نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 دانشگاه ازاد کرج

3 دانشگاه ازاد ساوه

چکیده

آلودگی‌های محیط شهری بر گیاهان تأثیر نامطلوبی دارند و گیاه برای مقابله با چنین تنش‌هایی از نظر آناتومیکی تغییراتی را در برگ‌های خود به‌ وجود می‌آورند. مطالعة حاضر به‌منظور اندازه‌گیری تجمع عناصر کادمیم، سرب، روی، مس، نیکل و کروم در برگ درختان چنار و پاسخ آناتومیکی این گونه به آلودگی موجود در شهر تهران و مقایسه آن با پارک جنگلی چیتگر (منطقه کم‌آلوده) انجام شد. برای این منظور، 20 اصله درخت سالم و متقارن انتخاب و 3 برگ از جهت غربی تاج هر درخت نمونه برداری شد. برگ‌ها در اواخر تابستان 1394 جهت آنالیز عناصر سنگین (کادمیم، سرب، نیکل، کروم، روی و مس) و پارامترهای آناتومیکی (تراکم، طول و عرض روزنه، ضخامت لایه‌های کوتیکولی و اپیدرمی و ضخامت سلول‌های پارانشیمی) جمع‌آوری شدند. نتایج نشان داد که غلظت کادمیم، سرب، نیکل و کروم در منطقة آلودة بیشتر از پارک جنگلی چیتگر بود. تراکم روزنه و ضخامت اپیدرم بالایی و پایینی در منطقة شهری به-طور معنی‌داری کمتر از پارک جنگلی چیتگر بود P≤0.05)). همچنین طول و عرض روزنه در منطقة شهری به‌طور معنی‌داری کمتر از پارک جنگلی چیتگر بود. تغییرات مشاهده‌شده استراتژی‌های آناتومیکی چنار برای مقابله با آلودگی محیط شهری در تهران است. چنار منبع مناسبی به منظور ذخیره آلاینده‌هاست و برای مقابله با این مقدار آلاینده، پارمترهای آناتومیکی برگ را در جهت تحمل تنش به طور معنی‌داری تغییر می‌دهد. پس می‌توان گفت که چنار به مقدار افزایش آلاینده حساس است که سریع از نطر آناتومیکی واکنش نشان داده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Heavy metal accumulation and anatomical responses of plane plant to urban pollutions in two areas of Tehran

نویسندگان [English]

  • Esmaeeel Khosropour 1
  • Pedram Atarod 1

1 University of Tehran

چکیده [English]

Urban pollutions have adverse effects on plants, which results in changing the anatomical properties of leaves. The present study aimed at studying the cadmium (Cd), lead (Pb), zinc (Zn), copper (Cu), nickel (Ni) and chromium (Cr) accumulation in plane (Platanus orientalis) leaves and its anatomical response to urban pollutions in the center of Tehran (most polluted area) as compare to Chitgar Forest Park (CFP) (lowest polluted area). For this purpose, 20 healthy trees, each location 10, were selected to investigate the stomatal density, width and length of stomata, mesophyll parenchyma as well as epidermis and cuticle thickness in summer of 2014. The results showed that the concentration of Cd, Pb, Ni, Cr, and Cu in Tehran was more than those in CFP. Stomatal density in the urban area and CFP were measured 211.9 and 224.7 per mm2, respectively, and the length and width of stomata in urban area was significantly less than those in CFP. The thickness of upper and lower epidermis in urban area was less than that in CFP. The changes observed in anatomical properties are the strategies to resist the stress induced by urban pollution. Plane trees are an appropriate sink for heavy metals, but they rapidly respond to the commutation of heavy metals by changing their anatomical properties. Hence plane trees are sensitive to such value of pollution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anatomical properties
  • Heavy metals
  • Plane
  • Urban pollution

بررسی میزان آلودگی به فلزات سنگین و مقایسه آناتومیکی برگ گیاه چنار

Platanus orientalis) ) در دو منطقه تهران

اسماعیل خسروپور1، پدرام عطارد1*، انوشیروان شیروانی1، ویلما بایرام زاده2 و لیلا حکیمی3

1 ایران،کرج، دانشگاه تهران، دانشکدة منابع طبیعی، گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل

2ایران، کرج، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، دانشکدۀ کشاورزی و منابع طبیعی، گروه صنایع چوب و کاغذ

