Assessment of the Health of the Environment by the Value of Fluctuing Asymmetry of Woody Plants: Analysis of Possible Causes of the Distortion of the Results

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The reasons for distortion of the results of assessment of fluctuating asymmetry of woody plants are examined by the example of the silver birch Betula pendula Roth. The results of fluctuating asymmetry assessment by researchers with different skill levels in using this method are presented; it is shown that for researchers without any experience in using the method it is typical to overestimate the results to 50%, while training provides similar results. When assessing environmental health by the magnitude of fluctuating asymmetry, it is necessary to comply with the method requirements for material collection and processing; non-compliance can lead to problems with the interpretation of the results.

About the authors

E. G. Shadrina

Institute for Biological Problems of Cryolithozone, Siberian Branch Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: e-shadrina@yandex.ru
Russia, 677980, Yakutsk, pr. Lenina, 41

V. Yu. Soldatova

North-Eastern Federal University

Email: e-shadrina@yandex.ru
Russia, 677000, Yakutsk, Belinskogo, 58

References

  1. Блащинская О.Н., Забуга Г.А. Исследование флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой урботерритории г. Ангарска // Научный альманах. 2016. № 7–2(21). С. 43–46. https://doi.org/10.17117/na.2016.07.02.043 http://ucom.ru/doc/na.2016.07.02.043.pdf
  2. Василевская Н.В., Тумарова Ю.М. Оценка стабильности развития популяций Pinus sylvestris L. в условиях аэротехногенного загрязнения (Мурманская область) // Биогеография Карелии. Труды Карельского НЦ РАН. Петрозаводск. 2005. Вып. 7. С. 21–25.
  3. Гелашвили Д.Б., Лобанова И.В., Ерофеева Е.А., Наумова М.М. Влияние лесопатологического состояния березы повислой на величину флуктуирующей асимметрии листовой пластинки // Поволжский экологический журн. 2007. № 2. С. 106–115.
  4. Данилов В.А., Вольперт Я.Л., Шадрина Е.Г. Биоиндикационная оценка воздействия горнодобывающей промышленности на биоценозы бассейна р. Алдан // Наука и образование. Якутск, 2001. № 1. С. 30–34.
  5. Ерофеева Е.А. Флуктуирующая асимметрия листа Betula pendula (Betulacea) в условиях автотранспортного загрязнения (г. Нижний Новгород) // Растительные ресурсы. 2015. Т. 51. № 3. С. 366–383.
  6. Захаров В.М. Асимметрия животных. М.: Наука, 1987. 216 с.
  7. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А. В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К., Чубинишвили А.Т. Здоровье среды: Методика оценки. М.: Центр экологической политики России, 2000а. 68 с.
  8. Захаров В.М., Чубинишвили А.Т., Дмитриев С.Г., Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Крысанов Е.Ю., Кряжева Н.Г., Пронин А.В., Чистякова Е.К. Здоровье среды: практика оценки. М.: Центр экологической политики России, 2000б. 320 с.
  9. Захаров В.М., Жданова Н.П., Кирик Е.Ф., Шкиль Ф.Н. Онтогенез и популяция: оценка стабильности развития в природных популяциях // Онтогенез. 2001а. Т. 32. № 6. С. 404–421.
  10. Захаров В.М., Чубинишвили А.Т. Мониторинг здоровья среды на охраняемых природных территориях. М.: Центр экологической политики России, 2001. 148 с.
  11. Захаров В.М., Чубинишвили А.Т., Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К. Здоровье среды: методика и практика оценки в Москве. М.: Центр экологической политики России, 2001б. 68 с.
  12. Звягинцева О.Ю. Оценка качества атмосферного воздуха по величине флуктуирующей асимметрии Betula pendula Roth. // Ученые Записки ЗабГГПУ. Серия: Биологические науки. 2012. № 1(42). С. 87–91.
  13. Зеленская Т.Г., Мандра Ю.А., Степаненко Е.Е., Еременко Р.С. Влияние загрязнения компонентов урбанизированной среды на рост и развитие березы повислой // Вестник АПК Ставрополья. 2013. № 4(12). С. 170–173.
