуры почв, на повышенных элементах рельефа - от 3 до 7 м., а в межгривных понижениях – до 1,5 м. Рельеф волнистый с многочисленными гривами, имеющими направление с северо-востока на юго-запад.
2.3. Климат. Основные черты климата района исследования – малое количество выпадающих осадков в год, большая сухость воздуха, холодная продолжительная зима, короткое жаркое лето, резкие колебания температур, как в течение года, так и в течение суток. Средняя годовая температура +1,20 С, среднее годовое количество осадков – 469 мм в год. Характерной чертой климата г. Бийска является обилие солнечного света, годовая продолжительность солнечного сияния составляет - 2067 часов.
Преобладающие ветра – юго-западного направления. В вегетационный период удельный вес северо-восточных ветров не превышает 20-25%. Ветры этого направления переносят твердые и газообразные загрязнители от промышленной части города на сосновые экосистемы зеленой зоны, которые и послужили объектом исследований.
2.4. Почвы. Почвы под сосновыми лесными массивами представлены преимущественно супесями и редко легкими суглинками. Почвообразующей породой, являются древнеаллювиальные пески. Тип почвообразования – подзолистый, дерново-подзолистый и очень редко подзолисто – болотный. Почвы района интразональные, так как являются вкраплениями среди общего фона почв черноземного типа.
2.5. Характеристика лесного фонда. Южная часть Верхне-Обского борового массива входит в лесной фонд Бийского лесхоза-техникума, в составе которого выделены городские леса на площади - 4293 га.
Породная структура лесного фонда отличается преобладанием сосновых экосистем - 69,3% площади, а лиственные – 30,5%.
В связи с нахождением лесного фонда в густонаселенном районе процент спелых и перестойных насаждений является низким - 13,4%. Явное преобладание средневозрастных сосняков (55,8%) свидетельствует о постоянном лесопользовании в них. Средний класс бонитета составил – 1,7;
у сосновых насаждений – 1,4;
к высшим классам бонитета (I - II) отнесено - 89,9% покрытой лесом площади. Низкополнотные насаждения (03-04) занимают незначительные площади и представлены лиственными насаждениями на переувлажненных участках.
Таким образом, лесорастительные условия оптимальны для произрастания древесно– кустарниковой растительности.
Глава 3. Материалы и методы исследования 3.1. Объект исследования. Объектом исследования послужили средневозрастные сосновые насаждения, преобладающие в лесном фонде г. Бийска и подвергающиеся многолетнему техногенному загрязнению. Исследования проводились на пробных площадях (ПП), в сосняках разнотравных (Срт), удаленных от источника загрязнения на расстоянии 1 км, 5 и 10 км.
3.2. Методы исследования. Работа на пробных площадях осуществлялась по общепринятым в лесоводстве методикам (Сукачев 1934, 1972;
Побединский, 1962;
Анучин, 1985, 1969;
ОСТ 56-69-83) с дополнениями применительно к условиям исследования.
На всех пробных площадях проведен сплошной перечет деревьев по 2-х сантиметровым ступеням толщины с отбором модельных деревьев. Сосновые насаждения чистые по составу в возрасте 90 – 100 лет при средней высоте 26 – 28 м, среднем диаметре 32 – 36 см, II класса бонитета при полноте 0,8.
Для обнаружения фитотоксичных веществ или их производных в ассимиляционных органах (Влияние…, 1981;
Кайбияйнен и др., 1985) и определения их влияния на жизнеспособность сосновых экосистем, была собрана хвоя. Крона модельного дерева делилась на 3 части: верхняя, средняя, нижняя, и из каждой части брали 3 побега первого порядка ветвления и 3 побега - второго порядка, ориентированных на юг. Возраст хвои определялся по ее наличию на текущих приростах. Хвоя обрывалась отдельно по возрастам с формированием образца около 200 г.
В лабораторных условиях хвоя взвешивалась на электронно-технических весах ВЛКТ – 500 с точностью до 0,0001 г., и измерялась ее длина. Анализ хвои на содержание в ней тяжелых металлов и микроэлементов (Pb, Cd, Cu, Zn, Fe, Mn, Co) проводился в лаборатории центра Агрохимической службы «Алтайский» по существующим методикам атомно-абсорбционного определения металлов в растительных пробах (ГОСТы – 27995-88;
27996-88;
27997-88;
27998-88;
26657-85;
ОСТ – 10.155-88).
На начальных этапах естественного семенного возобновления огромное значение имеет количество и качество пыльцы. Методика анализа качества пыльцы заключается в определении процента нормальных и ненормальных (абортивных) пыльцевых зерен.
На качество пыльцы влияют индивидуальная особенность дерева, его возраст и степень семяношения (Николаева, 1974;
Хазова и др., 1973), а также воздействие экологических факторов (Луцкевич, 1973), и влияние географического происхождения дерева (Колегова, 1974). Считается, что причиной вариабельности, является действие неблагоприятных внешних факторов в период мейоза (Артемьев, 1971, 1981;
Некрасова, 1973, 1976;
Яковлев, 1978;
Christiansen, 1960;
Chira, и др.).
