БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНФЕРЕНЦИИ

<< ГЛАВНАЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

загрузка...

Pages:     | 1 |   ...   | 56 | 57 || 59 | 60 |   ...   | 64 |

«ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РИСК И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Материалы III Всероссийской научной конференции с международным участием Иркутск, 24-27 апреля 2012 г. Том 1 Иркутск Издательство ...»

-- [ Страница 58 ] --
Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН г. Иркутск В связи с широким распространением трансгенных культурных растений в мире, существует реальная угроза проникновения их в естественные фитоценозы, несмотря на все принимаемые превентивные меры [Arriaga et al., 2006;

Chandler, 2008;

Wegier et al., 2011]. Для прогнозирования развития такого сценария важно обладать как можно более полной информацией об изменениях, которые происходят в биологии генетически модифицированного организма. Необходимо знать, как проявляются приобретённые признаки, как они влияют на исходный метаболизм и как сохраняются на протяжении нескольких поколений.

Изменение свойств трансформированной системы может быть связано не только с экспрессией целевого гена. Процесс трансформации, включающий в себя несколько стадий, таких как механическое повреждение тканей, инфицирование патогеном, культивирование в условиях in vitro, а самое главное, внедрение в геном чужеродной конструкции, может являться комплексным стрессирующим фактором [Еникеев и др., 2008]. Реакция организма и популяции зависит от интенсивности стрессирующего воздействия. Слишком длительное или чрезмерно сильное воздействие приводит организм в нестабильное состояние, при котором возрастает изменчивость признаков, увеличивается онтогенетический шум и усиливаются внутриорганизменные корреляционные связи [Горбань и др., 1997;

Животовский, 2004;

Методические рекомендации..., 2003].

Состояние стресса может регистрироваться на различных уровнях: биохимическом, физиологическом, а также фенотипическом. Исследование фенотипических признаков позволяет оценить стрессовое состояние двумя взаимно дополняющими способами: через исследование вариабельности признаков и через изучение флуктуирующей асимметрии. Известно, что минимальная изменчивость наблюдается при оптимальных и экстремально неблагоприятных условиях. Увеличение изменчивости сигнализирует о появлении источника неблагополучия, который может быть локализован не только вне, но и внутри живого организма [Животовский, 2004]. Флуктуирующая асимметрия (ФА) – небольшие отклонения от абсолютной симметрии при индивидуальном развитии билатеральных структур «R-L» – рассматривается как мера онтогенетического шума [Palmer, 1994, Захаров, 2001]. Оба этих способа могут дать информацию о возможной нестабильности развития, вызванной стрессом.

В данной работе была поставлена цель выявить возможные изменения в стабильности развития, вызванные процедурой трансформации, и оценить, насколько долго они сохраняются в ряду поколений. В качестве объекта использовали Nicotiana tabacum L. Трансформация растений табака проводилась обезоруженным штаммом агробактерии A.tum.699, имеющим в составе вектора ген nptII. Наличие гена nptII у линий, устойчивых к канамицину, было подтверждено ПЦРанализом [Maximova et al, 2012]. Семена растений Т0 были использованы для получения пяти поколений Т1-Т5.

Нормальные растения и трансформанты выращивались в условиях вегетационного опыта, т.

е. при максимально выровненных условиях внешней среды. В этот период, а также по завершении опыта, были изучены следующие признаки: общая площадь листовой поверхности, в том числе площадь левой и правой стороны листа (измерялась еженедельно);

число цветов на растении (ежедневно);

длина стебля (по завершении вегетационного опыта);

размер цветка (венчика, пестика, тычинок) (фиксировали в момент полного раскрытия);

число генеративных органов, образованное каждым растением.

Трансгенные растения по ряду параметров роста и развития (длина стебля, общая площадь листовой поверхности, начало цветения) превосходили контрольные. Этот эффект имел тенденцию к затуханию в Т5. Выявленный факт активации процессов роста и развития предположительно может быть связан с неспецифической стрессовой реакцией и возникновением стрессового напряжения, соответствующего первой фазе адаптивной реакции организма по Селье [Selye, 1936]. У трансгенных растений по ряду признаков наблюдалась повышенная вариабельность.

ФА билатеральных структур оценивалась по разнице площадей левой и правой половинок листовой пластинки. Выяснилось, что у трансформантов онтогенетический шум выражен в меньшей степени. Особо отличались растения Т4, которые имели наименьший показатель асимметричности и, в то же время, демонстрировали наибольшие показатели вегетативного роста и развития.

