Аллергенные растения во флоре г. Донецка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

«ЛУГАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ТАРАСА ШЕВЧЕНКО»

Факультет естественных наук

Кафедра биологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по ботанике

на тему: Аллергенные растения во флоре г. Донецка

Студентки 3 курса,

специальности Химия.Биология

форма освоения заочная

Тишиной Марины Александровны

Руководитель:

Домбровская

Светлана Сергеевна

Национальная шкала _________________

Количество баллов: ___ Оценка ECTS __

Члены комиссии:

__________ _________________________

__________ _________________________

__________ _________________________

Луганск – 2021 год

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Параметры состояния экологических сред в промышленном регионе могут включать бесчисленное множество индикаторов и критериев, которые в совокупности формируют антропотехногенную нагрузку на геосистемы. В этих системообразующих балансах особое значение имеют те показатели, влияние которых прямо или опосредованно связано с качеством жизни и уровнем здоровья человеческой популяции: в регионе или в общепланетарном масштабе [2, 20]. В условиях степного климата и повышенного уровня техногенных нагрузок в промышленном мегаполисе (г. Донецке) в летний и раннеосенний периоды формируются особые агрессивные состояния приземного слоя атмосферы. В этих условиях, факторы сухости воздуха и его запыленности превышают пределы выносливости систем человеческого гомеостаза, что отражается в появлении многочисленных неспецифических иммунных ответов. Среди загрязняющих веществ биологического происхождения особую актуальность приобретает пыльца аллергенных растений, как «биоструктура», которая в условиях техногенно загрязненной среды может аккумулировать на своей поверхности аллергенные микрочастицы и транспортировать их на значительные расстояния, вследствие чего прогрессируетрост заболеваемости населения поллинозом [13, 14].

Проблема поллинозов, то есть аллергических болезней, вызванных пыльцой растений, имеет ярко выраженный региональный характер. Распространенность реакции на растения обусловлена экологическими условиями региона, разнообразием флоры, сроками цветения растений, степенью аллергенности их пыльцы. В связи с этим возникает острая необходимость разработки в каждом регионе научно обоснованного представления об аллергенных растениях и их пыльцевых комплексах для проведения профилактических работ и лечения больных поллинозом [30].

Недостаток информации об особенностях флористического состава аллергенных растений (для объяснения характера течения заболевания), несмотря на доминирующее их значение в развитии поллинозов, является актуальной проблемой не только Донецкой Народной Республики, но и мирового сообщества.

Актуальность и новизна исследования, заключается в том, что в данной работе уделяется особое внимание исследованию таксонометрического анализ аллергенных растений во флоре г. Донецка, пыльцевой продуктивности - качественного и количественного состава пыльцы в воздухе.

Объект исследования – флора г. Донецка.

Предметом исследования - аллергенные растения во флоре г. Донецка.

Цель исследования – обобщение и систематизация данных литературы, комплексный эколого-биологический анализ аллергенных растений в условиях сформированной специфики урбанофлоры г. Донецка.

Задачи исследования изучить методическую и научную литературу,тенденции современных научных исследований по теме исследования:

- выявить особенности аллергенной флоры урбанизированных территорий;

- проанализировать эколого-биоморфологические особенности пыльцы аллергенных растений:

- определить условия среды обитания и провести таксономический анализ аллергенной флоры г. Донецка;

- проанализировать основные методы анализа качественного и количественного составов аэроспектров пыльцы аллергенной флоры для выявления особенности их временной динамики и закономерности формирования.

Методы исследования – теоретический и критический анализы, сравнительно-сопоставительный, системно-структурный, факторный,статистический, функциональный, сравнительно-описательный, эмпирический.

Практическая значимость данной работы состоит в том, что результаты исследований открывают широкие перспективы для практического применения при разработке фундаментальных основ гигиенического менеджмента городской среды и как необходимый элемент реализации государственного экологического мониторинга в промышленном регионе.

1. АЛЛЕРГЕННЫЕ РАСТЕНИЯ И СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ: обзор литературы

1.1. Аллергенная флора урбанизированных территорий

Литературный обзор показал, что еще в период Греко-Римской цивилизации Плиний Старший (23–79 гг. н. э.) определил пыльцу, как источник дыхательной недостаточности. Клавдий Гален (129—199гг.) реакции непереносимости определенных веществ, возникающие в сезон пыления растений, называл идиопатией. Наиболее активное развитие изучения пыльцевой аллергии относится к периоду от XVI до ХХ в.. За этот промежуток времени прослеживается развитие актуальности исследований патологии и лечение поллинозов. Леонардо Баттало (1565 г.) был первым европейцем, который описал симптомы сезонной аллергии и назвал ее «розовый катар». Неемия Грю (1700 г.) начал изучать пыльцу разных видов растений. В 1873 году Чарльзом Блэкли была открыта этиология поллиноза[15]. Ч. Блэкли обнаружил что при нанесении цветочной пыльцы на слизистую полости носа и на кожу пациентов могут возникать симптомы ринита, появляются гиперемия и везикулы. Таким образом, он доказал, что этиологическим фактором поллиноза является пыльца растений. Доктор Л. Силич (1889 г.) впервые в России сделал заявление о поллинозе. Клеменс фон Пирке в 1906 г. пришел к выводу, что иммунная система способна продуцировать антитела и ввел термин «аллергия», а Альфред Вольф-Ейснер выдвинул утверждение, что сезонный аллергический ринит – это гиперчувствительная реакция [8].