  14. Зорина А.А., Коросов А.В. Характеристика флуктуирующей асимметрии листа двух видов берез в Карелии // Экология. Экспериментальная генетика и физиология. Труды Карельского НЦ РАН. Петрозаводск. 2007. Вып. 11. С. 28–36.
  15. Иванов В.П., Иванов Ю.В., Марченко С.И., Кузнецов В.В. Использование индексов флуктуирующей асимметрии листа березы повислой для диагностики состояния фитоценозов в условиях техногенного загрязнения // Физиология растений. 2015. Т. 62. № 3. С. 368–377. https://doi.org/10.7868/S0015330315030082
  16. Калаев В.Н., Игнатова И.В., Третьякова В.В., Артюхов В.Г., Савко А.Д. Биоиндикация загрязнения районов г. Воронежа по величине флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой // Вестник ВГУ, Серия: химия. биология. Фармация. 2011. № 2. С. 168–175.
  17. Константинов Е.Л. Особенности ФА листовой пластинки березы повислой (Betula pendula) как вида биоиндикатора / Автореф. дис. канд. биол. наук (03.00.16). Калуга, 2001. 19 с.
  18. Коротеева Е.В., Веселкин Д.В., Куянцева Н.Б., Чащина О.Е. В градиенте влияния выбросов Карабашского медеплавильного комбината изменяется размер, но не флуктуирующая асимметрия листа березы повислой // Докл. РАН. 2015. Т. 460. № 3. С. 364–367.
  19. Коротченко И.С. Биоиндикация загрязнения районов г. Красноярска по величине флуктуирующей асимметрии листовой пластинки вяза приземистого // Вестник КрасГАУ. 2015. № 11(110). С. 67–72.
  20. Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К., Захаров В.М. Анализ стабильности развития березы повислой в условиях химического загрязнения. // Экология. 1996. № 6. С. 441–444.
  21. Кулеш К.М., Исаева А.С., Приймак П.Г. Особенности распределения индекса флуктуирующей асимметрии листьев брахибластов и ауксибластов берез // Охрана окружающей среды и здоровья человека в РФ и странах Евросоюза: матер. междунар. научно-практ. конф. Мурманск, 31 октября 2014 г. / ред. кол.: Минченок Е.Е., Федотова Л.В., Яшкина А.А. Мурманск: изд-во МГТУ, 2014. С. 47–52.
  22. Логинов В.В. Фенотипическая изменчивость и цитогенетические характеристики природных популяций зеленых и бурых лягушек, обитающих на антропогенно-трансформированных и заповедных территориях: Автореф. дис. канд. биол. наук. Нижний Новгород, 2004. 24 с.
  23. Луговская Л.А., Межова Л.А., Землякова А.В. Оценка комфортности среды по флуктуирующей асимметрии дуба черешчатого (Quercus robur L.) // Научные Ведомости. Серия Естественные науки. 2016. № 18(239). Выпуск 36. С. 87–94.
  24. Лукина Ю.М., Василевская Н.В. Влияние промышленных выбросов комбината “Североникель” на стабильность развития популяции Betula czerepanovii Orlova // Экологические проблемы промышленных городов: сборник научных тр. 5 Всерос. научно-практ. конференции с междунар. участием. Саратов, 12–14 апреля 2011 г. / под ред. Е.И. Тихомировой. Саратов: изд-во СГТУ. 2011. С. 244–246.
  25. Мелькумов Г.М., Волков Д.Э. Флуктуирующая асимметрия листовых пластинок клена остролистного (Acer platanoides L.) как тест экологического состояния паркоценозов городской зоны // Вестник ВГУ, Серия: География. Геоэкология. 2014. № 3. С. 95–98.
  26. Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур). М.: Мин-во природных ресурсов РФ, гос. служба охраны ООС (Росэкология), 2003. 25 с.
  27. Первышина Г.Г., Коротченко И.С. Оценка стабильности развития березы повислой, произрастающей вблизи месторождений “Бородинское” и “Итатское” Канско-Ачинского угольного бассейна // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2017. № 9(132). С. 116–121.
  28. Полонский В.И., Полякова И.С. Флуктуирующая асимметрия листьев: механизм формирования и применение в фитоиндикации // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2016. № 15. С. 506–510.