Последующее усиление ФА у Т5 с одновременным снижением абсолютных показателей роста, вероятно, сигнализирует о приближении состояния неустойчивости, что может привести к непредсказуемым последствиям [Пригожин, 1986]. Это предположение подтверждается появлением устойчивых корреляций между значениями интегрального показателя ФА и значениями общей площади листовой поверхности, которые были обнаружены только у растений поколения Т5. Поскольку влияние неблагоприятных факторов внешней среды было сведено к минимуму, это позволяет предположить наличие у трансформантов внутреннего источника нестабильности, действие которого привело к появлению признаков критического состояния у растений поколения Т5.

Итак, трансгенные растения превосходили контрольные по высоте стебля и общей площади листовой поверхности, имели более ранние сроки зацветания и формирования плодов. Таким образом, в качестве конкурента трансформированные растения представляются более «успешными», и, при попадании в естественный фитоценоз, трансформанты могут иметь преимущество в освоении ресурсов, что может привести к вытеснению дикого вида. Кроме того, появление изменённых или чужеродных генетических конструкций в результате вступления трансформантов в репродукционный процесс грозит изменением дикого генотипа [Muir, 1999;

Chandler, 2008].

Вместе с тем, возможная нестабильность генома у трансформантов, вызванная процедурой трансформации даже холостым вектором, может привести к увеличению изменчивости в ГМОпопуляциях, обусловленному ростом частоты фенодевиантов, выходящих за рамки нормы стабилизирующего отбора. В связи с этим может снизиться приспособленность популяции трансформированных растений в фитоценозе в дальнейшем. Нарушив своим появлением баланс экосистемы, трансгенные растения могут впоследствии и сами подвергнуться элиминации из неё под действием стабилизирующего отбора [Животовский, 2004].

Таким образом, даже при трансформации обезоруженным вектором, вследствие неспецифической стрессовой реакции, модифицированные растения приобретают ряд физиологических преимуществ, которые могут сохраняться на протяжении нескольких (пяти или более) поколений. Это обстоятельство, действительно, может сделать трансгенные растения популяцией-«диверсантом», которая, нарушив баланс фитоценоза, впоследствии, под действием стабилизирующего отбора, может быть из него элиминирована, или же, в случае преодоления критической фазы и перехода в новое стабильное состояние, продолжить экспансию.

1. Горбань А.Н., Смирнова Е.В., Чеусова Е.П. Групповой стресс: динамика корреляций при адаптации и организация систем экологических факторов //рукопись депонирована в ВИНИТИ 17.07.97. – № 2434В97.

– 54 с. 2. Еникеев А.Г., Копытина Т.В., Семёнова Л.А., Натяганова А.В., Гаманец Л.В., Волкова О.Д. Агробактериальная трансформация как биотический стрессирующий фактор // Стресс-физиология и биохимии растений. – 2008. – №4. – С. 11-15. 3. Животовский Л.А. Стабилизирующий отбор и приспособленность популяций ГМО // ГМО – скрытая угроза России / Материалы к докладу Президенту РФ «По анализу эффективности государственного контроля за оборотом генетически модифицированных продуктов питания». – М., 2004. – С.93-104. 4. Захаров В.М. Онтогенез и популяция: оценка стабильности развития в природных популяциях // Онтогенез. – 2001. – № 6. – С. 404-421. 5. Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ. – Распоряжение Росэкологии от 16.10.2003. – № 460-р. 6.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог с природой. – М., «Прогресс», 1986. – 432 с. 7.

Arriaga L., Huerta E., Lira-Saade R., Moreno E., Alarcon J. Assessing the risk of releasing transgenic Cucurbita spp. in Mexico // Agriculture, Ecosystems and Environment. – 2006. – № 112. – С. 291–299. 8. Chandler S., Dunwell J. M. Gene Flow, Risk Assessment and the Environmental Release of Transgenic Plants.// Critical Reviews in Plant Sciences, 27:1. 2008. – Р. 25-49. 9. Maximova L.A., Nurminskaya J.V., Kopytina T.V., Enikeev A.G. Agrobacterium-mediated transformation of Nicotiana tabacum by disarmed strain Tt 699 resulted in considerable raising of growth and development of transgenic plants.// Journ. of Stress Physiol. and Biochem.. – 2012. – № 1. – С.

