BIOMONITORING OF URBAN HABITAT QUALITY BY ANATOMICAL … · an Cannon photo camera, using an Optika research microscope. In the mesophyll ... 2006), oferă posibilitatea de a studia

Annals of West University of Timişoara, ser. Biology, vol XII, pp. 73-86

73

BIOMONITORING OF URBAN HABITAT QUALITY BY ANATOMICAL LEAF PARAMETERS IN TIMIŞOARA

NICOLETA IANOVICI, IONELA-DIANA NOVAC, DIANA VLĂDOIU, ANDRADA

BIJAN, ANCA IONAŞCU, BOGDAN SĂLĂŞAN, IOANA RĂMUŞ West University of Timisoara, Faculty of Chemistry-Biology-Geography, Department of

Biology

ABSTRACT (online version) The use of anatomical features from the leaf has been evaluated in solving different kind of problems.The interactions between different plant species and urban habitat quality were extensively investigated by different authors. Studies concerning the anatomy of the vegetative organs under conditions of pollution have been carried out. The necessity of studying the capacity of plant species for bioindication of anthropogenic pollution defines the aim of this study: to analyze some anatomical leaf characteristics in urban area. The photos were taken with an Cannon photo camera, using an Optika research microscope. In the mesophyll and epidermis of the plants from polluted sites isolate dark spots or massive deposits of polyphenolic compounds could be observed. We conclude that Plantago is a suitable bioindicator of urban habitat quality as it is a commonly distributed species, which is easy to sample and shows a clear anatomical response to differences in habitat quality. The thickness of the foliar lamina has decreased. The stomatal density was higher at the abaxial side in comparison with the adaxial side. The present study provides a good basis for further research on impact of the environment to anatomical structure of the plants. KEY WORDS: Plantago lanceolata, Plantago major, parametri foliari

INTRODUCERE Calitatea aerului urban este continuu afectată de emisiile din surse de

ardere fixe şi mobile. Surse mobile contribuie la emisiile de poluanţi atmosferici urbani, inclusiv: monoxid de carbon (CO), oxizi de azot (NOx), oxizi de sulf (SOx), pulberi în suspensie (PM), plumb (Pb), oxidanţi fotochimici, cum ar fi ozonul (O3) şi precursori de ozon precum hidrocarburi şi compuşi organici volatili (Costa, 2001). Diferite procese dinamice fizice şi chimice pot genera poluanţi atmosferici, inclusiv particule şi contaminanţi gazoşi care pot provoca efecte negative asupra sănătăţii umane sau animale, afectează viaţa plantelor şi au impact asupra mediului la nivel global prin schimbarea atmosferei (Ghorbanli et al, 2007).

Ecosistemele urbane se întind pe terenuri cu diverse utilizări, inclusiv comerciale, industriale, de transport rezidenţial, de agrement, agricole, arii naturale, rezultând habitate diferite pentru plante, animale şi oameni. Calitatea habitatului urban cuprinde integrarea diferitelor componente abiotice şi biotice, cum ar fi aerul, solul şi apa, microclimatul şi prezenţa vegetaţiei. Ca urmare a variaţiilor abiotice şi biotice, calitatea habitatului urban va varia în funcţie de folosirea terenului (Barber et al, 2004; Balasooriya et al, 2009). Prelevarea de probe şi de analiză a parametrilor morfologici şi anatomici ai plantelor, ca

IANOVICI Nicoleta et al: Biomonitoring of urban habitat quality by anatomical leaf parameters

74

indicatori cu răspunsuri pe termen lung la schimbarea calitatăţii habitatului urban, este relativ uşoară şi ieftină (Balasooriya et al, 2009). Poluarea industrială şi urbană poate fi cu succes evaluată cu ajutorul plantelor. O varietate mare de plante a fost deja aplicată pentru biomonitorizarea poluării aerului, cum ar fi licheni, plante ierboase şi arbori (Hiatt, 1999; Hijano et al., 2005; Klumpp et al., 1994; Kardel et al, 2009).

Lichenii sunt speciile cele mai studiate ca biomonitori ai calităţii aerului urban. În numeroase studii, potenţialul lor de bioacumulare al oligoelementelor şi de alterare fiziologică datorată calităţii aerului, au fost dovedite (Bennett & Wetmore, 1999; Ra et al, 2005.).

Specii de arbori cum ar fi stejarul (Alfani et al, 2000) şi pinul (Jensen et al., 1992) au arătat, de asemenea, un potenţial semnificativ pentru acumularea de oligoelemente şi compuşi organici persistenţi. Corelaţia puternică între gradul de contaminare şi concentrările în toate frunzele evaluate, arată că frunzele de salcâm reflectă schimbările de mediu cu acurateţe, şi că ele apar ca un bioindicator eficient al calităţii mediului (Celik et al., 2005).

În contrast cu lichenii, plantele pot acţiona ca bioindicatori ai poluării aerului şi calităţii habitatului din cauza distribuţiei lor pe scară largă şi accesibilităţii lor ridicate (Ahmad et al, 2005; Gostin & Ivanescu, 2007; Silva et al, 2005; Verma et al, 2006). Este bine cunoscut faptul că poluanţii industriali au un efect negativ mai ales asupra frunzelor (Lacasse & Treshow 1976; Manning & Feder 1980; Schubert 1985) şi/sau mai evident în creşterea organelor vegetative (Tingey & Reinert 1975; Dueck & al. 1985; Dimitrova & Ninova 1998). S-a stabilit că poluanţii rezultaţi din trafic nu au produs daune vizibile pe frunze, dar suprimă creşterea lor, aşa cum a fost deja demonstrat pentru diverse specii (Beavington,1973). Reducerea suprafeţei foliare în imediata apropiere a poluanţilor a fost observată la multe plante (Sodnik et al, 1987; Gupta & Ghouse, 1988; Gielwanowska et al, 2005; Makbul et al, 2006; Gupta & Iqba, 2005; Maruthi Sridhar et al, 2007). Alţi autori au arătat o reducere semnificativă a frunzelor în mediul poluat în comparaţie cu atmosfera curată (Ninova et al, 1983; Sodnik et al, 1987; Jahan & Zafar, 1992). De exemplu, 40% şi respectiv 17% s-au constatat reduceri în zona siturilor poluate, în comparaţie cu siturile mai puţin poluate în India pentru două specii de arbori şi anume, Ficus religiosa şi Thevetia nerifolia (Verma & Singh, 2006). Lima et al. (2000) au observat o reducere a frunzelor de Phaseolus vulgaris în zone poluate urbane din Brazilia în comparaţie cu zonele împădurite. Schimbări în forma şi structura celulelor mezofilului au fost raportate pe scară largă. Celulele mezofilului au pereţi subţiri şi sunt în contact direct cu mediul înconjurător prin intermediul stomatelor (Karenlami, 1986). În mod similar, Iqbal (1985) şi Jahan & Zafar (1992) au arătat o reducere semnificativă a celulelor palisadice din frunze şi a parenchimului lacunar în populaţiile poluate.