Анализ литературных источников [1, 3, 4, 5, 8, 9, 17, 19, 20, 28, 29, 31, 32, 33, 45, 49, 52, 54] нашего времени свидетельствует о том, что разнообразие флоры конкретной территории, разные сроки цветения растений, степень аллергенности их пыльцы и экологическими условия региона являются определяющими факторами и носят явный региональный характер в развитии поллиноза (показано в табл.1.1). По данным ECRHS от 12,8 до 25,3% пациентов в Европе имеют полисенсибилизацию [36, 54].

Таблица 1.1

Виды растений с аллергенными свойствами пыльцы

Следует отметить, что дальнейшее развитие исследований в сфере урбанофлористики связано, прежде всего, с широким применением методов статистической обработки материалов, выявлением движущих факторов формирования фиторазнообразия аллергенов в городах, определением широтных и долготных векторов изменения видового богатства флор урбанизированных территорий, а также прогнозированием их развития [39, 40].

1.2. Эколого-биоморфологические особенности пыльцы аллергенных растений

Пыльца растений в качестве фонового компонента атмосферного аэрозоля встречается в атмосферном воздухе практически всех климатических зон [31]. Пыльца (pollen) представляет собой совокупность пыльцевых зерен (pollen grain) – сильно редуцированных мужских гаметофитов. Основная функция пыльцевого зерна (п.з.) – рассеяние мужских гамет. Каждое пыльцевое зерно является одним из партнеров в процессе оплодотворения, приводящим к образованию семени и, в конечном счете, – нового растения (спорофита). Форма п. з., структура и скульптура его оболочки детерминированы генетически и несут специфические признаки, т.е. пыльцевые зерна растений, принадлежащих к разным таксонам, имеют свои характерные особенности строения. В каждом отдельно взятом п. з. содержится вся генетическая информация, необходимая для развития гаплоидного растения, или эмбриоида. При оплодотворении эта информация передается женской гамете, что в результате приводит к формированию диплоидной стадии существования растения или спорофита (сначала семени, а затем растения) [34, 35]. Пыльцевое зерно – 2–3-клеточное образование, формирующееся, как правило, из материнских клеток внутри пыльников, по четыре (в тетрадах), служащее для размножения растений. Каждое п. з. содержит внутри своей многослойной, сложно устроенной оболочки (спородермы) вегетативную клетку и погруженную в ее цитоплазму генеративную клетку. Поверхность спородермы имеет характерный для каждого вида пыльцы рисунок (скульптуру), который используется для ее идентификации [54]. Морфологические характеристики пыльцевых зерен при микроскопических исследованиях рассматривают основные их признаки, а именно: полярность, симметрия, форма, размер, апертуры и др. Размеры пыльцы различны: 2–5 мкм [12, 16, 19]. Ветроопыляемые (анемофильные) растения, доминирующие в растительном покрове внетропической суши, имеют пыльцу средних размеров – 10–30 (60)мкм [41].

Существуют огромные различия относительно их опыления в мире. Очевидно, что процессы изменчивости в пыльце урбанизированных территорий начинаются с нарушений на биохимическом, клеточном и ультраструктурном уровнях проявляясь в изменении морфологической картины (рис.1.1).

Рисунок 1.1 Концептуальная модель экологической изменчивости пыльцы

В мире проводится значительное количество аэробиологических исследований, однако недостаточно сведений по изучению морфологии и биологической активности пыльцы. Если рассматривать способы исследования пыльцы аллергенных видов флоры в географическом аспекте, то следует отметить территориальную принадлежность направлений [27, 35, 38, 49, 51, 52]:

1) Европа – аэробиологический мониторинг, создание международной аэробиологической сети, составление пыльцевых календарей, изучение насыщенности атмосферы пыльцой, ее распространенность по географическим регионам, определение аллергенного эффекта. (ВРоссииAcer, Alnus, Betula, Corylus, Fraxinus, Populus, Salix, Ulmus.

2) Азия – изучение пыльцевой флоры и пыльцевых дождей для профилактики и лечения поллинозов. В Китае определенны главные пыльцевые аллергены и строки палинации таких видов, как Plantanus, Ulmus, Pterocarya, Casuariana, Salix, Populus и семейств – Cupressaceae, Moraceae, Pinaceae [13, 54]. В Турции определены аллергенные свойства пыльцы некоторых видов Pinus, Quercus, Platanus, Salix, Juglans, Fraxinus и семейств Moraceae, Amaranthaceae, Cupressaceae, Urticaceae [7, 14]. В Центрально-Казахстанском регионе, г. Ишимбая, при исследовании пыльцы выявлено 24 таксона с аллергенными свойствами, большое внимание уделено качественному и количественному анализу пыльцевых дождей [28, 29, 30, 34, 35, 36].

3) Северная Америка – определение аллергенных свойств пыльцы. В Университете Торонто создан Global Urban Biological Invasion Consortium, с целью обобщить усилия ученых при изучении биологических инвазий в городах, определить влияние экологических и антропогенных факторов на разнообразие чужеродных видов.

4) Южная Америка – исследование аэрозолей (биочастиц) и аэроаллергенов.

