Peľ ako súčasť a indikátor kvalit životného prostredia

Transcript

1 Peľ ako súčasť a indikátor kvalit životného prostredia Karol Mičieta Univerzita Komenského, Prírodovedecká fakulta Katedra botaniky, Révová 39, Bratislava, micieta@fns.uniba.sk

2

3 Trenčianské Bohuslavice peľ sedimentov starých rokov Pinaceae Salix Taxus Plantago Alnus

4 Salix caprea Vrútky

5 Peľové zrná mikroskopické orgány semenných rastlín, v ktorých sa tvoria a prostredníctvom ktorých sa transportujú samčie pohlavné bunky do samičích pohlavných orgánov a k samičím pohlavným bunkám.

6 Význam monitoringu koncentrácie peľových zŕn v ovzduší alergológia aerobiológia, aeropalynológia, ekológia, ekotoxikológia, botanika poľnohospodárstvo, lesníctvo a i. Peľové zrná a hubové spóry objekty štúdia z hľadiska alergénnych ochorení v meste cca 23,3 % polinóz detí (Tilandyová et al. 2012) 4-7% z európskeho obyvateľstva preukazuje senzitivitu na spóry húb rodov Alternaria a Cladosporium Permanentný aeropalynologický monitoring volumetrická stacionárna analýza a kvantifikácia výskytu peľu anemofilných rastlín vo vzduchu.

7

8 Fytoindikácia environmentálnej mutagenézy fytoindikácia ekogenotoxicity v podmienkach in situ druhmi miestnej resp. lokálnej flóry, využitie mikrospór a peľu ako základného indikačného materiálu.

9

10 Hodnotíme viabilitu MNC formu veľkosť zafarbenie

11 3 letálne mutácie 1 letálna mutácia Normálna tetráda Fyziologické poškodenie 2 letálne mutácie

12 anomálne abortívne vitálne normálne

13 Hodnotenie xenobiotickej záťaže vyplývajúcej z antropogénnych aktivít v životnom prostredí vyžaduje indikáciu a evaluáciu ekotoxicity, environmentálnej genotoxickej deteriorizácie najmä v podmienkach in situ príslušný metodologický prístup a kvalifikovaný metodický indikačný postup verifikáciu, štandardizáciu, validizáciu indikačných postupov štúdium individuálnej, populačnej, resp. konkrétnej odpovede druhu či taxónu pri chronickej, cyklickej alebo jednorázovej expozícii

14

15 Poškodzovanie životného prostredia V dôsledku interakcie s jednotlivými zložkami krajiny ako aj v dôsledku interakcie týchto krajinných zložiek medzi sebou sa tieto xenobiotické produkty - ekotoxikologické faktory postupne transformujú, pričom v zmenenej podobe potom spätne vplývajú na zložky krajiny. Na hodnotenie stavu, zmien, trendov, podmienok a dopadov ich rozšírenia je potrebný monitoring a kvalifikovaná odpovedajúca indikácia.

16 Prednosti bioindikácie genotoxicity rastlinami majú v dynamických médiách (vzduch, voda, pôda) prirodzenú integrujúcu funkciu žijú priamo v životnom prostredí alebo sa tam implantujú (pestujú) štandardizované modelové testovacie systémy (napr. Tradescantia, Vicia, Arabidopsis) a tak umožňujú hodnotiť znečistenie v reálnom komplexe zložiek životného prostredia sú ľahko identifikovateľné

17 V rámci biomonitoringu umožňujú Prednosti bioindikácie genotoxicity rastlinami rastliny preukazne charakterizovať kvantitatívne aj kvalitatívne procesy prebiehajúce za rôznych podmienok a v rôznych oblastiach stav a perspektívy biologických podmienok v teritóriu pri súčasnom pôsobení rizikových faktorov nielen prítomnosť xenobiotík ale aj monitorovanie účinkov a rozsahu ich vplyvu na kvalitu a rozsah prebiehajúcich biologických procesov

18 Základným materiálom na indikáciu a monitoring genotoxicity v podmienkach in situ v znečistenom prostredí môžu byť mikrospóry a peľové zrnká. Výber indikačných druhov však musí spĺňať tieto základné kriteriá 1. Druhy musia byť diploidné. Tvoria haploidné peľové zrná, v ktorých gény pre normálny vývin peľu sú zastúpené v jednej sade chromozómov, takže ich poškodenie sa môže bezprostredne prejaviť. Polyploidné druhy vylučujeme pre predpokladané poruchy meiózy z dôvodu tvorby multivalentov. 2. Druhy tvoria v prirodzených podmienkach kvalitný peľ, podľa predbežných analýz nesmie jeho abortívnosť prevyšovať 5%. 3. Rozšírenie druhov by malo byť bežné nielen na prirodzených stanovištiach, ale aj v blízkosti sídlisk a priemyselných podnikov.