  29. Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье среды / Под ред. В.М. Захарова, Е.Ю. Крысанова. М., 1996. 169 с.
  30. Рахмангулов Р.С., Ишбирдин А.Р., Салпагарова А.C. Флуктуирующая асимметрия – показатель дестабилизации или поиск путей адаптивного морфогенеза? // Вестник Башкирского университета. 2014. Т. 19. № 3. 831–834.
  31. Солдатова В.Ю., Шадрина Е.Г., Новгородова Д.Н. Биоиндикационная оценка качества среды административных округов г. Якутска по показателям флуктуирующей асимметрии и качества семян березы повислой Betula pendula Roth. // Изв. Сарат. ун-та. нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18. Вып. 2. С. 216–224.
  32. Солдатова В.Ю., Шадрина Е.Г. Флуктуирующая асимметрия березы плосколистной (Betula platyphylla Sukacz.) как показатель качества городской среды // Проблемы региональной экологии. 2007. № 5. С. 70–74.
  33. Стрельцов А.Б. Региональная система биологического мониторинга. Калуга: изд-во Калужского ЦНТИ, 2003. 158 с.
  34. Турмухаметова Н.В. Асимметрия листа Betula pendula Roth. и Fragaria vesca L. как показатель здоровья среды // Актуальные проблемы биологии и экологии: материалы докладов VIII Молодежной научной конференции. 18–20 апреля 2001 г., Сыктывкар, Республика Коми, Россия / Российская академия наук, Уральское отделение, Коми научный центр, Институт биологии; редколлегия: Т.К. Головко [и др.]. Сыктывкар, 2002. С. 306–309.
  35. Турмухаметова Н.В., Шивцова И.В. Морфологический подход к оценке состояния среды по асимметрии листа Betula pendula Roth. и Fragaria vesca L. // Лесной вестник. 2007. № 5. С. 140–143.
  36. Турмухаметова Н.В. Оценка состояния среды Йошкар-Олы по морфометрическим показателям Betula pendula Roth. // Изв. РАН. Сер. Биол. 2020. № 2. С. 197–204. https://doi.org/10.31857/S0002332920020095
  37. Хузина Г.Р. Характеристика флуктуирующей асимметрии билатеральных признаков листа липы мелколистной (Tilia cordata L.) // Вестник Удмуртского университета. Сер. Биология. Науки о Земле. 2011. № 3. С. 47–52.
  38. Черных Е.П., Первышина Г.Г., Гоголева О.В. Экологическая оценка влияния автотранспорта на флуктуирующую асимметрию листьев черемухи обыкновенной (Padus avium Mill.) // Вестник КрасГАУ. 2013. № 12. С. 137–141.
  39. Чистякова Е.К., Кряжева Н.Г. Возможность использования показателей стабильности развития и фотосинтетической активности для исследования состояний природных популяций растений на примере березы повислой // Онтогенез. 2001. Т. 32, № 6. С. 422–427.
  40. Чубинишвили А.Т. Оценка стабильности развития и цитогенетического гомеостаза в популяциях европейских зеленых лягушек (комплекс Rana esculenta) в естественных и антропогенных условиях // Онтогенез. 2001. Т. 32. № 6. С. 434–439.
  41. Шабалина О.М., Демьяненко Т.Н. Оценка влияния загрязнения среды и почвенных факторов на показатели флуктуирующей асимметрии листа березы повислой (Betula pendula Roth.) в г. Красноярске // Вестник КрасГАУ. 2011. № 12. С. 134–139.
  42. Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л., Данилов В.А., Шадрин Д.Я. Биоиндикация воздействия горнодобывающей промышленности на наземные экосистемы Севера (морфогенетический подход). Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 2003. 110 с.
  43. Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л. Нарушения стабильности развития организма как результат пессимизации среды при техногенной трансформации природных ландшафтов // Онтогенез. 2014. Т. 45. № 3. С. 151–161.
  44. Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л. Опыт применения показателей флуктуирующей асимметрии растений и животных для оценки качества среды в наземных экосистемах: результаты 20-летних исследований природных и антропогенно трансформированных территорий // Онтогенез. 2018. Т. 49. № 1. С. 27–40. https://doi.org/10.7868/S0475145018010044
