В ЮФУ исследовали адаптивный потенциал растительности к загрязнению экосистем реки Дон

Учёные Южного федерального университета и Южного научного центра РАН исследовали природные и антропогенные факторы экосистемы дельты реки Дон и устьев малых рек бассейна Азовского моря, которые определяют адаптивный потенциал растений-макрофитов к воздействию тяжёлых металлов на примере рогоза Лаксмана.

Растения-макрофиты являются неотъемлемой частью аквальных экосистем и вносят большой вклад в энергетические потоки и массоперенос химических элементов на границе вода-суша. Литоральные макрофиты in situ используются для оценки и диагностики качества почв, вод, донных отложений, воздуха.

По результатам исследования гидроморфных почв установлены превышения валового содержания ряда металлов над регламентируемыми предельно-допустимыми концентрациями. По словам учёных, металлы имеют антропогенный источник поступления, обусловленный близостью к населённым пунктам береговой зоны устья реки Дон и малых рек, деятельностью промышленных предприятий Ростовской агломерации и аэротехногенным привносом.

«Мы обнаружили морфометрические трансформации – аномалия пролификация генеративных органов в популяциях сообществ растений Typha laxmannii Lepech, произрастающих на территории локальных импактных зон дельты реки Дон. Впервые на тканевом и внутриклеточном уровнях детально изучена структура растений-макрофитов Typhа laxmannii, выросших в условиях загрязнения металлами», - рассказала заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и биотехнологии имени Д. И. Ивановского ЮФУ Татьяна Минкина.

Рогоз Лаксман (Typha laxmannii Lepech) – это многолетнее земноводное травянистое растение. Ученые ЮФУ установили взаимосвязь между накоплением и распределением Mn, Cr, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd в растениях рогозов и особенностями тканевой и ультраструктурной организации их надземных и подземных частей.

Исследования растений, выполненные с использованием электронной микроскопии ЦКП «Современная микроскопия» ЮФУ, позволили выявить изменения клеточных мембран, а также основных цитоплазматических органелл в клетках листьев. При этом наиболее существенные изменения ультраструктуры отмечены в тканях листовой хлоренхимы. Ученые считают, что такие изменения способствуют замедлению онтогенетического развития растений и уменьшению их морфометрических параметров в условиях антропогенного загрязнения. В корнях по сравнению с листьями существенных изменений отмечено не было, что говорит о высоком адаптационном потенциале растений рогоза Лаксмана. Результаты работы, выполненной при поддержке фонда РФФИ проекты № 19-05-50097, 18-05-80022, 20-55-05014 Арм_a и Российской академии наук, проект № AAAA-A19-119011190176-7 опубликованы в журнале Plant and Soil (Q1).

«Наше исследование – иллюстрация того, насколько важно изучать естественный фитопотенциал растений для фундаментальных и прикладных целей. Во многих странах, особенно европейских, фиторемедиация успешно и широко применяется как основной прием снижения антропогенного загрязнения почв, которые становятся неспособны обеспечить эффективную нейтрализацию загрязнителей за счет нарушения почвенных функций. Совместно с коллегами из Ереванского университета мы с 2017 года активно проводим исследования по выявлению видов растений, обладающих высоким потенциалом для фитоэкстракции и фитостабилизации тяжёлых металлов. В скором времени это позволит разработать новейшие эффективные подходы к оценке устойчивости почв к химическому загрязнению с учетом разнообразия почв, природных условий и уровня загрязнения», – отметила Татьяна Минкина.

В дальнейшем новые подходы и методы, которые применили в своем исследовании ученые ЮФУ, могут быть применены для осуществления почвенно-экологического мониторинга, а также при разработке комплекса мер по регулированию качества антропогенно-трансформированных почв. Также установленные закономерности поступления металлов в растения можно будет применять при разработке подходов к фиторемедиации загрязненных экосистем.