19 Indikačné druhy Druh kontrola najvyšia zistená aberantnosť doba kvitnutia Alisma plantago-aquatica L. 1,6+0,4 - VI-IX Antriscus sylvestris (L.) Hoffm. 3,3+0,9 - IV-VI Artemisia vulgaris L. 2,4+0,7 2,6+0,5 VII-VIII Atriplex tatarica L. 0,6+0,2 0,6+0,6 VII-IX Ballota nigra L. 2,0+0,6 5,7+1,6 VI-VII Bellis perennis L. 2,0+0,4 - III-X Berteroa incana (L.) DC. 1,2+0,3 2,5+0,4 VI-XI Calluna vulgaris (L.) Hull 4,9+0,2 27,4+6,1 VI-X Calystegia sepium R.Br. 1,6+0,2 4,4+0,6 VI-IX Carduus acanthoides L. 1,2+0,2 3,9+0,8 VI-IX Chaerophyllum bulbosum L. 2,2+0,3 - VI-VIII Chelidonium majus L. 2,0+0,3 21,5+0,4 V-VIII

20 Indikačné druhy drevín Druh Spontánna abortivita Najvyššia zistená abortivity Abies alba Mill. 0,4+0,2 22,5+2,8* Acer platanoides L. 3,5+0,5 - Alnus glutinosa (L.) Gaertn. 1,8+0,3 3,9+0,6 Betula pendula Roth. 2,0+0,5 7,1+0,3 Celtis occidentalis L. 2,5+0,3 - Colutea arborescens L. 3,6+0,4 - Cornus mas L. 2,7+0,3 10,7+1,5* Corylus avellana L. 1,4+0,3 9,0+0,8* Fagus sylvatica L. 4,5+0,5 9,4+2,0 Juniperus communis L. 1,7+0,3 4,3+1,2 Juniperus virginiana L. 1,6+0,2 5,6+1,6 Larix decidua Mill. 2,3+0,6 5,2+0,5 Ligustrum vulgare L. 0,5+0,2 0,9+0,2 Negundo aceroides Moench 2,1+0,3 8,2+0,9* Picea abies (L.) H. Karst. 4,4+1,2 18,6+3,2

21 Frekvencia abortivity ( % Frekvencia abortívnosti peľu Robinia pseudoacacia L.na vybratých lokalitách Slovenska v r Lokalita 1Moravský Ján, 2 Malacky, 3Devín, 4 Bratislava Slovnaft, 5 Bratislava Mlynská Dolina, 6 Malé Karpaty Rača, 7 Žiar nad Hronom, 8 Javorníky Pov. Chlmec, 9 Prievidza, 11Ružomberok, 11 Veľký Krtíš, 12 Prešov

22 Abortivita peľu v % Abortivita mikrospór C. avellana L na Slovensku v r Lokalita 1Moravský Ján, 2 Malacky, 3Devín, 4 Bratislava Slovnaft, 5 Bratislava Mlynská Dolina, 6 Malé Karpaty Rača, 7 Žiar nad Hronom, 8 Javorníky Pov. Chlmec, 9 Prievidza, 11Ružomberok, 11 Veľký Krtíš, 12 Prešov

23 Tradescantia mikrojadrový test klon 03

24 Frekvencia mikrojadier (MCN/100 tetrád Tradescantia paludosa 03, frekvencia mikrojadier Kontrola Most n. Ostrove Lieskovec Spaľovňa

25 Frekvencia abortivity (%) Frekvencia abortivity peľu R. pseudoacacia L. v transekte od diaľnice m 30-60m m m m nad 300m Vzdialenosť Závod Červeník Kontrola

26 Abortivita peľu v % Abortivita peľu Taxus baccata v Bratislave Šafárikovo nám. Botanická záhrada UK

27 Indikačný index Referenčný index abortívnosti mikrospór v lokalite Bratislava, Spaľovňa

28 Frekvencia abortivity (%) Frekvencia abortivity mikrospór, okolie Slovnaft, Bratislava Kontrola M ost n. Ostrove Lieskovec Spaľovňa Tradescantia Datura Artemisia Conyza

29 Indikačný index Porovnanie indikačného indexu medzi allochtónnymi a autochtónnymi druhmi rok allochtónne autochtónne

30 Indikačný index Indikačný index abortívnosti mikrospór na študovaných lokalitách v SR v rokoch Spaľovňa, Bratislava Istrochem Duslo Šaľa Hlinikáreň Ž n/h PCHZ Žilina SCP Ružomberok

