Биоиндикация качества среды по показателям флуктуирующей асимметрии листа земляники лесной и садовой Fragaria vesca и Fragaria ananassa

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования "Витебский государственный

университет имени П.М. Машерова"

Биологический факультет

Кафедра экологии и охраны природы

Курсовая работа

по курсу "Общая экология" на тему:

Биоиндикация качества среды по показателям флуктуирующей асимметрии листа земляники лесной и садовой Fragaria vesca и Fragaria ananassa

Литвин Екатерина Андреевна

Студентка 3 курса

биологического факультета,

Специальность "Биоэкология"

Научный руководитель:

к.б.н., доцент Литвенкова Инна Александровна

Витебск, 2014



Содержание

• Введение
• 1 . Показатель флуктуирующей асимметрии: Общая характеристика
• 1.1 Общее понятие и характеристика флуктуирующей асимметрии
• 1.2 Оценка стабильности развития земляники по показателям флуктуирующей асимметрии
• 2. Материал и методика исследований
• 2.1 Методы замеров морфометрических показателей
• 2.2 Методы оценки флуктуирующей асимметрии
• 2.3 Методы статистической обработки
• 3. Биоиндикация качества среды по показателям флуктуирующей асимметрии листа земляники лесной и садовой Fragaria vesca и Fragaria ananassa

3.1 Корреляционный анализ между параметрами правой и левой сторон листовой пластинки

3.2 Анализ качества среды по показателям флуктуирующей асимметрии листа земляники

Заключение

Выводы

Список используемой литературы

флуктуирующий асимметрия земляника



Введение

Устойчивость экосистемы определяться по состоянию видов - эдификаторов природного сообщества, от состояния которых зависит его дальнейшее существование. В качестве биоиндикаторов выбирают наиболее чувствительные к исследуемым факторам биологические системы или организмы.

Метод мониторинга окружающей среды, основанный на исследовании воздействия изменяющихся экологических факторов на различные характеристики биологических объектов и систем, дает представление о механизмах и закономерностях формирования реакции биологических систем на совместное действие факторов разной природы, биоиндикационные показатели ясно отражают картину состояния самих растительных организмов. В нормальных условиях организм реагирует на воздействие среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Эти механизмы поддерживают оптимальное протекание процессов развития. Под воздействием неблагоприятных условий эти механизмы могут быть нарушены, что приводит к изменению развития [1,9]. Изменение гомеостаза развития отражают базовые изменения функционирования живых существ и находят выражение в процессах, протекающих на разных уровнях, от молекулярного до организменного, и соответственно, могут быть оценены по разным параметрам с использованием различных методов. Прежде всего, уровень гомеостаза развития может быть оценен с морфологической точки зрения. Для этой цели применяется метод флуктуирующей асимметрии. Флуктуирующей асимметрией называют небольшие ненаправленные (случайные) отклонения от двусторонней симметрии у организмов или их частей (например, листья земляники). Величину флуктуирующей асимметрии у разных видов организмов используют как индикатор состояния среды, степени антропогенного загрязнения [14]. Цель исследования: провести оценку качества среды по показателю флуктуирующей асимметрии листьев Fragaria vesca, Fragaria ananassa.

Задачи:

1. Провести корреляционный анализ морфологических показателей правой и левой сторон листовой пластинки Fragaria vesca и Fragaria ananassa.

2. Провести оценку качества среды по показателям флуктуирующей асимметрии листа земляники.



1. Показатель флуктуирующей асимметрии: общая характеристика

1.1 Общее понятие и характеристика флуктуирующей асимметрии

Исследования, основанные на проявлении реакций организма при различных антропогенных воздействиях, относятся к биоиндикационным. В качестве объектов могут использоваться растения, насекомые, мелкие млекопитающие, рыбы и амфибии. Следует подчеркнуть особое значение растительных объектов. Оно определяется тем, что растения являются первичными звеньями природных трофических цепей и выполняют основную роль в поглощении разнообразных загрязнителей. Вследствие прикрепленности к субстрату они постоянно подвергаются их воздействию. Вместе с тем параметры, отражающие жизнедеятельность растительных организмов, являются интегральным показателем состояния одновременно двух чред - почвенной и воздушной. Растения осуществляют в десятки раз более интенсивный газообмен по сравнению с животными и человеком, обладают более высокой чувствительностью и стабильностью ответной реакции на действие внешних факторов [8,13].