Таким образом, важную роль играет изучение закономерностей производства и распространения пыльцы аллергенных растений, анализ любых внешних и внутренних факторов, способных изменять процессы в системе «пыльца – человек – аллергическое заболевание» позитивным или негативным образом [1, 2, 8]. Все эти аспекты тесно связаны с состоянием здоровья населения, а именно профилактикой, диагностикой и терапией поллинозов.

2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Ландшафтные и климатические особенности района исследования

Несмотря на то, что аналитические работы по географической дифференциации видового и таксономического разнообразия городов Донецкой Народной Республики немногочисленны, в них показано, что видовое богатство урбанофлор подчиняется фундаментальной зависимости «площадь — число видов» и с ростом размера города количество видов сосудистых растений в нем увеличивается. Помимо этой основной закономерности биоразнообразие урбанофлор определяется природно-климатическими факторами [41, 44]. Выявлено, что высота местности детерминирует богатство аборигенных видов, а число и доля чужеродных видов уменьшаются с ростом континентальности климата (при смещении на восток) и увеличиваются с возрастом города [14, 15, 49].

Общая площадь г. Донецка — 385км². Город находится в центральной части Донбасса к югу от Донецкого кряжа. В Донецке насыпано 125 терриконов. Полезные ископаемые: уголь,известняки,гипс,глины, стекольный песок,гравий.

Донецк расположен в степной зоне, в верховьях реки Кальмиус и окружён небольшими лесами, холмами, реками и озёрами. В Донецке находятся 2 водохранилища —Нижнекальмиусское водохранилище и Донецкое море. Рельеф местности представляет собой холмистую равнину, расчленённую речными долинами. Средняя высота над уровнем моря — 140 м.Через город протекает 4 реки: Кальмиус,Бахмутка (Скоморошина), Асмоловка (Дурная), Черепашкина [48, 50].

Климатумеренно континентальный, характеризуется пониженной влажностью воздуха в течении всего года. Зима мягкая, короткая, лето жаркое, продолжительное. Средняя температура января −5,4 °C, июля +21,5 °C (общая характеристика по месяцам представлена на рис.2.1). Абсолютный минимум −36 °C, максимум +42 °C.

Рисунок 2.1 Средняя температура месяца, °С в г. Донецке

Среднее годовое количество осадков колеблется в пределах 380—550 мм (общая характеристика по месяцам представлена на рис.2.2).

Рисунок 2.2 Количество осадков, мм в г. Донецке

Зимой господствуют северо-восточные, юго-восточные и восточные ветры, летом — северо-западные и западные ветры, ветра южного направления бывают редко (общая характеристика направлений ветра представлена на рис.2.3, 2.4, 2.5).

Рисунок 2.3 Повторяемость направления ветра за год, % в г. Донецке

Рисунок 2.4 Повторяемость направления ветра в июле, % в г. Донецке

Рисунок 2.5 Повторяемость направления ветра в январе, % в г. Донецке

Характерно жаркое и засушливое лето и переменчивая, иногда холодная зима. Тёплая погода устанавливается с середины апреля и держится в течение 170—180 дней. Период без заморозков в среднем 190—200 дней. Летом в Донецке высокая температура воздуха, засухи и резкие переменчивые ветра. Первые холода появляются в ноябре, месяц ветреный, иногда с заморозками и снегопадами, но снег редко лежит больше одного-двух дней. В холодное время года преобладает Азиатский антициклон. Погода неустойчива, так как равнинная местность способствует свободному продвижению атлантических, арктических и континентальных воздушных масс, морозы часто сменяются оттепелями [10, 17, 18, 40, 49].

Таким образом, описание физико-географических условий района исследования, а также характеристика экотопов техногенно трансформированной территории Донецка необходимы для конкретизации условий существования аллергенных видов растений и формирования комплексного представления о территории, где были проведены и получены результаты эксперимента [14].

2.2Аллергенные растения во флоре г. Донецка (таксономический анализ)

Видовой состав флоры территории г. Донецка с течением времени претерпел изменения, под влиянием комплексного сочетания природных и антропогенных факторов. В частности, следствием урбанизации территории стало сокращение разнообразия аборигенных видов и гомогенизации биоты аллергенной флоры.

Обследование видового состава аллергенных растений г.Донецка проводилось в течении вегетационного периода маршрутно-экспедиционным методом с последующим составлением общих перечней выявленных растений и их эколого-морфологических описаний. Видовую принадлежность растений-аллергенов определяли по определителям высших растений, атласам, справочной литературе [27, 32, 47, 52, 53]. Экоморфы приводили согласно классификации А.Л. Бельгарда и Я.П. Дидуха. По данным критического изучения видового состава урбанофлоры города Донецка, было выявлено 68 видов растений-аллергенов, относящихся к 2 отделам, 3 классам, 17 семействам и 36 родам высших сосудистых растений [6, 7, 19, 32]. Преобладающими по численности были представители отдела Покрытосеменные (Magnoliophyta), из которых более 50 видов относятся к классу Двудольные (Magnoliopsida) и 12 видов – Однодольные (Liliopsida). Отдел Голосеменные (Pinophyta) представлен 2 видами, которые принадлежат к семейству Сосновые (Pinaceae). Спектр трех ведущих семейств сформировали Маревые (Chenopodiaceae), Мятликовые (Poaceae) и Астровые (Аsteraceae). Меньшей видовой насыщенностью отличаются семейства Ивовые (Salicaceae), Подорожниковые (Plantaginaceae) и Кленовые (Acerасеаe), имели место другие семейства представленные 1–3 видами [10, 11, 22, 23, 24, 25, 26, 32,37,43, 46, 47, 50].

