Теоретическая и прикладная экология

1995-43012618-8406

10.25750/1995-4301-2026-1-047-055

Other

Тератоморфизм пыльцы Pinus sylvestris L. в условиях промышленного загрязнения городской среды

Pinus sylvestris L. pollen teratomorphism under conditions of industrial pollution of the urban environment

Василевская

Н. В.

Vasilevskaya

N. V.

n.v.vasilevskaya@gmail.com

https://orcid.org/0000-0002-6926-9353

Осечинская

П. В.

Osechinskaya

P. V.

https://orcid.org/0000-0002-4292-360X

Murmansk Arctic University (Murmansk, Russia)

Мурманский арктический университет (Мурманск, Россия)

25032026

14755

http://www.envjournal.ru/ari/v2026/v1/26105.pdf

В статье представлены результаты анализа пыльцы сосны (Pinus sylvestris L)., произрастающей в условиях промышленного города Апатиты, расположенного за полярным кругом. Пробные площадки заложены в импактной зоне обогатительной фабрики АНОФ-2, где происходит переработка апатит-нефелиновых руд, и хвостохранилища. В результате палиноморфологического анализа пыльцы сосны выявлено 23 тератоморфы с различными аномалиями развития: без воздушных мешков, с их редуцией, одномешковые, разномешковые, с их асимметричным расположением и нарушением развития, с одним линзовидным или воротничковым воздушным мешком, карликовые (в том числе безмешковые, с их редукцией, одномешковые, с петлеобразно разросшейся экзиной), с разрывами экзины, редуцированным телом, гигантские с нормально развитыми воздушными мешками и их патологиями (одномешковые, безмешковые, разномешковые, с их редукцией, с воротничковым воздушным мешком и с нарушениями экзины), с крупными поперечными или продольными трещинами в центре тела пыльцевого зерна, полиады. Содержание пыльцы P. sylvestris с аномалиями развития в протестированных образцах очень высокое (80,4–90,4 %). Наиболее распространёнными тератоморфами являются пыльцевые зёрна нормальных, карликовых и гигантских размеров с патологиями воздушных мешков. Образование большого количества генетически аномальных форм пыльцы P. sylvestris и особенности её тератологий свидетельствуют о высоком уровне загрязнения среды г. Апатиты. Пыльца сосны может использоваться как биомонитор для выявления фитотоксического и мутагенного действия поллютантов.

The article presents the results of the palinological analysis of Pinus sylvestris L. growing in the Apatity industrial city, located above the Arctic Circle (Murmansk Region, Russia). Apatity is impacted by the Apatit JSC, which is one of the world leaders in the production of phosphate raw materials for mineral fertilizers. Four sample plots are laid in the impact zone of the apatite-nepheline processing plant (ANPP-2) and its tailing dump. At the end of June microstrobils with mature pollen (N = 35) are collected at each sample plot and fixed in a 40 % alcohol solution. For palynological analysis, the pollen was stained by Lugol’s solution. The studies were carried out by light microscopy, with a 200 magnification. As a result of palynomorphological analysis of pine pollen samples, 23 teratomorphs with various developmental anomalies were identified: without sacci, with their reduction, with a single saccus, with two dissimilar sacci, with their asymmetric arrangement and developmental disorders, with one lenticular or collar saccus, dwarf (including without sacci, with their reduction, with a single saccus, with a loop-like overgrown exine), with exine ruptures, with reduced body, giant with normally developed sacci or with their pathologies (with a single saccus, without sacci, with two dissimilar sacci, with their reduction, with a collar saccus and with exine disorders), with large transverse or longitudinal cracks in the center of the pollen grain body, polyads. The teratomorphic pollen content in the tested samples is very high (80.4–90.4 %). The most common teratomorphs are pollen grains of normal, dwarf and giant sizes with anomalies in the development of sacci. Such pollen loses not only its ability of long-range transport through air, but also its ability to pollinate and fertilize. From the adaptive evolution point of view, the bilaterally symmetrical sacci of coniferous pollen, first of all are balancers on the ovule nucellus. Violation of their morphological structure does not allow them to perform this function and limit reproduction. A large quantity of genetically abnormal P. sylvestris pollen forms and the peculiarities of its teratology indicate a high level of environmental pollution of the city of Apatity. Due to its sensitivity to pollutants P. sylvestris pollen can be used as a biomonitor to detect the phytotoxic and mutagenic effects of them.

