Samara Journal of ScienceSamara Journal of Science2309-43702782-3016Samara State University of Social Sciences and Education7031510.17816/snv2021101109Research ArticleMorphological variability of <i>Betula pendula</i> Roth leaves under conditions of technogenic transformation of the environmentZhuikovaTatyana Valerievna<p>doctor of biological sciences, associate professor, dean of Natural Sciences, Mathematics and Computer Science Faculty</p>hbfnt@rambler.ruPopovaAnastasia Sergeevna<p>junior researcher of Ecological Laboratory</p>stassy.popova@yandex.ruMelingEleonora Vasilievna<p>candidate of biological sciences, senior researcher of Ecological Laboratory</p>meling-e@mail.ruNizhny Tagil State Social and Pedagogical Institute (branch) of Russian State Vocational Pedagogical University0103202110165730705202107052021Copyright © 2021, Zhuikova T.V., Popova A.S., Meling E.V.2021<p>The paper analyzes morphological characters variability of <em>Betula pendula</em> Roth leaves growing in the gradient of technogenic soil transformation. Biological material was collected in natural phytocoenoses and in the Pritagilskaya zone of the Middle Urals technogenically contaminated with heavy metals. In the gradient under study, a change in the shape of the leaf blade is observed: it is rounded, the base is straightened and the top is stretched. The sizes of leaf blades of <em>Betula pendula</em> are smaller under conditions of an average level of pollution than in the background and maximum polluted areas. The largest leaves are typical for <em>B</em>. <em>pendula</em> from the most polluted area. In the studied gradient of the technogenic transformation of the environment, four types of leaf blades forms were distinguished: 1) ovate with a rounded-wedge-shaped base and with a pointed apex; 2) triangular-broadly ovate with a rounded-wedge-shaped base and a pointed apex; 3) triangular-broadly ovate with a truncated base and a pointed apex; 4) triangular-broadly ovate with a truncated base and an elongated pointed apex. By the factor analysis the authors have identified the factors that explain 60% of the total variance of the leaf shape trait. The variables have large factor loads for the first factor (length and width of the leaf blade, length of the petiole, the distance from the tip of the leaf blade to the widest part) (42%) and smaller loads for the second one (leaf index) (18%). On the basis of these features, a discriminant analysis was carried out, the results of which indicate that the leaves of plants from the impact area differ from the rest. On the basis of the ratio of the general and consistent variability, morphological features were identified that are ecological indicators the distance between the bases of the first-second and second-third lateral veins of the first order, the distance from the widest part to the base of the leaf blade, IF (shape index sheet). The high overall and low consistent variability of these characteristics is determined to a greater extent by the influence of environmental factors. The analysis of changes patterns in the level of leaves morphological integration in the gradient of soils technogenic transformation showed that <em>Betula pendula</em> is characterized by a protective-stress developmental strategy.</p>Betula pendula Rothmorphological characteristics of leafshape of leafdiagnostic charactersmorphological variability structure of leafontogenetic strategybackground and technogenically disturbed territoriesBetula pendula Rothморфологические признаки листаформа листовой пластинкидиагностические признакиструктура морфологической изменчивости листаонтогенетическая стратегияфоновые и техногенно нарушенные территории[Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Гилем, 2001. 160 с.][Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции (теория стабилизирующего отбора) М., Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1946. 396 с.][Пианка Э. Эволюционная экология / пер. с англ. А.М. Гилярова, В.Ф. Матвеева; под ред. и с предисл. С.