Характеризуя флуктуирующую асимметрию, прежде всего, необходимо определение ее места среди других проявлений асимметрии. Выделение специфических черт флуктуирующей асимметрии предполагает проведение сравнительной характеристики разных типов асимметрии. Прежде всего, флуктуирующая асимметрия выделяется среди других типов асимметрии по форме выражения. Она представляет собой незначительные отклонения от строгой билатеральной симметрии. По-видимому, именно с этой особенностью связано то, что данному явлению при рассмотрении различных типов асимметрии уделяется мало внимания.

Наблюдаемые при флуктуирующей асимметрии, различия в строении какой бы то ни было билатеральной структуры, скорее могут быть отнесены к ошибкам, к случайным нарушениям, чем к направленным изменениям. Поэтому при характеристике симметрии и асимметрии, реализуемых в строении определенных структур различных живых организмов, флуктуирующая асимметрия и не представляет существенного интереса. Небольшие отклонения от строгой билатеральной симметрии, имеющие место при флуктуирующей асимметрии, вовсе не изменяют основного вывода, который следует из общего сравнительно-морфологического анализа, о симметричности органов и их основных элементов [5].

Резко отличается флуктуирующая асимметрия от других проявлений асимметрии и по функциональной значимости. Естественно, что существенные морфологические изменения, связанные с асимметрией определенного органа или всего организма, не могут не отражаться на жизнеспособности индивидуума. Поэтому сильно выраженная асимметрия может иметь место, лишь, если она адаптивна. Проявления такой асимметрии, являясь примерами конкретных адаптации в разных группах живых существ, оказываются совершенно различными. При флуктуирующей асимметрии, напротив, различия незначительны и существенно не изменяют строение билатеральных структур. Таким образом, флуктуирующая асимметрия в отличие от других типов асимметрии представляет собой выражение таких незначительных ненаправленных нарушений симметрии, которые находятся в пределах определенного люфта, допускаемого естественным отбором [12]. Столь же разнородными, как по форме выражения и функциональной значимости, оказываются различные случаи асимметрии и по причинной обусловленности. При направленной асимметрии существенные различия в строении определенных структур на двух сторонах тела являются, как правило, строго наследственно обусловленными. Но и в этом отношении отдельные примеры существенно различны и требуют для выяснения своей природы специального анализа в каждом конкретном случае [22, 24].

Несмотря на то, что асимметрия тех или иных структур встречается довольно часто, отдельные виды направленной асимметрии и антисимметрии, совершенно различные во многих отношениях, относительно редки. Явлениями же флуктуирующей симметрии охвачены практически все билатеральные структуры у самых разных живых существ. Естественно, что не все возможные признаки были исследованы в этом отношении, но все исследованные обнаруживали флуктуирующую асимметрию. Даже для тех структур, которые при общем поверхностном анализе могут быть оценены как полностью симметричные, при более тщательном рассмотрении выявляется та или иная степень выраженности флуктуирующей асимметрии [6,17].

Таким образом, среди широкого круга явлений асимметрии резко выделяется флуктуирующая асимметрия. Другие типы асимметрии, как правило, выражаются в наследственно обусловленных адаптивных изменениях, принципиально различных по форме выражения, функциональной значимости и причинной обусловленности [21]. Они, видимо, представляют интерес лишь как примеры структурных изменений и конкретных адаптации в той или иной группе организмов. Их общность ограничивается в основном лишь областью феноменологии явлений, т.е. тем, что по фенотипическому выражению все они могут быть диагностированы как отклонения от билатеральной симметрии. Флуктуирующая асимметрия, являясь крайне широко распространенным явлением в силу принципиального сходства по форме выражения (представляя собой, незначительные ненаправленные отклонения от строгой билатеральной симметрии), функциональной значимости (находясь в пределах люфта, допускаемого естественным отбором) и причинной обусловленности (будучи следствием несовершенства онтогенетических процессов), представляет значительный общебиологический интерес, но не по феноменологии, а в силу своей особой природы. Это явление лишь по феноменологии может быть диагностировано как асимметрия, поскольку представляет собой отклонение от строгой симметрии. По сути, оно оказывается резко отличным от других проявлений асимметрии, связанных с существенными изменениями плана строения тех или иных структур [5].