3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Анализ качественного и количественного составов аэроспектров пыльцыаллергенной флоры г. Донецка (аэропалинологический анализ)

Палинология – это наука о пыльце и спорах растений [54]. Преимущества палинологического метода:

1. Каждое пыльцевое зерно (п. з.) и спору можно идентифицировать до семейства, рода, а иногда и вида, благодаря их морфологическим особенностям.

2. Высшие растения продуцируют огромное количество пыльцевых зерен и спор, оболочки которых, попадая на поверхность, фоссилизуются, становясь компонентами осадочных отложений, сохраняя при этом свои морфологические особенности.

3. Оболочка как п. з., так и споры (спородерма) состоит из химического вещества, в том числе из спорополленина, который устойчив к различным физическим и химическим воздействиям; пыльцевые зерна и споры благодаря характерному морфологическому строению легко переносятся ветром, водами, птицами, насекомыми [6, 16, 17, 31].

Палинологическая наука объединяет множество научных направлений: мелиссопалинапогия, криминалистическая палинология, палеопалинология. археологическая палинология, аэропалинология и другие [14].

Аэропалинология – область современной биологии, изучающая пассивно циркулирующие в атмосфере п. з. и споры растений [13]. В свою очередь, аэропалинологические исследования изучают таксономический состав аэроспектра в различных регионах, оценивая долю пыльцы различных таксонов, в том числе и аллергенной, устанавливаются сроки начала и продолжительности пыления таксонов; рассматривается влияние различных метеопараметров на концентрацию пыльцы в атмосфере; аэробиологические данные совмещают с данными аллергологических проб для установления следственно-причинных связей между присутствием в воздухе пыльцы определенных растений и возникновением аллергических реакций, что помогает установить таксономическую принадлежность аэроаллергенов, характерных для регионов исследования, время их появления в воздушном спектре [21, 54].

Для улавливания биологических частиц используются ловушки двух типов [16, 28, 31]:

гравитационные – взвешенные в воздухе частицы осаждаются под действием силы тяжести на горизонтальную поверхность;

импакторные – взвешенные в воздухе частицы движутся вместе с потоком воздуха и осаждаются на поверхности различных типов и ориентации (рис. 3.1 пыльцеуловитель Буркарда). Они, в свою очередь, бывают естественными или искусственно созданными. Большинство импакторных ловушек относится к волюметрическому типу, поток воздуха в них создается принудительно, за счет работы воздушной помпы.

Рисунок 3.1 Пыльцеуловитель Буркарда

Принцип действия волюметрического пыльцеуловителя Буркарда основан на принудительной подаче известного объема воздуха. Концентрация представлена в виде количества пыльцевых зерен в кубическом метре воздуха в сутки (п.з./м³). Использование ловушки Буркарда дает возможность сопоставлять результаты мониторинга с данными европейских исследователей.

Для подсчета и построения графиков и календаря пыления используют программу «Microsoft Exel».

Как правило, в основу разработки Календарей пыления положены следующие рекомендации [30, 43, 44]:

1. Число таксонов, входящих в состав Календаря пыления, не должно превышать 15.

2. Выбор таксонов должен быть обусловлен их аллергенными свойствами и частотой встречаемости.

3. Данные усредняются за декаду и представляются в виде диаграммы, выполненной в логарифмическом масштабе.

3.2 Результаты исследований

В исследовании использовались: традиционные методы сравнительной флористики для анализа структуры аллергенной флоры и литературный обзор ранее проведенных статистических методов исследования. Анализ нагрузок (рис.3.2, 3.3), которые вкладывают урбанофлоры в формирование первого статистического фактора, является широтный, зональный фактор [10, 32, 37, 39, 42, 50].

Рисунок 3.2 Соотношения жизненных форм ( д - деревья и кустарники; кч - кустарнички, полукустарники и полукустарнички; тм - травянистые многолетники; то - однолетники и двулетники)

Рисунок 3.3 Факторный анализ, визуализирующий взаимодействие антропогенных факторов и некоторые характеристики структур урбанофлор

Сопряженный анализ и визуализация характеристик урбанофлоры г.Донецка в факторном пространстве позволяет сделать выводы, что наиболее важным для формирования структур урбанофлор являются занимаемая площадь, климат и промышленность [44, 49]. Именно эти характеристики оказывают наибольшее влияние на количество адвентивных видов и однолетников в урбанофлорах. Количество эуксерофитов также зависит от площади города, что связано, очевидно, с количеством подходящих для них местообитаний. А вот количество населения города оказывает меньшее влияние на произрастание в урбанофлоре эуксерофитов, чем его площадь. Изученные характеристики антропогенно трансформированных флор в малой степени связаны с плотностью населения. Это, по-видимому, объясняется тем, что площадь городов находятся в прямой зависимости с количеством и разнообразием местообитаний и свободных экологических ниш в них, которые пригодны для произрастания растений [49, 51].