М. Гилярова. М.: Мир, 1987. 400 с.][Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Введение в современную науку о растительности. М.: ГЕОС, 2017. 278 с.][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, 2000. 68 с.][Ростова Н.С., Дондуа А.К. Корреляции: структура и изменчивость. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2002. 308 с.][Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М. Адаптивный морфогенез и эколого-ценотические стратегии выживания травянистых растении // Методы популяционной биологии: мат-лы докл. VII всерос. популяционного семинара. Сыктывкар, 2004. Ч. 2. С. 113–120.][Злобин Ю.А. Популяционная экология растений. Современное состояние, точки роста: монография. Сумы: Университетская книга, 2009. 263 с.][Жукова О.В. Изменчивость признаков листовой пластинки некоторых микровидов манжетки Alchemilla L. (Rosaceae) в природных ценопопуляциях и в искусственных условиях произрастания на территории Республики Марий Эл // Самарский научный вестник. 2020. Т. 9, № 4. С. 66–71. DOI: 10.17816/snv202094110.][Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М., Жирнова Т.В. Стратегии жизни ценопопуляции Cephalanthera rubra (L.) Rich. на территории Башкирского государственного заповедника // Вест. Нижегород. ун-та им. Н.И. Лобачевского. Сер. Биология. 2005. Вып. 1 (9). С. 85–98.][Рахмангулов Р.С. Структура изменчивости морфологических признаков Betula pubescens Ehrh. на высотном градиенте Южного Урала // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 10 (93), ч. 1. С. 41–43.][Определитель сосудистых растений Среднего Урала / П.Л. Горчаковский и др. М.: Наука, 1994. 525 с.][Global Environmental Monitoring System (GEMS) SCOPE Report 3. Canada, 1973. 74 p.][Жуйкова Т.В., Мелинг Э.В., Кайгородова С.Ю., Безель В.С., Гордеева В.А. Особенности почв и травянистых растительных сообществ в условиях техногенеза на Среднем Урале // Экология. 2015. № 3. С. 163–172.][Ившина И.Б., Костина Л.В., Каменских Т.Н., Жуйкова В.А., Жуйкова Т.В., Безель В.С. Почвенный микробиоценоз как показатель стабильности луговых сообществ при химическом загрязнении среды тяжелыми металлами // Экология. 2014. № 2. С. 83–90.][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, 2000. 68 с.][Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М. К оценке виталитета ценопопуляций Rhodiola iremelica Boriss. по размерному спектру // Ученые записки НТГСПА: мат-лы VI всерос. популяц. семинара «Фундаментальные и прикладные проблемы популяционной биологии». Нижний Тагил, 2004. С. 80–85.][Рахмангулов Р.С. Морфологическая структура и изменчивость листьев березы (Betula L.) на высотном градиенте (Южный Урал) и в условиях антропогенной нагрузки: автореф. дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2017. 18 с.][Рахмангулов Р.С. Морфологическая структура и изменчивость листьев березы (Betula L.) на высотном градиенте (Южный Урал) и в условиях антропогенной нагрузки: дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2017. 153 с.][Ботаника: Морфология и анатомия растений: учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по биол. и хим. спец. / А.Е. Васильев, Н.С. Воронин, А.Г. Еленевский и др. М.: Просвещение, 1988. 480 с.][Федоров Ал.А., Кирпичников М.Э., Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений: лист / под общ. ред. чл.-корр. АН СССР П.А. Баранова. М.-Л.: АН СССР, 1959. 303 с.][Ишмуратова М.М. Родиола иремельская на Южном Урале / отв. ред. А.Р. Ишбирдин. М.: Наука, 2006. 252 с.][Злобин Ю.А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений: учеб.-метод. пособие. Казань: Изд-во Казанского Университета, 1989. 147 с.][Хикматуллина Г.Р. Сравнение морфологических признаков листа Betula pendula в условиях урбаносреды // Вестник Удмуртского университета. Биология. Науки о Земле. 2013. Вып. 2. С. 48–56.][Савинцева Л.С. Экологический анализ адаптивных механизмов растений в урбанизированной среде: автореф. дис. … канд. биол. наук. Петрозаводск, 2015. 24 с.][Рахмангулов Р.С. Влияние антропогенной нагрузки на адаптацию B. pendula Roth // Аграрная Россия. 2016. № 8. С. 24–26.]