О принципиальной особенности и всеобъемлемости флуктуирующей асимметрии свидетельствует и тот факт, что она имеет место даже при иных типах асимметрии. При этом флуктуирующая асимметрия является отклонением уже не от строгой симметрии, а от определенной средней асимметрии. Таким образом, наблюдаемые при флуктуирующей асимметрии незначительные ненаправленные различия в строении определенной билатеральной структуры не являются выражением направленных изменений в геометрии живого организма, а скорее лишь демонстрируют несовершенство симметрии и асимметрии, реализуемых в живых объектах.

Общебиологический же интерес флуктуирующая асимметрия представляет главным образом соответственно не с точки зрения оценки геометрии живого, а как проявление особой формы изменчивости[23].

При анализе внутрииндивидуальных различий, и в частности флуктуирующей асимметрии, оцениваются различия между частями одного индивидуума. Но это явление может анализироваться и на других уровнях. При внутрииндивидульном подходе оценивается несходство левой и правой сторон тела, при индивидуальном - несходство в степени различия между сторонами у отдельных особей. Таким образом, с точки зрения фенотипической изменчивости как разнообразия, флуктуирующая асимметрия может быть определенна как одна из наиболее обычных и широко распространенных форм проявления внутрииндивидуальной изменчивости, величина которой может быть использована для анализа и иных форм изменчивости (индивидуальной и надиндивидуальной) [5].

Нестабильность развития, измеряемая в виде флуктуирующая асимметрия, характеризует фенотипическую изменчивость, в основе которой лежат генетические или средовые отклонения, выходящие за пределы реакции буферной системы организма в ходе реализации его нормальной программы развития.

Уровни нестабильности развития любого признака указывают, насколько велико средовое или генетическое влияние на формирование этого признака в процессе индивидуального развития, т.е. в какой степени геном способен поддерживать нормальную симметрию организма. При экстремальных стрессовых воздействиях значения этих параметров увеличиваются. Так как флуктуирующая асимметрия служит мерой весьма малых отклонений развития, этот показатель может быть достаточно чувствительным, чтобы выявить уровень стрессовых воздействий, который, однако, еще не сказывается на проявлении таких показателей жизнеспособности, как рост, размножение и выживаемость [6,15].

Средовые и геномные факторы могут влиять на развитие билатеральности двумя путями: увеличивая уровень "шумов" процесса развития либо снижая устойчивость процесса развития. B целом у организмов, развитие которых протекает устойчиво, могут отмечаться более высокая скорость роста, повышенная плодовитость и лучшие показатели выживаемости по сравнению с теми, развитие которых нестабильно. Усиление стресса, как правило, приводило к повышению энергозатрат организмов, что также могло далее повысить уровень нестабильности развития. Было высказано предположение о том, что флуктуирующая асимметрия морфологических признаков может усиливаться под воздействием экстремальных стpeсcoвых факторов [12,24].

Во многих исследованиях флуктуирующая асимметрия билатеральных морфологических признаков использовалось в качестве индикатора жизнеспособности организмов и популяций. Повышенные значения флуктуирующая асимметрия означают нарушение стабильности процессов развития организма на молекулярном, хромосомном и эпигенетическом уровне, тогда как стабильность развития предотвращает появление таких нарушений. Таким образом, величина флуктуирующая асимметрия определяется в результате взаимодействия противоположных "сил" -- стабильности и нестабильности развития. Если организмы, выращенные в хороших условиях, чаще проявляют более низкие значения флуктуирующая асимметрия и более высокую жизнеспособность по сравнению с теми, которые развивались в худших условиях, можно предполагать, что флуктуирующая асимметрия может обнаруживать тесную отрицательную связь с показателями жизнеспособности [11,18].

С позиций анализа изменчивости как разнообразия флуктуирующая асимметрия представляет собой проявление внутрииндивидуальной изменчивости. Естественно, что флуктуирующая асимметрия является далеко не единственным проявлением данной формы изменчивости. К внутрииндивидуальной изменчивости относятся различия между гомологичными структурами. У растений такая изменчивость широко распространена, и при анализе метамерных структур, скажем листьев (которые наиболее часто используются для этой цели), одного растения может быть получена разносторонняя информация о внутрииндивидуальной изменчивости.

У животных в качестве гомологичных структур можно указать органы или его части, расположенные по поперечной оси или радиально расходящиеся (гомономия), например пальцы рук; органы, расположенные вдоль продольной оси тела (гомодинамия), например параподии многощетинковых червей; билатеральные структуры (гомотипия), например правое и левое крыло у насекомых. Но первые два типа гомологии встречаются не столь часто, а, кроме того, обычно оказываются захваченными определенной дифференцировкой, что приводит к тому, что указанные гомологичные структуры у исследуемых индивидуумов имеют существенные направленные различия [5].

