Study of photosynthetic activity of Tilia cordata Mill. leaves in conditions of anthropogenic load

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article examines the influence of urban environment conditions on the photosynthetic activity of small-leaved linden (Tilia cordata Mill.). The study was conducted on the territory of the city of Donetsk, which is characterized by a significant anthropogenic load. The aim of the work was to evaluate the functional state of the photosynthetic apparatus of plants by scanning pulse fluorometry. In the course of the work, leaf blades were selected from trees growing in areas with varying traffic intensity, as well as in the control group on the territory of the botanical garden. The results of the study showed that the greatest changes in photosynthetic activity were observed in plants in areas with high traffic congestion. They manifested themselves in a significant decrease in the effective quantum yield of photosystem II and the speed of electronic transport, as well as in an increase in the parameters of non-photochemical quenching, which indicates the adaptation of the photosynthetic apparatus to stressful conditions. Plants in areas with moderate load did not show significant deviations from the control. The data obtained demonstrate the effectiveness of the pulse fluorometry method for early diagnosis of stress in woody plants in an urban environment. The results of the work can be used to develop a bioindication system and monitor the state of urban green spaces in industrial regions.

About the authors

Liliya Pavlovna Antropova

Donetsk State University

Author for correspondence.
Email: antropowalilya@yandex.ru

laboratory assistant of Scientific Research Laboratory for Monitoring and Forecasting of Donbass Ecosystems

