Мельниченко Галина Михайлівна Паліноіндикація урбо- екосистеми Івано-Франківська

brief description

Мельниченко Галина Михайлівна, аспірант кафедри біології та екології ДВНЗ «Прикарпатський національний уні­верситет імені Василя Стефаника»: «Паліноіндикація урбо- екосистеми Івано-Франківська» (03.00.16 - екологія). Спец­рада Д 76.051.05 у Чернівецькому національному університеті імені Юрія Федьковича

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДВНЗ «ПРИКАРПАТСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ВАСИЛЯ СТЕФАНИКА»
На правах рукопису
МЕЛЬНИЧЕНКО ГАЛИНА МИХАЙЛІВНА
УДК 628.511.132:616-022.854.2:504.064.3
ПАЛІНОІНДИКАЦІЯ УРБОЕКОСИСТЕМИ ІВАНО-ФРАНКІВСЬКА
03.00.16 - екологія
Дисертація на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Науковий керівник: Миленька Мирослава Миронівна кандидат біологічних наук, доцент
Івано-Франківськ - 2017

ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ 2
ВСТУП 6
РОЗДІЛ 1. ПИЛОК ЯК КОМПОНЕНТ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ: АЛЕРГЕННЕ Й БІОІНДИКАЦІЙНЕ ЗНАЧЕННЯ 12
1.1. Місце пилку у складі атмосферного повітря 12
1.2. Алергенні властивості пилкових зерен. Вплив забруднюючих речовин на
їх алергенний потенціал 15
1.3. Використання пилку в біоіндикації антропогенно-змінених територій...19
1.4. Історія та перспективи аеропалінологічних досліджень в Україні та за
кордоном 23
Висновки до розділу 1 34
РОЗДІЛ 2.ПРИРОДНІ УМОВИ ПЕРЕДКАРПАТТЯ Й ЕКОСИТУАЦІЯ У МІСТІ ІВАНО-ФРАНКІВСЬКУ 36
2.1. Природні умови досліджуваної території 36
2.2. Техногенний профіль урбоекосистеми Івано-Франківська 40
2.3. Структура зелених насаджень міста і прилеглих територій 42
Висновки до розділу 2 46
РОЗДІЛ 3. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ 48
3.1. Загальна характеристика матеріалів, методів та алгоритм дослідження..48
3.2. Гравіметричний метод визначення концентрації пилку в атмосферному
повітрі 49
3.3. Аналіз аеропалінологічних проб: ідентифікація та підрахунок пилкових
зерен 51
3.4. Побудова календарів пилкування алергенних рослин 52
3.5. Аналіз стерильності та морфометрія пилкових зерен деревних
рослин 53
3.6. Дослідження оптичних властивостей ядерного хроматину пилку 54
3.7. Статистична обробка результатів дослідження 55

4
РОЗДІЛ 4. ТАКСОНОМІЧНИЙ СКЛАД АЕРОПАЛІНОЛОГІЧНОГО СПЕКТРУ УРБОЕКОСИСТЕМИ ІВАНО-ФРАНКІВСЬКА 57
4.1. Структура аеропаліноспектрів урбоекосистеми Івано-Франківська у
2013-2015 роках 57
4.2. Кількісна характеристика пилкового опаду в атмосферному повітрі
м. Івано-Франківська 62
Висновки до розділу 4 67
РОЗДІЛ 5. ДИНАМІКА КОНЦЕНТРАЦІЇ ПИЛКУ АНЕМОФІЛЬНИХ РОСЛИН В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ М. ІВАНО- ФРАНКІВСЬКА 69
5.1. Динаміка концентрації пилку деревних алергомодулюючих рослин у
повітрі міста впродовж 2013-2015 років з урахуванням метеорологічних факторів 69
5.1.1. Динаміка концентрації ПЗ представників роду Corylus в атмосферному
повітрі міста (2013-2015 рр.) 69
5.1.2. Динаміка концентрації ПЗ представників роду Alnus в атмосферному
повітрі міста (2013-2015 рр.) 72
5.1.3. Динаміка концентрації ПЗ представників роду Betula в атмосферному
повітрі міста (2013-2015 рр.) 76
5.1.4. Динаміка концентрації ПЗ представників роду Carpinus в
атмосферному повітрі міста (2013-2015 рр.) 80
5.1.5. Динаміка концентрації ПЗ представників роду Quercus в атмосферному
повітрі міста (2013-2015 рр.) 82
5.2. Динаміка концентрації пилку трав'яних алергомодулюючих рослин у повітрі міста впродовж 2013-2015 років з урахуванням метеорологічних
факторів 86
5.2.1. Динаміка концентрації ПЗ представників родини Poaceae в
атмосферному повітрі міста (2013-2015 рр.) 86
5.2.2. Динаміка концентрації ПЗ представників родини Urticaceae в
атмосферному повітрі міста (2013-2015 рр.) 89