  45. Шадрина Е.Г., Солдатова В.Ю. Влияние биотических и абиотических факторов на проявления флуктуирующей асимметрии в популяциях древесных растений (на примере Якутии) // Проблемы популяционной биологии: матер. XII Всерос. популяц. семинара памяти Н.В. Глотова, 11–14 апреля 2017 г., г. Йошкар-Ола. Йошкар-Ола, 2017. С. 260–262.
  46. Cuevas-Reyes P., Canché-Delgado A., Maldonado-López Yu., Fernandes G.W., Oyama K., González-Rodríguez A. Patterns of herbivory and leaf morphology in two Mexican hybrid oak complexes: Importance of fluctuating asymmetry as indicator of environmental stress in hybrid plants // Ecological Indicators. 2018. V. 90. P. 164–170. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.03.009
  47. Hagen S.B., Ims R.A., Yoccoz N.G., Sørlibraten O. Fluctuating asymmetry as an indicator of elevation stress and distribution limits in mountain birch (Betula pubescens) // Plant Ecol. 2008. V. 195(2). P. 157–163. https://doi.org/10.1007/s11258-007-9312-y
  48. Hagen S.B., Folstad I., Jakobsen S.W. Autumn colouration and herbivore resistance in mountain birch (Betula pubescens) // Ecology Letters. 2003. V. 6. P. 807–811. https://doi.org/10.1046/j.1461-0248.2003.00496.x
  49. Palmer R.A., Strobeck C. Fluctuating assymmetry: A measurement, analysis, patterns // Annu. Rev. Ecol. Syst. 1986. V. 17. P. 391–421.
  50. Parsons P.A. Fluctuating asymmetry: A biological monitor of environmental and genomic stress // Heredity. 1992. V. 68. P. 361–364.
  51. Parsons P.A. Fluctuating asymmetry: An epigenetic measure of stress // Biol. Rev. 1990. V. 65. P. 131–145.
  52. Santos J.C., Alves-Silva E., Cornelissen T.G., Fernandes G.W. The effect of fluctuating asymmetry and leaf nutrients on gall abundance and survivorship // Basic and Applied Ecology. 2013. V. 14. P. 489–495. https://doi.org/10.1016/j.baae.2013.06.005
  53. Shadrina E., Volpert Ya. Fluctuating Asymmetry of Craniological Features of Small Mammals as a Reflection of Heterogeneity of Natural Populations // Symmetry. 2016. 8. 142. https://doi.org/10.3390/sym8120142
  54. Shadrina E., Turmukhametova N., Soldatova V., Vol’pert Ya., Korotchenko I., Pervyshina G. Fluctuating Asymmetry in Morphological Characteristics of Betula Pendula Roth Leaf under Conditions of Urban Ecosystems: Evaluation of the Multi-Factor Negative Impact // Symmetry. 2020. V. 12. P. 1317. https://doi.org/10.3390/sym12081317
  55. Turmukhametova N., Shadrina E. Changes in the Fluctuating Asymmetry of the Leaf and Reproductive Capacity of Betula pendula Roth Reflect Pessimization of Anthropogenically Transformed Environment // Symmetry. 2020. V. 12(12). P. 1–18. https://doi.org/10.3390/sym12121970
  56. Turmukhametova N.V., Shadrina E.G., Soldatova V.Yu., Ivantsova E.N. Fluctuating asymmetry of the lamina of Betula pendula Roth in the context of different cities and industrial load // AGRITECH-V-2021 IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021. V. 839. P. 052011. https://doi.org/10.1088/1755-1315/839/5/052011
  57. Wilsey B.J., Haukioja E., Koricheva J., Sulkinoja M. Leaf fluctuating asymmetry increases with Hybridization and elevation in tree-line birches // Ecology. V. 79(6). 1998. P. 2092–2099.
  58. Zakharov V.M., Shadrina E.G., Trofimov I.E. Fluctuating Asymmetry, Developmental Noise and Developmental Stability: Future Prospects for the Population Developmental Biology Approach // Symmetry. 2020. V. 12. P. 1376. https://doi.org/10.3390/sym12081376

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (150KB)
Indexing metadata
3.

Download (206KB)
Indexing metadata
4.

Download (151KB)
Indexing metadata
5.

Download (79KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Е.Г. Шадрина, В.Ю. Солдатова

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies