Physiological-biochemical adaptation of the Siberian larch Larix sibirica Ledeb. to urban environments | Физиолого-биохимическая адаптация лиственницы сибирской Larix sibirica Ledeb. к условиям городской среды

Английский. The aim of this study was to investigate the change of pigment complex and biochemical parameters of the Siberian larch Larix sibirica Ledeb. needles growing in the various functional zones of Ulan-Ude city (Republic of Buryatia, Russia). Using a scanning electron microscope with an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), the size, distribution and chemical composition of individual particles were examined on the surface of the needles. The majority of particles (40–50% of the needle surface) were observed on the needle from traffic zone of the city. In the residential part of the city, in urban parks and squares, the particles occupied 20–30% of the needle surface. Single particles were found on the needle from the reference plot (distant from the city of 30 km). Chemical composition analysis indicated that the most particles were soot and dust with minor constituents such as Si, S, Fe, Al, Cu, Zn, W, Ti, Ca, Сl, Cr, Ni. Much higher concentration trace metals exceeding background levels in 1.4–7.7 times were found in needle from traffic zone. Accumulation of pollutant elements in needles leads to activation of antioxidant protection. The amount of photosynthetic pigments in needles increases by 1.5–2.2 times compared with background values, mainly due to chlorophyll b and carotenoids. Ratio of chlorophylls a/b, and also chlorophylls to carotenoids decreases by 13–26%. Proline content increases 1.6–7.5 times, ascorbic acid – 1.2–1.3 times, catechin and proanthocyanidins – 3.0–4.8 times. The highest concentrations of these compounds were found in the traffic zone of the city.

Русский. Проведены исследования пигментного комплекса и биохимических показателей хвои Larix sibirica Ledeb. в зеленых насаждениях разных функциональных зон г. Улан-Удэ (Республика Бурятия). С помощью сканирующего микроскопа обнаружено, что в транспортной зоне города 40–50% поверхности хвои покрыто осажденными частицами, размер которых варьирует от 5 до 40 мкм. В селитебной части города, в городских парках и скверах частицы занимают 20–30% поверхности хвои, на фоновой территории (30 км от города) обнаружены единичные частицы размером 5–10 мкм. В результате поверхностного загрязнения и корневого поглощения в хвое повышаются концентрации серы в 1.3–2.0 раза, тяжелых металлов (железа, меди, цинка, свинца, никеля, хрома, кобальта, кадмия) в 1.4–7.7 раза, что приводит к активации антиоксидантной защитной системы. Отмечены существенные изменения в содержании фотосинтетических пигментов, общий пул которых увеличивается в 1.2–1.7 раза по сравнению с фоновыми значениями. Наиболее высокие концентрации хлорофилла b и каротиноидов, превышающие фоновые значения в 2.0–2.2 раза, наблюдаются в транспортной зоне. Соотношение хлорофиллов а и b, а также хлорофиллов к каротиноидам уменьшается на 13–25%. Содержание пролина повышается в 1.6–7.5 раза, аскорбиновой кислоты – в 1.2–1.3, катехина и проантоцианидинов – в 3.0–4.8 раза, причем наиболее высокие концентрации этих соединений также отмечены в транспортной зоне.