Основные результаты научных и прикладных исследований лаборатории экологической физиологии растений

На основании изучения геоморфологии территории, растительного покрова, режима и баланса грунтовых вод, биологической продуктивности фитоценозов было разработано гидрологическое и природно-территориальное районирование заповедных объектов Беларуси, имеющее прикладное значение для гидромелиоративного строительства, трансформации земель сельскохозяйственного назначения и Государственного лесного фонда.

Выполненные разработки по оценке влияния мелиоративных систем на ландшафтно-мелиоративные комплексы Белорусского Полесья определили основные направления охраны природы и рационального использования земельных ресурсов данного региона Беларуси, позволяя максимально учитывать региональные природные условия при проведении гидротехнической мелиорации.

Разработаны эколого-фитоценотические принципы зонирования территорий, прилегающих к крупным промышленным центрам, методом индикации уровня техногенного загрязнения природной среды по характеристике аккумуляции серы и тяжелых металлов в лишайнике Hypogymnia physodes, широко распространенном в сосновых лесах. С использованием этих принципов осуществлено зонирование территорий, примыкающих к гг. Минску, Светлогорску, Лукомльской ГРЭС, а также к Мозырскому НПЗ по уровню загрязнения серой. По результатам исследований состояния сосновых лесов составлены и переданы Минскпроекту и Министерству лесного хозяйства БССР рекомендации по повышению устойчивости этих лесов в зонах влияния Минска и Светлогорска.

После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. лаборатория активно включилась в исследования влияния этой крупнейшей катастрофы XX века на природную среду. При этом была изучена миграция радионуклидов по биологической цепи растение–почва–растение. Установлена избирательная способность отдельных видов древесных и травянистых растений к поглощению 6 различных изотопов (циркония-95, цезия-154, цезия-137 и др.). В условиях выпадения радиоактивных продуктов деления в лесных биогеоценозах выделены 3 группы компонентов по содержанию в них различных радионуклидов. Изучены изменения величины годичного прироста деревьев в сосняках мшистых по высоте и диаметру в связи с воздействием радиоактивного загрязнения.

Для обеспечения полного комплекса биогеоценологических исследований, отвечающих задачам биологического мониторинга, была спроектирована и создана система автоматизированного сбора и анализа первичной информации с помощью ЭВМ, что дало возможность установить достоверные корреляционные связи и регрессионные зависимости между экологическими факторами среды (солнечная радиация, температура, влага) и структурно-функциональными характеристиками лесных фитоценозов.

Лабораторией была проведена оценка риска техногенного загрязнения лесных экосистем Национальных парков «Браславские озера», «Нарочанский» и сопредельных с ними территорий. На основе данных лихеноиндикации в названных национальных парках осуществлено в том же масштабе, что и для Беловежской пущи, зонирование их территорий по степени загрязнения серой и 8 тяжелыми металлами. В пределах Национального парка «Браславские озера» проведена также оценка состояния сосновых древостоев.

Впервые на основании эколого-физиологических исследований выделены группы устойчивых, среднеустойчивых и неустойчивых к формальдегиду и бенз(а)пирену аборигенных и интродуцированных древесных растений и установлена видовая специфичность ответных реакций растений на действие данных аэротехногенных поллютантов.
Сравнительная оценка уровня аккумуляции тяжелых металлов в почве под ельниками различной типологической структуры позволило расположить хвойные насаждения в порядке увеличения их аккумулирующей способности: ельники кисличные < ельники мшистые < ельники черничные. При этом определяющую роль в накоплении техногенных поллютантов в почве играет санитарное состояние древостоя. Выявлено увеличение концентрации тяжелых металлов в подстилке и перегнойно-аккумулятивном горизонте под пологом еловых насаждений в ряду: здоровые < ослабленные < сильно ослабленные. Для минимизации негативных последствий и исключения тяжелых металлов из биологического круговорота в хвойных лесных массивах следует проводить своевременные санитарные лесотехнические мероприятия по удалению сухостойных и ослабленных деревьев.

Выявлено, что максимальное содержание тяжелых металлов приходится на подстилку и перегнойно-аккумулятивный горизонт, концентрация которых превышает пороговые значения. Наиболее сильно данные горизонты загрязнены свинцом и никелем, концентрация которых на отдельных площадях превышает фоновые пределы соответственно в среднем в 1,6-2,6 раза, что характеризует соотнесение их к уровню зоны риска.

В результате выполненных исследований подготовлены карты-схемы степени отклонений от ПДК уровня накопления тяжелых металлов (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) в корнеобитаемом слое почвы еловых насаждений, примыкающих Минскому промышленному узлу.

С целью ограничения негативного влияния остаточных количеств противогололедных материалов, выхлопных газов и пыли на состояние снегозащитных насаждений, их следует защитить посадками растений-фильтров. Первый ряд от проезжей части формировать низкорослыми солевыносливыми кустарниками (шиповник, свидина белая, боярышник кроваво-красный, мягковатый, лох серебристый, арония черноплодная, кизильник блестящий, пузыреплодник калинолистный). Во втором ряду следует высаживать солевыносливые и газоустойчивые крупномерные кустарники (акация белая и желтая, облепиха обыкновенная, черемуха Маака). Третий и последующие ряды могут быть представлены любыми лиственными и хвойными деревьями.

