Определение величины флуктуирующей асимметрии

Стабильность развития как способность организма к развитию без нарушений и ошибок является чувствительным индикатором состояния природных популяций. Наиболее простым и доступным для широкого использования способом оценки стабильности развития является определение величины флуктуирующей асимметрии морфологических признаков. Этот подход достаточно прост с точки зрения сбора, хранения и обработки материала.

Растения – крайне важный и интересный объект для характеристики состояния окружающей природной среды.

Важность оценки состояния природных популяций растений состоит в том, что именно растения являются основными продуцентами, их роль в экосистемах трудно переоценить. Растения – чувствительный объект, позволяющий оценивать весь комплекс воздействий, характерный для данной территории в целом, поскольку они ассимилируют вещества и подвержены прямому воздействию одновременно из двух сред: почвы и воздуха. В связи с тем, что растения ведут прикрепленный образ жизни, состояние их организма отражает состояние конкретного локального местообитания. Удобство использования растений состоит в доступности и простоте сбора материала для исследования.

Каждая выборка должна включать в себя 100 листьев (по 10 листьев с 10 растений). Листья с одного растения лучше хранить отдельно, для того, чтобы в дальнейшем можно было проанализировать полученные результаты индивидуально для каждой особи. Все листья, собранные для одной выборки, сложить в полиэтиленовый пакет, туда же вложить этикетку с указанием номера выборки, места сбора (делая максимально подробную привязку к местности), даты сбора.

Для исследований рекомендуют выбирать растения, достигшие генеративного возрастного состояния, использовать лист, как орган, обладающий билатеральной симметрией. Листья рекомендуют собирать из одной и той же части кроны с разных сторон растения. Размер листьев должен быть сходным, средним для данного растения. Поврежденные листья могут быть использованы для анализа, если не затронуты участки, с которых будут сниматься измерения.

Никакой специальной обработки и подготовки материала не требуется. Материал может быть обработан сразу после сбора или позднее. Для непродолжительного хранения собранны материал можно хранить в полиэтиленовом пакете на нижней полке холодильника. Для длительного хранения можно зафиксировать материал в 60% растворе этилового спирта или гербаризировать.

В качестве наиболее простой системы признаков, удобной для получения большого объема данных, предлагается система промеров листа у растений с билатерально симметричными листьями.

В качестве примера можно указать систему признаков, разработанную для березы. Для измерения лист помещают перед собой стороной, обращенной к верхушке побега. С каждого листа снимают показатели по пяти промерам с левой и правой сторон листа.

Промеры листа:

1 – ширина половинки листа (измерение проводят посередине листовой пластинки);

2 – длина второй от основания листа жилки второго порядка;

3 – расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка;

4 – расстояние между концами этих жилок;

5 – угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Для измерений потребуются измерительный циркуль, линейка и транспортир.

Далее рассматривается случай оценки стабильности развития березы. В таблицах 2 и 3 дан пример расчета средней относительной величины асимметрии на признак для 5 промеров листа у 10 растений.

Таблица 2

Номер признака
№	1	2	3	4	5
	слева	справа	слева	справа	слева	справа	слева	справа	слева	справа

 

1. В первом действии для каждого промеренного листа вычисляются относительные величины асимметрии для каждого признака. Для этого разность между промерами слева (L) и справа (R) делят на сумму этих же промеров: (L – R)/(L + R).

Например, Лист №1, признак 1 (табл.2):

(L – R)/(L + R) = (18 – 20)/(18 + 20) = 2/38 = 0,052

Полученные величины заносятся во вспомогательную таблицу 3 в графы 2 – 6.

2. Во втором действии вычисляют показатель асимметрии для каждого листа. Для этого суммируют значения относительных величин асимметрии по каждому признаку и делят на число признаков.

Например, для листа 1 (табл.3):

(0,052+0,015+0+0+0,042)/5 = 0,022

Результаты вычислений заносят в графу 7 вспомогательной таблицы.

3. В третьем действии вычисляется интегральный показатель стабильности развития – величина среднего относительного различия между сторонами на признак. Для этого вычисляют среднюю арифметическую всех величин асимметрии для каждого листа (графа 7). В нашем случае искомая величина равна:

(0,022+0,015+0,057+0,061+0,098+0,035+0,036+0,045+0,042+0,012)/10 = 0,042

Таблица 3

Номер признака	Величина асимметрии листа
№	1	2	3	4	5
1	2	3	4	5	6	7
	0,052	0,015			0,042	0,022
	0,026			0,037	0,010	0,015
			0,2	0,044	0,0,42	0,057
	0,027	0,032	0,2	0,048		0,061
		0,048	0,33	0,037	0,071	0,098
	0,077			0,1		0,035
	0,077	0,019			0,081	0,036
	0,037	0,042		0,111	0,037	0,045
	0,077	0,020			0,111	0,042
				0,059		0,012
Величина асимметрии в выборке:	Х=0,042

 

Для оценки степени нарушения стабильности развития удобно использовать пятибалльную оценку. Первый балл шкалы – условная норма. Значения интегрального показателя асимметрии (величина среднего относительного различия на признак), соответствующие первому баллу наблюдаются, обычно, в выборках растений из благоприятных условий произрастания, например, из природных заповедников. Пятый балл – критическое значение, такие значения показателя асимметрии наблюдаются в крайне неблагоприятных условиях, когда растения находятся в сильно угнетенном состоянии.

Пятибалльная шкала оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития для березы повислой:

Балл	Величина показателя стабильности развития
I	<0,040
II	0,040 – 0,044
III	0,045 – 0,049
IV	0,050 – 0,054
V	>0,054

 

В приведенном примере показатель асимметрии равен 0,042. что соответствует второму баллу шкалы. Это означает, что растения испытывают слабое влияние неблагоприятных факторов.

Значения показателя асимметрии, соответствующие третьему и четвертому баллам обычно наблюдаются в загрязненных районах.

Предлагаемый подход может быть использован для оценки состояния популяций отдельных видов растений, а также качества среды в целом. Так как уровень стабильности развития зависит от условий обитания растения, то соответствующими баллами можно оценивать и состояние окружающей среды.