Parametri fiziologici vegetali au fost folosiţi frecvent ca bioindicatori ai calităţii habitatului urban (Heumann, 2002; Psaras & Christodoulakis, 1987; Velikova et al, 2000). De exemplu, fluorescenţa clorofilei (Sgardelis et al., 1994), conţinutul de clorofilă (Ali, 1991), rata de schimb de gaze fotosintetice,


75

conductanţa stomatală şi rata de transpiraţie (Moraes et al., 2003) au arătat răspunsuri semnificative pentru calitatea aerului. De asemenea, analiza de daune vizibile la nivelul frunzelor, împreună cu conţinutul chimic foliar la diferite specii standard (Nicotiana tabacum, Petunia hybrida, Gladiolus hybrida, Lolium italicum multiflorum) au fost utilizate pentru a caracteriza poluarea locală a aerului (Klumpp et al., 1994).

Stomatele sunt indicatori ai calităţii aerului. Stomatele, care reglează mecanismele intrării şi ieşirii gazelor din frunze (Andersen, 2003; Elagoz et al, 2006), oferă posibilitatea de a studia interacţiunea dintre plante şi mediul lor (Robinson et al, 1998). Plantele pot controla caracteristicile lor stomatice, adică, pe termen scurt prin influenţarea deschiderii şi închiderii stomatelor pentru a optimiza schimbul de CO2 şi vapori de apă, şi pe o scară de timp mai lungă, atunci când frunzele noi sunt formate (Beerling & Woodward, 1997; Woodward, 1998). Deoarece caracteristicile stomatice sunt presupuse a fi afectate de poluarea aerului (Alves et al, 2008; Pal et al, 2002), schimbările în densitatea, distribuţia şi morfologia lor pe o suprafaţă foliară pot fi considerate ca trăsături importante la plante (Bettarini et al, 1998). Efectul gazelor atmosferice asupra caracteristicilor stomatice este pe larg documentat (Elagoz et al, 2006; Knapp et al, 1994; Paakkonen et al, 1997; Reid et al, 2003; Woodward & Kelly, 1995) şi este considerat dependent de poluanţii gazoşi (Larcher, 2003). Cu toate acestea, efectul net al amestecurilor de gaze este încă în mare măsură necunoscut. Analiza stomatală a arătat că poluarea a fost cauza pentru creşterea numărului de stomate pe mm2 şi scăderea în dimensiuni. Salgare & Acharekar (1990), Dimitrova & Ninova (1994) au menţionat modificări similare ale caracteristicilor stomatice pentru speciile erbacee în zonele industriale. Numărul de stomate pe unitatea de suprafaţă a fost listat în primul rând prin Nikolaevskij (1989), între 10 caractere morfologice, anatomice, fiziologice şi biochimice (bioindicatori de poluare). Această caracteristică stomatică a fost inclusă în Programul Naţional de biomonitorizări în Bulgaria (Ninova et al., 1999).

De exemplu, Plantago lanceolata este deseori folosită ca bio-indicator, deoarece este uşor de recunoscut, este foarte comună în mediul urban şi în mediul rural şi are frunze suficient de mari pentru a permite determinarea mai multor parametri. Prin urmare, mai mulţi autori au folosit variaţiile morfologice, structurale şi biochimice la Plantago lanceolata sau Plantago major ca bioindicatori ai poluării mediului (Bakker et al, 1999; Djingova & Kuleff, 1999; Gostin et al, 2007; Velickovic & Perisic, 2006; Wagoner, 1975). Schwanitz & Hahn (1954) au raportat Plantago lanceolata ca o specie care arată toleranţă la Zn. Ulterior, această specie a fost clasificată de către Lambinon & Auquier (1964) şi Antonovics & al. (1971) ca o "pseudometalofită indiferentă", şi anume ca fiind capabilă să trăiască pe soluri contaminate, dar fără a prezenta abundenţă sau vitalitate specială. Alti autori (Horak & Huber, 1974; Wu & Antonovics 1976) au demonstrat că, de-a lungul autostrăzilor Plantago lanceolata a manifestat toleranţă. Această specie a fost menţionată de către Nikolaevskij (1979) ca o specie de rezistenţă în regiunile cu un nivel ridicat de poluare. In zilele noastre


76

Plantago lanceolata face încă obiectul investigaţiilor în zonele cu diferite surse de poluare (Öztürk & Türkan 1993; Kos & al. 1996; Klus & al. 2001; Yurukova 2004). Wagoner (1975) a raportat o creştere a densităţii stomatice de Plantago lanceolata în situri poluate, dar nu a observat nici o diferenţă în mărimea stomatelor între siturile poluate şi cele nepoluate. Alves et al. (2008) au raportat că densitatea stomatică de Eugenia uniflora a fost semnificativ crescută într-o zonă urbană din Brazilia, în comparaţie cu un mediu rural. O creştere a densităţii stomatice, împreună cu o reducere a dimensiunii stomatelor duce la o ajustare optimă pentru controlul schimbului de gaze, în general, şi intrarea de poluanţi, în special, prin stomate.Tendinţa de creştere a numărului de stomate găsit în Plantago lanceolata ar putea fi de natură adaptativă şi a fost constatată, de asemenea, de Nikolaevskij pentru alte specii ierboase. Denaturări ale celulelor anexe stomatice s-au găsit, deşi rareori, în zone poluate (Stebbins et al, 1967; Patel & Inamdar, 1971).