Показано, что оценка антропогенной нарушенности природных экосистем должна базироваться на комплексном использовании ботанических, физиолого-биохимических и почвенных критериев, при этом прямое воздействие токсикантов на хвою и листья, ветви и ствол дерева менее опасно для древостоя (при определенных условиях они способны к самоочищению) по сравнению с непрямым действием – через почву, что ведет к физиологическим нарушениям и, в конечном счете, к ослаблению и гибели деревьев. Использование фитоиндикационных методов значительно снижает себестоимость выполняемых работ и по качеству полученной информации нисколько не уступают традиционным физико-химическим методам.

Полученные результаты исследований имеют выраженную практическую направленность, так как совместно с "БелДорНИИ" Минтранса разработан дорожный методический документ ДМД 02191.3.019-2009 «Устройство и содержание техногенно устойчивых снегозадерживающих древесно-кустарниковых насаждений вдоль автомобильных дорог общего пользования», практическая значимость которого заключается в разработке научных основ для создания вдоль основных транспортных магистралей Беларуси новых древостоев, способных выдерживать усиливающийся антропогенный пресс и снижать вредное воздействие транспорта на окружающую среду. Документ введен в действие с 01 марта 2009 г. Приказом директора Департамента "Белавтодор" № 04 от 12.01.2009 г.

Комплексные исследования возможности использования ягодных растений сем. Ericaceae для фиторекультивации площадей выбывших из промышленной эксплуатации торфяных месторождений, осуществлявшиеся совместно с сотрудниками лаборатории химии растений, показали, что при относительно сходных тенденциях увеличения размерных показателей их габитуса, у представителей рода Vaccinium была выявлена различная стратегия роста. Так, если у голубики узколистной развитие надземной вегетативной сферы происходило, главным образом, в горизонтальном направлении, за счет появления новых побегов формирования и парциальных кустов из спящих почек на подземных корневищах, то у голубики высокорослой, характеризующейся отсутствием горизонтального распространения вегетативных частей, имело место их вертикальное нарастание, осуществлявшееся преимущественно за счет развития вегетативных органов из почек, расположенных над поверхностью почвы.

Исследования показали, что в условиях эксперимента все сорта ягодных растений североамериканской селекции значительно превосходили по урожайности своих аборигенных аналогов. Так, ягодная продуктивность форм и сортов североамериканских голубик в 1,5-2,3 раза превышала таковую голубики топяной, а у сортов клюквы крупноплодной – более чем в 4-6 раз превосходила таковую клюквы болотной.

Исследуемые виды сем. Ericaceae в разной степени влияют на функционирование почвенных микроорганизмов. Тем не менее все они способствовали активизации жизнедеятельности эдафобионтов в корнеобитаемом слое, что должно в перспективе обусловить восстановление почвенного покрова и стабилизацию экосистемы в целом. При этом установленное в эксперименте сглаживание сезонных колебаний массы микроорганизмов и показателей их жизнедеятельности указывает на ослабление степени их зависимости от внешних факторов. Это позволяет заключить, что создание ягодных насаждений на площадях, оставшихся после торфодобычи, экологически целесообразно.

1 - Главный вход
2 - Коллекции цветочных растений
3 - Экспозиции цветочных растений
4 - Розарий
5 - Ландшафтный парк
6 - Центральный партер
7 - Экспозиционная оранжерея
8 - Каменная горка
9 - Сад сирени
10 - Сад рододендронов
11 - Лимонарий
12 - Плодовый сад
13 - Маточник садовых форм
14 - Древесный питомник
15 - Сектор флоры Дальнего Востока
16 - Сектор флоры Северной Америки
17 - Сектор флоры Европы и Сибири
18 - Сектор флоры Крыма и Кавказа
19 - Сектор флоры Средней Азии
20 - Сектор флоры Беларуси
21 - Участок лекарственных и пряно-ароматических растений
22 - Участок кормовых и биоэнергетических растений
23 - Лесопарк
24 - Карантинная оранжерея и питомник
25 - Селекционный питомник орнаментальных растений
Кафе
Туалет
1
Главный вход
2
Коллекции цветочных растений
2
Коллекции цветочных растений
3
Экспозиции цветочных растений
4
Розарий
5
Ландшафтный парк
6
Центральный партер
7
Экспозиционная оранжерея
8
Каменная горка
9
Сад сирени
10
Сад рододендронов
10
Сад рододендронов
11
Лимонарий
12
Плодовый сад
12
Плодовый сад
13
Маточник садовых форм
14
Древесный питомник
15
Сектор флоры Дальнего Востока
16
Сектор флоры Северной Америки
16
Сектор флоры Северной Америки
16
Сектор флоры Северной Америки
17
Сектор флоры Европы и Сибири
18
Сектор флоры Крыма и Кавказа
19
Сектор флоры Средней Азии
20
Сектор флоры Беларуси
21
Участок лекарственных и пряно-ароматических растений
22
Участок кормовых
и биоэнергетических
растений
23
Лесопарк
24
Карантинная оранжерея и питомник
25
Селекционный питомник орнаментальных растений
Аллея ореха маньчжурского
Аллея рябины обыкновенной
Ал. дуба черешчатого
Ал. тополя черного
Аллея тополя канадского
Аллея клена серебристого
Аллея березы повислой
Аллея туи западной
Аллея липы мелколистной
Аллея ели европейской
Аллея ясеня пенсильванского
Аллея черемухи Маака
Ал. яблони сливолистной
Озеро