3ایران، ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه، گروه باغبانی

تاریخ دریافت: 19/4/95                تاریخ پذیرش: 11/11/95

چکیده

آلودگی­های محیط شهری بر گیاهان تأثیر نامطلوبی داشته و گیاه برای مقابله با چنین تنش­هایی از نظر آناتومیکی تغییراتی را در برگ­های خود به­ وجود می­آورند. مطالعة حاضر به ­منظور اندازه­گیری تجمع عناصر کادمیم، سرب، روی، مس، نیکل و کروم در برگ درختان چنار و پاسخ آناتومیکی این گیاه به آلودگی موجود در شهر تهران و مقایسه آن با پارک جنگلی چیتگر (منطقه کم­آلوده و شاهد) انجام شد. برای این منظور، 20 اصله درخت سالم و متقارن انتخاب و 3 برگ از سمت غربی تاج هر درخت (10 اصله در منطقة آلوده و 10 اصله در منطقة کم­آلوده) نمونه برداری شد. برگ­ها در اواخر تابستان 1394 جهت آنالیز عناصر سنگین (کادمیم، سرب، نیکل، کروم، روی و مس) و پارامترهای آناتومیکی (تراکم، طول و عرض روزنه، ضخامت لایه­های کوتیکولی و اپیدرمی و ضخامت سلول­های پارانشیمی) جمع­آوری شدند. نتایج نشان داد که غلظت کادمیم، سرب، نیکل و کروم در منطقة آلودة بیشتر از پارک جنگلی چیتگر بود، ولی عنصر روی و مس تفاوت معنی­داری را بین دو منطقه نشان نداد. تراکم روزنه و ضخامت اپیدرم بالایی و پایینی در منطقة شهری به­طور معنی­داری کمتر از پارک جنگلی چیتگر بود P≤0.05)). همچنین طول و عرض روزنه در منطقة شهری  به­طور معنی­داری کمتر از پارک جنگلی چیتگر بود. تغییرات مشاهده­ شده استراتژی­های آناتومیکی چنار برای مقابله با آلودگی محیط شهری در تهران است. چنار منبع مناسبی به منظور ذخیره آلاینده­هاست و برای مقابله با این مقدار آلاینده، پارامترهای آناتومیکی برگ را در جهت تحمل تنش به طور معنی­داری تغییر می­دهد. پس می­توان گفت که چنار با تغییرات مناسب آناتومیکی به مقدار زیاد تجمع آلاینده­ها واکنش مناسبی جهت تعدیل تنش آلودگی انجام می­دهد.

واژه های کلیدی: آلودگی شهری، آناتومی، عناصر سنگین، پارک جنگلی چیتگر.

* نویسنده مسئول، تلفن:  0263224455 ،  پست الکترونیکی: attarod@ut.ac.ir

مقدمه

 

آلودگی­های محیط شهری یکی از معضلات اساسی زیست محیطی امروزه است (42). منبع تولید آلاینده­های محیط شهری از جمله فلزات سنگین از منابع مختلف ناشی از فعالیت های انسانی از جمله صنعت و سوختن سوخت­های فسیلی در ماشین­هاست. در میان این منابع وسایل نقلیه منبع اصلی آلودگی هوا در محیط شهری­اند که سبب تولید آلاینده­های مهمی از عناصر سنگین می­شوند (10). ذرات آزاد شده به­طور مستقیم در اتمسفر در اندازه حدود یک میکرومتر پراکنده می­شوند )9). هوای محیط شهری شامل فلزات سنگین سمی مانند کروم، نیکل، سرب، کادمیم، آهن است که هشداری برای سلامت موجودات زنده به­شمار می­رود (14). بیماری­های قلبی و سرطان­های مختلف ارتباط مستقیمی با آلودگی هوا دارند و زندگی انسان را به شدت تهدید می­کند (44). 

گیاهان به ویژه درختان به­طور مؤثری به­عنوان شاخص زیستی آلودگی محیط شهری استفاده می­شوند (17،30 و 35). آنالیز عنصری نمونه­­های گیاهی راهی مؤثر و آسان در تحقیقات اکولوژیکی محیط شهری است (6). استفاده از پوشش گیاهی به­عنوان نمونه­بردار ساکن در شاخص زیستی با دقت مکانی و زمانی زیاد به­دلیل در دسترس بودن گیاه و هزینه­های پایین نمونه برداری اهمیت فراوانی دارد (42). درختان به عنوان عامل مهم در کاهش آلودگی هوا در نقاط مختلف استفاده شده است (26، 31 و 43). آلاینده­ها هم از خاک، هم از هوا وارد گیاه می­شوند ولی مقصد اصلی آلاینده­های هوا در گیاهان اندام­های هوایی به­ویژه برگ است (38). اگرچه اغلب، تشخیص منبع آلاینده مشکل است، درختان می­توانند به­عنوان پایش زیستی مؤثر به منظور تشخیص غلظت­های پایین آلاینده­ها از خاک و هوا استفاده شوند (34). درخت به­عنوان موجود زنده با طول عمر طولانی و عنصر اصلی فضای سبز شهری می­تواند مقدار و شدت تجمع آلاینده­ها را نشان دهد (34).