MATERIALE ŞI METODE

Materialul biologic a fost recoltat din oraşul Timişoara: zona Lipovei, strada Cluj, strada Daliei, strada Eneas, zona Sinaia, bulevardul Mihai Viteazu, zona SC Continental, Parcul Rozelor, Parcul Botanic, Parcul Copiilor, Parcul Poporului, o pajişte din Calea Aradului, zona Gării de Nord. La fiecare locaţie de prelevare a probelor, a fost selectată o plantă matură cu frunze erecte. O parte din plante, după spălare, au fost fixate în alcool etilic 70℅ iar din celelalte s-au efectuat secţiuni transversale de mână şi preparate proaspete. Am folosit rectivul genevez şi albastru de toluidină pentru colorare. Pentru detaşarea epidermei am utilizat metoda jupuirii. S-au efectuat câte zece preparate de pe ambele suprafeţe ale frunzei. Epidermele au fost decolorate într-o soluţie de 5% hipoclorit de sodiu timp de 30-60 de minute. Densitatea stomatică (DS) şi a perilor epidermici (DP) reprezintă numărul de stomate per mm², respectiv numărul de peri per mm² (Ianovici, 2009). Pentru determinarea acestor parametri epidermici am folosit coeficientul micrometric pentru fiecare pereche obiectiv-ocular la microscopul Optika B500. Au fost realizate fotografii cu ajutorul aparatului Cannon PowerSchot A630. Parametri calculaţi au fost verificaţi cu softul QuickPHOTO MICRO 2.3.

REZULTATE ŞI DISCUŢII S-a observat că plantele cresc chiar şi în zonele urbane afectate foarte mult

de diferite tipuri de poluanţi (oxizi de azot şi hidrocarburi de sulf, ozon, pulberi, fluorură de hidrogen, nitraţi, etc). Poluanţii auto au efecte pe termen lung asupra plantelor prin influenţarea conţinutului de CO2, intensităţii luminii, temperaturii şi precipitaţiilor. Mulţi cercetători (Bhatti & Iqbal MZ, 1988; Darley et al, 1963; Godzik & Halbwacks, 1986; Gupta & Ghouse, 1988; Inamdar & Chaudahri, 1984; Iqbal, 1985; Krause & Dochinger, 1987; Karenlampi, 1986; Nivova et al, 1983) au raportat efecte ale poluării aerului asupra morfologiei şi anatomiei unor specii de plante. Plantele urbane, din cauza lipsei de concurenţă în condiţiile schimbării,


77

reprezintă adesea specii pionier în habitatele modificate antropic. Caracteristicile morfo-anatomice, fiziologice şi biochimice sunt rezultatul adaptării plantelor la condiţiile de mediu (Kovacic & Nikolic, 2005; Pandey et al, 2006).

Dintre posibilităţile de evaluare şi biosupraveghere, plantele oferă o gamă largă de informaţii ca bioindicatori sau bioacumulatori. Informaţiile oferite sunt polivalente, frunzele în special exprimând calitatea aerului şi redând efectele poluării. În literatura de specialitate românească există câteva abordări privind aspectele morfologice, anatomice şi de natură biochimică ale diagnozei foliare (Bolea V. et al., 2006b; Bolea & Surdu, 2001; Bolea & Chira, 2004; Ivanescu & Toma, 2003; Gostin & Ivanescu, 2007; Gostin et al, 2007; Gostin, 2009).

În studiul nostru, simptome vizibile cum ar fi zonele necrotice, nu au fost observate pe frunzele plantelor recoltate. Am folosit analiza histoanatomică şi determinarea unor parametri foliari la următoarele specii:

� magnoliofite ierboase-Plantago lanceolata şi Plantago major � pinofite-Juniperus communis, Pinus nigra, Pinus sylvestris � magnoliofite lemnoase-Acer negundo, Fraxinus excelsior, Morus nigra, Aesculus

hippocastanum, Robinia pseudacacia, Prunus domestica, Populus tremula, Tilia tomentosa, Quercus robur, Ulmus minor, Castanea sativa, Betula pendula, Corylus avellana, Carpinus betulus.

Zona de studiu a fost clasificată în patru clase de utilizare a terenurilor, care sunt de aşteptat să difere în calitatea habitatului (Balasooriya et al, 2009):

• teren industrial (I) - zone industriale şi căi ferate; • teren urban (U) - zone centrale şi suburbane cu drumuri; • teren urban verde (UG) - spaţii verzi şi împădurite; • teren periurban verde (PUG) - toate păşunile, fâneţele, terenurile arabile.

Unele diferenţe între plantele de la control (UG,PUG) şi din zonele poluate (I,U) au fost observate. La analiza histoanatomică a frunzelor magnoliofitelor lemnoase (fig. 1, 2) am constatat cel mai frecvent:

• crusta de la nivelul epidermei care determină aplatizarea, obliterarea şi distrugerea unor celule;

• acumularea de depozite negricioase (polifenoli); • suberificarea la nivelul nervurii principale; • modificarea celulelor palisadice, mezofilul devenind mai omogen.

La pinofite (fig.3), modificările sunt importante. Nivelul afectării este mult mai mare în cazul specimenelor din preajma intersecţiilor intens circulate (zonele I şi U). Cele mai frecvente modificări histologice au fost:

• aderenţe (depozite) pe suprafaţa epidermei; • camerele suprastomatice încărcate cu depozite, obdurate; • unele canale sunt foarte mici, reprezentate prin 3-4 celule secretoare care

delimitează un canal colector extrem de redus; • lignificarea pereţilor celulari ai elementelor parenchimului de transfuzie.