По результатам типологического анализа аллергенной флоры, с точки зрения урбанизированных техногенных территорий, можно отметить, что чаще всего однолетники встречаются во флоре хлебокомбинтов (37,5%) и автодорог (38,5%). Отмечается высокий процент деревьев во флорах на территории металлургического и коксохимического заводов, также отмечена высокая доля кустарников, что вероятно связано с различным типом антропогенного воздействия на этих территориях и адаптационными процессами [50].

В результате обследования видового состава аллергенных растений г.Донецка в течении вегетационного периода маршрутно-экспедиционным методом выявлены ведущие семейства Aceraceae(4вида),Asteraceae (8),Brassiceae(4),Chenopodiaceae (15),Fabaceae(2),Lamiaceae(2),Poaceae(13),Polygonaceae(4),Rosaceae (3),Salicaceae(3),Scrophulariaceae(9).

Установлено, что участие тех или иных видов в фитоценозах и широта их ценотической амплитуды неоднородны и разнятся [45].

По приуроченности к типу ценозов наиболее многочисленной группой были синантропофанты, затем шли сильванты, третье место в эколого–ценотической структуре занимали пратанты. Остальные ценоморфы были малочисленными [7, 54].

По отношению к условиям почвенного увлажнения аллергенные растения урбанофлоры были разделены следующим образом: ксерофиты и ксеромезофиты (виды, наименее требовательные к влаге) составили 38 видов. Мезоксерофиты и мезофиты (более требовательные к условиям увлажнения) – менее выражены 24 вида. Мезогигрофитов и гигрофитов (растений требовательных к влаге) всего 4 вида [27, 32, 48, 49 52].

Существенную роль в жизнедеятельности аллергенных растений играет свет, который в условиях исследуемой территории является важным лимитирующим фактором их распространения в фитоценозах [45, 48]. По отношению к свету преобладающими группами гелиоморф были гелиофиты и гелиосциофиты, затем шли сциогелиофитов или сциофитов их оказалось 12 видов.

Не менее значимым экологическим фактором, определяющим возможность существования вида на той или иной территории, являлся температурный режим [6, 7]. По отношению к температуре большинство аллергенных растений (50,7 %) были олиготермами – видами, выдерживающими сравнительно низкие температуры (0–15 ⁰С) окружающей среды со сравнительно теплым летом и холодной зимой. На втором месте по числу видов стояли мегатермы (25,4 %) – теплолюбивые растения, оптимум которых лежит в области повышенных температур. Третье место в структуре аллергенной флоры занимали мезотермы (23,9 %) – растения, имеющие хорошо выраженный летний вегетационный сезон и продолжительный зимний период покоя [4, 5, 9, 10, 18, 22, 23, 24].

Если рассматривать центральные районы г. Донецка (мониторинговая сетка города представлена в приложении 1), где проходил анализ некоторых видов в первые декады месяцев с июня по сентябрь [37], учитывая специфику перемешивания воздушных масс в приземном слое атмосферы, базовые точки сбора материала были разделены на перекрестки автодорог 1-10 (пересечение улицы Артема и проспекта Лагутенко; улицы Артема и проспекта Ильича; улицы Артема и бульвара Шевченко; улицы Артема и улицы Челюскинцев; улицы Артема и улицы Орбиты; улицы Щорса и проспекта Ватутина; проспекта Ильича и улицы Марии Ульяновой; проспекта Ильича и бульвара Шахтостроителей; бульвара Шевченко и бульвара Шахтостроителей; проспекта Мира и проспекта Червоногвардейский) и парковые рекреационные зоны 11-15 (центральная часть бульвара Пушкина; Городской парк культур и отдыха (парк Ленинского комсомола); парк Победы (набережная р. Кальмиус, Калининский район); центральный парк культуры и отдыха им. А. С. Щербакова; парк кованых фигур).

Диагностические сезонные спектры пыльцевых рядов для конкретных селитебных экотопов г.Донецка выделили: доминантный палиноспектр первых декад месяцев с июня по сентябрь (в табл. 3.1, 3.2, 3.3 указаны названия родов в визуализационной схеме результатов эксперимента) [33, 37]

Таблица 3.1

Соотношение палиноструктур в спектре доминантных видов селитебных экотопов г. Донецка первой декады июня, %

Таблица 3.2

Соотношение палиноструктур в спектре доминантных видов селитебных экотопов г. Донецка первой декады июня, %

Причем, палиноспектр первой декады августа показал существенное доминирование двух аллергенных видов растений: AmbrosiaartemisiifoliaL. и ArtemisiavulgarisL. Видно, что летние месяцы в г. Донецке характеризуются доминированием в палиноспектрах представителей семействаAsteraceae.

Таблица 3.3

Соотношение палиноструктур в спектре доминантных видов селитебных экотопов г. Донецка первой декады августа, %

Таблица 3.4

Соотношение палиноструктур в спектре доминантных видов селитебных экотопов г. Донецка первой декады сентября, %

Доминантный палиноспектр первой декады сентября (табл. 3.4)содержитследующиевиды:Ambrosia artemisiifolia L., Atriplex patens (Litv.) Iljin, Diplotaxis muralis (L.) DC., Artemisia vulgaris L., Chenopodium album L., Echium vulgare L.,Sonchus arvensis L.,Brassica campestris L.,Stenactis annua Nees [37]. Такой спектр обусловлен осенней ревитализацией представителей некоторых видов урбанофлоры, особенно семействаBrassicaceae.