در میان اندام­های مختلف درخت، برگ نقش مهمی در فعالیت­های سوخت­وساز دارد که به­طور مستقیم تحت­ تأثیر آلاینده­های محیطی است (28). برگ درختان نقش مهمی در کاهش آلاینده­های شهری دارد. برای مثال تجمع معنی­دار نیکل در برگ درختان چنار در خیابان­های شهر رشت گزارش شده است (1). رفیعی و همکاران (3) نشان دادند که شاخص سطح ویژه برگ معیار مناسبی از تماس گیاه چنار با آلاینده های مختلف هوا خصوصا در فصل بهار است. علاوه بر آن، نسبت مساحت تاج بهتر از شفافیت تاج به آلودگی پاسخ داد و می تواند معیار مناسبی از تاثیر آلاینده دی اکسید نیتروژن بر درخت چنار باشد (3). همچنین ممکن است محیط آلوده باعث تغییر فرم برگ درختان شود. وقتی آلاینده از طریق روزنه­ها وارد محیط داخلی برگ می­شود، از نظر آناتومیکی برگ ممکن است تغییراتی داشته باشد (16). برای مثال نوئل ضخامت لایه­های کوتیکولی و اپیدرمی را جهت مقابله با تنش آلودگی افزایش داده است (38). همچنین گزارش شده است که ضخامت اپیدرم فوقانی و پارانشیم اسفنجی در زبان گنجشک ( (Fraxinus americana در منطقة آلوده کمتر از منطقة شاهد است ولی ضخامت پارانشیم نردبانی و کوتیکول فوقانی در منطقة آلوده بیشتر از منطقة شاهد است (16). تغییر در تعداد روزنه­های چنار در منطقه آلوده شهری نسبت به منطقه شاهد گزارش شده است (37).

چنار (Platanus orientalis) گونه مهم و اصلی فضای سبز شهر تهران است. اینکه این گونه چقدر می­تواند خود را از نظر آناتومیکی با محیط آلوده سازگار کند، شاخصی مهم جهت کاشت در محیط­های آلوده است. پارامترهای آناتومیکی از جمله تعداد روزنه در واحد سطح، اندازه روزنه و ضخامت اپیدرم و کوتیکول، شاخص­های مهمی به­منظور ارزیابی گونه ها از نظر مقاومت و سازگاری در مقابل آلودگی است. سوال اصلی این تحقیق این است که آیا تغییرات در پارامترهای آناتومیکی درختان چنار ناشی از آلودگی­های شهری با غلظت عناصر موجود، معنی­دار و چشمگیراست؟ بنابراین تحقیق حاضر به­منظور اندازه­گیری تجمع عناصر سنگین در برگ­های چنار و پاسخ آناتومیکی آن به آلودگی موجود در دو منطقه شهر تهران انجام شد.

مواد و روشها

منطقة تحقیق: تحقیق حاضر در دو منطقة آلوده (بلوار کشاورز) و کم­آلوده (پارک جنگلی چیتگر به عنوان منطقه شاهد) انجام شد (شکل 1). طبق آمار سازمان کنترل کیفیت هوای تهران (5) بر اساس شاخص­های کیفیت هوا از جمله ذرات معلق و آلاینده­های گازی، مناطق مرکزی شهر از جمله بلوار کشاورز جز آلوده­ترین نقاط و مناطق غربی شهر تهران ازجمله پارک جنگلی چیتگر جز پاک­ترین نقاط تهران هستند. 

 

 

شکل 1- موقعیت بلوار کشاورز(منطقه آلوده) و پارک جنگلی چیتگر (منطقه کم­آلوده) در تهران


نمونه­برداری: نمونه­برداری برگ­های چنار
 (Platanus orientalis)در شهریور 1394 انجام شد. برای این منظور، 20 اصله درخت سالم و متقارن انتخاب و 3 برگ از سمت غربی و سومین شاخه اصلی تاج هر درخت (10 اصله در منطقة کم­آلوده و 10 اصله در منطقة کم­آلوده) نمونه برداری شد. متوسط سن، ارتفاع و قطر برابر سینه درختان انتخاب­شده به ترتیب 58 سال، 6/19 متر و 38 سانتی­متر بود. نمونه­ها در هرباریوم گروه جنگل دانشکدة منابع طبیعی دانشگاه تهران نگهداری شدند.

روش هضم و اندازه­گیری نمونه­های برگ: برای این منظور، 4 میلی­لیتر اسید سولفوریک به 25/0 گرم از پودر هر نمونه در بشرهای 100 میلی­لیتری اضافه شد، سپس به داخل دستگاه Digesdahl (مدل Hach ساخت کشور امریکا) در دمای 440 درجة سانتیگراد انتقال داده شد. پس از 5 دقیقه، 13 میلی­لیتر آب اکسیژنه از قسمت بالای دستگاه به آن اضافه شد و پس از آنکه آب اکسیژنه به­طور کامل مکش شد، به­ترتیب متعلقات آن بیرون آورده شد و در نهایت بشر حاوی نمونه را از دستگاه  Digesdahlخارج شد. پس از سرد شدن عصاره بدست آمده، با استفاده از آب مقطر دوبار تقطیر، به حجم 100 میلی­لیتر رسید و در نهایت عصاره از کاغذ صافی عبور داده شد. محلول به­دست­آمده برای سنجش مقدار کروم، نیکل، روی، مس، سرب و کادمیم با دستگاه ICP (Agilent 4500 Series ، آمریکا) استفاده شد.

