Samara Journal of ScienceSamara Journal of ScienceСамарский научный вестник2309-43702782-3016Samara State University of Social Sciences and Education71680910.55355/snv2026152106Biological SciencesБиологические наукиResearch ArticleStudy of the dynamics of ecological and biochemical parameters of Aegopodium podagraria leaf in the gradient of soil pollution with heavy metals in recreational areas of Nizhny NovgorodИзучение динамики эколого-биохимических показателей листа сныти обыкновенной в градиенте загрязнения почвы тяжёлыми металлами в рекреационных зонах г. Нижнего НовгородаErofeevaElena AleksandrovnaЕрофееваЕлена Александровна
Russian Federation

doctor of biological sciences, professor of Ecology Department

доктор биологических наук, профессор кафедры экологии

ele77785674@yandex.ruNational Research Lobachevsky State University of Nizhny NovgorodНациональный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского0106202615251562807202628072026Copyright ©; 2026, Erofeeva E.A.Copyright ©; 2026, Ерофеева Е.А.2026Erofeeva E.A.Ерофеева Е.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://snv63.ru/2309-4370/article/view/716809

The ground elder (Aegopodium podagraria L.) is a common species in the urban recreational areas of the European part of Russia. However, the resistance of A. podagraria to heavy metals (HMs) and the possibility of using its leaf endpoints in bioindication have not been studied well enough. In this regard, we studied lipid peroxidation rate (LPR) and the content of chlorophylls and carotenoids in A. podagraria leaves with HMs soil pollution (Pb, Cr, Cu, Zn) in 3 recreational areas of Nizhny Novgorod (Russia) during 3 years (2016, 2019 and 2021). In addition, the weight and area of A. podagraria leaves were determined in 2021. During all the years of observation, HMs soil pollution led to a decrease in the content of chlorophylls and carotenoids in the leaves of A. podagraria compared to the control. In addition, in 2021, pollution caused a decrease in the weight (wet and dry) and the area (absolute and specific) of leaves in the plot with the highest copper content in the soil. ANOVA showed interannual differences for the levels of all pigments and LPR in the plant leaves, as well as effects of pollution on all studied leaf parameters. In 2016 and 2019, strong negative correlations were found between levels of photosynthetic pigments and the total copper content in the soil, which is probably due to the higher biological activity of copper compared to other studied HMs. Instead of the increase in LPR, which is typical for severe stress, we showed a decrease in this indicator in polluted plots relative to the control during 3 years. This may be due to hormesis and indicates the ability of A. podagraria to maintain peroxide homeostasis even under HMs soil pollution. Thus, we have shown a multidirectional changes in the studied ecological and biochemical parameters of leaves in the gradient of soil pollution with HMs during 3 years of observation, which should be taken into account when choosing bioindication indicators of A. podagraria. The level of chlorophylls was the most sensitive to HMs soil pollution among the studied leaf endpoints, which was manifested in a decrease in these pigment levels during all the years of observation.

Сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria L.) широко представлена в рекреационных зонах городов Европейской части России. Однако, устойчивость A. podagraria к воздействию тяжелых металлов (ТМ) и возможность использования показателей ее листа в биоиндикации изучена недостаточно хорошо. В связи с этим в течение 3 лет наблюдения (2016, 2019 и 2021 гг.) нами было изучено изменение интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) и содержания хлорофиллов и каротиноидов в листе A. podagraria в градиенте загрязнения почвы ТМ (Pb, Cr, Cu, Zn) в трёх рекреационных зонах г. Нижнего Новгорода, а также масса и площадь листа в 2021 г. В течение трёх лет наблюдения на загрязненных участках зафиксировано снижение уровня хлорофиллов и каротиноидов в листе A. podagraria относительно контроля, что сопровождалось уменьшением массы (сырой и сухой) и площади (абсолютной и удельной) листьев на участке с наиболее высоким содержание меди в почве в 2021 г. Дисперсионный анализ показал межгодовые различия для уровня всех пигментов и продуктов ПОЛ в листе растений на всех участках, а также влияние уровня загрязнения на все изученные показатели листа. В 2016 и 2019 гг. были выявлены сильные обратные корреляции между уровнем фотосинтетических пигментов и валовым содержание меди в почве, что указывает на более высокую биологическую активность меди по сравнению с другими изученными ТМ. Вместо типичного для сильного стресса увеличения интенсивности ПОЛ нами в течение 3 лет наблюдения показано снижение этого показателя на загрязненных участках относительно контроля, что может быть связано с явлением гормезиса и указывает на способность A. podagraria поддерживать перекисный гомеостаз даже в условиях значительного загрязнения почвы ТМ. Таким образом, нами показано разнонаправленное изменение изученных эколого-биохимических показателей листа в градиенте загрязнения почвы ТМ, что нужно учитывать при выборе биоиндикационных показателей A. podagraria. Уровень хлорофиллов был наиболее чувствительным к загрязнению почвы ТМ среди изученных показателей листа, что проявлялось в снижении содержания этих пигментов во все годы наблюдения на загрязненных участках.

Aegopodium podagraria L.heavy metalspollutantschlorophyllscarotenoidslipid peroxidationleaf massleaf areaSpecific leaf area (SLA)hormesisrecreational areasNizhny NovgorodbioindicationAegopodium podagraria L.тяжёлые металлыполлютантыхлорофиллыкаротиноидыперекисное окисление липидовмасса листаплощадь листаSpecific leaf area (SLA)гормезисрекреационные зоныг. Нижний НовгородбиоиндикацияДенисов В.Н., Рогалев В.А. Проблемы экологизации автомобильного транспорта. СПб.: МАНЭБ, 2005. 312 с.Гелашвили Д.Б., Копосов Е.В., Лаптев Л.А. Экология Нижнего Новгорода. Нижний Новгород: Изд-во ННГАСУ, 2008. 530 с.Водяницкий Ю.Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами и их экологическая опасность (аналитический обзор) // Почвоведение. 2013. № 7. С. 872–881. DOI: 10.7868/s0032180x13050171.Снежко С.И., Шевченко О.Г. Источники поступления тяжелых металлов в атмосферу // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2011. № 18. С. 57–69.Водяницкий Ю.Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008. 164 с.Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях / пер. с англ. Д.В. Гричука, Е.П. Янина. М.: Мир, 1989. 439 с.Титов А.Ф., Таланова В.В., Казина Н.М., Лайдинен Г.Ф. Устойчивость растений к тяжелым металлам / отв. ред. Н.Н. Немцова. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. 172 с.Савинов А.Б., Ерофеева Е.А., Никитин Ю.Д. Морфологическая изменчивость и биохимические показатели листьев в ценопопуляциях Aegopodium podagraria L. (Apiaceae, Apiales) при разных уровнях загрязнения почв тяжелыми металлами // Поволжский экологический журнал. 2018. № 3. С. 315–326. DOI: 10.18500/1684-7318-2018-3-315-326.Савинов А.Б., Курганова Л.Н., Шекунов Ю.И. Интенсивность перекисного окисления липидов у Taraxacum officinale Wigg. и Vicia cracca L. в биотопах с разным уровнем загрязнения почв тяжелыми металлами // Экология. 2007. № 3. С. 191–197.Mittler R., Zandalinas S.I., Fichman Y., Van Breusegem F. Reactive oxygen species signalling in plant stress responses // Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2022. Vol. 23. P. 663–679. DOI: 10.1038/s41580-022-00499-2.Wang P., Liu W.-Ch., Han Ch., Wang S., Bai M.-Y., Song Ch.-P. Reactive oxygen species: multidimensional regulators of plant adaptation to abiotic stress and development // Journal of Integrative Plant Biology. 2024. Vol. 66, iss. 3. P. 330–367. DOI: 10.1111/jipb.13601.Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты. М.: Академия, 2006. 448 с.Полесская О.Г. Растительная клетка и активные формы кислорода: учеб. пособие. М.: КДУ, 2007. 140 с.Безель В.С., Жуйкова Т.В., Позолотина В.Н. Структура ценопопуляций одуванчика и специфика накопления тяжелых металлов // Экология. 1998. № 5. С. 376–382.Жуйкова Т.В., Мелинг Э.В., Кайгородова С.Ю. Особенности почв и травянистых растительных сообществ в условиях техногенеза на Среднем Урале // Экология. 2015. № 3. С. 163–172. DOI: 10.7868/s0367059715030130.Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по показателям вредности (по состоянию на 01.01.1991. Госкомприрода СССР, № 02-2333 от 10.12.90).Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06.Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. СПб.: АНО НПО «Мир и семья», 2001. 896 с.Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. 2-е изд. Т. 2. Минск: Беларусь, 2002. 495 с.Стальная И.Д. Метод определения диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот // Современные методы в биохимии / под ред. В.Н. Ореховича. М.: Медицина, 1977. С. 63–64.Волчегорский И.А., Налимов А.Г., Яровинский Б.Г., Лифшиц Р.И. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови // Вопросы медицинской химии. 1989. Т. 35, № 1. С. 127–131.Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971. С. 154–170.Уткин А.И., Ермолова Л.С., Уткина И.А. Площадь поверхности лесных растений: сущность, параметры, использование. М.: Наука, 2008. 292 с.Agathokleous E., Kitao M., Calabrese E.J. Hormesis: highly generalizable and beyond laboratory // Trends in Plant Science. 2020. Vol. 25, iss. 11. P. 1076–1086. DOI: 10.1016/j.tplants.2020.05.006.Erofeeva E.A. Hormesis in plants: its common occurrence across stresses // Current Opinion in Toxicology 2022. Vol. 30. DOI: 10.1016/j.cotox.2022.02.006.Costantini D., Metcalfe N.B., Monaghan P. Ecological processes in a hormetic framework // Ecology Letters. 2010. Vol. 13, iss. 11. P. 1435–1447. DOI: 10.1111/j.1461-0248.2010.01531.x.Erofeeva E.A. Environmental hormesis in living systems: the role of hormetic trade-offs // Science of the Total Environment. 2023. Vol. 901. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.166022.