138-148. 10. Muir W.M., Howard R.D. Possible ecological risks of transgenic organism release when transgenes affect mating success: Sexual selection and the Trojan gene hypothesis. //Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. – 1999. – № 96. – Р. 13853–13856. 11. Palmar A.R. Fluctuating assimetry analyses: A primer. // Developmental instability: its origins and evolutionary implications. – Kluwer, Netherlands, 1994. – Р. 335-364. 12. Selye H. A Syndrome Produced by Diverse Nocuous Agents. // Nature. – 1936. – № 138. -Р. 32.13. Wegier A., Pieyro-Nelson A., Alarcn J., Glvez-Meriscal A., lvarez-Buylla E.R., Piero D. Recent long-distance transgene flow into wild populations conforms to historical patterns of gene flow in cotton (Gossypium hirsutum) at its centre of origin. // Molecular Ecology. – 2011. – № 20, 4182-4194.

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ЛЕСОВ ЗАБАЙКАЛЬЯ В УСЛОВИЯХ

МЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА

Одна из серьезнейших экологических проблем в Забайкальском крае – лесные пожары. Пожарами уничтожается не только растительность, но и значительная часть животных, при этом происходит перестройка экосистем. Разрушается почвенный покров, развивается эрозия, происходит опустынивание территорий. Исчезают места традиционных промыслов населения (заготовки древесины, охоты, сбора дикоросов). Задымленность вызывает ухудшение здоровья, огонь нередко угрожает населенным пунктам. В Забайкальском крае пожары ежегодно наносят ущерб, исчисляемый, как правило, сотнями миллионов рублей. В отдельные годы эта величина превышает миллиард рублей. В конечном итоге, лесные пожары препятствуют устойчивому развитию регионов.

Первые лесные пожары в Забайкалье возникают, как правило, в апреле, а в отдельные годы – в марте. Продолжается пожароопасный период обычно до октября. Наибольшее количество пожаров в среднем за многолетний период было зарегистрировано в мае (36,6 %), апреле (27,2 %) и июне (16,3 %).

Анализ пространственного распределения пожаров, выполненный по 12 зонам действия авиационной охраны лесов, на которые разбит Забайкальский край, показал, что наибольшее их количество возникает в Читинской зоне (Читинский, Карымский, Агинский, Могойтуйский районы и г.Чита), на которую приходится более трети всех лесных пожаров в Забайкальском крае или 7,4 пожара на 1000 км2. Более 5 пожаров в год на 1000 км2 в среднем возникает в ПетровскЗабайкальской зоне (Петровск-Забайкальский район и западная часть Хилокского района), и более 3 пожаров – в Хилокской зоне (восточная часть Хилокского района и Улетовский район). Наименьшее количество пожаров (менее 0,5/1000 км2) регистрируется в среднем в год в северных районах (Каларский, Тунгокоченский, Тунгиро-Олекминский).

Количество лесных пожаров и их площади существенно меняются от года к году. За период с 1970 по 2009 гг. количество пожаров изменялось от 112 до 2642 в год, т. е. более чем в 20 раз, при среднем количестве 760 пожаров в год. В 82,5 % лет их ежегодное количество не превышало 1000, более 2000 пожаров в год отмечалось лишь в 2003 и 2007 гг. Еще большей изменчивостью характеризуется ряд ежегодных величин площадей, пройденных пожарами. Наибольшая площадь, зарегистрированная в 2003, составила более 850 тыс. га, а наименьшая в 1984 г – 124 га, т. е.

изменялась почти в 7 000 раз. Чаще всего (85 %) она была менее 100 тыс. га в год. В среднем за год на один пожар приходится от 0,9 до 323 га площади, при этом почти в половине (40 %) лет средняя ее величина не превышает 10 га.

В многолетней динамике годового количества и площадей пожаров можно выделить два периода: 1) с 1970 по 1997 гг.;

2) с 1998 по 2009 гг. (рис. 1). В первом периоде количество лесных пожаров в Забайкальском крае существенно не менялось от года к году и не превышало 1000 в год. С 1998 г ситуация кардинально изменилась. В течение семи лет из двенадцати регистрировалось более 1000 пожаров в год, а в 2003 г их количество составило более 2600. Более 2100 пожаров возникло в 2007 г. Если с 1970 по 1997 гг. средняя годовая величина была около 500 пожаров, то в 1998–2009 гг. она составила примерно 1300, т. е. возросла в 2,5 раза. Еще более существенно изменилась площадь, пройденная пожарами.

