Influence of urban ecosystems on phytoncide activity of woody plants

Keywords: urban areas, toxicological pollution, mancaused load, stress factors, chlorophyll, volatile substances

Abstract

Goal. Identify the relationship and trace the pattern between phytoncide activity of woody plants and the content of green pigments in their leaves in an urban environment. Methods. Integrated use of field, laboratory, mathematical and statistical, computational and comparative methods and system analysis. Results. Very high antimicrobial activity was found in the leaves of A. platanoides, P. simonii and S. vulgaris against both test cultures at all monitoring points in August (Table 1). All species are characterized by summer phytoncide. For the studied species there was a tendency to higher antimicrobial activity against gram-negative bacteria E. coli, compared with B. subtilis, except for the leaves of P. x canadensis. In all areas, including the control, the content of chlorophyll a exceeded the content of chlorophyll b (Table 2). Chlorophyll a accounts for 50–56% of the total mass of green pigments in the contaminated area. Conclusions. The analysis of phytoncide activity of wood cultures in the conditions of the urban environment is carried out. High phytoncide activity was detected in Acer platanoides, Populus simonii and Syringa vulgaris in August. The specificity of antimicrobial action of woody plants in relation to Bacillus subtilis and Esherichia coli has been established. In the contaminated area along the highway, a decrease in the amount of chlorophyll was observed compared to the control and an increase in phytoncide activity. The content of chlorophyll a in the first experimental site in all studied plants, with the exception of Tilia cordata, was higher than the content of chlorophyll b. Most species are characterized by high antimicrobial activity during the study period, with the exception of Robinia pseudoacacia and Tilia cordata.

References

1. Li D.W., Shi Y., HE X.Y., Chen W. Volatile organic compound emissions from urban trees in Shenyang, China. Botanical studies. 2008. Vol. 49. Р. 67–72.
2. Nowak D.J. The effects of urban trees on air quality. USDA Forest Service, Syracuse, N.Y. 2014. Vol. 193. P. 119–129.
3. Kiendler-Scharr A., Andres S., Bachner M., Behnke K. Isoprene in poplar emissions: effects on new particle formation and OH concentrations. Atmospheric Chemistry and Physics. 2012. Vol.12. Р. 1021–1030.
4. Шуплат Т. І., Попович В. В. Особливості формування фітоклімату підкронового простору кущових видів і форм ялівців в межах комплексної зеленої зони міста Львова. Бiологiчний вiсник МДПУ ім. Богдана Хмельницького. 2016. Вип. 6 (3). С. 390-398.
5. Karl T., Guenter A., Turnipsed A. Chemical sensing of plants stress at the ecosystem scale. Biogeosciences. 2008. Vol. 5. Р. 1287–1294.
6. Onder S., Dursunb S. Global Climate Changes and Effects on Urban Climate of Urban Green Spaces. International Journal of Thermal & Environmental Engineering. 2011. Vol. 3, № 1. P. 37-41.
7. Jacobs J. Diversity, stability and maturity in ecosystems influenced by human activities: Unifying concepts in ecology. Wageningen: Ed.van Dobben W. H. et al., Publishers, The Hague and Centre for agricultural publishing and documentation, 1975. 307 p.
8. Nowak D.J., Heisler G.M. Trees in the City: Measuring and Valuing the Urban Forest. North- eastern Research Station USDA Forest Service. 2005. Vol. 3. Р. 1– 6.
9. Приседський Ю. Г., Лихолат Ю. В. Адаптація рослин до антропогенних чинників: монографія. ДонНУ імені Василя Стуса. Вінниця: ТОВ "Нілан-ЛТД", 2017. 98 с.
10. Кузик І. До проблеми сталого функціонування комплексної зеленої зони міста Тернополя. Вісник Тернопільського відділу Українського географічного товариства. 2017. Вип. 1 (1). С. 38-42.
11. Дерев’янко Т. В. Екологічна характеристика дендрофлори зелених насаджень мікрорайону «Алмазний» (м. Полтава). Біологія та екологія. 2016. Том 2. № 2. С. 22-27.
12. Дерев’янко Т. В. Протимікробні властивості біогенних летких органічних речовин деревних рослин. Біологія та екологія. 2019. Том 5, № 1. С. 107–112.
13. Поляков А. К. Интродукция древесных растений в условиях техногенной среды: монография. Донецк: Ноулидж, 2009. 268 с.
14. Слепых В. В. Фитонцидная активность Pinus kochiana и факторы окружающей среды. Экологический вестник Северного Кавказа. 2005. № 2. С. 95–103.
15. Мусієнко М. М., Паршикова Т. В., Славний П. С. Спектрофотометричні методи в практиці фізіології, біохімії та екології рослин : навч. посіб. Київ : Фітосоціоцентр, 2001. 200 с.
16. Чепур С. С. Біометрія: метод. посіб. Ужгород : Видавництво УжНУ «Говерла», 2015. 40 с.
17. Екологічна фізіологія рослин / В. Г. Скляр та ін. ; за ред. Ю. А. Злобіна. Суми : Університетська книга, 2015. 271 с.
Published
2021-09-17
Section
MELIORATION, ARABLE FARMING, HORTICULTURE