Condiţiile climaterice nefavorabile au forţat plantele de a dezvolta o strategie de stres cunoscută sub numele de sclerofilie (hard-leaf strategy)


78

(Christodoulakis et al, 2004). Impregnarea ţesuturilor foliare cu fenoli sunt răspunsuri active. Această investigaţie arată cum frunzele se adaptezează la stres crescut. Aceste adaptări constau în principal în scăderea în grosime a mezofilului, mai ales palisadic. Aceste modificări sunt însoţite de o producţie crescută de fenoli (Bussotti et al, 1998). Compuşii fenolici constituie un grup important de metaboliţi secundari cu proprietăţi antioxidante şi sunt implicaţi în adaptarea plantelor la condiţiile de stres. În timpul proceselor normale de creştere şi dezvoltare, plantele sunt supuse la diferite tipuri de stres biotic şi abiotic, cum ar fi seceta, salinitatea ridicată, deficitul de nutrienţi minerali, lumina ultravioletă, temperaturile extreme, hipoxia, toxicitatea metalelor, erbicide, fungicide, poluanţi atmosferici şi atacul agenţilor patogeni (Rivero et al, 2001). Fenolii sunt consideraţi biomarkeri importanţi pentru efectele fitotoxice ale metalelor grele şi altor substanţe poluante. Creşterea producţiei compuşilor fenolici este parte din mecanismul de apărare al plantei (Alaimo et al, 2005) . Compuşii fenolici sunt de interes special din cauza:

• rolului lor ecologic major în procesele alelopatice (Haslam, 1989; Rhodes, 1994; Cooper-Driver & Bhattacharya, 1998),

• rolului lor în protecţia plantelor împotriva ierbivorelor (Pisani & Distel, 1998), • implicării lor în răspunsul la stres, cum ar fi concurenţa intra şi/sau interspecifică

sau poluarea atmosferică (Pasqualini et al, 2003).

1 2 3 4

5 6 7

FIG. 1 Secţiuni transversale prin frunzele de Betula pendula (1,2,3), Corylus avellana (4) Quercus robur (5,6) şi Castanea sativa (7) – prin săgeţi se indică depozitele negricioase de

polifenoli


79

1 2

3 4

FIG. 2 Secţiuni transversale prin frunzele de Juniperus communis (1), Pinus silvestris (2), Pinus nigra (3,4) - aderenţe pe suprafaţa epidermei, obturarea stomatelor şi lignificarea

parenchimului de transfuzie

1 2 3 4

FIG. 3 Secţiuni transversale prin frunzele de Carpinus betulus (1,2) şi Acer negundo (4) – prin săgeţi se indică depozitele negricioase de polifenoli; Robinia pseudacacia (3) cu

lignificarea nervurii mediane

1 2 3

FIG.4 Secţiuni transversale prin frunzele de Plantago major (1) şi Plantago lanceolata (2,3)


80

Tabel 1. Parametri foliari Plantago lanceolata

Zone UG şi PUG Zone I şi U

DS în epiderma adaxială 161/193 stomate/mm2 205/218 stomate/mm2 DS în epiderma abaxială 278/285 stomate/mm2 295/317 stomate/mm2 DP în epiderma adaxială 20/14 peri/ mm2 26/32 peri/ mm2 DP în epiderma abaxială 29/22 peri/ mm2 31/35 peri/ mm2 Grosimea limbului între nervuri 261/299 µm 170/195 µm

Tabel 2. Parametri foliari Plantago major Zone UG şi PUG Zone I şi U DS în epiderma adaxială 102/115

stomate/mm2 120/124 stomate/mm2

DS în epiderma abaxială 144/176 stomate/mm2

180/195 stomate/mm2

DP în epiderma adaxială 8/10 peri/mm2 11/10 peri/mm2 DP în epiderma abaxială 13/10 peri/mm2 13/15 peri/mm2 Grosimea limbului între nervuri 265/345 µm 250/325 µm

Fenolii sunt produşi în citoplasmă şi formează picături în vacuole care vor

evolua mai târziu într-o unică vacuolă plină de fenoli. În aceste condiţii citoplasma degenerează, organitele dispar şi, în cele din urmă, eliberarea conţinutului vacuolar duce la moartea celulelor mezofilului (Bussotti et al, 1998).

Frunzele de Plantago lanceolata şi Plantago major (fig. 5) prezintă de asemenea depozite negricioase în mezofil dar şi în celulele epidermice. Aceste frunze sunt amfistomatice, stomatele fiind prezente pe ambele epiderme ale frunzei. Frunzele de Plantago crescute în habitatele poluate (I şi U) sunt mai subţiri, conţin parenchim palisadic mai puţin decât frunzele din zonele UG şi PUG, presupuse a fi nepoluate (tabelele 1 şi 2). Aceste rezultate sunt în acord cu cele raportate de Balasooriya et al (2009) dar opuse celor publicate de Gostin (2009). La Plantago lanceolata densitatea stomatică medie pe epiderma abaxială a variat de la 161 la 218 stomate/ mm2, în timp ce pe epiderma adaxială, densitatea a variat de la 278 la 317 stomate/ mm2. La Plantago major densitatea stomatică medie pe epiderma abaxială a variat de la 144 la 195 stomate/ mm2, în timp ce pe epiderma adaxială, densitatea a variat de la 102 la 124 stomate/ mm2. Pe lângă drumuri cu trafic ridicat şi în imediata apropiere a staţiilor de cale ferată (zonele I şi U), atât densitatea stomatică abaxială cât şi adaxială a fost mai ridicată, fapt confirmat şi de studiul lui Kardel et al (2009).

Datele arată şi o creştere a densităţii perilor tectori şi glandulari în zonele UG şi PUG. Producţia de peri este o componentă importantă a rezistenţei împotriva insectelor ierbivore. Daunele produse de insectele ierbivore sunt corelate negativ cu densitatea perilor. În plus, mai multe specii de plante răspund daunelor cauzate de insectele ierbivore producând noi frunze, cu o densitate crescută a perilor. Insectele consumă mai puţine frunze şi cresc mai puţin bine comparativ cu insectele care se hrănesc din plantele martor (Dalin et al, 2008). Trichomii frunzelor pot totodată creşte rezistenţa la stresul abiotic. Ei pot creşte toleranţa la condiţii de secetă prin reducerea absorbţiei radiaţiilor solare şi prin


81

creşterea stratului de suprafaţă al frunzelor, prin facilitarea condensării umidităţii aerului pe suprafaţa plantei, pot să protejeze celulele vii de daunele produse de radiaţiile UV şi de temperaturile scăzute. Trichomii pot avea, astfel, multiple funcţii şi densitatea lor poate evolua ca răspuns la variaţia factorilor de mediu (Dalin et al, 2008; Ianovici, 2009).