Рис. 1. Многолетние изменения количества лесных пожаров (1) и индексов Сравнение площадей пожаров за те же периоды показало, что они увеличились почти в раз. В первом периоде средняя годовая их величина составляла около 11 тыс. га, а во втором – тыс. га. В большинстве районов, как и в целом по краю, произошло увеличение количества пожаров.

Наибольший рост отмечается в Читинской зоне. Существенно выросло их количество в ПетровскЗабайкальской и Хилокской зонах. Однако в северных и северо-восточных районах (Каларский, Тунгокоченский, Тунгиро-Олекминский, Могочинский), наоборот, отмечается их уменьшение.

Изменение пожарной активности происходит на фоне меняющегося климата. На всей территории Забайкальского края наблюдается рост температуры воздуха пожароопасного периода, средняя величина которого составила 1,5 °С за период с 1970 по 2009 гг. Значения тренда по зонам изменяются от 1 до 2 °С/40 лет. Все тренды статистически значимы. В режиме атмосферных осадков хорошо выражена цикличность их многолетних колебаний. За рассматриваемый период можно выделить относительно сухую фазу цикла с 1970 по 1981 гг., фазу повышенной увлажненности с 1982 по 1998 гг. и вновь сухую фазу с 1999 по 2009 гг.

Многолетним изменениям комплексного метеорологического показателя пожарной опасности лесов (КМППО), рассчитанного по [Нестеров, 1949], также свойственна цикличность. Причем его колебания происходят асинфазно с колебаниями атмосферных осадков, т. е. в период с 1999 по 2009 гг. отмечались повышенные значения КМППО. Многолетние изменения средних по территории края значений КМППО и общего годового количества пожаров и их площадей происходят достаточно согласованно. Во всех зонах, за исключением Читинской, согласованность межгодовых изменений количества пожаров и КМППО характеризуется статистически значимыми коэффициентами корреляции. В Читинской зоне зависимость количества пожаров от КМППО отсутствует.

По величинам КМППО определяются классы пожарной опасности, устанавливаемые в соответствии с [Методические…, 1975]. На территории Забайкальского края на протяжении большей части пожароопасного периода (88 %) отмечаются I–III классы пожарной опасности, а среди них в большинстве зон преобладает III класс. Высокая пожарная опасность (IV класс) наблюдается в среднем 18 дней в году, а на чрезвычайную пожарную опасность (V класс) приходится в среднем дня. Количество дней с III, IV и V классом в период с 1998 по 2009 гг. увеличилось по сравнению с 1970 – 1997 гг.

Наибольшая согласованность изменений количества пожаров отмечается с количеством дней с IV классом пожарной опасности. С высокой степенью согласованности происходят изменения количества пожаров и с суммой дней, в которые отмечался IV–V и III–V класс. Несмотря на то, что число пожаров возрастает в основном при достижении степени пожарной опасности IV класса, в некоторых зонах увеличение их количества отмечается уже при III классе. Чем длительнее сохраняется период с третьим и более высокими классами пожарной опасности, тем больше вероятность возникновения пожаров, что подтверждается большими значениями коэффициентов корреляции между их количеством и суммарным числом дней с III–V классами.

Для оценки потенциальной пожарной опасности лесов возможно использование и других показателей, в частности, индекс засушливости Д.А. Педя (S) [Педь, 1975]. Анализ его многолетних изменений показал, что в период 1998–2009 гг., когда существенно возросло количество пожаров, отмечается увеличение индекса (см. рис. 1). Это является подтверждением существенного влияния климатических условий на пожароопасность лесов.



Pages:     | 1 |   ...   | 56 | 57 || 59 | 60 |   ...   | 64 |
 


Похожие материалы:

«Саратовский государственный технический университет ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРОДОВ Сборник научных трудов Под редакцией профессора Т.И. Губиной Саратов 2007 УДК 520 Э 40 Сборник научных статей составлен на основе материалов 3-й Всесоюзной научно-практической конференции Экологические проблемы промышленных городов, которая проводилась на базе СГТУ при финансовой поддержке ФГУ НИИПЭ нижнего Поволжья в 2007 году. В сборнике обобщены результаты исследования в области экологии. ...»






 
© 2013 www.kon.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»