пыльцатератогенезPinus sylvestrisпромышленное загрязнениеСубарктика

pollenteratogenesisPinus sylvestrisindustrial pollutionSubarctic

1. Дзюба О.Ф. Палиноиндикация качества окружающей среды. СПб.: Недра, 2006. 197 с.

2. Kalbande D.M., Dhadse S.N., Chaudhari P.R., Wate S.R. Biomonitoring of heavy metals by pollen in urban environment // Environ. Monit. Assess. 2008. V. 138. P. 233–238. doi: 10.1007/s10661-007-9793-0

3. Comtois P., Schemenauer R.S. Tree pollen viability in areas subject to high pollutant deposition // Aerobiologia. 1991. V. 7. P. 144–151. doi: 10.1007/ BF02270683

4. Gottardini E., Cristofolini F., Paoletti E., Lazzeri P., Pepponi G. Pollen viability for air pollution biomonitoring // J. Atmos. Chem. 2004. V. 49. P. 149–159. doi: 10.1007/s10874-004-1221-z

5. Namork E., Johansen B.V., Løvik M. Detection of allergens adsorbed to ambient air particles collected in four European cities // Toxicol. Lett. 2006. V. 165. No. 1. P. 71–78. doi: 10.1016/j.toxlet.2006.01.016

6. Ерохина И.С., Елькина Н.А., Марковская Е.Ф. Палиноиндикация природной среды г. Костомукши // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2011. № 6. С. 20–23.

7. Cerceau-Larrival M.Th., Bocquel C., Carbonnier-Jarreau M.C., Verhille A.M. Pollen: bio-indicator of pollution // J. Aerosol Sci. 1996. V. 27. Suppl. 1. P. S227–S228. doi: 10.1016/0021-8502(96)00186-3

8. Calzoni G.L., Antognoni F., Pari E., Fonti P., Gnes A., Speranza A. Active biomonitoring of heavy metal pollution using Rosa rugosa plants // Environ. Pollut. 2007. V. 149. No. 2. P. 239–245. doi: 10.1016/j.envpol.2006.12.023

9. Faur A., Şteflea F., Ciuciu A.E. Study on pollen viability as bioindicator of air quality // Annals of West University of Timişoara. Biology. 2012. V. 15. No. 2.P. 137–140.

10. Василевская Н.В., Петрова Н.В. Морфологическая изменчивость пыльцы Pinus sylvestris L. в условиях промышленного города (на примере г. Мончегорска) // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2014. № 4. С. 7–11.

11. Третьякова И.Н., Носкова Н.Е. Пыльца сосны обыкновенной в условиях экологического стресса // Экология. 2004. № 1. С. 26–34.

12. Калашник Н.А., Ясовиева С.М., Преснухина Л.П. Аномалии пыльцы хвойных видов деревьев при промышленном загрязнении на Южном Урале // Лесоведение. 2008. № 2. С. 33–40.

13. Sheng X., Zhang S., Jiang L., Li K., Gao Y., Li X. Lead stress disrupts the cytoskeleton organization and cell wall construction during Picea wilsonii pollen germination and tube growth // Biol. Trace Elem. Res. 2012. V. 146. No. 1. P. 86–93. doi: 10.1007/s12011-011-9212-9

14. Vasilevskaya N.V., Domakhina A.D. Teratomorphism of pollen of Larix sibirica Ledeb. (Pinaceae Lindl.) 54 Теорeтическая и прикладная экология. 2026. № 1 / Theoretical and Applied Ecology. 2026. No. 1 in the Arctic urbanized territory // Czech Polar Reports. 2018. V. 8. No. 1. P. 24–36. doi: 10.5817/CPR2018-1-2

15. Vasilevskaya N.V., Petrova N.V., Domakhina A.D. Palynoindication of the environment of industrial cities in the Far North // IOP Conf. Ser.: Earth and Environmental Science. 2021. V. 839. Article No. 052020. doi: 10.1088/1755-1315/839/5/052020

16. Мингалёва Т.А., Горячев А.А., Мингалёва Е.И., Мингалёв А.И. Социальные и экологические функции общественных парков малого города в условиях Севера (на примере города Апатиты Мурманской области) // Труды Кольского научного центра РАН. 2020. Т. 11. № 8. С. 179–195. doi: 10.37614/2307-5252.2020.2.8.019

17. Карначёв И.П., Жиров В.К., Загвоздина О.И., Крымская М.М. Эколого-гигиеническая оценка состояния окружающей среды в районе размещения Хибинского горно-химического комплекса Мурманской области // Вестник МГТУ. 2011. Т. 14. № 3. С. 552–560.