Nu este scopul acestei lucrări de a defini care factori specifici de mediu determină comportamentul descris. Se poate observa că plantele din zonele I şi U sunt, fără îndoială, afectate de aportul de apă redus din timpul verii şi sunt, de asemenea, supuse evapotranspiraţiei cauzate de acţiunea vântului. De asemenea, suferă de deficienţe nutritionale, sunt supuse la niveluri mai mari ale radiaţiei solare şi, posibil, la niveluri mai ridicate de ozon (Bussotti et al, 1998). Activităţile industriale şi traficul rutier, reprezintă cele mai semnificative surse de poluare ale aerului în aceste zone.

Acest studiu a demonstrat potenţialul ridicat al caracteristicilor stomatice, cum ar fi densitatea stomatică şi a perilor, pentru biomonitorizarea calităţii habitatului urban.

CONCLUZII Am analizat histoanatomic frunzele a 2 specii de magnoliofite ierboase, 3

specii de pinofite şi 14 magnoliofite lemnoase. Observaţiile microscopice dezvăluie o tendinţă de sclerofilie, acumularea polifenolilor în diferite ţesuturi şi creşterea numărului de stomate şi peri la Plantago lanceolata şi Plantago major. Metaboliţii secundari sunt acumulaţi ca urmare a condiţiilor de stres. Impregnarea peretelui celular cu esteri fenolici, suberificarea şi lignificarea par a fi răspunsuri de apărare pentru stabilizarea arhitecturii peretelui celular împotriva degradării (Booker et al, 1991). Aceste prime rezultate indică în primul rând o diminuare a calităţii aerului în intersecţii şi de-a lungul marilor artere rutiere ce străbat oraşul. Este certă prezenţa unei mari cantităţi de pulberi care afectează structura anatomică a arborilor şi plantelor ierboase. Modificările anatomice indică şi prezenţa gazelor cu caracter poluant. Având aceste argumente de ordin ştiinţific, facem următoarele recomandări:

• Reducerea emisiilor de poluanţi prin optimizarea şi fluidizarea traficului rutier. • Identificarea surselor de poluare şi reducerea emisiilor de poluanţi generaţi de

activităţile industriale. • Extinderea perdelei forestiere a Timişoarei - un mijloc modern şi eficient de

extindere a zonelor verzi este "preînverzirea" terenurilor publice ori private (Guinaudeau, 1987). Executate sub forma de “perdele" ori aliniamente, zonele "preînverzite" asigură diminuarea zgomotelor, purificarera aerului şi reţinerea pulberilor din apropierea fabricilor, chiar de la darea lor în folosinţă, îmbunătăţirea peisajului şi crearea unui caroiaj verde pentru viitoarele cartiere.

• Numărul specimenelor uscate din spaţiile verzi timişorene, în special cele din preajma intersecţiilor, ne indică faptul că, în ciuda valorii lor ornamentale, pinofitele nu sunt adecvate în primul rând climatului de stepă şi, în al doilea rând, răspund la acţiunea diverşilor poluanţi, şi în primul rând pulberilor în suspensie.


82

Mulţumim serviciilor de administrare ale oraşului Timisoara pentru cooperarea lor. Primul autor a fost finanţat de Primăria Municipiului Timişoara prin proiectul “Cercetare şi dezvoltare în domenul protecţiei mediului – studiu aerobiologic asupra calităţii aerului prin monitorizare volumetrică”.

REFERINŢE BIBLIOGRAFICE

•••• Ahmad S.H., Reshi Z., Ahmad J., Iqbal M.Z., 2005, Morpho-anatomical responses of Trigonella foenum graecum Linn. to induced cadmium and lead stress. Journal of Plant Biology, 48 (1): 64 – 84

•••• Alaimo M.G., Vizzı D., Melati M.R., 2005, Histochemical properties and trace element concentrations in Parietaria L. from urban sites (Palermo, Italy), Aerobiologia 21:21–31

•••• Alfani A., Baldantoni D., Maisto G., Bartoli G., De Santo A.V., 2000, Temporal and spatial variation in C, N, S and trace element contents in the leaves of Quercus ilex within the urban area of Naples. Environmental Pollution 109, 119–129

•••• Ali E.A., 1991, Damage to plants due to industrial pollution and their use as bioindicators in Egypt. Environmental Pollution 81, 251–255

•••• Alves E.S., Tresmondi F., Longui E.L., 2008b. Leaf anatomy of Eugenia uniflora L. (Myrtaceae) in urban and rural environments, Sao Paulo State, Brazil. Acta Botanica Brasilica 22, 241–248

•••• Andersen C.P., 2003. Source-sink balance and carbon allocation below ground in plants exposed to ozone. New Phytologist 157, 213–228

•••• Antonovics J., Bradshaw A. D., Turner R. G. 1971. Heavy-metal tolerance in plants. – Advances Ecol. Res., 7: 1-85

•••• Bakker M.I., Vorenhout M., Sijm D.T.H.M., Kolloffel C., 1999. Dry deposition of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons in three Plantago species. Environmental Toxicology and Chemistry 18, 2289–2294

•••• Balasooriya B.L.W.K., Samson R., Mbikwa F., Vitharana U.W.A., Boeckx P., Van Meirvenne M., 2009, Biomonitoring of urban habitat quality by anatomical and chemical leaf characteristics, Environmental and Experimental Botany 65, 386–394

•••• Barber J.L., Thomas G.O., Kerstiens G., Jones K.C., 2004. Current issues and uncertainties in the measurement and modelling of air-vegetation exchange and within-plant processing of POPs. Environmental Pollution 128, 99–138

•••• Benitez de Rojas C.E., Ferrarotto M., 2009, Morphology of foliar epidermis in two groups of Solanum section Geminata (Solanaceae), Caldasia 31(1):31-40

•••• Bennett J.P., Wetmore C.M., 1999. Changes in element contents of selected lichens over 11 years in northern Minnesota, USA. Environmental and Experimental Botany 41, 75–82

•••• Bettarini I., Vaccari P., Miglietta F., 1998. Elevated CO2 concentrations and stomatal density: observations from 17 plant species growing in a CO2 spring in central Italy. Global Change Biology 4, 17–22

•••• Bhatti GH, Iqbal MZ, 1988. Investigations into the effect of automobile exhausts on the phenology, periodicity and productivity of some roadside trees. Acta Soc. Botan. Polon. p. 57

•••• Bolea V. et all, 2006, Valorificarea diagnozei foliare, Analele ICAS 49: 79-96 •••• Bolea V., Surdu A., 2001, Capacitatea de metabolizare a sulfului şi pragul de toxicitate cu sulf

la speciile forestiere. Revista de Silvicultura 13-14, Brasov •••• Bolea, V., Chira, D., 2004, Biosupravegherea calităţii aerului în ecosistemele forestiere.