В качестве примера можно указать широко известную специализацию разных пар конечностей у ракообразных. Билатеральные же структуры встречаются значительно чаще, а дифференцировкой, во всяком случае, признаки внешней морфологии, оказываются затронутыми значительно реже. Эти моменты необходимо иметь в виду, поскольку существенные различия между сравниваемыми гомологичными структурами (как следствие направленной дифференцировки) представляют собой примеры конкретных адаптации в разных группах и нередко оказываются константными не только в пределах вида, но и в более крупных таксонах. Рассмотрение таких случаев соответственно представляет интерес лишь при сравнительно-морфологическом анализе на уровне высших таксономических категорий [2].

Наибольший интерес для анализа фенотипической изменчивости на внутривидовом уровне, естественно, представляют такие различия между гомологичными структурами, величина которых может варьировать не только между популяциями, но и между отдельными индивидуумами. Возможность для исследования таких различий как раз и предоставляет флуктуирующая асимметрия. В силу же крайне широкого распространения она, видимо, может быть охарактеризована как одна из основных и наиболее доступных для анализа форм проявления внутрииндивидуальной изменчивости [7].

При анализе внутрииндивидуальных различий, и в частности флуктуирующей асимметрии, оцениваются различия между частями одного индивидуума. Но это явление может анализироваться и на других уровнях (индивидуальном и надиндивидуальном). При первом (внутрииндивидуальном) подходе оценивается несходство левой и правой сторон тела, при втором (индивидуальном) -- несходство в степени различия между сторонами отдельных особей, при третьем (надиндивидуальном) -- несходство среднего уровня различия между сторонами среди разных групп особей [4]. Таким образом, с точки зрения оценки фенотипической изменчивости как разнообразия флуктуирующая асимметрия может быть определена как одна из наиболее обычных и широко распространенных форм проявления внутри индивидуальной изменчивости, величина которой может быть использована для анализа и иных форм изменчивости (индивидуальной и надиндивидуальной) [5].



1.2 Оценка стабильности развития земляники по показателям флуктуирующей асимметрии (морфометрические признаки)

Все возрастающее воздействие на окружающую природную среду диктует необходимость контроля её состояния, обеспечения её благоприятности для живых организмов и человека. Из всех методов оценки качества среды приоритетным является биоиндикация, как серия биологических оценок в природе.

В нормальных условиях организм реагирует на воздействие среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Под воздействием неблагоприятных условий эти механизмы могут быть нарушены, что приводит к изменению развития. Изменение гомеостаза развития отражают базовые изменения функционирования живых существ и находят выражение в процессах, протекающих на разных уровнях, от молекулярного до организменного, и могут быть оценены по разным параметрам с использованием различных методов. Прежде всего, уровень гомеостаза развития может быть оценен с морфологической точки зрения [20].

Флуктуирующая асимметрия позволяет оценить нестабильность развития организма. Флуктуирующей асимметрией называют небольшие ненаправленные различия между правой и левой (R - L) сторонами различных морфологических структур, в норме обладающих билатеральной симметрией. Большинство авторов предлагает считать определение флуктуирующей асимметрии одним из морфологических методов оценки состояния и динамики биосистем, а сам показатель флуктуирующей асимметрии - индексом стабильности развития организма [2,5].

Флуктуирующая асимметрия проявляется в незначительных направленных различиях между сторонами, которые видимо, не имеют самостоятельного адаптивного значения и не оказывают ощутимого влияния на жизнеспособность индивидуумов. При этом могут быть обнаружены как практически симметричные, так и в некоторой степени асимметричные особи при наличии положительной или отсутствия какой бы то ни было взаимосвязи значений признака на разных сторонах тела. Различия между сторонами в этом случае не являются в строгом смысле генетически детерминированными и могут просматриваться как следствие несовершенства онтогенетических процессов.