Составленные палинологические спектры отражают видовую специфику местности, сезонно и локально-экотопически стабильны, выгодны для диагностических задач и мониторинга поллинозов в промышленном мегаполисе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Территория г. Донецка, который является крупным промышленным городом, испытывает значительную техногенную и антропогенную нагрузки.

В результате применения сравнительно-сопоставительного, системно-структурного, факторного анализа теоретического и критического анализа, в ходе данной работы, были выявлены особенности аллергенной флоры урбанизированных территорий, в частности города Донецка. Проанализированы эколого-биоморфологические особенности пыльцы аллергенных растений первых декад месяцев с июня по сентябрь. Качество пыльцевых зерен, а именно морфологическая изменчивость, в условиях г.Донецка, зависит от воздействия различных антропогенных факторов.

Определены условия среды обитания и проведен обобщенный таксономический анализ аллергенной флоры города (выявлено около 68 видов растений-аллергенов). В результате обследования видового состава аллергенных растений г.Донецка в течении вегетационного периода маршрутно-экспедиционным методом выявлены следующие ведущие семействаAceraceae(4вида),Asteraceae (8),Brassiceae(4),Chenopodiaceae (15),Fabaceae(2),Lamiaceae(2),Poaceae(13),Polygonaceae(4),Rosaceae (3),Salicaceae(3),Scrophulariaceae(9).

Установлено, что участие тех или иных видов в фитоценозах и широта их ценотической амплитуды неоднородны и разнятся.

Исследование показало, что формирование аллергенной урбанофлоры г. Донецка происходит при взаимодействии природно-климатических и антропогенных факторов, однако их степень влияния различна. Важными антропогенным фактором, который влияет на формирование структуры урбанофлоры, является занимаемая площадь города. Именно эта характеристики оказывает наибольшее влияние на количество адвентивных видов и однолетников. Также следует отметить, что количество адвентивных видов аллергеннов в спектре флоры закономерно снижается в направлении с юга на север, однако общее количество остается достаточно высоким.

В ходе системного экоморфного анализа определено, что из гелиоморф преобладают гелиофиты, отражающие приуроченность видов изучаемой флоры к хорошо освещенным местообитаниям. По требованиям к условиям увлажнения значительная часть аллергенных растений имеет ксеромезоморфные признаки, а по отношению к температурному режиму около половины видов являются олиготермами.

Рассмотрены методы анализа качественного и количественного составов аэроспектров пыльцы аллергенной флоры для выявления особенности их временной динамики и закономерности формирования.

Результаты исследований показывают необходимость дальнейших исследований в этом направлении для разработки фундаментальных основ гигиенического менеджмента городской среды г. Донецка.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адо А.Д. Влияние метеорологических условий на содержание в воздухе аллергенной пыльцы / А.Д. Адо, С.Г. Губанкова // Тез. III симп. Аллерг. И иммунол. Обществ соц. Стран. Сухуми. – 1979. - с. 7-8.

2. Адо А.Д. Методологические вопросы экологии человека / А.Д. Адо // Вестник Академии Медицинских наук СССР. – 1976. - №4. - с. 68-70.

3. Акопов И.Э. Аллергия к пыльце амброзии полыннолистной / И.Э. Акопов // Сов. Медицина. – 1966. - №12. - с. 96-99.

4. Актуальные аспекты и специфика стандартизации полного аллергенного экстракта пыльцы березы / В.В. Смирнов [ и др.]// Бутлеровские сообщения. - 2013. - Т. 36, № 10. - С. 13–20.

5.Алешина P.M. Пыльца семейств Poligonaceae и Portulacaceae/ P.M. Алешина / Пыльца двудольных растений флоры европейской части СССР. - 1978. - С. 74-83.

6. Ботаника: анатомия и морфология растений / Под ред. Н.И. Конопли. – Луганск: Шлях – 1998. – 176 с.

7. Ботаника с основами фитоценологии: Анатомия и морфология растений: учебник / Т.И. Серебрякова [и др.] – М.: ИКЦ «Академия», 2006. – 543 с.

8. Весенний аэробиологический спектр Москвы и Подмосковья: сопоставление качественного и количественного состава/ Е.Э. Северова [и др.] // Актуальные проблемы современной палинологии. Материалы XIV Всероссийской палинологической конференции, посвященной памяти В. П. Гричука (Москва, 5-8 июня 2017). -2017. – С. 317–319.

9. Владимирова М.С. Характер эксплеренции Ambrosia artemisiifolia L. в условиях городской среды / М.С Владимирова, А.И.Сафонов // Донецкие чтения 2016: Образование, наука и вызовы современности: матер. I Междунар. науч. конф. (Донецк, 16–18 мая 2016 г.). – Донецк, Изд-во ЮФУ. – 2016. - Т. 1. Физ.-мат., техн. науки и экол. - C. 112–113.

10. Гермонова Е.А. Анализ ботанико-экологической информации по геолокации в промышленном Донбассе / Е.А. Гермонова, А.И. Сафонов // Донецкие чтения 2019: Образование, наука, инновации, культура и вызовы современности: матер. IV Междунар. науч. конф. (Донецк, 31октября 2019 г.). - Донецк : Изд-во ДонНУ. - 2019. - Т. 2: Хим.-биол. науки. - С. 202–204.