Revista de Silvicultura si Cinegetica, 19-20 •••• Booker F. L., Fiscus E. L., Miller J. E., 1991,Ozone-Induced Changes in Soybean Cell Wall

Physiology, in Active Oxygen/OXidative Stress and Plant Metabolism, E. Pell, K. Steffen, eds, American Society of Plant Physiologists

•••• Bussotti F., Gravano E., Grossoni P., Tani C., 1998, Occurrence of tannins in leaves of beech trees (Fagus sylvatica) along an ecological gradient, detected by histochemical and ultrastructural analyses, New Phytol. 138, 469-479


83

•••• Carlquist S. 1961. Comparative Plant Anatomy. Holt, Rinehart and Winston New York •••• Celik A., Kartal A., Akdogan A., Kaska Y. 2005. Determining the heavy metal pollution in

Denizli (Turkey) by using Robinio pseudo-acacia L. Environment International. 31(1):105-112 •••• Christodoulakis N., Nikolakaki A., Menti J., 2004, The effect of simulated acid rain on the

leaf structure of Laurus nobilis L., an injury resistant species, Journal of Biological Research 2: 43 – 49

•••• Cooper-Driver G., Bhattacharya M., 1998. Role of phenolics in plant evolution. Phytochemistry 49 (5), 1165–1174

•••• Costa D. L., 2001. Air pollution. In: Casarett and Doull’s toxicology: the Basic Science of Poisons, sixth edition. Klaassen, C. D. (Ed). McGraw-Hill, N. Y. USA., 979-1012

•••• Dalin P., Ågren J., Björkman C., Huttunen P., Kärkkäinen K., 2008, Leaf trichome formation and plant resistance to herbivory, in Induced Plant Resistance to Herbivory, Schaller A. eds, Springer Science-Business Media B.V., 89-105

•••• Darley EF, Dugger WM, Mudd JB, Ordin L, Taylor OC, Stephen ER 1963. Plant damage by pollution derived from automobiles. Arch. Environ. Health, 6: 700-761

•••• Dimitrova I., Ninova D. 1998. Morphological investigations of plants under conditions of industrial pollution. – Nauchni Trudove Plovdivski Univ. “Paisiy Hilendarski”, Plantarum, 34(6): 111-118

•••• Dimitrova I., Yurukova L., 2005, Bioindication of anthropogenic pollution with Plantago lanceolata (Plantaginaceae): metal accumulation, morphological and stomatal leaf characteristics, PHYTOLOGIA BALCANICA 11 (1): 89–96

•••• Djingova R., Kuleff I., 1999. Seasonal variations in the metal concentration of Taraxacum officinale, Plantago major and Plantago lanceolata. Chemistry and Ecology 16, 239–253

•••• Dueck T. A., Ernst W. H. O., Hulzebos E., Pasman F. 1985. Growth and reproduction of Silene cucubalus exposed to heavy metals and air pollution. – Proc. Int. Conf. Heavy Metals Environm., Athens, Sept. 1985. Vol. 2, pp. 236-238

•••• Elagoz V., Han S.S., Manning W.J., 2006. Acquired changes in stomatal characteristics in response to ozone during plant growth and leaf development of bush beans (Phaseolus vulgaris L.) indicate phenotypic plasticity. Environmental Pollution 140, 395–405

•••• Ergen Akçin O., 2007, Morphological and anatomical characteristics of Cichorium intybus L., Tragopogon latifolius Boiss. and Tussilago farfara L. (Asteraceae), International Journal of Natural and Engineering Sciences 1 (3): 81-85

•••• Garrec J-P., Haluwin C. V., 2002, Biosurveillance vegetale de la qualite de l'air. Ed. TEC&DOC Londres - Paris - New York

•••• Ghorbanli M., Bakand Z., Bakhshi khaniki G., Bakand S., 2007, Air pollution effects on the activity of antioxidant enzymes in Nerium oleander and Robinia pseudo acacia plants in Tehran, Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng., Vol. 4, No. 3, pp. 157-162

•••• Gielwanowska I, Szczuka E, Bednara J, Gorecki R. 2005. Anatomical features and ultrastructure of Deschampsia antarctica (Poaceae) leaves from different growing habitats. Ann. Bot. 96: 1109-1119

•••• Godzik S, Halbwacks G 1986. Structural alterations of Aesculus hippocastanum leaf surface by air pollutant. ZP Flanzekr. Pflanzenchutz, 93: 590-596

•••• Gostin I., 2009, Structural modification induced by air pollutants in Plantago lanceolata leaves, Analele Universităţii din Oradea, Fascicula Biologie Tom. XVI / 1, pp. 61-65

•••• Gostin I., Ivanescu L., 2007. Structural and micromorphological changes in leaves of Salix alba under air pollution effect, International Journal of Energy and Environment, 1 (4): 219-226

•••• Gostin I., Olteanu Z., Oprica L., 2007. Morphological, structural and biochemical modification induced by air pollutants in some Plantago species. Planta Medica 73. doi:10.1055/s-2007-987418

•••• Guinaudeau C., 1987. Planter aujourd'hui, bâtir demain. Le préverdissement. IDF, Paris


84

•••• Gupta M. C., Iqbal M. 2005. Ontogenetic histological changes in the wood of mango (Mangifera indica L. cv Deshi) exposed to coal-smoke pollution. Environmental and Experimental Botany. 54(3):248-255

•••• Gupta MC, Ghouse AKM, 1988, Effects of coal smoke pollutants from different sources in the growth, chlorophyll content, sten anatomy and cuticular traits of Euphorbia hirta L. Environ. Pollut. 47: 221-230

•••• Haslam E., 1989. Plant Polyphenols. University Press Publishers, Cambridge •••• Heumann H.G. 2002, Ultrastructural localization of zinc in zinc-tolerant Armeria maritime

ssp. halleri by autometallography. Journal of Plant Physiology 159 (2): 191–203 •••• Horak V., Huber I. 1974. Verunreinigung von Pflanzen und Boden durch Bleirückstände aus