18. Терещенко С.В., Марчевская В.В., Павлишина Д.Н. Пути снижения негативного воздействия горного производства на окружающую природную среду // Вестник Кольского научного центра РАН. 2016. Т. 4. С. 62–66.

19. Приймак Т.И., Зосин А.П., Маслобоев В.А. Экологические аспекты гипергенеза минерального сырья в условиях субарктики. Апатиты: Кольский науч. Центр РАН, 2013. 108 с.

20. Тимофеева Ю.Р., Степанова Е.А., Богданов В.Л.

Биологическая рекультивация нарушенных земель

горно-промышленным комплексом (на примере ОАО «Апатит») // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016. № 42. С. 294–299.

21. Воробьевская Е.Л., Седова Н.Б., Слипенчук М.В., Цымбал М.Н. Геоэкологические исследования снега и поверхностных вод в зимний период в центральной части Кольского полуострова // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 1. С. 64–70. doi: 10.25750/1995-4301-2020-1-064-070

22. Блинова И.В. Численность популяций орхидных и их динамика на северном пределе распространения в Европе // Ботанический журнал. 2009. Т. 94. № 2. С. 212–240.

23. Козубов Г.М. Биология плодоношения хвойных на Севере. Л.: Наука, 1974. 134 с.

24. Левковская Г.М. Зональные особенности современной растительности и рецентных спорово-пыльцевых спектров Западной Сибири // Методические вопросы палинологии: труды III Междунар. палинол. конф. М.: Наука, 1973. С. 116–120.

25. Бессонова В.П. Состояние пыльцы как показатель загрязнения среды тяжёлыми металлами // Экология. 1992. № 4. С. 45–50.

26. Токарев П.И. Морфология и ультраструктура пыльцевых зёрен. М.: Изд-во КМК, 2002. 51 с.

27. Дзюба О.Ф., Борейша И.К., Яковлева Т.П., Шейнерман Н.А., Надпорожская М.А. Качество пыльцы высших растений и некоторых клеточных структур животных организмов в условиях промышленной площадки ЛАЭС и города Сосновый Бор // Пыльца как индикатор состояния окружающей среды и палеоэкологические реконструкции. СПб: ВНИГРИ, 2001. С. 69–78.

1. Dzyuba O.F. Palinoindication of the environment quality. Sankt-Peterburg: Nedra, 2006. 197 p. (in Russian).

2. Kalbande D.M., Dhadse S.N., Chaudhari P.R., Wate S.R. Biomonitoring of heavy metals by pollen in ur

ban environment // Environ. Monit. Assess. 2008. V. 138. P. 233–238. doi: 10.1007/s10661-007-9793-0

3. Comtois P., Schemenauer R.S. Tree pollen viability in areas subject to high pollutant deposition // Aerobiologia. 1991. V. 7. P. 144–151. doi: 10.1007/BF02270683

4. Gottardini E., Cristofolini F., Paoletti E., Lazzeri P., Pepponi G. Pollen viability for air pollution biomonitoring // J. Atmos. Chem. 2004. V. 49. P. 149–159. doi: 10.1007/s10874-004-1221-z

6. Erokhina I.S., Elkina N.A., Markovskaya E.F. Palinoindication of the Kostomuksha environment // Proceedings of Petrozavodsk State University. 2011. No. 6. P. 20–23 (in Russian).

8. Calzoni G.L., Antognoni F., Pari E., Fonti P., Gnes A., Speranza A.N. Active biomonitoring of heavy metal pollution using Rosa rugosa plants // Environ. Pollut. 2007. V. 149. No. 2. P. 239–245. doi: 10.1016/j. envpol.2006.12.023

9. Faur A., Şteflea F., Ciuciu A.E. Study on pollen viability as bioindicator of air quality // Annals of West University of Timişoara. Biology. 2012. V. 15. No. 2. P. 137–140.