پارامترهای آناتومیکی: برش­های عرضی برگ به­روش دستی تهیه و پس از رنگ­بَری توسط هیپروکلرید سدیم با متیلن­بلو رنگ آمیزی شد. با میکروسکوپ نوری مدل لیکا (ساخت کشور سوئیس) با بزرگنمایی­های مختلف از نمونه­ها عکسبرداری شد که برای بررسی پارامترهای آناتومیکی استفاده گردید. نمونه­های برگی مورد نیاز برای بررسی توسط میکروسکوپ الکترونی، پس از برش به صورت تکه­های کوچک با چسب نقره، بر روی استاب­های آلومینیوم چسبانده و به­مدت پنج دقیقه در دمای اتاق خشک شد و سپس در دستگاه لایه نشانی طلا، مدل SG 110 (ساخت کشور ایران) قرار داده شد و روی نمونه­ها روکشی از طلای خالص کشیده شد که در مرحله بعد با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نگاره مدل SU 3500 (ساخت کشور ژاپن) بررسی شدند.

تحلیل آماری داده­ها: این تحقیق در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. داده­ها در نرم­افزار SAS تجزیه­ وتحلیل شدند و مقایسة میانگین­ها با آزمون T انجام شد. بررسی پارامترهای آناتومیکی با نرم­افزار Image J انجام شد.

نتایج

عناصر کادمیم، سرب، نیکل و کروم در منطقة آلودة شهری به­ترتیب با غلظت­های 76/0، 3/13، 26/8 و 3/3 میکروگرم در گرم بیشتر از پارک جنگلی چیتگر به­ترتیب با غلظت­های 15/0، 4/3، 8/4 و 1/1 میکروگرم در گرم بود، درحالیکه روی و مس تفاوت معنی­داری را بین دو منطقة شهری و پارک جنگلی چیتگر نشان ندادند (جدول 1).

 

جدول 1- غلظت فلزات سنگین (آلاینده) در برگ درختان چنار در منطقه شهری (منطقه آلوده) و پارک جنگلی چیتگر (منطقه ­کم­آلوده)

آلاینده

منطقه شهری (آلوده)

پارک چیتگر (کم­آلوده)

مقدار T

مقدار P

 

 

میکروگرم در گرم

 

 

کادمیم

76/0

15/0

22/12

00/0

سرب

3/13

4/3

93/4

008/0

روی

84

72

07/2

10/0

نیکل

26/8

8/4

56/12

00/0

کروم

3/3

1/1

05/12

00/0

مس

9

06/8

80/0

46/0

جدول 2- پارامترهای آناتومیکی چنار در منطقة آلوده (بلوار کشاورز) و کم آلوده (پارک جنگلی چیتگر)  داده ها شامل میانگین ±  انحراف از معیار میانگین­ها می باشد

پارامتر

منطقة شهری (آلوده)

پارک چیتگر(کم­آلوده)

مقدار T

مقدار P

تراکم روزنه (تعداد در میلی­متر مربع)

9/211 ± 46

7/224 ± 44

11

˂001/0

طول روزنه (میکرومتر)

5/28 ± 5/3

5/35 ± 37/5

98/4

008/0

عرض روزنه (میکرومتر)

5/23 ± 2/2

1/28 ± 59/4

26/5

006/0

ضخامت کوتیکول بالایی (میکرومتر)

1/5 ± 1/1

2/6± 2/1

49/2

07/0

ضخامت کوتیکول پایینی (میکرومتر)

1/3 ± 8/0

1/6 ± 1/1

28/3

030/0

ضخامت اپیدرم بالایی (میکرومتر)

8/5 ± 9/0

9/6 ± 3/1

16

˂001/0

ضخامت اپیدرم پایینی (میکرومتر)

1/10 ± 5/2

1/14 ± 1/3

99/2

040/0

 ضخامت پارانشیم نردبانی (میکرومتر)

1/72 ± 16

1/55 ± 13

3/9

001/0

ضخامت پارانشیم اسفنجی (میکرومتر)

3/75 ± 17

2/81 ± 19

6/4

010/0

 

شکل2- تراکم روزنه­های برگ چنار در منطقة شهری (منطقه آلوده، سمت راست) و پارک جنگلی چیتگر (منطقه کم­آلوده، سمت چپ)


تراکم روزنه: تراکم روزنه در منطقه آلوده (49 ± 9/211 روزنه در میلی­متر مربع) کمتر از منطقه کم­آلوده (44  ±7/224 روزنه در میلی­متر مربع) به­دست آمد (شکل­ 2 و جدول 2).

طول و عرض روزنه: طول روزنه در منطقه آلوده و کم­آلوده به ترتیب 5/3± 5/28 و 37/5 ± 5/35 میکرومتر و عرض روزنه به ترتیب 2/2 ± 5/23 و 59/4 ± 1/28 میکرومتر به دست آمد (شکل3 و جدول 2).

