Обобщены результаты анализа межгодовой изменчивости качества семенного потомства 6 видов травянистых растений, произрастающих в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа. При тождественности погодных условий жизнеспособность семенного потомства из зоны ВУРСа и с фоновой территории различалась. Выявлен весь спектр возможных ответов растений в процессе формирования семян на сочетанное действие радиации и абиотических факторов среды: ингибирование, стимулирование и отсутствие реакции
Выявлена высокая межгодовая изменчивость качества семян 6 видов растений, произрастающих в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа и на фоновых территориях (табл. 1). Отличие выборок ВУРСа от фоновых свидетельствует о сочетанном влиянии радиации и погодных условий на процессы формирования семян. В отдельные годы (например, в 2005 г.) у всех изученных видов в зоне ВУРСа жизнеспособность семенного потомства была ниже, чем в фоновых выборках, а в 2007 г. проявилась противоположная картина. Такое единство ответных реакций у всех изученных видов свидетельствует о ведущей роли погодных условий. В другие сезоны ответные реакций на действие мульти-стрессоров у разных видов были разнообразны. Например, в год сильной засухи (2010 г.) растения Stellaria graminea в зоне ВУРСа даже не приступали к цветению, а качество семян Plantago major в загрязненной зоне было выше, чем в фоновой выборке.
Таблица 1 – Тренды выживания проростков 5 видов растений, произрастающих в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа
На качество семян оказывали влияние суммы эффективных температур и осадков в период вегетативного роста растений (май, июнь), а также в период созревания семян (июль, август). Повышенные температуры и небольшое количество осадков, как правило, способствовали формированию жизнеспособных семян.
Наиболее детальное исследование хроногенной изменчивости качества семян из зоны ВУРСа выполнено на одуванчике лекарственном (Taraxacum officinale). Жизнеспособность семенного потомства в разные годы различалась (рис. 1), однако диапазон изменчивости выживаемости проростков из зоны ВУРСа был значительно шире, чем в фоновой выборке. Так, в некоторые годы (1993-1997 гг.) никаких различий в качестве семян из фоновой и загрязненной зон не было обнаружено, но из общего ряда сильно выпадают данные 1991 и 1999 г.
В 1991 г. был обнаружен эффект гормезиса, т.е. ускорение темпов роста и развития проростков, выходящее за пределы колебаний, характерных для вида. Более того, проростки обладали повышенной радиоустойчивостью. При дозе 400 Гр выживаемость фоновой выборки была близка к нулю, а у 20% проростков загрязненной выборки развивались настоящие листья. Уровень хромосомных аберраций у растений ВУРСа был достоверно выше, чем у фоновых. В 1999 г. в той же загрязненной ценопопуляции сформировались семена очень низкого качества.
Рисунок 1 – Выживаемость проростков Taraxacum officinale из фоновой и радиоактивно-загрязненной ценопопуляций в разные годы
Установлено, что в 1991 г. май и июнь были исключительно теплыми, а в 1999 г. –очень холодным (рис. 2). Средние характеристики за 24-летний период наблюдений составили: Tср.(май)=11.4◦C; ΣTэфф.(май)=276.4◦C; ΣTэфф.(июнь)=447.0◦C. Анализ сочетанного действия температур, осадков, их соотношений и радиации показал, что наиболее важным фактором для формирования семян фоновой ценопопуляции были осадки в апреле, а для выборки ВУРСа – температуры в мае и июне, т.е. в период активного роста растений и формирования семян.
Рисунок 2 – Выживаемость семенного потомства одуванчика в условиях сочетанного действия малых доз радиации и погодных условий
Таким образом, гипотеза о зависимости качества семенного потомства растений в радиоактивно загрязненной зоне от взаимодействия малых доз радиации и абиотических факторов среды (температуры, осадков и их соотношения) подтвердилась. При этом проявлялись синергические, антагонистические или индифферентные эффекты.