В начале июня на пробных площадях были собраны (с растущих деревьев) мужские колоски, и в лабораторных условиях проведен анализ пыльцы на определение фертильности йодным методом (Паушева, 1968). С помощью микроскопа марки «Эрудит» было проанализировано 13500 шт. пыльцевых зерен.
Для проведения цитогенетического анализа, семена раздельно по цветосеменным рассам (черные, белые) проращивали в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге при комнатной температуре. Проростки длиной 1–2 см фиксировали в модифицированном фиксаторе Карнуа (3:1) в первый цикл митотической активности – в 9 часов утра (Буторина и др. 2001). Фиксацию материала осуществляли в течение нескольких дней, по мере достижения проростками нужной длины. Каждую зафиксированную фракцию анализировали отдельно. Предобработку и окрашивание материала проводили по методике, разработанной для плодовых культур (Паушева, 1988). Было проанализировано от 8 до 77 проростков, просматривая по 670 – 3990 клеток, отдельно учитывались все типы аберраций хромосом: мосты хромосомные и хроматидные, отставшие хромосомы, фрагменты, микроядра, кольцевые хромосомы и фрагменты.
Качество семян сосны, определялось в Институте водных и экологических проблем СО РАН согласно ГОСТ 12038-84, с выявлением их посевных качеств: всхожести, массы 1000 штук, энергии прорастания.
Учет естественного возобновления на постоянных пробных площадях проводился на учетных площадках размером 10 м2, в количестве 20 шт. на пробной площади. Подрост учитывался по количеству и качеству. У растений отнесенных к группе благонадежного подроста, измеряли общую высоту и текущие годичные приросты за все годы жизни, определялся возраст по числу мутовок с прибавлением к нему двух лет на формирование и развитие сеянца. (Мелехов, 1954;
Побединский, 1962;
Злобин, 1976;
и др.).
Таким образом, для выполнения поставленной цели было обработано: 11 - модельных деревьев, 198 - ветвей первого и второго порядка ветвления, 526 - шишек, 67 – образцов на ТМ, 548 проростков – на цитогенетический анализ семян, 13500 пыльцевых зерен - на фертильность, 230 - экземпляров подроста сосны.
Глава 4. Влияние техногенного загрязнения на ассимиляционный аппарат и величину прироста сосны обыкновенной 4.1. Содержание тяжелых металлов в хвое.
Тяжелые металлы и их соединения обладают сильными токсическими свойствами по отношению к растениям. К особо опасным относятся: Cd, Co, Pb, Zn и др.
(Экологический…,1986). Отравление ТМ ведет к нарушению естественных процессов в экосистемах, что проявляется в ограниченном и анормальном росте корней, гибели тонких корней, снижении приростов и массы побегов и хвои (листьев) (Таранков, Матвеев, 2000).
Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в хвое различного возраста на различном удалении от источника загрязнения, мг/кг Расстояние Возраст хвои, лет.
от Среднее, источника ТМ мг/кг.
загрязнения, 1 2 км 101,4 + 4,8 101,2 + 12,3 102,7 + 0, Fe 101, 212,2 + 24,2 210,8 + 24,8 255,0 + 36, Mn 226, 24,8 + 1,4 25,8 + 1,4 24,6 + 2, Zn 25, 2,57 + 0,18 2,43 + 0,08 2,86 + 0, 1 Cu 2, 2,28 + 0,2 2,27 + 0,14 2,44 + 0, Pb 2, 0,097 + 0,007 0,095 + 0,006 0,080 + 0, Cd 0, 0,126 + 0,027 0,070 + 0,006 0,062 + 0, Co 0, 85,9 + 5,4 90,4 + 9,6 91,8 + 11, Fe 89, 212,2 + 22,7 305,8 + 41,3 280,7 + 36, Mn 266, 24,7 + 0,8 24,5 + 0,6 23,0 + 0, Zn 24, 3,04 + 0,18 2,51 + 0,16 2,51 + 0, 5 Cu 2, 1,46 + 0,08 1,55 + 0,16 1,55 + 0, Pb 1, 0,088 + 0,015 0,084 + 0,006 0,083 + 0, Cd 0, 0,054 + 0,003 0,055 + 0,006 0,052 + 0, Co 0, 92,9 + 4,2 95,3 + 9,6 94,6 + 12, Fe 94, 119,1 + 11,6 120,2 + 4,6 114,8 + 3, Mn 118, 23,8 + 1,0 22,7 + 1,2 21,1 + 1, Zn 22, 2,32 + 0,24 2,42 + 0,09 2,18 + 0, 10 Cu 2, 1,27 + 0,08 1,34 + 0,13 1,34 + 0, Pb 1, 0,060 + 0,023 0,071 + 0,004 0,072 + 0, Cd 0, 0,066 + 0,007 0,079 + 0,008 0,063 + 0, Co 0, § Содержание ТМ в хвое зависит от ее возраста, местоположения в кроне и расстояния от источника загрязнения. Тенденция накопления тяжелых металлов в хвое при приближении к источнику загрязнения неуклонно возрастает практически по всем металлам. Если накопление железа происходит незначительно, (содержание его увеличивается на 7,4 – 12,2%), то содержание марганца возрастает почти в 2 раза, а свинца – в 1,8 раза. Происходит увеличение содержания в хвое цинка, меди, кадмия (табл.1).