Benzinmotoren. – Bodenkultur, 25(1): 34-47 • Ianovici N., 2009, Morphoanatomical researches on Plantago species from Romania, PhD

thesis, Biology Faculty, University of Bucharest, 307 pp •••• Inamdar JA, Chaudahri GS 1984. Effects of environmental pollutants of leaf epidermis and

leaf architecture of Peristrophe bicalyculata. J.Plant Anat. Morphol. 1: 1-8 •••• Iqbal MZ 1985. Cuticular and anatomical studies of white clover leaves from clean and air-

polluted areas. Pollut. Res. 4: 59-61. •••• Ivanescu L., Toma C. 2003, Influenta poluarii atmosferice asupra structurii plantelor, Iasi •••• Jensen S., Eriksson G., Kylin H., Strachan W.M.J., 1992. Atmospheric pollution by persistent

organic compounds: monitoring with pine needles. Chemosphere 24, 229–245 •••• Kardel F., Wuyts K., Babanezhad M., Vitharana U.W.A., Wuytack T., Potters G., Samson

R., 2009, Assessing urban habitat quality based on specific leaf area and stomatal characteristics of Plantago lanceolata L, Environmental Pollution, 1–7

•••• Karenlampi L 1986. Relationship between macroscopic symptoms of injury and cell structure changes in needle of ponderosa pine exposed to air pollution in California USA. Ann. Bot. Fenn. 23: 255- 264

•••• Klu, D. J., Kalisz S., Curtis P. S., Teeri J. A., Tonsor, S. J. 2001. Family- and population-level responses to atmospheric CO2 concentration: gas exchange and the allocation of C, N, and biomass in Plantago lanceolata (Plantaginaceae). – Am. J. Bot., 88(6): 1080-1087

•••• Klumpp A., Klumpp G., Domingos M., 1994. Plants as bioindicators of air pollution at the Serra do Mar near the industrial complex of Cubatão, Brazil. Environmental Pollution 85, 109–116

•••• Knapp A.K., Cocke M., Hamerlynck E.P., Owensby C.E., 1994. Effect of elevated CO2 on stomatal density and distribution in a C4 grass and a C3 forb under field conditions. Annals of Botany 74, 545–599

•••• Kopinga J., Burg van Den J., 1995. Using soil and foliar analysis to diagnose the nutritional status of urban trees. Journal of Arboriculture 21 (1)

•••• Kos V., Budic B., Hudnik V., Lobnik F., Zupan, M. 1996. Determination of heavy metal concentration in plants exposed to different degrees of pollution using ICP-AES. – Arch. Environm. Contam. Toxicol., 354(5/6): 648-652

•••• Kovacic S, Nikolic T, 2005. Relations between Betula pendula Roth. (Betulaceae) leaf morphology and environmental factors in five regions of Croatia. Acta Biol. Cracov. 47: 7-13

•••• Krause CR, Dochinger LS, 1987. Sulphur accumulation in red maple Acer rubrum leaves exposed to sulphur dioxide. Phytopathology, 77:1438-1441

•••• Lacasse N. L., Treshow, M. 1976. Diagnosting Vegetation Injury Caused by Air Pollution. Environm. Protect. Agency, Washington

•••• Lambinon J., Auquier, P. 1964. La flore et la vegetation des terrains calaminaires de la Wallonie septentrionale et de la Rhenanie aixoide. – Nat. Mosana, 16: 113-131

•••• Larcher W., 2003. Physiological Plant Ecology: Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups, fourth ed. Springer, p. 437–450

•••• Lima J.S., Fernandes E.B., Fawcett W.N., 2000. Mangifera indica and Phaseolus vulgaris in the bioindication of air pollution in Bahia, Brazil. Ecotoxicology and Environmental Safety 46, 275–278


85

•••• Makbul S, Coskuncelebi K, Turkmen Y, Beyazoglu O 2006. Morphology and anatomy of Scrophularia L. (Scrophulariaceae) taxa from NE Anatolia. Acta Biol. Cracov. 48: 33-43

•••• Manning W. J., Feder W. A. 1980. Biomonitoring Air Pollutants with Plants. Appl. Sci. Publ. Ltd, London

•••• Maruthi Sridhar B. B., Han F. X., Diehl S. V., Monts D. L., Su Y. 2007. Effects of Zn and Cd accumulation on structural and physiological characteristics of barley plants. Brazilian Journal of Plant Physiology. 19(1):15-22

•••• Moraes R.M., Delitti W.B.C., Moraes J.A.P.V., 2003. Gas exchange, growth, and chemical parameters in a native Atlantic forest tree species in polluted areas of Cubatao, Brazil. Ecotoxicology and Environmental Safety 54, 339–345

•••• Nazneen Parveen S.K., Rama Murthy SRI, Pullaiah T., 2001. Leaves epidermal characters in Crotalaria species (Papilionoideae) from eastern Ghats. Phytomorphology 50(2):205- 212

•••• Nikolaevkij V. S. 1989. Ecologo-Morphological Basis of Gas Resistance of Plants. Moscovsk. Inst. Forest. Publ., Moscow (in Russian)

•••• Ninova D., Dimitrova I., Koev K. 1999. Stomatal analysis. – In: Peev, D. & Gerassimov, S. (eds), National Biomonitoring Program of Bulgaria. EU Program: Phare. Pp. 22-25. Gea-Libris, Sofia

•••• Nivova DJ, Dushkova PI, Kovacheva GV 1983. Anatomical, morphological studies of Platanus acerifolia at various degress of air pollution. Ecology, (Sofia) 6: 35-47

•••• Öztürk M. A., Türkan I. 1993. Heavy metal accumulation by plants growing alongside the motor roads: a case study from Turkey. – In: Markert, B. (ed.), Plants as Biomonitors. Indicators of Heavy Metals in the Terrestrial Environment. pp. 515-522.VCH, Weinheim

•••• Paakkonen E., Holopainen T., Karenlampi L., 1997. Differences in growth, leaf senescence and injury, and stomatal density in birch (Betula pendula Roth.) in relation to ambient levels of ozone in Finland. Environmental Pollution 96, 117–127

•••• Pal A., Kulshreshtha K., Ahmad K.J., Behl H.M., 2002. Do leaf surface characters play a role in plant resistance to auto-exhaust pollution? Flora 197, 47–55