Для характеристики флуктуирующей асимметрии прежде всего необходимо определение её места среди других проявлений асимметрии. Выделение специфических черт флуктуирующей асимметрии предполагает проведение сравнительной характеристики разных типов асимметрии. Прежде всего флуктуирующая асимметрия выделяется среди других типов асимметрии по форме выражения. Она представляет собой незначительные отклонения от строгой билатеральной симметрии. Наблюдаемые при флуктуирующей асимметрии различия в строении какой бы то ни было билатеральной структуры скорее могут быть отнесены к ошибкам, к случайным нарушениям, чем к направленным изменениям. Поэтому при характеристике симметрии и асимметрии, реализуемых в строении определённых структур различных живых организмов, флуктуирующая асимметрия и не представляет существенного интереса [22].

Основное требование к признакам, по которым ведется определение флуктуирующей асимметрии - относительно равная их величина, отсутствие влияния на них ряда факторов, среди которых большое значение имеет вычленение из общей асимметрии двух ее форм: направленной асимметрии и антисимметрии.

Для растений лучшим вегетативным органом является лист растения. При антропогенных воздействиях в листьях происходят морфологические изменения (появление асимметрии, уменьшение площади листовой пластины) [14].

При формировании листовой пластины, по мере накопления токсических веществ, происходит торможение ростовых процессов, и деформация листа. При окончательном формировании листовых пластин на растениях, испытывающих высокую техногенную нагрузку, их площади меньше, чем на растениях, произрастающих в более благоприятных экологических условиях.

Признаки листовой пластинки земляники лесной и земляники садовой, можно сказать, ? основной объект при характеристике стабильности развития и состояния здоровья среды.



2. Материал и методика

Сбор материала. Материал был собран в сентябре 2013 г и представлен выборками из 2 точек. Точка 1 в условия д. Щитовка в смешанном лесу вблизи шоссе (15-20 м). Точка 2 в условиях дачного участка г. Толочина. В точке № 1 отобрано 15 листьев Fragaria vesca; в точке № 2 - 30 листьев Fragaria ananassa соответственно.

2.1 Методы замеров морфометрических показателей

Измерение листовой пластинки земляники осуществлялось по методике [5]. Для измерения лист помещали пред собой стороной, обращенной к верхушке. С каждого листа снимали показатели по пяти промерам с левой и правой сторон листа (рис.2.1).

Рис. 2.1 - Схема признаков, использованных для оценки стабильности развития земляники

1. Ширина половины листовой пластинки. 2. Длина жилки второго порядка, второй от основания листа. 3. Расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка. 4. Расстояние между концами этих же жилок. 5. Угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Для измерений использовали измерительный циркуль, линейку и транспортир. Промеры 1-4 снимали циркулем-измерителем, угол между жилками (признак 5) измеряли транспортиром. В ходе исследований полученные морфометрические показатели по точке №1 заносили в таблицу 2.1., точке № 2 - Таблицу 2.2.

Таблица 2.1 - Данные по замерам морфологических признаков листа земляники лесной в точке № 1

Величина асимметрии рассчитывалась как различие в промерах слева и справа, отнесенное к сумме промеров на двух сторонах. Использование такой относительной величины необходимо для того, чтобы нивелировать зависимость величины асимметрии от величины самого признака. Полученные данные представлены в таблице 2.2.



Таблица 2.2 - Данные по замерам морфологических признаков листа земляники садовой

2.2 Методы оценки флуктуирующей асимметрии

Методика вычисления интегрального показателя флуктуирующей асимметрии листовой пластинки земляники садовой и лесной.

Популяционная оценка выражается средней арифметической этой величины. Статистическая значимость различий между выборками определяли по t-критерию Стьюдента. Интегральный показатель флуктуирующей асимметрии высчитывали по алгоритму оценки стабильности развития земляники лесной и земляники садовой.

1. На первом этапе для каждого промеренного листа вычислялись относительные величины асимметрии для каждого признака. Для этого разность между промерами слева (L) и справа (R) делят на сумму этих же промеров: .

2. Далее вычислялся показатель асимметрии для каждого листа. Для этого суммировались значения относительных величин асимметрии по каждому признаку и делились на число признаков.

3. Затем вычислялся интегральный показатель стабильности развития - величина среднего относительного различия между сторонами на признак. Для этого вычислялась средняя арифметическая всех величин асимметрии для каждого листа (Таблицы 2.3; 2.4).

Таблица 2.3 - Относительные величины асимметрии для каждого признака по показателям точки № 1



Таблица 2.4 - Относительные величины асимметрии для каждого признака по показателям точки № 2

4.Оценка стабильности развития производилась по пятибалльной системе (таблица 2.5).