11. Глухов A.3. Состояние пыльцы Tripleurospermum perforatum (Merat) M. Laipz и Cichorium intybus L. при загрязнении почв тяжелыми металлами / A.3. Глухов, И.Н. Остапко, А.И. Сафонов // Промышленная ботаника. – 2001. – Вып. l. – C. 84-87.

12. Глухов А.З. Экосистемное нормирование по данным фитоиндикационного мониторинга / А.З. Глухов, А.И. Сафонов // Донецкие чтения 2016: Образование, наука и вызовы современности: матер. I Междунар. науч. конф. (Донецк, 16–18 мая 2016 г.). – Донецк: Изд-во ЮФУ. - 2016. - Т. 1. Физ.-мат., техн. науки и экол. C. 311–312.

13. Головко В.В. Экологические аспекты аэропалинологии: аналитический обзор / В.В. Головко // СО РАН. Ин-т химической кинетики и горения. – Новосибирск: ГПНТБ, 2004. – 107 с.

14. Дзюба О.Ф. Палиноиндикация качества окружающей среды / О.Ф. Дзюба. - СПб: изд-во «Недра», 2006. – 198 с.

15. Дзюба О.Ф. Тератоморфные пыльцевые зерна в современных и палиопалинологических спектрах и некоторые проблемы палиностратиграфии / О.Ф. Дзюба // Нефтегазовая геология. Теория и практика. - 2007. - № 2. - С. 5–22.

16. Елькина Н. А. Состав и динамика пыльцевого спектра воздушной среды г. Петрозаводска: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Елькина Надежда Александровна.- СПб., 2008. - 24 с.

17. Именитова А.С.Анализ таксономического состава и динамики аэропалинологического спектра Северо-Востока Русской равнины / А.С. Именитова, С.А. Пупышева, И.А. Жуйкова // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2016. – Т. 15. – С. 871-875.

18. Калинина А.В. Геостратегическая визуализация фитоценозов породных отвалов угольных шахт г. Макеевки в условиях самозарастания и рекультивации / А.В. Калинина, Е. А. Гермонова // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. - 2018. - № 3–4. - С. 28–34.

19. Куприянова Л.А.Пыльца двудольных растений флоры европейской части СССР /Л.А. Куприянова, Л.А. Алёшина. – Ленинград : Наука, 1978. – 184 с.

20. Малашенко О.А. Аэропалинологический мониторинг городских территорий (на примере г. Красноярска): дис. … магистр 05.04.06/Малашенко Ольга Анатольевна. — Красноярск, 2016. – С.52

21. Методика аэробиологических исследований пыльцы растений и спор грибов для составления календарей пыления / С.М. Соколов [др.] – Минск: Республиканский научно-практический центр гигиены, 2005. – 27 с.

22. Мирненко Н.С. Диагностика состояния экотопов Донецка по палинологическим данным Betula pendula Roth / Н.С. Мирненко // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. - 2018. - № 1–2. - С. 20–24.

23. Мирненко Н.С. Качество пыльцы Diplotaxis muralis (L.) DC. в условиях пгт. Новый свет Старобешевского района / Н.С. Мирненко // Вестн. Донецкого нац. ун-та. Сер. А : Естеств. науки. – 2018. - № 3–4. - С. 157–162.

24. Мирненко Н.С. Состояние пыльцевых зерен Ambrosia artemisiifolia L. и Artemisia absinthium L. в г. Донецке / Н.С. Мирненко // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. –2017. - № 3–4. - С. 12–17.

25. Мирненко Н.С. Спорово-пыльцевой метод в Донбассе на основе научных рекомендаций ученых России / Н.С. Мирненко, А. И. Сафонов // Донецкие чтения 2017: Русский мир как цивилизационная основа научно-образовательного и культурного развития Донбасса: матер. Междунар. науч. конф. студ. и молодых ученых (Донецк, 17–20 октября 2017 г.). – Донецк: Изд-во ДонНУ. - 2017. - Т. 2. - С. 97–99.

26. Мирненко Н.С. Тератоморфы пыльцевых зёрен Ambrosia artemisiifolia L. селитебных территорий г. Донецка / Н.С. Мирненко // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. – 2017. - № 1–2. - С. 26–31.

27. Наумов С.Ю. Геоботаника: Учебное пособие / С.Ю. Наумов, И.В. Кирпичев. – Луганск: ФЛП Пальчак А.В., 2017. – 109 с.

28. Ненашева Г.И. Аэропалинологический мониторинг аллергенных растений г. Барнаула / Г.И. Ненашева; Ин-т водн. и экол. проблем СО РАН. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. - 132 с.

29. Ненашева Г.И. Аэропалинологический мониторинг аллергенных растений города Барнаула / Г.И. Ненашева // Ин-т водн. и экол. проблем СО РАН. – Новосибирск: СО РАН, 2013. – 132 с.

30. Ненашева Г.И. Прикладные аспекты аэропалинологических исследований на примере Алтайского края/ Г.И. Ненашева, Н.В. Репин, Н.К. Репина// Известия Алтайского государственного университета. – 2011. – № 1–3. – С. 84–87.

31. Нокс Р.Б. Биология пыльцы / Р.Б. Нокс. – М.: Агропромиздат, 1985. – 83 с.