Russian Federation, Donetsk

Sergey Viktorovich Chufitsky

Donetsk State University

Email: chufitsky@donnu.ru

senior lecturer of Physiology and Biophysics Department

Russian Federation, Donetsk

References

  1. Епринцев С.А., Шекоян С.В., Виноградов П.М. Оценка неблагоприятных факторов окружающей среды урбанизированных территорий Центральной России // Региональные геосистемы. 2025. Т. 49, № 1. С. 157–168. doi: 10.52575/2712-7443-2025-49-1-157-168.
  2. Камдина Л.В. Оценка влияния антропогенных факторов промышленного производства на качество окружающей среды // Заметки ученого. 2020. № 12. С. 55–58.
  3. Сафонов А.И. Экологический фитомониторинг антропогенных трансформаций: монография. Донецк: Издательский дом «Эдит», 2024. 289 с.
  4. Кунина В.А., Белоус О.Г. Состояние фотосинтетических пигментов листьев древесных растений в условиях городской среды // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2020. Т. 6 (72), № 2. С. 108–118.
  5. Тюлькова Е.Г. Функциональные особенности фотосинтетической системы древесных растений в техногенных условиях // Журнал Белорусского государственного университета. Экология. 2019. № 1. С. 32–39.
  6. Чжан С.А., Пузанова О.А. Оценка состояния древесной растительности // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2023. № 63. С. 269–274.
  7. Кулакова Н.Ю., Колесников А.В., Курганова И.Н., Шуйская Е.В., Миронова А.В., Скоробогатова Д.М. Влияние автотранспортного загрязнения на биохимические и морфологические показатели состояния деревьев дуба черешчатого // Лесоведение. 2021. Т. 4, № 4. С. 393–405. doi: 10.31857/s0024114821040070.
  8. Аниськина М.В., Выродов И.В., Ховрин А.Н. Реакция Malus sylvestris на воздействие антропогенных загрязнителей // Вестник МГПУ. Серия: Естественные науки. 2023. № 1 (49). С. 27–34. doi: 10.25688/2076-9091.2023.49.1.2.
  9. Сорокина Г.А., Лебедева В.П., Раков С.А., Пахарькова Н.В. Древесные растения как биоиндикаторы уровня загрязнения атмосферы // Ульяновский медико-биологический журнал. 2012. № 1. С. 94–102.
  10. Рахимов Т.У., Байсунов Б.Х., Хайриддинов А.Б. Фитоиндикации в оценке загрязнения промышленных зон // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2014. № 2. С. 62–64.
  11. Алиева М.Ю. Анализ фотосинтетической активности древесных растений в условиях различной транспортной нагрузки // Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. 2014. № 63. С. 133–137.
  12. Гиниятуллин Р.Х., Тагирова О.В., Иванов Р.С., Кулагин А.Ю. Сезонная динамика изменений содержания фотосинтетических пигментов в листьях березы повислой Betula pendula в условиях Стерлитамакского промышленного центра // Биосфера. 2023. Т. 15, № 3. С. 285–291.
  13. Тюлькова Е.Г., Авдашкова Л.П. Активность фотосинтетического аппарата древесных растений в техногенных условиях (на примере промышленных предприятий Гомеля и Гомельской обл.) // Журнал Белорусского государственного университета. Экология. 2018. № 1. С. 61–68.
  14. Эркебаев Т.К., Аттокуров К.Ш., Капарова Н. Интенсивность фотосинтеза часто используемых древесных растений // Бюллетень науки и практики. 2022. Т. 8, № 12. С. 111–118. doi: 10.33619/2414-2948/85/14.
  15. Нестеренко Т.В., Шихов В.Н., Тихомиров А.А. Флуоресцентный метод определения реактивности фотосинтетического аппарата листьев растений // Журнал общей биологии. 2019. Т. 80, № 3. С. 187–199. doi: 10.1134/s0044459619030060.
  16. Кунина В.А. Использование хлорофилл-флуоресценции для диагностики функционального состояния растений (литературный обзор) // Субтропическое и декоративное садоводство. 2022. № 83. С. 157–167. doi: 10.31360/2225-3068-2022-83-157-167.
  17. Андреев Р.Н., Толстюк В.И., Бобров А.А., Клишкан Д.Г., Ветров С.Ф., Беседина Е.И., Мельник В.А., Лыгина Ю.А. Анализ состояния воздушного бассейна города Донецка и степень воздействия загрязнения атмосферного воздуха на состояние здоровья местного населения за период 2014–2022 гг. // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. 2023. № 1 (50). С. 85–94. doi: 10.24412/2227-1384-2023-150-85-94.
  18. Грищенко С.В., Грищенко И.И., Федосеева И.С., Праводелов С.С., Басенко И.Н., Костенко В.С., Агаркова Е.В., Миненко Е.Ф., Зорькина А.В., Шевченко В.С., Соловьев Е.Б., Минаков Д.Г., Мороховец С.А. Характеристика техногенной нагрузки на атмосферный воздух населенных мест экокризисного региона и основных источников его ксенобиотического загрязнения // Вестник гигиены и эпидемиологии. 2022. Т. 26, № 1. С. 14–19.
  19. Грищенко С.В., Грищенко И.И., Басенко И.Н., Костенко В.С., Миненко Е.Ф., Шевченко В.С., Бурмак М.С., Слюсарь Е.А., Гончарук Е.Ю., Ожерельева И.А., Праводелов С.С., Мороховец С.А., Якимова К.А. Комплексная гигиеническая оценка современного состояния воздушной среды техногенного региона и степени ее опасности для здоровья населения // Вестник гигиены и эпидемиологии. 2022. Т. 26, № 1. С. 20–28.
  20. Корниенко В.О., Яицкий А.С. Экологические последствия шумового загрязнения города Донецка // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2022. № 11–2. С. 28–34. doi: 10.37882/2223-2966.2022.11-2.13.
  21. Галактионова Е.В., Сафонов А.И. Детализация метода фитотестирования загрязненных почв по уязвимости апикальных меристем // Вестник Донецкого национального университета. Серия А: Естественные науки. 2025. № 1. С. 94–100. doi: 10.5281/zenodo.14923403.
  22. Беспалова С.В., Чуфицкий С.В., Романчук С.М., Кривякин А.С. Биомониторинг поверхностных вод в условиях антропогенной нагрузки на примере реки Кальмиус // Вестник Донецкого национального университета. Серия А: Естественные науки. 2018. № 3–4. С. 137–145.
  23. Мамиева Е.Б., Ширнина Л.В. Липа мелколистная как биоиндикатор загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2017. № 1 (52). С. 34–40. doi: 10.17238/issn2071-2243.2017.1.34.
  24. Варзарева В.Г., Трушева Н.А., Передельский Н.А., Федоровская М.Г., Сазонец Н.М., Уджуху М.И. Проблемы озеленения городов юга России на примере Майкопа // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2016. № 44. С. 154–159.
  25. Ковязин В.Ф., Лисицына А.А. Липа мелколистная – преобладающая порода в составе зеленых насаждений Санкт-Петербурга // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2011. № 28. С. 174–178.
  26. Рунова Е.М., Дамм О.А. Снижение аллергичности древесных растений Братска на примере липы мелколистной (Tília cordáta Mill.) // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2020. № 58. С. 125–128.
  27. Орехов Д.И., Калабин Г.А. Выбор флуоресцентного фитоиндикатора техногенных загрязнений // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2013. № 4. С. 51–59.
  28. Гольцев В.Н., Каладжи М.Х., Кузманова М.А., Аллахвердиев С.И. Переменная и замедленная флуоресценция хлорофилла a – теоретические основы и практическое приложение в исследовании растений. М.–Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2014. 220 с.
  29. Абдуллагатова Д.А. Эколого-фаунистическая характеристика насекомых и клещей – вредителей виноградной лозы Республики Дагестан: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.08, 03.00.09. Махачкала, 2009. 22 с.
  30. Пестов С.В., Тычинкина И.Г., Огородникова С.Ю. Влияние галловых клещей на состояние ассимиляционного аппарата липы сердцевидной // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2018. № 44. С. 188–201. doi: 10.17223/19988591/44/11.
  31. Федорова Д.Г., Назарова Н.М., Пикалова Е.В., Кухлевская Ю.Ф. Болезни и вредители древесно-кустарниковых растений города Оренбурга: справочник / под ред. Д.Г. Федоровой. Оренбург: ОГУ, 2020. 85 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1 – Collection sites for leaf blades of experimental and control groups of small-leaved linden (T. cordata): 1 – Universitetskaya St., 2 – Prospect. Gurova, 3 – ave. Ilyich Street (1), 4 – ave. Ilyich (2), 5 – residential area (Budenovsky district); arboretum of the botanical garden (1K – old-aged, affected, 2K – middle-aged, healthy, 3K – young, affected)