Таблица 2.5 - Пятибалльная шкала оценки отклонений по величине показателя стабильности развития для земляники

Балл	Величина ФА	Характеристика состояния среды
1	<0,040	условно нормальная
2	0,040 - 0,044	небольшие отклонения от нормального состояния
3	0,045 - 0,049	существенные нарушения
4	0,050 - 0,054	опасные нарушения
5	>0,054	критическое состояние

Оценка стабильности развития производилась по пятибалльной системе. Каждому из приведенных баллов соответствует свой определенный интервал значений коэффициента флуктуирующей асимметрии. Баллом 1 характеризуются участки, практически не затронутые человеческой деятельностью. Значение показателя асимметрии, соответствующие 3 и 4 баллам, обычно наблюдаются в загрязненных районах. Баллом 5 обозначаются гибнущие экосистемы в районах с чрезвычайной антропогенной нагрузкой [5].

2.3 Методы статистической обработки

Проведен корреляционный анализ между параметрами правой и левой сторон листовой пластинки. Статистическая обработка данных (определение ошибки средней арифметической и корреляционный анализ) проводилась с использованием "Пакета анализа" в программе Microsoft Exсel.

Величину коэффициента корреляции оценивали по таблице 2.6

Таблица 2.6 - Оценка величины коэффициента корреляции

Коэффициент корреляции	Теснота связи
до 0,30	слабая
0,31 - 0,50	умеренная
0,51 - 0,70	значительная
0,71 - 0,90	высокая
0,91 и более	очень высокая

3 Биоиндикация качества среды по показателям флуктуирующей асимметрии листа земляники лесной и садовой Fragaria vesca и Fragaria ananassa

3.1 Корреляционный анализ между параметрами правой и левой сторон листовой пластинки

Известно, что различные морфометрические показатели растений в норме отличаются неодинаковым уровнем симметрии. Можно выяснить, насколько симметричны различные показатели листовой пластинки, так как признаки, проявляющие наибольшую асимметрию малоперспективны в качестве биоиндикационных из-за высокой изменчивости, свойственной им в норме.

С каждого листа растений снимали показатели по пяти промерам.

Результаты статистической обработки признаков строения пластинки листа показали, что различные признаки коррелируют в разной степени (табл. 3.1.1). Положительная корреляция получена по всем пяти признакам у обоих видов, исключение составил признак №3 (расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка), у земляники лесной коэффициент корреляции отрицательный. Для признака №1 (ширина половины листовой пластинки) наблюдается максимальная связь по обоим видам с коэффициентом корреляции 0,91 - 0,94. По признакам №2-4 (длина жилки второго порядка, второй от основания листа; расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка) в основном установлен высокий показатель корреляции от 0,7 до 0,88. Исключение составил признак №5 (угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка), по которому получены умеренные показатели коэффициента корреляции 0,27 - 0,46 соответственно.



Таблица 3.1.1 - Значения коэффициентов корреляции (r) между параметрами правой и левой сторон листовых пластинок

3.2 Анализ качества среды по показателям флуктуирующей асимметрии листа земляники

В ходе наших исследований рассчитан показатель величины флуктуирующей асимметрии и проведен анализ полученных данных (таблица 3.2.1). Данный показатель колебался от 0,04 до 0,226. В среднем, данный показатель составил 0,095.

Таблица 3.2.1 - Характеристика величины флуктуирующей асимметрии листа земляники лесной (Fragaria vesca).

Соответствующий показатель флуктуирующей асимметрии листа земляники садовой представлен в Таблице 3.2.2. Колебания показателя составили от 0,032 до 0,123 соответственно. Средний показатель составил 0,086.

Таблица 3.2.2 - Характеристика величины флуктуирующей асимметрии листа земляники садовой (Fragaria ananassa)

Таким образом, наиболее часто встречается показатель флуктуирующей асимметрии 0,5 - земляника садовой (Fragaria ananassa).

Показатель флуктуирующая асимметрия используется для характеристики состояния окружающей среды. На наш взгляд, в силу прикрепленного образа жизни и сезонной вегетации, мелкие травянистые виды растений в большей степени, по сравнению с древесными видами, могут отражать микробиотопические условия существования. В ходе наших исследований средний показатель ФА для Земляники лесной составил 0,095; для земляники садовой 0,069. В обоих случаях данные характеризуют состояние среды как критическое (Таблица 3.2.3). В первом и втором случае присутствовали факторы антропогенного воздействия на биотоп - автодорога и агровозделования почвы, внесение химических веществ.

Таблица 3.2.3 - Сравнительная характеристика показателей флуктуирующей асимметрии

Таким образом, травянистые растения отражают микробиотические особенности состояния среды произрастания, возможно в первую очередь - почвенные. В дальнейшем планируется расширить список растений для детальной характеристики исследуемых показателей.



Заключение

Флуктуирующая асимметрия представляет собой незначительные отклонения от строгой билатеральной симметрии.

Явлениями флуктуирующей симметрии охвачены практически все билатеральные структуры у самых разных живых существ.

Повышенные значения флуктуирующая асимметрия означают нарушение стабильности процессов развития организма на молекулярном, хромосомном и эпигенетическом уровне, тогда как стабильность развития предотвращает появление таких нарушений. Таким образом, величина флуктуирующая асимметрия определяется в результате взаимодействия противоположных "сил" -- стабильности и нестабильности развития. Если организмы, выращенные в хороших условиях, чаще проявляют более низкие значения флуктуирующая асимметрия и более высокую жизнеспособность по сравнению с теми, которые развивались в худших условиях, можно предполагать, что флуктуирующая асимметрия может обнаруживать тесную отрицательную связь с показателями жизнеспособности.

Для растений лучшим вегетативным органом является лист растения. При антропогенных воздействиях в листьях происходят морфологические изменения (появление асимметрии, уменьшение площади листовой пластины).

При формировании листовой пластины, по мере накопления токсических веществ, происходит торможение ростовых процессов, и деформация листа. При окончательном формировании листовых пластин на растениях, испытывающих высокую техногенную нагрузку, их площади меньше, чем на растениях, произрастающих в более благоприятных экологических условиях.

В ходе данной работы проанализированы литературные данные по вопросу тестирования среды с использованием показателя флуктуирующей асимметрии растений. Для анализа выбраны земляника садовая и лесная. Освоена методика замеров морфологических признаков листа земляники, методика расчета показателя флуктуирующей асимметрии. Сбор материала производился в условиях антропогенной нагрузки (автомагистраль, дачный участок). Метод биотестирования опробован на двух видах Fragaria vesca, Fragaria ananassa. Проведен корреляционный анализ морфологических показателей правой и левой сторон листовой пластинки Fragaria vesca и Fragaria ananassa. В ходе расчетов дана оценка качества среды по показателям флуктуирующей асимметрии листа земляники.

Выводы

1. В ходе исследований проведен корреляционный анализ между показателями правой и левой частей листовой пластинки по исследуемым признакам. Максимальная связь по обоим видам с коэффициентом корреляции 0,91 - 0,94 обнаружена по признаку №1 (ширина половины листовой пластинки). По признакам № 2-4 (длина жилки второго порядка, второй от основания листа; расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка) в основном установлен высокий показатель корреляции от 0,7 до 0,88. По признаку №5 (угол между лавной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка), получен умеренный коэффициент корреляции 0,27 - 0,46 соответственно. В целом по всем пяти признакам получена положительная корреляция, исключение составил признак №3 (расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка), у земляники лесной коэффициент корреляции отрицательный. Для признака наблюдается.

2. Проведенные исследования по выявлению коэффициента флуктуирующей асимметрии листа показали, что данные величины зависят от уровня антропогенной нагрузки на биотоп - автодорога и агровозделования почвы, возможно - внесение химических веществ (удобрений). Средний показатель флуктуирующей асимметрии для земляники лесной составил 0,095; для земляники садовой 0,069. В обоих случаях данные характеризуют состояние среды как критическое. Таким образом, полученные величины асимметрии листьев у растений, произрастающих на загрязненных территориях свидетельствуют о значительном уровне антропогенной нагрузки.



Список используемой литературы

1. Гази Гёрюр. Нестабильность развития морфологических признаков и жизнеспособность популяции APHIS FABAE при содержании на разных растениях-хозяевах. / Гази Гёрюр, Сесилия Ломонако, Олэй Маккензи // Экология. 2007. № 2. - С. 131 - 136.

2. Горышина, Т. К. Растение в городе / Т.К. Горышина. -Лн.: изд-во Ленингр. унив-та, 1991. -45 с.

3. Дерюгина, Т. Ф. Сезонный рост лиственных древесных пород / Т.Ф. Дерюгина М.: "Наука и техника", 1984. -154с.