При общей тенденции накопления ТМ в хвое с возрастом, на различном удалении от источника загрязнения, это происходит с различной интенсивностью. Если содержание железа в 3-х летней хвое на фоновом участке на 1,8 % выше в сравнении с 1-летней хвоей, то в непосредственной близости от источника загрязнения это превышение составляет 1,3%, хотя 3 летняя хвоя на расстоянии 1 км от источника загрязнения содержит того же железа на 8,4% больше. Более существенные различия по марганцу, когда в 3 – летней хвое на расстоянии 10 км от источника загрязнения его содержится в 2,2 раза меньше в сравнении с аналогичной хвоей на расстоянии 1 км от источника.
Среднее содержание практически всех исследованных ТМ имеет тенденцию снижения в хвое при удалении от источника загрязнения. Это снижение составляет для железа - 7,4%, для марганца – 47,8%, для цинка – 10,1%, для меди – 11,8%, для свинца – 43,4%, для кадмия – 25,3% и для кобальта – 19,8%.
Длина хвои различного возраста с приближением к источнику загрязнения с 10 до 1 км на боковых и лидерных побегах имеет общую тенденцию снижения (табл. 2). Так, к примеру, на лидерном побеге длина однолетней хвои становится короче у источника загрязнения в сравнении с длиной хвои на расстоянии в 10 км - на 25,7%, у двухлетней – на 27,1% и у трехлетней – на 21,9%. Также следует отметить, что во всех случаях длина хвои на лидерных побегах больше длины на боковых ветвях. Такая же тенденция имеет место и у хвои в разных частях кроны с той лишь разницей, что снижение длины хвои при переходе в нижнюю часть кроны происходит более интенсивно. Если 3-летняя хвоя на расстоянии 10 км от источника загрязнения превышает по длине аналогичную хвою в 1 км на лидерном побеге на 21,9%, то на нижних ветвях уже на 42,9%.
Таблица 2. Характеристика хвои сосны по длине (мм) и массе (г/100 шт.) Расстоя Возраст, Лидерный Боковые побеги / части кроны ние от лет побег верхняя средняя нижняя источн мм г мм г мм г мм г ика загрязн ения, км 1 75 3,41 62 3,00 52 2,15 42 2, 2 70 3,06 63 2,49 51 2,07 44 1, 1 3 75 2,94 61 2,26 47 1,70 40 1, 4 - - - - - - - 5 - - - - - - - среднее 73,3 3,14 62,0 2,58 50,0 1,97 42,0 1, 1 93 4,30 63 3,22 54 2,60 47 2, 2 87 3,46 67 3,27 50 2,48 49 2, 3 91 3,51 66 2,50 50 2,50 38 2, 4 88 3,46 65 2,33 51 2,05 43 1, 5 - - - - - - - среднее 89,75 3,68 65,25 2,83 51,25 2,41 44,25 2, 1 101 5,50 86 4,06 82 3,96 71 3, 2 96 5,41 86 4,00 79 3,80 71 3, 10 3 96 5,35 80 3,82 81 3,80 70 3, 4 90 5,03 75 3,70 75 3,05 68 3, 5 90 5,00 76 3,72 72 3,10 65 3, среднее 94,62 5,26 80,6 3,86 77,8 3,54 69,0 3, Подобная картина наблюдается и в отношении массы 100 штук хвоинок, когда, 3–летняя хвоя без влияния поллютантов превышает массу хвои вблизи источника - на 45,1% на лидерном побеге, а на боковых ветвях в нижней части кроны в 2,1 раза. В отношении 1 – летней хвои показатели будут соответственно составлять: 38,0% и 1,75 раза. Значит, при аналогичных условиях окружающей среды, снижение показателей по ассимиляционным органам следует отнести на влияние техногенного загрязнения. Негативное влияние поллютантов на рост и массу хвои наблюдается на расстоянии до 10 км от источника загрязнения. Таким образом, содержание ТМ в ассимиляционном аппарате, имеет прямое негативное влияние на рост и развитие дерева и насаждения в целом. У ослабленных деревьев и насаждений снижены защитные функции, они в первую очередь подвергаются заражению различными болезнями и вредителями. Усиление процесса заражения деревьев подтверждает корневая губка, о чем свидетельствуют и материалы последнего лесоустройства, которым отмечено, что 1087 га сосновых древостоев, поражены ею.
По данным предыдущего лесоустройства, проводившегося 12 лет назад, зараженная площадь составляла 490 га.
При проведении статистической обработки данных установлено, что расстояние от источника загрязнения влияет на накопление ТМ в хвое (в значительной степени на свинец и железо - 352,70 и 51,70), а влияние возраста не установлено (двухфакторный дисперсионный анализ без повторений при F критич. = 6,94).
4.2. Изменение величины приростов сосны обыкновенной.
Определить степень влияния загрязнения атмосферы продуктами техногенного происхождения на сосновые экосистемы, можно сделать при сравнении прироста среднего периодического (Z с.п.) и среднего общего (Z с.о.).
Приросты по диаметру у всех деревьев, с приближением к источнику загрязнения, снижаются (табл. 3):
на П.П. - № 1 минимум и максимум составил:
0,26 – 0,30 см. – Z с.о;
0,2 – 0,4 см. – Z с.п.