 

 

شکل3- تک روزنه­ برگ چنار در منطقة شهری (منطقه آلوده، سمت راست) و پارک جنگلی چیتگر (منطقه کم­آلوده، سمت چپ)

 

اپیدرم و پارانشیم­های نردبانی و اسفنجی اپیدرم بالایی در منطقة آلوده (9/0± 8/5 میلی­متر) به­طور معنی­داری ضخیم­تر از منطقه کم­آلوده (3/1± 9/6 میلی­متر) بود. ضخامت اپیدرم پایینی در منطقة شهری (5/2± 1/10  میکرومتر) کمتر از پارک جنگلی چیتگر (1/3± 1/14  میکرومتر) اندازه­گیری شد. به علاوه پارانشیم نردبانی در منطقه­ آلوده (16 ± 1/72 میکرومتر) ضخیم­تر از منطقه کم­آلوده (13 ±  1/55 میکرومتر)  بود (شکل4 و جدول 2).

 

 

 

شکل4- برش عرضی برگ چنار برای اندازه­گیری سلول­های پارانشیمی، اپیدرم و کوتیکول در منطقة شهری (منطقه آلوده، سمت راست) و پارک جنگلی چیتگر (منطقه کم­آلوده، سمت چپ).


بحث

عناصر سنگین: عناصر سنگین از اجزای مهم آلودگی­های محیط شهری هستند. پایش زیستی کیفیت هوا از طریق گیاهان به طور گسترده­ای به­منظور بررسی تأثیر آلودگی روی گیاهان انجام شده است (20، 29 و 42). در میان عناصر فضای سبز شهری درختان در جذب آلاینده­ها خیلی کارا هستند و نقش مهمی را در سلامت انسان­ها دارند (42). در این تحقیق، غلظت کادمیم در منطقه شهری تقریبا 5 برابر بیشتر از پارک جنگلی چیتگر اندازه­گیری شد و مقدار آن در هر دو منطقه آلوده بیشتر از مقدار نرمال گزارش شده برای گیاه است (2/0-5/0 میکروگرم در گرم) (12 و 24). مقدار سرب در منطقه شهری حدود 4 برابر بیشتر از پارک جنگلی چیتگر گزارش شد. دلیل زیاد بودن مقدار کادمیم و سرب به دلیل تعداد زیاد اتومبیل در محیط شهری است (جدول 1) (18). مینویی و همکاران (6) بیان کردند که فلزات سنگین اصلی­ترین عامل تخریب سلول­های گیاهی هستند (6). تفاوت معنی­داری در مقادیر روی مناطق آلودة شهری و پارک جنگلی چیتگر مشاهده نشد. گیاه برای رشد و نمو به مقدار مناسبی روی نیاز دارد که اگر از مقدار نرمال خیلی کمتر شود، گیاه دچار مشکل متابولیسمی می­شود و در نهایت از بین می­رود (13). مقدار نیکل و کروم در منطقة شهری بیشتر از پارک جنگلی چیتگرمشاهده شد که به سبب فعالیت­های صنعتی و کارگاه­های موجود در شهر تهران است. مس عنصری مهم در فعالیت­های آنزیمی و فیزیولوژی گیاهی است که کمبود این عنصر گیاه را دچار مشکل می­کند (14، 36 و 40). مقدار به­دست آمده در تحقیق حاضر در دامنة نرمال (2-20 میکروگرم در گرم) گیاهی است ولی افزایش 10 درصدی در منطقه شهری نسبت به پارک جنگلی چیتگر در برگ­های چنار مشاهده شد. تحقیقات پیشین نیز افزایش مقدار عناصر سرب، کادمیم، نیکل، مس و کروم و کاهش روی را در برگ مناطق آلوده نسبت به مناطق شاهد مشاهده کرده­اند (18، 37 و 38).  

تراکم روزنه: تغییرات در تراکم، پراکنش و مرفولوژی روزنه­های سطح برگ به عنوان مهمترین ویژگی تحت تاثیر آلودگی در گیاهان مورد توجه قرار می­گیرد (11). تراکم روزنه در مطالعه حاضر در گونه چنار در منطقه آلوده بیشتر از منطقه کم­آلوده است (جدول 2 و شکل 2). نتایج پورخباز و همکاران (37) نشان از کاهش تعداد روزنه در مناطق آلوده دارد. اما برخی از محققین (22، 25 و 39) افزایش تراکم روزنه را در محیط آلوده نسبت به محیط شاهد گزارش کرده­اند. در توضیح این دو رفتار متفاوت در مقابل آلودگی، لارچر (27) تأکید کرد که گیاهان می­توانند آلودگی را به وسیله کاهش تراکم روزنه­ای کاهش دهند و یا با افزایش در تراکم روزنه­ای، به­ همراه کاهش اندازه روزنه­ها، سازگاری بهینه جهت کنترل تبادلات گازی و کنترل ورود آلودگی از میان روزنه­ها را داشته باشند (27). به علاوه، لارچر (27) بیان کرد که کاهش تعداد روزنه مکانیسمی مناسب جهت کاهش اثر ناشی از آلودگی در گیاهان است (27).