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Figure 2 – Types of damage to the leaf blades of small–leaved linden (T. cordata): A – leaf asymmetry (Universitetskaya St.); B - marginal necrosis (Universitetskaya St.); C, D – damage by the linden felt mite E. tiliae (control 1)

Download (500KB)
Indexing metadata
4. Figure 3 – Fluorescence of small–leaved linden (T. cordata) leaf blades with various types of damage and abnormalities: A – leaf asymmetry and uneven fluorescence (Universitetskaya Street); B - marginal necrosis (Universitetskaya Street); C – marginal necrosis and damage by the linden felt mite (control 3); D – damage by the linden felt mite (control 1); E – degradation of pigments, marginal necrosis (prosp. Ilyich (1)); E – degradation of pigments and marginal necrosis (ave. Ilyich (2))

Download (971KB)
Indexing metadata
5. Figure 4 – Change of fluorescence parameters for the experimental group according to the pros. Ilyich (1) and control group No. 2: A – effective quantum yield (Y(II)); B – quantum yield of controlled energy dissipation in FS II (Y(NPQ)); C – non-photochemical quenching coefficient (qN); D – electronic transport rate (ETR)

Download (382KB)
Indexing metadata
6. Figure 5 – Change of fluorescence parameters for the experimental group according to the pros. Ilyich (2) and control groups No. 1 and No. 2: A is the quantum yield of controlled energy dissipation in FS II (Y(NPQ)), B is the level of non–photochemical fluorescence quenching (NPQ), C is the effective quantum yield (Y(II)), D is the electronic transport rate (ETR), D is the photochemical quenching coefficient (qL)

Download (469KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Antropova L.P., Chufitsky S.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».