П.П. - № 2: 0,28 – 0,31 см. – Z с.о;
0,28 – 0,48 см. – Z с.п.
П.П. - № 3: 0,3 – 0,33 см. – Z с.о;
0,48 – 0,52 см. – Z с.п.
Таблица 3. Средние показатели изменения диаметра и высоты в зависимости от расстояния от источника загрязнения.
Расстояние, Прирост по высоте, м Прирост по диаметру, см км с.о. % с.п. % с.о. % с.п. % 1 0,26 86,7 0,15 31,9 0,28 87,5 0,31 62, 5 0,27 90,0 0,40 85,1 0,29 90,6 0,41 82, 10 0,30 100 0,47 100 0,32 100 0,50 Если средний общий прирост по диаметру, в сравнении с фоновым участком, различается незначительно (12,5%;
9,4%), то периодический уже на 38,0% и 18,0% соответственно ПП №1 и ПП №2. В то же время, видна общая тенденция увеличения среднего периодического прироста на всех пробных площадях по сравнению со средним общим. Это связано, с частичной адаптацией (сопротивляемостью) сосны обыкновенной к условиям окружающей среды (Десслер, 1981), за последние 10 лет.
При сравнении приростов по высоте на пробных площадях картина аналогичная, что и по диаметру:
на П.П. № 2 минимум и максимум составил:
0,25 – 0,28 м. – Zh с.о;
0,33 – 0,46 м. – Zh с.п.
на П.П. № 3: 0,26 – 0,32 м. – Zh с.о;
0,4 – 0,52 м. – Zh с.п, на П.П. № 1: Zh с.о. – 0,26 м. у всех деревьев;
Zh с.п – 0,1 – 0,22 м.
Ежегодное снижение годичных приростов по высоте в среднем составляет – 13,3% (Zh с.о.), а за последние 10 лет - в 3,1 раза. Такое снижение наблюдается только на пробной площади №1, на других пробных площадях, снижение приростов, как по высоте, так и по диаметру, составляет 12,5 и 38% соответственно. Резкое снижение среднего периодического прироста по высоте на этой пробной площади, связано, с критическим уровнем накопления тяжелых металлов, как в почве, так и в самом растении, это является морфологическим показателем дигрессии сосновых экосистем в радиусе до 1 км от источника загрязнения. Прирост за последние 10 лет, выше среднего общего - в 1,3 раза.
При визуальном обследовании установлено, что с увеличением возраста, деревья начинают суховершинить. Это согласуется с ранее проводимыми исследованиями М.И. Трунова (2002), Х. Г. Десслера и др.(1981).
Глава 5. Влияние техногенного загрязнения на репродуктивную способность сосны обыкновенной 5.1. Особенности семенного возобновления сосны обыкновенной.
Семенное возобновление, т.е. возобновление леса, при котором молодое поколение образуется из семян (ГОСТ 18486-73), - многостадийный процесс, который включает следующие биологические ступени, или периоды: заложение репродуктивных органов;
образование пыльцы, оплодотворение, формирование шишек, созревание семян;
опадение и рассеивание семян – обсеменение территории;
период от опадения до прорастания семян;
прорастание семян – образование проростков;
появление и развитие всходов;
формирование самосева и подроста (Мелехов, 1980).
Успех семенного естественного возобновления в природе, в основном, определяется наличием и характером источников обсеменения, их количественной и качественной семяпродуктивностью, условиями среды для прорастания семян, условиями существования всходов, самосева и подроста.
5.2. Фертильность пыльцы сосны обыкновенной.
Многочисленными исследованиями, выполненными, в основном, на покрытосеменных, показано, что пыльца имеет сложный биохимический состав: белки, жиры, углеводы, гетероауксины, свободные аминокислоты, нуклеиновые кислоты, ферменты, неорганические вещества и др. (Поддубная-Арнольди, 1976). Состав веществ и их физиологическая активность не только видоспецифичны, но и дают различной интенсивности гистохимические реакции внутри вида. Одной из причин внутривидовой разнокачественности пыльцы являются экологические условия. В работе Н.П. Луцкевич (1974) показано, что в условиях высокого увлажнения (Новосибирская область) сосна продуцирует пыльцу с более низким содержанием крахмала и жира и более высоким - сахара, чем в условиях высоких температур, почвенной и воздушной засухи (Северный Казахстан).
По составу запасных веществ пыльцевые зерна делятся на жиросодержащие и крахмалоносные (Эмбриология..., 1994), причем крахмальный тип пыльцы, по мнению В.А.
Поддубной-Арнольди (1976), особенно хорошо выражен у голосеменных. На основе гистохимической реакции запасных веществ разработан метод определения оплодотворяющей способности пыльцевых зерен. У крахмалоносной пыльцы основу метода составляет определение крахмала при помощи йодной реакции. Фертильные и стерильные пыльцевые зерна различаются по содержанию крахмала: фертильные полностью заполнены крахмалом, стерильные не имеют его совсем или содержат следы.
На всех пробных площадях преобладает пыльца с высокой степенью окрашивания раствором Люголя - 64-72% (табл. 4). Однако на 10-ти километровом удалении от источника загрязнения доля сильно окрашенной пыльцы выше, чем на близко расположенных площадках: t критерий Стьюдента равен 3,53 при 95%-ном уровне вероятности, t табл. равен 2,8. Значит, чем дальше от источника загрязнения расположены насаждения сосны, тем более высокую оплодотворяющую способность имеет пыльца.