سلولهای مزوفیلی:  طبق نظر نیکولاوسکی، یکی از پارامترهای اصلی جهت تشخیص پایداری گیاه به آلودگی هوا نسبت بالای Rp/Rs است (Rp: ضخامت مزوفیل نردبانی و :Rs ضخامت مزوفیل اسفنجی است) (34). Rp/Rs در این مطالعه برای چنار در منطقه آلوده 95/0 و در منطقه کم­آلوده 68/0 بدست آمد. کین و همکاران (40) مقدار کمتر Rp/Rs را درمنطقه آلوده و در منطقه شاهد 1/1 به دست آوردند که همسو با نتایج تحقیق حاضر است (40). یعنی گیاهان در تنش آلودگی ضخامت مزوفیل نردبانی را بیشتر می­کنند تا بتوانند شرایط موجود را تحمل کنند.در پژوهشی نسبت بالایی مزوفیل نردبانی به مزوفیل اسفنجی را در گیاهان مقاوم به ازن گزارش شد (19). شدت نور بالا و کاهش سرعت آب به دلیل کاهش مقدار آب برگ سبب افزایش تشکیل بافت نردبانی می­شود (2). قلیچ و همکاران (4) نشان دادند که سرب سبب تغییر معنی­داری در ضخامت پارانشیم گیاه
Hypericum perforatum L. شد (4).

کوتیکول: محققین بیان داشته­اند که گیاهان با افزایش ضخامت لایه­های مرزی نسبت به گازهای سمی مقاومت نشان داده و باعث کاهش ورود گازهای سمی به برگ می­شوند (16). کوتیکول و موم قسمتی از این لایه­های مرزی هستند که در حفاظت برگ درخت نقش مهمی دارند (19 و 32). در این مطالعه، کاهش 18 درصدی کوتیکول فوقانی را در منطقه شهری نسبت به پارک جنگلی چیتگر شاهد هستیم (جدول 2). در بیشتر گیاهان افزایش در ضخامت کوتیکول جهت مقابله با تنش آلودگی مشاهده شده است (25 و 39). پورخباز و همکاران (37) کاهش 30 درصدی ضخامت کوتیکول فوقانی را در منطقه شهری نسبت به منطقه شاهد گزارش کردند که بیشتر از مقدار به دست آمده در تحقیق حاضر است. دلیل این امر را می­توان به شدت تنش در منطقه نسبت داد، هر چه شدت تنش بیشتر شود پارامترهای آناتومیکی برگ هم تغییرات محسوسی خواهد کرد (37).

اپیدرم: بعد از کوتیکول به لایة اپیدرمی برگ می­رسیم که محل استقرار روزنه­هاست. این لایه در منطقه کم­آلوده ضخیم­تر از محیط شهری است. چون در محیط آلوده، نیاز است که گیاه تعداد روزنه را کم کند تا بتواند با شرایط تنش مقابله کند. (19 و 37) به نتایج مشابهی روی اپیدرم گونه­های چنار و آلبالو دست یافتند. کین و همکاران در تحقیقی روی گونة نوئل نتیجه گرفتند که هر چه شدت آلودگی بیشتر شود ضخامت لایه اپیدرمی و کوتیکولی این گونه درختی بیشتر می­شود. در این تحقیق، کاهش اپیدرم فوقانی 15 درصد و اپیدرم تحتانی 30 درصد مشاهده شد، یعنی چنار تغییر قابل توجهی را در اپیدرم تحتانی خود جهت کاهش تعداد روزنه برای مقابله با شرایط تنش نشان داده است ( جدول 2).

تحقیق حاضر نشان داد که درختان چنار بلوار کشاورز تهران با تجمع مقدار قابل توجهی از آلاینده­ها به ویژه کروم نسبت به درختان پارک جنگلی چیتگر مواجه هستند و این مقدار آلاینده سبب تغییرات آناتومیکی خاصی در برگ درختان چنار شده است. طبق تحقیقات صورت گرفته در این زمینه گونه­های یکسان گیاهی دارای رفتار آناتومیکی متفاوت نسبت به تغییر در مقدار آلودگی هستند. اینکه این تغییرات چه مقدار می باشد ما را در انتخاب گونه مقاوم و حساس به مقدار آلودگی بررسی شده کمک  می­کند.