32. Определитель семейств покрытосеменных растений юго-востока Украины по комплексу морфологических признаков / В.Е. Харченко [и др.] – Луганск: ЛАНУ, 2011. – 130 с.

33. Пыльцевой мониторинг [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.pollen.ru/ monitoring.aspx

34.Сангидорж Б. Изучение морфологии зерен пыльцы аллергенных растений в МНР. / Б. Сангидорж [и др.] // Тезисы докладов XXIII научно-практической конференции врачей ЦРКБ Улан-Батор. - 1987.-С. 20-21.

35. Сангидорж Б. Палино-экологические исследования некоторых аллергенных растений / Б. Сангидорж, Е.П. Метельцева, Ц. Жамсран // Природные условия и ресурсы некоторых районов Монгольской Народной Республики. - 1986. - С. 61-63.

36. Сангидорж Б. Фенология цветения аллергенных растений Монголии / Б. Сангидорж // Вестник Бурятского университета. - 2004. - Вып. 6. - С. 50-58.

37. Сафонов А.И. Диагностика воздуха в г. Донецке по спектру скульптур поверхности пыльцы сорно-рудеральных видов растений / А.И. Сафонов, Н. С. Захаренкова // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. - 2016. - № 1–2. - С. 18–24.

38. Сафонов А. И. Индикаторная роль растений в системе управления городом в промышленном регионе / А. И. Сафонов // Экологическая ситуация в Донбассе: проблемы безопасности и рекультивации повреждённых территорий для их экономического возрождения. – Москва : Изд-во МНЭПУ. - 2016. – С. 288-294.

39. Сафонов А.И.Инвентаризация промышленных объектов Донбасса по фитоиндикационным критериям / А.И. Сафонов // Вестн. Донецкого нац. ун-та. - 2019. - № 1. - С. 121–128.

40. Сафонов А. И.Коррекция фитоиндикационных критериев оценки среды в связи с микроклиматическими изменениями в Донбассе / А.И. Сафонов // Глобальные климатические изменения: региональные эффекты, модели, прогнозы: матер. Междунар. науч.-практ. конф. (Воронеж, 3–5 октября 2019 г.). - Воронеж: Изд-во «Цифровая полиграфия» - 2019 г. - Т. 2. - С. 166–167.

41. Сафонов А.И.Палинологический мониторинг урбанизированной среды / А.И. Сафонов, А.П. Харькова // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона : межвед. сб. науч. работ. – Донецк : ДонНУ. - 2006. – Вып. 6. – С. 74-83.

42. Сафонов А.И.Тератогенез растений-индикаторов промышленного Донбасса / А.И. Сафонов // Разнообразие растительного мира. - 2019. -№ 1 (1) - С. 4–16.

43. Сафонов А.И.Функциональная ботаника в Донбассе: экологический мониторинг, информационные ресурсные технологии, фитодизайн / А.И. Сафонов // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. - 2017. - № 1–2. - С. 8–14.

44. Сафонов А. И. Чек-лист индикаторных признаков сорно-рудеральной фракции урбанофлоры г. Донецка (1998–2018 гг.) / А.И. Сафонов // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. - 2018. - № 3–4. - С. 67–72.

45. Сафонов А.И.Эколого-палинологический анализ некоторых аллергенов городской среды / А.И. Сафонов, П.С. Беломеря // Проблемы экологии. – Донецк : ДонНТУ. - 2007. – № 1-2. – С. 79-85.

46. Сафонов А. И.Экспертиза промышленных предприятий Донбасса по состоянию фитокомпонентов / А.И. Сафонов // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. – 2019. - № 1–2. - С. 35–43.

47. Современное состояние дендрофлоры города Донецка /А.З. Глухов [и др.] //Самарский научный вестник. – 2016. - №2 (15) – С. 20-24.

48. Сулейман Д.Н. Экологическая оценка флоры и растительности разновозрастных залежей Донецкой и Луганской областей Украины: дис. …канд. биол. наук: 03.00.16 / Сулейман Дара Н. – Луганск, 2016. - 194 с.

49. Тохтарь О.В. Особенности формирования урбанофлор в различных природно-климатических и антропогенных условиях: факторный анализ и визуализация данных / О.В. Тохтарь // Научные ведомости Серия Естественные науки. -2011. - № 9 (104) – С. 23-29.

50. Тохтарь О.В. Структура флор техногенных территорий донецкой области / О.В. Тохтарь // Промышленная ботаника. -2003. – вып. 3 – С. 21-24.

51. Урбанофлористика в России: современное состояние и перспективы / А.С. Третьякова [и др.] // Инновации и традиции в современной ботанике: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 150-летию со дня рождения В. Л. Комарова.— СПб.: Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН. - 2019. - 138 с.

52. Флора Восточной Европы / Н.Н. Цвелев [и др.] – М.: КМК, 2004. – Т. 11. – 536 с.

53. Щепотьев Ф.Л. Дендрология: Учебное пособие для вузов / Ф.Л. Щепотьев – К.: Выща шк., 1990. – 287 с.

54. Эрдтман Г.Мофология пыльцы и систематика растений. Введение в палинологию: Покрытосеменные / Г. Эрдтман. – М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1956. – 486 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Мониторинговая сетка:

а) города

б) вдоль центральных улиц города