На расстоянии 10 км, также достоверно меньше стерильных пыльцевых зерен (t факт=4,19).
Видимо, атмосферные загрязнители оказывают негативное влияние на микроспоро- и гаметогенез, приводя к морфологическим и биохимическим изменениям пыльцы.
Значительную роль в продуцировании того или иного количества полноценной или стерильной пыльцы играют индивидуальные особенности каждого дерева. Значение индивидуальных особенностей деревьев на качество пыльцы, показано И.Н.Третьяковой (1984). В нашем исследовании косвенным подтверждением влияния генотипических особенностей деревьев на качество пыльцы может служить высокая внутригрупповая вариабельность полученных показателей, в частности процента стерильности, которая превышает изменчивость средних по площадкам. При антропогенной нагрузке внутригрупповую вариабельность может увеличивать различная устойчивость деревьев к токсикантам.
Таблица 4. Распределение пыльцевых зерен сосны обыкновенной по интенсивности окрашивания раствором Люголя № Просмо Интенсивность окрашивания Стерильные пз* модельн трено Сильная Средняя Слабая ого пз* шт % шт % шт % шт % дерева Расстояние от источника загрязнения - 1 км.
1 1500 936 62,4±1,2 397 26,5±1,2 64 4,3±0,5 103 6,9±0, 2 1500 917 61,1±1,2 408 27,2±1,1 117 7,8±0,7 58 3,9±0, 3 1500 1128 75,2±1,1 201 13,4±0,9 79 5,2±0,6 92 6,1 ±0, Итого 4500 2981 66,2±1,2 1006 22,4±1,1 260 5,8±0,6 253 5,6±0, среднее 1500 994 66,2±1,2 335 87 22,4±1,1 5,8±0,6 5,6±0, Расстояние от источника загрязнения - 5 км.
1 1500 875 58,3±1,3 407 27,1±1,1 28 1,9±0,4 190 12,7±0, 2 1500 1072 71,5±1,2 222 14,6±0,9 106 7,1±0,7 100 6,7±0, 3 1500 918 61,2±1,2 408 27,2±1,1 121 8,1 ±0,7 53 3,5±0, итого 4500 2865 63,7±1,1 1037 23,0±1,1 255 5,7±0,6 343 7,6±0, среднее 1500 955 346 85 63,7±1,1 23,0±1,1 5,7±0,6 7,6±0, Расстояние от источника загрязнения - 10 км.
1 1500 1035 69,0±1,2 300 20,0±1,0 98 6,5±0,6 67 4,5±0, 2 1500 1032 68,8±1,2 415 27,7±1,2 22 1,5±0,3 31 2,1±0, 3 1500 1182 78,8±1,0 80 5,3±0,6 156 10,4±0,8 82 5,5±0, итого 4500 3249 72,2±1,2 795 17,7±1,0 276 6,1 ±0,6 180 4,0±0, среднее 1500 1083 72,2±1,2 265 92 17,7±1,0 6,1±0,6 4,0±0, пз * - пыльцевые зерна 5.3. Цитогенетический анализ семенного потомства.
Изучение действия загрязнителей на наследственный аппарат растений, важно для оценки состояния лесной экосистемы и индикации состояния среды обитания человека. Сосна является одним из основных природных тест-объектов эколого-генетического мониторинга в связи с ее общирным ареалом и высокой чувствительностью базирующихся на ней тест-систем. Наиболее чувствительными, к воздействию широкого спектра антропогенных поллютантов, являются репродуктивные органы хвойных растений. Длительный цикл развития семян - более двух лет даже при низких концентрациях поллютантов приводит к накоплению количества повреждений в ДНК, достаточного для индикации внешнего воздействия (Гераськин и др., 2000). В связи с этим большой интерес представляет изучение частоты хромосомных мутаций в корневой меристеме проростков семян из популяций сосны обыкновенной, различно удаленных от источника загрязнения.
Многочисленными экспериментами с биологическими объектами разного уровня организации показано, что соли тяжелых металлов, обладают мутагенными и канцерогенными свойствами. Являясь метаболическими ядами, действующими на энергетику клетки, фотосинтез и регуляторные процессы, многие тяжелые металлы способны существенно модифицировать выход генетических повреждений, а некоторые из них непосредственно взаимодействовать с молекулой ДНК.
Средние частоты клеток с аберрациями хромосом и частоты аберраций на 100 клеток (пробная площадь №1), и на контрольной примерно равны (табл. 5).
Наиболее выражена генотоксичность поллютантов на второй пробной площади, находящейся в пятикилометровой зоне - здесь выход аберраций почти в два раза выше, чем в контроле. Показатели достоверно различаются при 95%-ном уровне значимости. Низкая частота аберраций хромосом на самом загрязненном участке объясняется, по-видимому, тем, что в километровой зоне загрязнители накапливаются в растениях до таких высоких концентраций, когда преобладают токсические эффекты, клетки с большим количеством нарушений гибнут. При удалении от ТЭЦ-1 загрязнение уменьшается до концентраций, не приводящих к летальному исходу. Такая же тенденция прослеживается вдоль кроны деревьев: в верхнем более загрязненном ярусе деревьев ПП №1 проростки семян имеют меньше аберраций хромосом, чем проростки из нижнего яруса.