5
5.2.3. Динаміка концентрації ПЗ представників роду Artemisia в
атмосферному повітрі міста (2013-2015 рр.) 93
5.2.4. Динаміка концентрації ПЗ представників роду Ambrosia в
атмосферному повітрі міста (2013-2015 рр.) 96
5.3. Характер кореляційних зв’язків між метеорологічними факторами і
концентрацією пилкових зерен анемофільних рослин 99
5.4. Календарі пилкування алергенних рослин 101
Висновки до розділу 5 109
РОЗДІЛ 6. БІОІНДИКАЦІЙНА ОЦІНКА ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ М. ІВАНО-ФРАНКІВСЬКА ЗА ПОКАЗНИКАМИ ЯКОСТІ ПИЛКУ...Ш
6.1. Стерильність пилку деревних рослин (Tilia platyphollis Scop., Betula pendula Roth., Salix alba L.) у різних районах урбоекосистеми Івано-
Франківська 111
6.2. Розмірна та морфологічна різноякісність пилку досліджуваних видів..115
6.3. Гетерогенність ядерного хроматину пилкових зерен Tilia platyphollis
Scop 120
Висновки до розділу 6 123
ВИСНОВКИ 125
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 128
ДОДАТКИ 151
Додаток А. Рисунки до розділу 3 152
Додаток Б. Таблиці до розділу 5 166
Акти впровадження і практичного використання

bibliography

ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі показано якісний склад та кількісну динаміку алергенного пилку в атмосферному повітрі м. Івано-Франківська у розрізі ключових метеорологічних факторів. На основі проведених досліджень побудовані календарі пилкування алергомодулюючих рослин. Досліджено низку параметрів мікроспорогенезу за дії комплексу урбогенних чинників на прикладі домінантних деревних рослин міста. Показано зростання морфологічної різноякісності, збільшення частки стерильних пилкових зерен у пилковій культурі та порушення у співвідношенні еу- та гетерохроматину у пилкових ядрах. Застосовані цитологічні та морфо-функціональні параметри рекомендовані до застосування у практиці біомоніторингових досліджень урбанізованих територій.
1. Упродовж 2013-2015 рр. в аеропаліноспектрі міста Івано- Франківська констатовано наявність пилку 24-х таксонів (17 деревних, 7 трав'яних). У 2013 році в аеропаліноспектрі міста домінували ПЗ представників таких таксонів: Piceae (20,0%), Pinus (14,3%), Poaceae (10,3%); у 2014 - Poaceae (15,1%), Betula (14,5%), Pinus (12,1%), Carpinus (10,8%); у 2015 - Betula (33,0%), Poaceae (16,9%) та Alnus (11%). Річна сума пилку у 2013 році становила 82112 ПЗ, у 2014 - 88303, у 2015 - 107145. Співвідношення пилку деревних і трав'яних таксонів у 2013 та 2015 роках становило 76:24, у 2014 - 67:33.
2. Встановлено позитивні кореляційні зв’язки між концентрацією пилку більшості досліджуваних таксонів та температурою повітря, негативні - між вмістом пилку та відносною вологістю повітря. Тіснота кореляційних залежностей сильно варіює у різні роки. Серед деревних рослин максимальні значення коефіцієнту кореляції констатовані між вмістом пилку Carpinus (rt°c = +0,68) та Quercus (rt°c = +0,63) і температурою повітря та між Betula (rhum% = -0,50) і Carpinus (rhum% =-0,50) та відносною вологістю. Серед трав'яних

126
рослин з температурою повітря максимально корелює пилок Poaceae (rt°c =
+0,68).
3. Аналіз побудованих календарів пилкування основних алергомодулюючих рослин міста Івано-Франківська вказує на наявність двох основних хвиль пилкування: весняної (лютий-травень), яка характеризується пиленням дерев, та літньо-осінньої (травень-жовтень) - пиленням трав. Тривалість річного сезону пилення складає 21 декаду. Календарі пилкування алергомодулюючих рослин рекомендовано використовувати у практиці лікарів-алергологів та імунологів для попередження сенсибілізованих груп населення про підвищення концентрації пилкових зерен в атмосферному повітрі та реалізації превентивних заходів.
4. Включення аеропалінологічного пункту спостереження у м. Івано- Франківську до Європейської аероалергенної мережі та його оснащення сучасним волюметричним пилковловлювачем забезпечить неперервність і підвищення достовірності й інформативності аеропалінологічних досліджень в Україні.
5. Вплив урботехногенних чинників досліджуваної території має
виражений гаметоцидний ефект, який проявляється депресивними змінами чоловічого гаметофіту деревних рослин: збільшенням частки
безкрохмальних пилкових зерен та підвищенням його морфологічної різноякісності. Максимальний рівень безкрохмальних пилкових зерен притаманний для Tilia platyphollis Scop. Коефіцієнт стерильності пилку зазначеного виду у різних районах міста флуктує в діапазоні 1,26 - 4,80. Достовірне зменшення лінійних розмірів чоловічого гаметофіту констатовано для Tilia platyphollis Scop. та Betula pendula Roth. Найвища морфологічна різноякісність пилку властива для Salix alba L. та Tilia platyphollis Scop. Частка карликових пилкових зерен у різних районах міста коливається у межах 1,1% - 4,2% для верби та 3,7% - 12,8% для Tilia platyphollis Scop.; гігантських - 2,5% - 10,2% і 2,4% - 8,5% відповідно.

127
6. За дії комплексу чинників середовища у пилкових зернах Tilia platyphollis Scop. відбувається зростання гетерогенності ядра прямопропорційно ступеню урбогенного пресингу на екотопи. Показник коефіцієнта варіації оптичної густини забарвлення ядерного хроматину пилкових зерен липи по місту складає 8,31 - 13,98 %.
7. Послідовне зростання рівня ушкодження чоловічого гаметофіту у районах: фонова територія —► південний —► південно-східний —► східний —► західний —► північно-західний —► північний —► північно-східний —► центральний, свідчить про зростання антропогенного навантаження цих екотопів. Забруднення повітряного басейну у центральній частині міста викидами автотранспорту індукує процеси порушення мікроспорогенезу, яке проявляється збільшенням частки стерильного і морфологічно-аномального пилку. Достовірне збільшення показників стерильності та морфологічної різноякісності ПЗ досліджуваних деревних рослин у північно-східному та північному районах міста, ймовірно, пов’язано із дальним аеропереносом забруднювачів, зокрема від Бурштинської ТЕС, ВАТ «Івано- Франківськцемент», фірми «Барва», які розташовані з підвітряного боку щодо міста.
8. Морфо-фізіологічні та цитологічні особливості пилкових зерен слугують інформативними біоіндикаційними ознаками урботехногенного впливу. Найбільш перспективним видом для біоіндикаційної оцінки гаметоцидності середовища в умовах міста Івано-Франківська є Tilia platyphollis Scop.; найвищою резистентністю відзначається чоловічий гаметофіт Salix alba L. Для підвищення інформативності біомоніторингових досліджень у місті Івано-Франківську доцільним є їх доповнення такими показниками гаметоцидності середовища, як рівень стерильності пилкових зерен Tilia platyphollis Scop. та Betula pendula Roth.; ступінь морфологічної різноякісності пилку Tilia platyphollis Scop. та Salix alba L.; рівень гетерогенності ядерного хроматину пилкових зерен Tilia platyphollis Scop.