10. Vasilevskaya N.V., Petrova N.V. Morphological variability of pollen of Pinus sylvestris L. in the conditions of industrial town (Russia, Monchegorsk) // Proceedings of Petrozavodsk State University. 2014. No. 4. P. 7–11 (in Russian).

11. Tretyakova I.N., Noskova N.E. Scots pine pollen under environmental stress // Ecology. 2004. No. 1. P. 26–34 (in Russian).

12. Kalashnik N.A., Yasovieva S.M., Presnukhina L.P. Pollen anomalies of coniferous tree species under the industrial pollution in the Southern Urals // Lesovedenie. 2008. No. 2. P. 33–40 (in Russian).

14. Vasilevskaya N.V., Domakhina A.D. Terato-morphism of pollen of Larix sibirica Ledeb. (Pinaceae Lindl.) in the Arctic urbanized territory // Czech Polar Reports. 2018. V. 8. No. 1. P. 24–36. doi: 10.5817/CPR2018-1-2

16. Mingaleva T.A., Goryachev A.A., Mingaleva E.I., Mingalev A.I. Social and environmental functions of public parks of a small northern town (on the example of the Apatity town in the Murmansk region) // Herald of the Kola Science Centre of the RAS. 2020. V. 11. No. 8. P. 179–195 (in Russian). doi: 10.37614/2307-5252.2020.2.8.019

17. Karnachev I.P., Zhirov V.K., Zagvozdina O.I., Krymskaya M.M. Ecological and hygienic assessment of the state of the environment in the area of the Khibiny mining and chemical complex of the Murmansk region // Vestnik of MSTU. 2011. V. 14. No. 3. P. 552–560 (in Russian).

18. Tereshchenko S.V., Marchevskaya V.V., Pavlishina D.N. Ways to reduce negative environmental impact of mining industry // Herald of the Kola Science Center of RAS. 2016. V. 4. P. 62–66 (in Russian).

19. Priymak T.I., Zosin A.P., Masloboev V.A. Ecological aspects of hypergenesis of mineral raw materials in the subarctic region conditions. Apatity: Kola Science Center RAS, 2013. 108 p. (in Russian).

20. Timofeeva Yu.R., Stepanova E.A. Bogdanov V.L. Biological reclamation of disturbed land on the industrial complex (for the example OJSC “Apatite”) // Izvestiya Saint-Petersburg State Agrarian University. 2016. No. 42. P. 294–299 (in Russian).

21. Vorobyevskaya E.L., Sedova N.B., Slipenchuk M.V., Cymbal M.N. Environmental situation in the central part of the Kola Peninsula // Theoretical and Applied Ecology. 2020. No. 1. P. 64–70 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2020-1-064-070

22. Blinova I.V. Number of individuals and dynamics of orchid populations at the northern limit of their distribution in Europe // Botanicheskii Zhurnal. 2009. V. 94. No. 2. P. 212–240 (in Russian).

23. Kozubov G.M. Biology of coniferous fruiting in the North. Leningrad: Nauka, 1974. 134 p. (in Russian).

24. Levkovskaya G.M. Zonal features of modern vegetation and rescent spore-pollen spectra in Western Siberia // Methodical issues of palynology: trudy III Mezhdunarodnoy palinologicheskoy konferentsii. Moskva: Nauka, 1973. P. 116–120 (in Russian).

25. Bessonova V.P. Pollen state as an index of environmental pollution with heavy metals // Eckologiya. 1992. No. 4. P. 45–50 (in Russian).

26. Tokarev P.I. Morphology and ultrastructure of pollen. Moskva: KMK Publishing House, 2002. 51 p. (in Russian).

27. Dziuba O.F., Boreisha I.K., Yakovleva T.P., Sheynerman N.A., Nadporozhskaya M.A. The quality of higher plants pollen and some cellular structures of animals in the industrial site of the Leningrad Nuclear Power Plant and in Sosnovyy Bor city // Pollen as an indicator of environmental state and paleoecological reconstructions. Sankt-Peterburg: VNIGRI, 2001. P. 69–78 (in Russian).