MANTLE-CRUST INTERACTION AT THE LATE STAGE OF EVOLUTION OF HERCYNIAN ALTAI COLLISION SYSTEM, WESTERN PART OF CAOB

Altai collision system of Hercynides was formed in Late Paleozoic as a result of oblique collision of Siberian continent and Kazakhstan composed terrane [Vladimirov et al., 2003; 2008; Xiao et al., 2010]. At the late stages of its evolution (time interval from 310–300 to 280–270 Ma) the huge different mafic and felsic magmatism occurred at the territory (Fig. 1) [Vladimirov et al., 2008; Khromykh et al., 2011, 2013, 2014, 2016; Kotler et al., 2015; Sokolova et al., 2016]. It is evident about increased thermal gradient in lithosphere and about significant role of mantle and active manifestation of mantle-crust interactions. Some magmatic complexes may be considered as indicators of mantle-crust interaction processes.Altai collision system of Hercynides was formed in Late Paleozoic as a result of oblique collision of Siberian continent and Kazakhstan composed terrane [Vladimirov et al., 2003; 2008; Xiao et al., 2010]. At the late stages of its evolution (time interval from 310–300 to 280–270 Ma) the huge different mafic and felsic magmatism occurred at the territory (Fig. 1) [Vladimirov et al., 2008; Khromykh et al., 2011, 2013, 2014, 2016; Kotler et al., 2015; Sokolova et al., 2016]. It is evident about increased thermal gradient in lithosphere and about significant role of mantle and active manifestation of mantle-crust interactions. Some magmatic complexes may be considered as indicators of mantle-crust interaction processes

Glutathion-S-Transferase activity in zea mais seedlings under high temperature and heavy metals combine action

У модельному експерименті досліджено зміни активності глутатіон-S-трансферази (GST) [КФ 2.5.18] у зерні й органах проростків кукурудзи за комбінованої дії високої температури, солей свинцю та кадмію. Виявлено тканиноспецифічність динаміки активності ферменту за спільного впливу двох чинників. Показано залежність рівня ферментативної активності в органах проростків залежно від впливу іонів кадмію та свинцю на фоні короткочасної дії гіпертермії. Зроблено висновок про посилення процесу детоксикації важких металів у проростках за умов тривалого впливу високої температури. В модельном эксперименте исследованы изменения активности глутатион-S-трансферазы (GST) [КФ 2.5.18] в зерне и органах проростков кукурузы при комбинированном воздействии высокой температуры, солей свинца и кадмия. Выявлена тканеспецифичность динамики активности фермента при совместном воздействии двух факторов. Показана зависимость уровня ферментативной активности в органах проростков от воздействия ионов кадмия и свинца на фоне крат­ковременного влияния гипертермии. Сделан вывод об усилении процесса детоксикации тяжелых металлов в проростках в условиях долговременного воздействия высокой температуры.In model experiment the changes of Glutathione-S-Transferase (GST) activity in Zea maise seeds and seedlings under high temperature, and lead and cadmium ions combine action were investigated. Tissue-specific dynamics of enzymatic activity under two factors’ combine action was revealed. The dependence of enzyme’s activity level in seedlings’ organs from influence of cadmium and lead ions under short-term action of high temperature was shown. The enhancing of heavy metals detoxification process in seedlings under long-term action of high temperature was concluded.

Soluble cuticular wax composition and antimicrobial activity of the fruits of Chaenomeles species and an interspecific hybrid