Таблица 5. Частота аберрантных клеток (АК) в корневой меристеме проростков сосны обыкновенной № модельного Изучено Частота АК, % Нагруже Частота дерева нность аберраций из них с мно клеток на пророст клеток жественными аберрац клеток, % ков всего аберрациями иями Расстояние от источника загрязнения - 1 км 0,67 + 0, 1 18 1631 27,3 1,36 0, 1,49 + 0, 2 16 670 30,0 1,50 2, + 3в 88 5834 0,68 0,15 11,1 1,14 0, 1,11 + 0, 3с 18 1800 15,0 1,20 1, + 4 30 2227 0,54 0,15 16,7 1,17 0, 0,86 + 0, 5 8 696 0,0 1,00 0, + 15,3 + 3,2 1,08 + 0, Среднее 0,77 0,08 1, ДИ 0,62 - 0,92 1,00 - 1, Расстояние от источника загрязнения - 5 км 2,76 + 0, 1 53 2643 17,8 1,23 3, 2,09 + 0, 2 46 3498 9,6 1,11 2, + 3в 77 3990 0,38 0,10 6,7 1,07 0, 0,52 + 0, 3с 29 1930 15,4 1,30 0, 1,44 + 0,11 14,6 + 2,8 1,70 + 0, Среднее 1, ДИ 1,22 – 1,66 1,58 – 1, Расстояние от источника загрязнения - 10 км 0,39 + 0, 1 58 3573 7,1 1,14 0, 0,50 + 0, 2 37 2710 12,5 1,10 0, 2,07 + 0, 3 70 3727 12,5 1,25 2, 1,01 + 0,10 13,4 + 3,9 1,04 + 0, Среднее 1, ДИ 0,81 - 1,21 0,93 - 1, ДИ – 95% - ный доверительный интервал;
в – верхний ярус;
с – средний ярус.
Косвенным подтверждением цитотоксического действия поллютантов может служить тот факт, что нагруженность клеток повреждениями - частота клеток с множественными аберрациями, число аберраций на клетку, напротив, максимально на самом загрязненном участке. По мере уменьшения загрязненности наблюдается тенденция снижения значений этих показателей, хотя различия не достоверны. Вероятно, большое количество повреждений в отдельных клетках приводит их к гибели и вследствие этого изменяется процентное отношение нормальных и аберрантных клеток.
При рассмотрении спектра мутаций (табл. 6), при максимальном уровне нарушений (ПП № 2) более половины аберраций составляют хроматидные мосты. На самом загрязненном участке высока доля геномных мутаций - отставших и кольцевых хромосом.
Учет нарушений хромосом в потомстве каждого из изученных деревьев отдельно показал варьирование цитогенетических признаков внутри пробных площадей, значительно превосходящее варьирование средних. Одним из факторов, определяющих уровень спонтанных мутаций у хвойных, является возраст деревьев. У старовозрастных деревьев частота мутаций на порядок выше, чем у молодых (Сунцов, 1982). Модельные деревья изученной нами выборки относятся к средневозрастным и поэтому повышение мутабельности с возрастом не установлено.
Наблюдаемую изменчивость можно объяснить генетической гетерогенностью и полиморфизмом популяций сосны по признакам устойчивости к химическим загрязнителям и различной мутабельностью генотипов, составляющих популяцию.
Таблица 6. Относительный вклад разных типов структурных мутаций хромосом в общий массив нарушений, % № Двойные Одиночные Отставшие Фрагменты Микроядра Кольцевые модельного мосты мосты хромосомы хромосомы дерева Расстояние от источника загрязнения - 1 км 1 20,0 26,7 33,3 20,0 0,0 0, 2 6,7 20,0 13,3 20,0 26,7 13, 3в 18,2 39,4 13,2 2,2 8,9 18, 3с 8,3 16,7 33,3 4,2 16,7 20, 4 14,3 21,4 14,3 21,4 21,4 7, 5 0,0 33,3 66,7 0,0 0,0 0, Среднее 12,24 28,13 26,77 9,98 11,8 11, Расстояние от источника загрязнения - 5 км 1 10,0 65,6 11,1 6,7 3,3 3, 2 13,6 54,3 4,9 12,3 6,2 8, 3в 25,0 56,2 6,2 6,2 0,0 6, 3с 0,0 30,8 15,4 23,1 15,4 15, Среднее 12,5 51,72 9,4 12,08 6,22 8, Расстояние от источника загрязнения - 10 км 1 6,2 43,8 12,5 25,0 6,2 6, 2 20,8 8,4 8,4 41,6 16,6 4, 3 13,5 25,0 13,5 21,9 19,8 6, Среднее 15,32 21,38 10,68 32,55 14,82 5, Таким образом, изучение цитогенетических показателей сосны обыкновенной показало, что при высоком уровне загрязнения проявляются токсические свойства загрязнителей, а уровень мутирования равен контрольному. При снижении загрязнения наблюдаются генетические эффекты – достоверное повышение аберраций хромосом в корневой меристеме проростков.