افزایش مقدار عناصر سنگین موجود در برگ درختان چنار در منطقه آلوده (مرکز شهر) نسبت به پارک جنگلی چیتگر نشان از آلودگی بیشتر در منطقه شهری نسبت به پارک چیتگر است و همچنین برگ­های این گیاه از نظر گیاه­پالایی منبع مناسبی جهت حذف آلاینده­های هواست. نتایج آناتومی نشان داد که چنار جهت مقابله با تنش آلودگی به طور معنی­داری تراکم روزنه­ها و ضخامت لایه اپیدرمی و پارانشیم اسفنجی را کاهش داده است. این نشان می­دهد که گیاه نسبت به مقدار آلودگی تغییرات محسوسی داشته است، یعنی گیاه نسبت به مقدار آلاینده­های شهر تهران حساس است ولی این تغییرات سبب از بین رفتن گیاه نشده است، یعنی تغیییرات آناتومیکی، از استراتژی­های مفید این گونه­ جهت مقابله با آلاینده­هاست.

1-      امینی، م. و 1. فرقانی (1394). بررسی آلودگی نیکل در برگ درختان چنار (L. Platanus Orientalis) حاشیه خیابان ها و خاک های سطح شهر رشت، مجله مدیریت خاک و تولید پایدار، جلد 5: 263-281.  

2-      جعفری، ا. (1393). آناتومی گیاهی (ترجمه)، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، 450 صفحه.

3-      رفیعی، ز. ن. میرغفاری و ح. متین­خواه (1393). تعیین معیارهای زیستی نشان دهنده تنش آلودگی هوا بر درخت چنار(Platanus orientalis L.)، مجله محیط زیست طبیعی (منابع طبیعی ایران):  جلد  67: 65-78.  

4-      قلیچ، س. زرین­کمر، ف. لباسچی، م.ح. تغییرات برگ گونه  Hypericum perforatum L. تحت تیمار سرب. مجله پژوهش­های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، جلد 26: 464-453.  

5-      گزارش سازمان کنترل کیفیت هوای تهران (1392). انتشارات شهرداری تهران، 136 صفحه.

6-      مینویی، س. مینایی­تهرانی، د. سمیعی، ک. فریور، ش. (1387). مطالعه تغییرات ماکروسکوپی و مییکروسکوپی تاثیر فلز کادمیم بر گیاه گندمی. مجله پژوهش­های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، جلد 21: 747-737.

 

7- Aksoy, A., Sahin, U. and Duman, F., 2000. Robinia pseudo-acacia L. as a possible biomonitor of heavy metal pollution in Kayseri. Turkish Journal of Botany, 24(5): 279-284.

8- Alves, E.S., Moura, B.B. and Domingos, M., 2008. Structural analysis of Tillandsia usneoides L. exposed to air pollutants in São Paulo City–Brazil. Water, air, and soil pollution, 189(1-4): 61-68.

9- Anagnostatou, V.A., 2008. Assessment of heavy metals in central Athens and suburbs using plant material, Doctoral dissertation, University of Surrey, United Kingdom.

10- Bargagli, R., 1998. Trace elements in terrestrial plants, An ecophysiological approach to biomonitoring and biorecovery, Berlin, Springer, 7th edition.

11- Bettarini, I., Vaccari, F.P. and 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(1): 17-22.

12- Bowen, H.J.M., 1979. Environmental chemistry of the elements. New York, Academic Press.

13- Broadley, M.R., White, P.J., Haµmond, J.P., Zelko I., and Lux, A., 2007. Zinc in plants. New Phytologist, 173: 677-702.

14- Çelik, A., Kartal, A.A., Akdoğan, A., and Kaska, Y., 2005. Determining the heavy metal pollution in Denizli (Turkey) by using Robinio pseudo-acacia L. Environment International, 31: 105-112.

15- De Vives, A.E.S., Moreira, S., Brienza, S.M.B., Medeiros, J.G.S., Tomazello Filho, M., Zucchi, O.L.A.D and Nascimento, Filho V.F., 2006. Monitoring of the environmental pollution by trace element analysis in tree-rings using synchrotron radiation total reflection X-ray fluorescence. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 61(10): 1170-1174.

16- Dineva, S.B., 2004. Comparative studies of the leaf morphology and structure of white ash Fraxinus americana L. and London plane tree Platanus acerifolia Willd growing in polluted area. Dendrobiology, 52: 3-8.

17- Djingova, R., Ivanova, J.U., Wagner, G., Korhaµmer, S., and Markert, B., 2001. Distribution of lanthanoids, Be, Bi, Ga, Te, Tl, Th and U on the territory of Bulgaria using Populus nigra ‘Italica’as an indicator. Science of the total environment, 280(1): 85-91.

18- Doğanlar, Z.B. and Atmaca, M., 2011. Influence of airborne pollution on Cd, Zn, Pb, Cu, and Al accumulation and physiological parameters of plant leaves in Antakya (Turkey). Water, Air, and Soil Pollution, 214: 509-523.

19- Ferdinand, J., Fredericksen, T., Kouterick, K. and Skelly, J., 2000. Leaf morphology and ozone sensitivity of two open pollinated genotypes of black cherry (Prunus serotina) seedlings. Environmental Pollution, 108: 297-302.

20. Gajić, G., Mitrović, M., Pavlović, P., Stevanović, B., Djurdjević, L. and Kostić, O., 2009. An assessment of the tolerance of Ligustrum ovalifolium Hassk. to traffic-generated Pb using physiological and biochemical markers. Ecotoxicology and environmental safety, 72(4): 1090-1101.