Plants of the genus Chaenomeles Lindl. (Rosaceae) naturally grow in Southeast Asia and represent the richest resource of biologically active compounds with beneficial properties for humans. Plants of C. japonica (Thunb.) Lindl. and C. speciosa (Sweet) Nakai species, and interspecific hybrid C. × superba (Frahm) Rehder (C. japonica × C. speciosa, Superba group) have been successfully introduced in the steppe zone of Ukraine and bear fruits. In this study, we evaluated chemical composition of fruit cuticular waxes and antimicrobial activity of fruit extracts. The soluble waxes were characterized using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), and 26–36 compounds, representing 91.7–96.6% of the total soluble cuticular waxes, were identified. Waxes of Chaenomeles fruits belonged to six classes, namely fatty acids, alcohols, aldehydes, esters, ethers and alkanes. Aldehydes 7-hexadecenal and heptacosanal, and alkanes hexatriacontane and tetrapentacontane were the main constituents in the soluble cuticular waxes of C. speciosa and C. × superba fruits, accounting for more than half of the total contents. However, alkane tetrapentacontane, alcohol 8,10-hexadecadien-1-ol and heptacosanal prevailed in C. japonica fruit waxes. Isopropanolic fruit extracts exhibited dose-dependent antimicrobial activity against four Gram-negative bacteria, five Gram-positive bacteria and one fungal strain in the disc diffusion assay. In general, extracts from the Chaenomeles fruits demonstrated higher activity against Gram+ bacteria than Gram- strains. The strongest inhibiting activity was shown against Staphylococcus epidermidis (by the fruit extracts of C. × superba and C. speciosa), Micrococcus lysodeikticus and Candida albicans (both by C. × superba fruit extract). Results of the study confirmed accumulation of the bioactive compounds in the fruit waxes of different Chaenomeles species and antimicrobial ability of Chaenomeles fruits as well. These findings revealed the bioactive compounds in fruit cuticular waxes and suggested health-promoting properties of introduced Chaenomeles species

Сезонна динаміка антиоксидантних процесів у листках Acer negundo за дії полютантів

Activity of superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1), catalase (САТ, EC 1.11.1.6), peroxidase (POD, EC 1.11.1.7), glutathione peroxidase (GPX, EC 1.11.1.9) and glutathione-S-transferase (GST, EС 2.5.1.18) were measured by spectrophotometrical method in Acer negundo leaves collected during May–August in DNU Botanical garden (control) and in Dnipropetrovsk polluted ecocenoses (plots 1, 2 and 3) in order to reveal the conformities of seasonal dynamics changes of antioxidative processes under pollutant action. The seasonal dynamics of SOD activity altered significantly under chronic pollutant action especially in leaves from plots contaminated by Lorries exhaust fumes and industrial emissions (r = 0.45, r = 0.08 and r = 0.25, accordingly, on plots 1, 2 and 3). The dynamics of CAT activity because of car exhaust fumes influence was similar to control (r = 0.92), whereas it changed more considerably under influence of two other types of contamination (r = 0.80). POD activity seasonal dynamics altered insignificantly in all polluted plots, and it may indicate the predomination of catalase pathway of hydrogen peroxide detoxification in Acer negundo leaves against the background of pollutant action. Furthermore, the increasing of correlative coefficients of seasonal dynamics of CAT and POD activity (from r = –0.18 on control to r = 0.28, r = 0.64 and r = 0.73, accordingly, on plots 1, 2 and 3) may indicate more coordinative functioning of catalase and peroxidase metabolic pathways as adaptive sign of trees from polluted urbocenoses. The seasonal dynamics of GPX activity in tree leaves sgarply varied from control subject to all contaminated plots (r = 0.04, r = –0.97 and r = –0.78), and it was followed by enhancing positive correlative links between dynamics of GPX and SOD activities (from r = –0.60 on control to r = 0.51, r = 0.70 and r = 0.93 on polluted plots). The dynamics of GST activity in A. negundo leaves did not change under pollutants action, instead of this correlative analysis revealed the intensification of negative links of GST dynamics with SOD (from r = 0.03 on control to r = –0.85, r =–0.98 and r =–0.93 on plots 1, 2 and 3) and GPX dynamics (from r = 0.25 on control to r = –0.88, r = –0.56 and r = –0.80 on plots 1, 2 and 3). The established conformities indicate the coordination of antioxidative processes in A. negundo leaves against the background of combined chronic pollutant action and may be considered as the index of A. negundo species metabolic resistance to anthropogenic pollution of urban cenoses. Досліджено сезонну динаміку активності ферментів антиоксидантного захисту в листках Acer negundo L. з міських екосистем із різними типами антропогенного забруднення. Найзначніші зміни сезонної динаміки активності суперокисддисмутази (SOD, EC 1.15.1.1) і каталази (САТ, EC 1.11.1.6) відбувались у листках за впливу вихлопів вантажівок і промислових викидів. Динаміка активності пероксидази (POD, EC 1.11.1.7) змінювалась несуттєво за зростання її кореляції з динамікою активності CAT, що відбиває узгодженість метаболічних шляхів знешкодження перекису водню за переважання каталазного в листках із забруднених ділянок. Виявлено різкі відмінності динаміки активності глутатіонпероксидази (GPX, EC 1.11.1.9) за всіх типів забруднення при посиленні її кореляції з динамікою SOD. За незначних змін динаміки активності глутатіон-S-трансферази (GST, EС 2.5.1.18) за дії полютантів посилився її від’ємний кореляційний зв’язок із динаміками активності SOD та GPX. Виявлені закономірності вказують на координованість антиоксидантного захисту за дії полютантів як ознаку метаболічної стійкості виду A. negundo. Досліджено сезонну динаміку активності ферментів антиоксидантного захисту в листках Acer negundo L. з міських екосистем із різними типами антропогенного забруднення. Найзначніші зміни сезонної динаміки активності суперокисддисмутази (SOD, EC 1.15.1.1) і каталази (САТ, EC 1.11.1.6) відбувались у листках за впливу вихлопів вантажівок і промислових викидів. Динаміка активності пероксидази (POD, EC 1.11.1.7) змінювалась несуттєво за зростання її кореляції з динамікою активності CAT, що відбиває узгодженість метаболічних шляхів знешкодження перекису водню за переважання каталазного в листках із забруднених ділянок. Виявлено різкі відмінності динаміки активності глутатіонпероксидази (GPX, EC 1.11.1.9) за всіх типів забруднення при посиленні її кореляції з динамікою SOD. За незначних змін динаміки активності глутатіон-S-трансферази (GST, EС 2.5.1.18) за дії полютантів посилився її від’ємний кореляційний зв’язок із динаміками активності SOD та GPX. Виявлені закономірності вказують на координованість антиоксидантного захисту за дії полютантів як ознаку метаболічної стійкості виду A. negundo.

Фізіолого-біохімічні реакції проростків Hordeum vulgare на дію наночасток срібла

Morphometrical indexes, and spectrophotometrically measured protein and glutathione (GSH, GSSG) contents and activity of peroxidase (POD, EC 1.11.1.7), glutathione-reductase (GR, EC 1.6.4.2) and glutathione S-transferase (GST, EС 2.5.1.18) were examined in Hordeum vulgare L. seedlings after 0.01 and 0.1 mg/l AgNPs treatment during 24 h. We tested the hypothesis that the action of nanoparticles has a stressful effect on the physiological and biochemical processes of seedlings. Growth of roots was inhibited and fresh weight decreased by 29% and 21% under low and high concentrations respectively. Conversely, leaf growth was intensified, and leaf length (16% and 18%) and fresh weight (35% and 44%) increased at low and high concentrations respectively. POD activity in roots increased by 26% and 7%, and decreased in leaves to 57% and 81% of control at low and high concentrations respectively. GSH content changed insignificantly, but GSSG content increased in roots (2 and 2.5-fold) and in leaves (13% and 30%) at both AgNPs concentrations. GSH/GSSG-ratio decreased in roots (1.9 and 2.6-fold) and in leaves (1.1 and 1.3-fold) at low and high concentrations respectively. GR activity decreased at a concentration of 0.01 mg/l (7% in roots and 17% in leaves respectively) and increased at 0.1 mg/l (52% in roots and 6% in leaves). GST activity increased in leaves (52% and 78% at low and high concentrations) but decreased by 17% in roots under high concentration of nanosilver. Thus, the action of AgNPs on barley seedlings had a dose-dependent and organ-specific character. The various directions of changes in growth, metabolic processes and activity of antioxidant defense systems appear to be a stress response of barley seedlings to the impact of AgNPs, which underlines the necessity of detailed study of plant intracellular processes exposed to the action of nanomaterial. Досліджено вплив наночасток срібла (AgNPs) у концентраціях 0,01 і 0,1 мг/л на морфометричні показники, вміст білка, глутатіону (GSH і GSSG) та активність антиоксидантних ферментів у проростках ячменю (Hordeum vulgare L.). За обох концентрацій AgNPs виявлено пригнічення росту коренів при зростанні площі та сирої маси листків. Активність пероксидази (POD, EC 1.11.1.7) у коренях зростала за обох концентрацій, тоді як у листках знижувалась. За незмінного вмісту GSH в обох органах проростків виявлено накопичення GSSG. Активність глутатіон-редуктази (GR, EC 1.6.4.2) інгібувалась за низької концентрації наносрібла та зростала за високої. Активність глутатіон-S-трансферази (GST, EС 2.5.1.18) зростала тільки у листках проростків за обох концерн­трацій AgNPs. Виявлені дозово-залежні та органоспецифічні ефекти свідчать про стресовий характер дії наночасток срібла на метаболічні процеси у проростках ячменю та обумовлюють необхідність детальних досліджень дії наноматеріалів на рослини. Досліджено вплив наночасток срібла (AgNPs) у концентраціях 0,01 і 0,1 мг/л на морфометричні показники, вміст білка, глутатіону (GSH і GSSG) та активність антиоксидантних ферментів у проростках ячменю (Hordeum vulgare L.). За обох концентрацій AgNPs виявлено пригнічення росту коренів при зростанні площі та сирої маси листків. Активність пероксидази (POD, EC 1.11.1.7) у коренях зростала за обох концентрацій, тоді як у листках знижувалась. За незмінного вмісту GSH в обох органах проростків виявлено накопичення GSSG. Активність глутатіон-редуктази (GR, EC 1.6.4.2) інгібувалась за низької концентрації наносрібла та зростала за високої. Активність глутатіон-S-трансферази (GST, EС 2.5.1.18) зростала тільки у листках проростків за обох концерн­трацій AgNPs. Виявлені дозово-залежні та органоспецифічні ефекти свідчать про стресовий характер дії наночасток срібла на метаболічні процеси у проростках ячменю та обумовлюють необхідність детальних досліджень дії наноматеріалів на рослини.

РАННЕПЕРМСКИЙ (300–270 МЛН ЛЕТ) МАГМАТИЗМ ВОСТОЧНОГО КАЗАХСТАНА КАК РЕЗУЛЬТАТ СОЧЕТАНИЯ ПЛЕЙТ- И ПЛЮМ-ТЕКТОНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

The history of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB) was marked by several major events of magmatism which produced large volumes of volcanic and intrusive (mafic-ultramafic and granitic) rocks within a relatively short time span (30–40 Ma) over a vast area. The magmatic activity postdated the orogenic stages of accretionary-collisional belts in Central Asia and likely resulted from the impact of mantle plumes that formed Large Igneous Provinces (LIPs). The formation of the Tarim–South Mongolia LIP at 300–270 Ma is the best known among the major Permian events of basaltic and granitic magmatism. Early Permian igneous rocks (volcanic, subvolcanic and intrusive suites that vary from ultramafic to felsic compositions) of the same age range (300 to 270 Ma) have been recently found also in Eastern Kazakhstan, within the late Paleozoic Altai collisional system. The compositions and ages of the rocks suggest that the Eastern Kazakhstan magmatism was the northward expansion of the Tarim LIP. The spread of the Tarim LIP was apparently facilitated by lithospheric extension after the Siberia-Kazakhstan collision. The extension led to rheological weakening of the lithosphere whereby deep mantle melts could penetrate to shallower depths. The early Permian history of Eastern Kazakhstan was controlled by the interplay of plate tectonic and plume processes: plate-tectonic accretion and collision formed the structural framework, and the Tarim mantle plume was a heat source maintaining voluminous magma generation.В истории развития крупнейшего Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП) выявлены несколько периодов крупномасштабной эндогенной активности, характеризующихся проявлениями значительных объемов вулканических и интрузивных (как базитовых, так и гранитоидных) пород на обширных территориях в сравнительно короткие временные интервалы (30–40 млн лет). Эти вспышки магматической активности обычно происходят после завершения аккреционно-коллизионных процессов в складчатых системах и рассматриваются как результат воздействия мантийных плюмов на литосферу – крупные изверженные провинции. Одним из ярких примеров является Тарим-Южномонгольская крупная изверженная провинция (300–270 млн лет назад), характеризующаяся широким развитием базитового и гранитоидного магматизма в западной части ЦАСП. Исследования последних лет показали, что в Восточном Казахстане, в пределах Алтайской коллизионной системы герцинид, широко распространены как базитовые, так и гранитоидные комплексы раннепермского возраста (300–270 млн лет). В приведенном кратком обзоре показано, что особенности состава и условия формирования этих магматических ассоциаций позволяют рассматривать их как результат северо-западного распространения влияния Таримской крупной изверженной провинции. Распространение этого термического возмущения в литосфере,по-видимому, стало возможным благодаря пост-орогеническому растяжению после коллизии Сибирского и Казахстанского континентов. Реологическое ослабление литосферы позволило глубинным расплавам проникать в литосферную мантию, образовав крупные очаги базитовых магм. Таким образом, современный геологический облик и металлогеническая специфика территории Восточного Казахстана является результатом плейт-тектонических процессов посторогенического растяжения на фоне повышенного термического градиента в мантии, вызванного активностью Таримского мантийного плюма

Вплив полютантів на антиоксидантний захист видів роду Tilia на різних стадіях розвитку