Индивидуальный учет цитологических показателей каждого дерева выявил высокую гетерогенность популяции по признакам устойчивости к химическим загрязнителям и мутабельности.
5.4. Жизнеспособность семян.
В популяциях древесных пород широко изучается изменчивость дискретных, альтернативных признаков – маркеров генотипа. Одним из таких признаков является окраска семян. Окраска семян у сосны обыкновенной многообразна и носит наследственный характер.
Несмотря на то, что интенсивность цвета может меняться в зависимости от погодных условий в период созревания семян, от расположения шишек в кроне дерева и других причин, основные тона окраски семян сохраняются неизменными у отдельных деревьев в течение его индивидуальной жизни. Окраска семян положена в основу выделения цветосеменных рас и изучения их взаимосвязи с другими морфологическими признаками и с условиями произрастания. В частности, установлено, что в условиях Сибири отмечается взаимосвязь окраски с весом (г=0,6) и всхожестью семян (г=0,5) (Черепнин, 1980).
В изученных нами выборках семян было выделено пять цветосеменных рас: черные, темно – серые, серые, пестрые и белые. Если всхожесть темных семян не зависела от степени загрязнения участка и оставалась достаточно высокой – 81-85%, то фракции белых семян на самом загрязненном участке имели до 1/3 пустых и недоразвитых семян, а всхожесть их колебалась от до 50%.
Повышенной жизнеспособностью обладают семена черной и темно-серой рас, удельный вес которых, на расстоянии в 1 км от источника загрязнения составляет 50,0%, а на расстоянии в 10 км 73,2%.
5.5. Рост и развитие подроста сосны.
Постоянное многолетнее техногенное загрязнение от промышленных предприятий города ведет к резкому изменению возрастной и высотной структур предварительных генераций сосны под пологом леса, в первую очередь снижается темп появления подроста сосны (табл. 7).
Таблица 7. Учет и структура подроста сосны обыкновенной Рас Коли Воз Выс Прирост средний сто Кол – во подроста, шт/га честв раст ота общий, ян о не сред сред в том числе см/год % ие, благо ний, няя, всего км надеж лет см благон не ного адежно благона подро го дежног ста, % о 1 1305 260 1045 80,1 30 200 6,7 50, 5 3010 2832 178 5,9 13 122 9,4 71, 10 2650 2642 8 0,3 13 171 13,2 Учет и изучение подроста на пробных площадях показал, что его наличие и благонадежность, как и морфологические показатели напрямую зависят от удаленности от источника загрязнения. В радиусе до 1 км отсутствует подрост высотой до 0,5 м, которую он достигает в нормальных условиях под пологом леса к 8-10 годам. Отсутствие такого подроста свидетельствует о том, что в лесной экосистеме произошли такие негативные изменения, что даже при наличии жизнеспособных семян появление подроста исключено, это связано с накоплением тяжелых металлов в почве и изменениями, происходящими в ДНК клеток, под действием поллютантов. Появившийся ранее подрост, имеющий к настоящему времени возраст более 30 лет полностью отнесен к категории неблагонадежного и даже при изменении условий окружающей среды в положительную сторону, заменить материнский древостой такой подрост не в состоянии.
Самым чувствительным к загрязнению атмосферы являются ассимиляционные органы сосны, и в первую очередь, это находит отражение в продолжительности их жизни. Если в 1 км от источника загрязнения она не превышает 3 лет, то на расстоянии в 10 км продолжительность жизни повышается до 5 лет (табл. 8).
Таблица 8. Характеристика ассимиляционных органов у подроста сосны Расстояние от Год источника 2006 2005 2004 2003 загрязнения, км Количество хвои на 1 см прироста 1 11,3±1,1 9,0±1,2 4,4±0,6 - 5 10,0±0,7 8,6±1,1 7,7±0,8 4,1±0,5 10 8,2±0,3 8,3±0,9 6,5±0,5 5,3±0,9 3,2±0, НСР005 2,6 3,9 2,3 2,5 Длина хвои, мм 1 41,1±2,0 43,3±3,8 45,1±2,8 - 5 55,3±3,9 65,5±3,6 49,7±3,3 67,0±2,9 10 60,2±3,1 66,4±3,9 58,5±2,0 61,3±4,7 59,9±5, НСР005 11,0 13,8 9,9 13,9 Также следует отметить, что вблизи источника загрязнения хвоя функционирует практически нормально первые 2 года, а на третий год более 50% ее опадает. На контрольном участке, заметное опадение хвои начинается с 4-х летнего возраста и даже на 5-й год ее остается до 40%.
Загрязнение атмосферы сказывается не только на продолжительности жизни хвои, но и на ее размерах по длине. Вблизи источника загрязнения однолетняя хвоя на 31,7% короче аналогичной хвои на расстоянии в 10 км, а трехлетняя на 22,9%.
Если подсчитать общую длину хвои на 1 см прироста осевого побега за все годы жизни хвои, то окажется, что на пробной площади №1 она составит 10,2 м, а на пробной площади №3 19,0 м или почти в 2 раза больше. Это сказывается на интенсивности процесса фотосинтеза, накоплении органического вещества и в итоге – на приросте, как по высоте, так и по диаметру.