4. Захаров, В. М. "Асимметрия животных" / В.М. Захаров -М.: "Наука". 1987. -287с..

5. Захаров, В.М. Здоровье среды: методика оценки / В.М. Захаров, А.С. Баранов, В.И. Борисов. - М.: Центр экологической политики России, 2000. - 68 с.

6. Зукопп Г. Изучение экологии и урбонизированных территорий / Г. Зукопп, Г. Эльверс , Г. Маттес // Экология. - 1981. - № 2 - С. 15 - 20.

7. Кавтарадзе, Д. Н. Конструктивно-экологические аспекты сохранения биосферы и урбанизированные районы / Д. Н. Кавтарадзе : Автореф. дис. докт. биол. наук.

8. Конюшко, В.С. Изучение школьниками экологического состояния населенных пунктов и рекреационных территорий / В.С. Конюшко, С. В. Чубаро. ВГУ им. Машерова - Витебск: ВГУ, 2001. - 71 с.

9. Литвенкова, И.А., Кумелан, А.И. Мониторинг здоровья среды на особо охраняемых природных территориях по величине флуктуирующей асимметрии / И.А. Литвенкова, А.И. Кумелан //Охраняемые природные территории и объекты Белорусского Поозерья: современное состояние, перспективы развития: материалы III Междунар. научн. конф., Витебск, 16-17 декабря,2009. / Вит. гос. ун-т; редкол.: А.М. Дорофеев [и др.]. - УО "ВГУ им. П.М.Машерова", 2009.-С.55-57

10. Мэннинг, У.Д.. Биомониторинг загрязнений атмосферы с помощью растений / У.Д. Мэннинг, У. Федер.- Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 143 с.

11. Нефедова, Т.А. Влияние городской среды на флуктуирующую асимметрию и фотоассимилирующий аппарат Betula pendula Roth. / Т.А. Нефёдова, Л.Ф. Николаева, Д.Н. Кавтарадзе. // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 16. Биология. -2002.- №3. - С. 29 - 33

12. Николаевский, В. С. Экологическая оценка загрязнения среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации / В.С. Николаевский. - Пушкино: ВНИИЛМ, 2000 - с. 220.

13. О методах биоиндикации загрязнений наземных экосистем / Т.В. Коростелева // География в школе. - 2005. № 4. - С.63 - 65

14. Селевич, Т. А. Структура листа и побега березы повислой Betula pendula Roth в условиях города Гродно в сравнении с чистой зоной/ Т. А. Селевич, О. В. Малевич. Материалы I Междунар. науч. конф. "Актуальные проблемы экологи". -Гродно: ГрГУ. -72с.

15. Полевые исследования со школьниками - необходимое условие формирования экологического типа сознания / В.П. Голов, А.П. Новиков, И.В. Хомутова // География в школе. - 2004. № 1. - С.46 - 53.

16. Сергейчик, С.А. Растения и экология/ С.А. Сергейчик. - Мн.: Ураджай, 1997. - 224 с.

17. Сидорова, В.В. Этот асимметричный мир / В.В. Сидорова, В.А. Твердислов. // Экология и жизнь, 2005, № 4. - С. 49 - 52.

18. Степановских, А.С. "Прикладная экология: охрана окружающей среды: учебник для вузов."/ А.С Степановских.- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. 751с.

19. Федорова, А. И. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. пособие для студ. высш. учеб.заведений/ А. И. Федорова, А. Н Никольская.-М.: Гуманит.изд. центр "Владос", -2001. -288с.

20. Чистякова, Е. К. Анализ стабильности развития в природных популяциях растений на примере березы повислой (Betula pendula Roth) / Е. К Чистякова: Автореф. дис. канд. биол. наук - М.: 1997 - с.

21. Щадрина, Е.Г. Диагноз ставит природа. Якутский гос. университет / Е.Г. Щадрина, Я.Л. Вольперт. / Экология и жизнь, 2006, № 2. - С. 60 - 63.

22. Юркевич, И. Д., Ярошевич Э. П. Сезонное развитие лесной растительности Белоруссии / И.Д. Юркевич. -Мн.: "Наука и техника". 1986. -С.45.

23. Rasmuson, M. Fluctuating asymmetry-indicator of what? // Hereditas. 2002. V. 136. P. 177 - 188.

Размещено на Allbest.ru