21. Garg, K.K. and Varshney, C.K., 1980. Effect of air pollution on the leaf epidermis at the submicroscopic level. Experientia, 36(12): 1364-1366.

22- Gostin, I.N., 2009. Air pollution effects on the leaf structure of some Fabaceae species. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 37(2): 57.

23- Gratani, L., Crescente, M.A. and Petruzzi, M. 2000. Relationship between leaf life-span and photosynthetic activity of Quercus ilex in polluted urban areas (Rome). Environmental pollution, 110(1), 19-28.

24- Kabata-Pendias, A., 1984. Trace elements in soils and plants, CRC Press, Inc, Boca Raton, Florida, USA.

25- Kardel, F., Wuyts, K., Babanezhad, M., Wuytack, T., Potters, G. and Samson, R. 2010. Assessing urban habitat quality based on specific leaf area and stomatal characteristics of Plantago lanceolata L. Environmental Pollution, 158(3): 788-794.

26- Laaksovirta, K. and Oikonnen, H., 1977. Epiphytic lichen vegetation and element contents of Hypogymnia physodes and pine needles examined as indicators of air pollution at Kokkola, W. Finland. Annales Botanici Fennici, 14: 112-130.

27- Larcher, W., 2003. Physiological plant ecology: ecophysiology and stress physiology of functional groups. Springer Science & Business Media.

28- Leghari, S.K. and Zaidi, M.A., 2013. Effect of air pollution on the leaf morphology of coµmon plant species of Quetta city. Pakistan Journal of Botany, 45: 447-454.

29- Mignorance, M.D. and Olivia, R.S., 2006. Heavy metals content in N. oleander leaves as urban pollution assessment. Environmental Monitoring and Assessment, 119, 57– 68.

30- Moraes, R.M., Delitti, W.B.C. and 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(3): 339-345.

31- Murin, A ., 1995. Basic criteria for selection of plant bioindicators from the regional flora for monitoring of an environmental pollution. Biologia Bratislava, 50: 37-40.

32- Nikolaevski, V., 1963. O pokazateliakh gazousto chivosti drevesnykh rasteni. INTA Biologii UFAN, Vyp. 31, 74.

33- Ogunkunle, C.O., Abdulrahaman, A.A. and Fatoba, P.O., 2013. Influence of cement dust pollution on leaf epidermal features of Pennisetum purpureum and Sida acuta. Environmental and Experimental Biology, 7: 73-79.

34- Oliva, S.R. and Espinosa, A.F., 2007. Monitoring of heavy metals in topsoils, atmospheric particles and plant leaves to identify possible contamination sources. Microchemical Journal, 86(1): 131-139.

35- Onder, S. and Dursun, S., 2006. Air borne heavy metal pollution of Cedrus libani (A. Rich.) in the city centre of Konya (Turkey). Atmospheric Environment, 40(6): 1122-1133.

36- Ouzounidou, G., 1994. Copper-induced changes on growth, metal content and photosynthetic function of Alyssum montanum L. plants. Environmental and Experimental Botany, 34: 165-172.

37- Pourkhabbaz, A., Rastin, N., Olbrich, A., Langenfeld-Heyser, R. and Polle, A., 2010. Influence of environmental pollution on leaf properties of urban plane trees, Platanus orientalis L, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 85: 251-255.

38- Qin, X., Sun, N., Ma, L., Chang, Y. and Mu, L., 2014. Anatomical and physiological responses of Colorado blue spruce to vehicle exhausts. Environmental Science and Pollution Research, 21: 11094-11098.

39- Rai, P. and Mishra, R.M., 2013. Effect of urban air pollution on epidermal traits of road side tree species, Pongamia pinnata (L.) Merr. Journal of Environmental Science, Toxicology and Food Technology, 2(6): 2319-2402.

40- Raven, P.H. and Johnson, G.B., 1986. Biology. St Louis: Times mirror, Mosby College Publishing.

41- Sawidis, T., A. Marnasidis, G. Zachariadis, and J. Stratis, 1995. A study of air pollution with heavy metals in Thessaloniki city (Greece) using trees as biological indicators. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 28(1): 118-124.

42- Sawidis, T., Breuste, J., Mitrovic, M., Pavlovic, P. and Tsigaridas, K., 2011. Trees as bioindicator of heavy metal pollution in three European cities. Environmental pollution, 159: 3560-3570.

43- Steubing, L., 1976. Niedere und Höhere Pflanzen als Indikatoren für Iµmissionsbelas tungen, Landschaft Stadt, 3: 97 -103.

44- Thurston, G.D., Burnett, R.T., Turner, M.C., Shi, Y., Krewski, D., Lall, R. and Pope, C.A., 2015. Ischemic Heart Disease Mortality and Long-Term Exposure to Source-Related Components of US Fine Particle Air Pollution, Environmental Health Perspective.