В связи с тем, что условия для появления, роста и развития подроста сосны в радиусе до км – практически отсутствуют, его «нишу» успешно занимают менее прихотливые древесно кустарниковые породы. Одной из основных является клен ясенелистный.
По данным М.И. Трунова (2002) для своего нормального развития клен не везде находит условия. Поэтому на расстоянии более 5 км появляющийся подрост клена погибает в возрасте до – 7 лет от недостатка света под пологом леса. Но на близком расстоянии он появляется в массе и развивается нормально. Этому способствуют и большая освещенность под пологом леса (снижение охвоенности кроны), и видимо, накопление загрязнителей в почве не препятствует его росту. В этих условиях в возрасте 30 лет клен достигает диаметра 13 – 14 см, высоты – 8,5 метров, к 40 годам – 16 см и 9,0 – 9,5 м. Практически полное отсутствие подроста сосны на пробной площади №1, позволяет прогнозировать не желательную смену хвойных на малопродуктивные лиственные насаждения.
Выводы 1. При приближении к источнику загрязнения, происходит повышение содержания тяжелых металлов в ассимиляционных органах. Содержание железа возрастает - до 10%, марганца почти в 2 раза, свинца - в 1,8 раза. В то же время существенных различий в накоплении ТМ в хвое с увеличением ее возраста от 1 до 3 лет не выявлено.
2. Воздействие атмосферных поллютантов приводит к снижению размеров хвои по длине - на 25,0%, массы 100 хвоинок с лидерного побега - на 40,3%, с боковых ветвей нижнего яруса на 45,1%, продолжительность жизни хвои снижается с 5 до 3 лет в непосредственной близости (1 км) от источника загрязнения.
3. Средний общий прирост по высоте под влиянием поллютантов снижается - на 13,3%, а по диаметру - на 12,5%. В то же время средний периодический прирост за последние 10 лет имеет тенденцию увеличения по сравнению со средним общим по высоте в среднем - на 17,6% и по диаметру - на 26,8%.
4. Пыльца, на фоновом участке (10 км) обладает более высокими фертильными свойствами, большим накоплением запасных питательных веществ и физиологически активных соединений, поэтому она обладает большей оплодотворяющей способностью в сравнении с пыльцой, собранной в радиусе 1 км от промышленной зоны города. Стерильных пыльцевых зерен достоверно меньше (t факт=4,19) на расстоянии 10 км.
5. Наибольший уровень цитологических нарушений в меристеме проростков семян сосны, в раза превышающий фоновый, установлен на 5-ти километровом расстоянии от источника загрязнения. На ПП №1 (1 км), количество аберрантных клеток ниже, чем в контроле, вследствие гибели клеток из-за высокой нагруженности перестройками хромосом.
Индивидуальный учет цитологических показателей каждого дерева выявил высокую гетерогенность популяции по признакам устойчивости к химическим загрязнителям и мутабельности.
6. Всхожесть темных семян не зависела от степени загрязнения участка и оставалась достаточно высокой – 81-85%. Фракции белых семян на самом загрязненном участке имели до 1/3 пустых и недоразвитых семян, всхожесть их колебалась от 0 до 50%. Повышенной жизнеспособностью обладают семена черной и темно-серой рас, удельный вес которых на расстоянии в 1 км от источника загрязнения составляет - 50,0%, а на расстоянии в 10 км 73,2%.
7. Вблизи источника загрязнения удельный вес благонадежного подроста не превышает - 20% от общего его количества, а на расстоянии в 10 км его становится - более 90%. У источника загрязнения подрост существенно отличается по приросту в высоту, количеству хвои на единицу прироста, морфологическим показателям. В сосновых насаждениях возник разрыв в возрастной структуре, когда в экосистеме остаются деревья примерно одного возраста, и нет молодого поколения, экосистемы деградируют.
По материалам диссертации опубликованы следующие работы Публикации в рецензируемых изданиях 1.Егоркина Г.И. Цитогенетическое изучение сосны обыкновенной в городских лесах г. Бийска / Егоркина Г.И., Валетова Е.А. // Ползуновский вестник, 2004, № 2.- С.110- 2.Валетова Е.А. Фертильность пыльцы сосны обыкновенной в условиях различной антропогенной нагрузки / Валетова Е.А., Егоркина Г.И. //Лесное хозяйство, 2008, № 5. С.41-43.
Публикации в других изданиях 1.Валетова Е.А. Влияние техногенного загрязнения на содержание тяжелых металлов в хвое сосны / Валетова Е.А. // Восстановление нарушенных ландшафтов. Барнаул: Изд-во АлтГУ. 2004.-С.261-264.
2.Валетова Е.А. Влияние техногенного загрязнения тяжелыми металлами на рост сосны / Валетова Е.А. // Доклады III Межд. науч-практ. конф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде». Семипалатинск: 2004.- С.357-359.
3.Валетова Е.А. Морфологические изменения хвои сосны под влиянием поллютантов / Валетова Е.А.// Состояние и перспективы развития плодоводства, овощеводства и лесного хозяйства Западной Сибири. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005.-С.223-225.
4.Валетова Е.А.Тяжелые металлы в ассимиляционном аппарате сосны обыкновенной / Валетова Е.А.// Состояние и перспективы развития плодоводства, овощеводства и лесного хозяйства Западной Сибири. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005.- С.226-228.