31 Priemerné indukčné indexy na monitorovaných lokalitách v roku 2014 Lok. č. 1. Revišťský Rybník R1 Lok. č. 2. Hliník nad Hronom R1 Lok. č. 3. Lehôtka pod Brehmi Lok. č. 4. Bzenica I/65 Lok. č. 5. Hliník nad Hronom I/65 Lok. č 6. Lehôtka pod Brehmi Lúky I/65 Lok.č.7. alúvium Hrona pri Lovči Lok.č. 8. Žiar nad Hronom R1 Lok. č. 9. Horné Opatovce línia I/65 Lok. č. 10. Šášovské Podhradie línia I/65

32 indukčný index Indukčné indexy ekogenotoxicity na monitorovaných lokalitách R1 vo a I/65 vegetačnom období roku ,5 2 1, ,5 0

33 indukčný index ekogenotoxicit Priemerné indukčné indexy na monitorovaných lokalitách v roku 2014 a 2015 porovnanie z rokmi 2008 až 2012 R1 3,5 3 2,5 2 1, ,5 0 Lok.č. 1 R1 Lok.č. 2 R1 Lok.č.3 R1 Lok.č. 4 I/65 Lok.č, 5 I/65 Lok.č. 6 I/65 Lok.č. 7 R1 Lok.č. 8 R1 Lok.č. 9 I/65 Lok.č.10 I/65

34 prekvencia abortivity v tetrádach Frekvencia abortivity v tetrádach Calluna vulgaris Retrospektívny monitoring ekogenotoxicity Záhorská nížina Žiar n. Hronom Vysoké Tatry rok

35 Príklad retrospektívneho monitoringu na vybratých lokalitách v Bratislave

36 Zea mays waxy test

37 frekvencia mutantných peľových zŕn (%) Frekvencia mutatných peľových zŕn u Zea mays (waxy) na sledovaných lokalitách 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Pov. Chlmec Dubeň Kontrola

38 denný počet peľových zŕn /m 3 vzduchu % abortívnych peľových zŕn Porovnanie denných koncentrácií peľových zŕn brezy s percentuálnym podielom abortívnych peľových zŕn na m 3 vzduchu v roku dátum Denná koncentrácia peľových zŕn Koncentrácia abortívnych peľových zŕn

39 denný počet peľových zŕn/m 3 vzduchu % abortívnych peľových zŕn Porovnanie denných koncentrácií peľových zŕn brezy s percentuálnym podielom abortívnych peľových zŕn na m 3 vzduchu v roku Dátum Denná koncentrácia peľov ých zŕn Koncentrácia abortív ny ch peľov ých zŕn

40 Zastúpenie abortívnych peľových zŕn zachytených na peľovom lapači v rokoch 2009 a Taxón Σ peľ. zŕn Σ abort. peľ. zŕn % abortivity Taxón Σ peľ. zŕn Σ abort. peľ. zŕn % abortivity Acer Alnus Alnus Ambrosia Ambrosia Artemisia Artemisia Betula Betula Carpinus Carpinus Chenopod Chenopod Corylus Fagus Fraxinus Fraxinus Pinaceae Humulus Plantago Juglans Poaceae Pinaceae Populus Plantago Taxus Poaceae Urtica Populus Σ Rumex Priemer % Salix Taxus Tilia Urtica

41 Závery metodika dovoľuje na jednom mieste v rôznom čase sledovať a porovnať senzitivitu populácie, jednotlivých indivíduí, až po ich bunkovú úroveň efektívnosť metodiky je v permanentnom monitoringu kontaminovaných a neznečistených lokalít umožňuje detekovať lokálne, regionálne, globálne zmeny vo flóre ale i v životnom prostredí vyžaduje poznať parametre indikátorov, množstvo DNA v jadre, počet chromozómových cyklov, stupeň inhibície rastu a i. To dovoľuje presnejšiu a správnejšiu interpretáciu výsledkov testu nevyhnutnosť prísne dodržiavať stanovenú metodiku odberu a hodnotenia, metodiku monitoringu Detekovať evolučné zmeny a taxonomické dôsledky ekogenotoxickej deteriorizácie genómov

42 Závery Finančná nenáročnosť Operatívnosť a výhodnosť pri dlhodobom monitoringu i haváriách Rýchla a presná signalizácia kritických zmien v prostredí Kontinuálna indikácia a monitoring dynamiky stavov v ŽP Detekcia adaptovaných a tolerantných genotypov a ich využitie vo fytoremediačných stratégiách, v minimalizovaní negatívnych dopadov

43 Možnosti znižovania koncentrácie peľu a hubových spór v ovzduší: - zachovávanie čistoty životného prostredia miest a dedín, - včasné kosenie a ošetrovanie zatrávnených plôch, poľnohospodárskych úhorov a následné odstránenie pokosených častí rastlín z ošetrených plôch, - ochrana mestskej zelene voči chorobám a škodcom, a pod.

44 Ďakujem za pozornosť