•••• Pandey S, Kumar N, Kushwahar R 2006. Morpho-anatomical and physiological leaf traits of two alpine herbs, Podophyllum hexandrum and Rheum emodi in the Western Himalaya under different irradiances. Photosynthetic, 44: 11-16

•••• Pasqualini V., Robles C., Garzino S., Greff S., Bousquet-Melou A., Bonin G., 2003, Phenolic compounds content in Pinus halepensis Mill. needles: a bioindicator of air pollution, Chemosphere 52, 239–248

•••• Patel R. C., Inamdar J. A. 1971. Structure and ontogeny of normal and abnormal stomata in vegetative and floral organs of Physalis minima L. – Austral. J. Bot., 19(1): 85-97

•••• Pisani J.M., Distel R.A., 1998. Inter and intraspecific variations in production of spines and phenols in Prosopis caldemia and Prosopis flexuosa. J. Chem. Ecol. 24 (1), 23–36

•••• Potoğlu Erkara I., Tokur S., 2004, Morphological and anatomical investigations on some Hypericum l. species growing naturally in and around Eskisehir, Trakya Univ J Sci, 5(2): 97-105

•••• Psaras G.K., Christodoulakis N.S., 1987. Air pollution affects on the ultrastructure of Phlomis fruticosa mesophyll cells. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 38 (4): 610-617

•••• Ra H.S.Y., Geiser L.H., Crang R.F.E., 2005. Effects of season and low-level air pollution on physiology and element content of lichens from the U.S. Pacific Northwest. Science of the Total Environment 343, 155–167

•••• Reid C.D., Maherali H., Johnson H.B., Smith S.D., Wullschleger S.D., Jackson R.B., 2003. On the relationship between stomatal characters and atmospheric CO2. Geophysical Research Letters 30, 1983–1986

•••• Rhodes M.J.C., 1994. Physical role for secondary metabolites in plants: some progress, many outstanding problems. Plant Mol. Biol. 24, 1–20


86

•••• Rivero R. M., Ruiz J. M., Garcıa P. C., Lopez-Lefebre L.R., Sanchez E., Romero L., 2001, Resistance to cold and heat stress: accumulation of phenolic compounds in tomato and watermelon plants, Plant Science 160, 315–321

•••• Robinson M.F., Heath J., Mansfield T.A., 1998. Disturbances in stomatal behavior caused by air pollutants. Journal of Experimental Botany 49, 461–469

•••• Salgare, Sa & Acharekar, C. 1990. Effect of industrial air pollution from chembur India on the micromorphology of some wild plants. – Advances Pl. Sci., 3(1): 1-7

•••• Schubert, R. 1985. Bioindikation in Terrestrischen Ökosystemen. VEB Gustav Fischer Verlag, Jena

•••• Schwanitz F., Hahn H. 1954. Genetischentwicklungsphysiologische Untersuchungen an Galmeipflanzen. II. Über Galmeibiotypen bei Linum catharticum L., Campanula rotundifolia L., Plantago lanceolata L. und Rumex acetosa L. – Z. Bot., 42: 459-471

•••• Sgardelis S., Cook C.M., Pantis J.D., Lanaras T., 1994. Comparison of chlorophyll fluorescence and some heavy metal concentrations in Sonchus spp. and Taraxacum spp. along an urban pollution gradient. The Science of the Total Environment 158, 157–164

•••• Silva L.C., Azevedo A.A., Silva E.A.M., Oliva M.A., 2005. Effects of simulated acid rain on the growth and anatomy of five Brazilian tree species. Australian Journal of Botany, 53: 789 -796

•••• Sodnik H, Skrezyna JJ, Staszkiewicz J 1987. The effect of industrial pollution in Walbrzych (Poland) on the size and shape of leaves of selected species of trees. Rocz. Sekc. Dendrol. Pol. Tow. Bot. 36: 17-34

•••• Stebbins G. L., Shah S. S., Jamim D., Jura P. 1967. Changed orientation of the mitotic spindle of stomatal guard cell divisions in Hordeum vulgare. – Am. J. Bot., 54(1): 71-80

•••• Tingey D. T., Reinert R. A. 1975. The effect of low concentrations of ozone and sulphur dioxide on foliage growth and yield of radish. – J. Amer. Soc. Hort. Sci., 96: 369-371

•••• Velickovic M., Perisic S., 2006. Leaf fluctuating asymmetry of common plantain as an indicator of habitat quality. Plant Biosystems 140, 138–145

•••• Velikova V., Yardanov I., Edreva A., 2000. Oxidative stress and some antioxidant systems in acid rain-treated bean plants. Plant Science 151 (1): 59–66

• Verma A., Singh S., 2006. Biochemical and ultra structural changes in plant foliage exposed to auto-pollution. Environmental Monitoring and Assessment 120, 585–602

• Verma R.B., Mahmooduzzafar-Siddiqi T.O., Iqbal M., 2006. Foliar Response of Ipomea pes-tigridis L. to Coal-Smoke Pollution, Turkish Journal of Botany, 30 (5): 413-417

• Wagoner S., 1975. Leaf cuticular and morphological variations in Plantago lanceolata as indicators of environmental pollution. Tennessee Academy of Science 50, 79–83

• Wang Y, Ferguson D.K., Zetter R., Denk T., Garfi G. 2001. Leaf architecture and epidermal characters in Zelkova, Ulmaceae. J. Linn. Soc. 136:255-265

• Woodward F.I., 1998. Do plants really need stomata? Journal of Experimental Botany 49, 471–480

• Wu L., Antonovics J. 1976. Experimental ecological genetics in Plantago. II. Lead tolerance in Plantago lanceolata and Cynodon dactylon from the roadside. – Ecology, 57: 205-208

• Yurukova L. 2004. Medicinal plant species and edible macromycetes in the city of Sofia – dangerous for man? – In: Penev, L., Niemelä, J., Kotze, D. J. & Chipev, N. (eds), Ecology of the city of Sofia. Species and communities in an urban environment. pp. 249-256. Pensoft, Sofia-Moscow

Documents

BIOMONITORING OF URBAN HABITAT QUALITY BY ANATOMICAL … · an Cannon photo camera, using an Optika research microscope. In the mesophyll ... 2006), oferă posibilitatea de a studia