The influence of transport fumes and industrial waste on the activity of catalase, benzidine-peroxidase and guaiacol-peroxidase was studied in the dormant buds, leaves and seeds of the following species of the genus Tilia:T. platyphyllos Scop., T. europaea L., T. amurensis Rupr. and T. begoniifolia Stev. We tested the hypothesis that the action of pollutants changes the state of antioxidant protection at different stages of tree development in contaminated phytocenoses. An increase in catalase activity was observed in leaves of all linden species, and the action of transport fumes caused excess over control level by 118, 118, 196, and 61% respectively for T. platyphyllos, T. europaea, T. amurensis and T. begoniifolia. The action of industrial waste was accompanied by a slight decrease in catalase activity in T. europaea leaves, and increase in activity in leaves of T. amurensis and T. begoniifolia (143% and 115%). Benzidine-peroxidase activity increased due to the influence of transport fumes on leaves of T. amurensis and T. begoniifolia (103% and 44%), but decreased due to the effect of industrial waste on leaves of T. europaea, T. amurensis and T. begoniifolia (46%, 30%, and 44% respectively), and was suppressed in the seeds of T. europaea, T. amurensis and T. begoniifolia both under the influence of transport (42%, 47% and 33% below control) and industrial emissions (19%, 19% and 45%), and was reduced in buds of T. platyphyllos, T. europaea and T. amurensis due to the effect of transport fumes (21%, 9% and 20% respectively). Guaiacol-peroxidase activity decreased due to the influence of transport fumes in buds of T. platyphyllos, T. europaea and T. amurensis (41%, 14% and 47% below control), while it increased in the seeds of T. platyphyllos and T. amurensis (104% and 83%), as well as in leaves of T. amurensis and T. begoniifolia both due to the effect of transport (129% and 144%) and of industrial emissions (respectively, 34% and 40% above control). The substantial restructuring of the antioxidant system components in leaves, dormant buds and seeds confirms the hypothesis that metabolic processes in Tilia trees adapt throughout all stages of their development in response to the polluted conditions in urban phytocenoses.Досліджено вплив транспортних вихлопів і промислових викидів на активність каталази, бензидин-пероксидази та гваякол-пероксидази у бруньках, листках і насінні Tilia platyphyllos Scop., T. europaea L., T. amurensis Rupr. і T. begoniifolia Stev. Перевірено гіпотезу про те, що вплив полютантів змінює стан антиоксидантного захисту на різних стадіях розвитку дерев у забруднених фітоценозах. Зростання активності каталази спостерігали у листках усіх видів лип. Вплив транспортних вихлопів спричинив збільшення контрольного рівня для T. platyphyllos на 118%, для T. europaea – на 118%, для T. amurensis – на 196% і для T. begoniifolia – на 61%. Вплив промислових викидів супроводжувався незначним зниженням активності каталази у листках T. europaea та зростанням активності у листках T. amurensis і T. begoniifolia (на 143% і 115% відповідно). Активність бензидин-пероксидази зростала за дії транспортних вихлопів у листках T. amurensis і T. begoniifolia (відповідно, на 103% і 44%), проте знижувалась за дії промислових викидів у листках T. europaea, T. amurensis і T. begoniifolia (на 46%, 30% і 44% відносно контролю відповідно), а також була пригнічена у насінні T. europaea, T. amurensis і T. begoniifolia як за дії транспортних (відповідно, на 42%, 47% і 33% від контролю), так і промислових емісій (на 19%, 19% і 45% від контролю, відповідно), та знижена у бруньках T. platyphyllos, T. europaea та T. amurensis за дії транспортних вихлопів (на 21%, 9% і 20% від контролю, відповідно). Активність гваякол-пероксидази за впливу транспортних вихлопів знижувалась у бруньках T. platyphyllos, T. europaea і T. amurensis (відповідно, на 41%, 14% і 47% відносно контролю), але збільшувалась у насінні T. platyphyllos і T. amurensis (на 104% і 83%, відповідно), а також зростала у листках T. amurensis і T. begoniifolia як за дії транспортних (відповідно, на 129% і 144%), так і промислових емісій (відповідно, на 34% і 40% відносно контролю). Суттєві перебудови компонентів антиоксидантної системи у листках, бруньках і насінні підтвердили припущення, що адаптація дерев роду Tilia до умов забруднених міських фітоценозів потребує змін метаболічних процесів упродовж усіх стадій розвитку. Досліджено вплив транспортних вихлопів і промислових викидів на активність каталази, бензидин-пероксидази та гваякол-пероксидази у бруньках, листках і насінні Tilia platyphyllos Scop., T. europaea L., T. amurensis Rupr. і T. begoniifolia Stev. Перевірено гіпотезу про те, що вплив полютантів змінює стан антиоксидантного захисту на різних стадіях розвитку дерев у забруднених фітоценозах. Зростання активності каталази спостерігали у листках усіх видів лип. Вплив транспортних вихлопів спричинив збільшення контрольного рівня для T. platyphyllos на 118%, для T. europaea – на 118%, для T. amurensis – на 196% і для T. begoniifolia – на 61%. Вплив промислових викидів супроводжувався незначним зниженням активності каталази у листках T. europaea та зростанням активності у листках T. amurensis і T. begoniifolia (на 143% і 115% відповідно). Активність бензидин-пероксидази зростала за дії транспортних вихлопів у листках T. amurensis і T. begoniifolia (відповідно, на 103% і 44%), проте знижувалась за дії промислових викидів у листках T. europaea, T. amurensis і T. begoniifolia (на 46%, 30% і 44% відносно контролю відповідно), а також була пригнічена у насінні T. europaea, T. amurensis і T. begoniifolia як за дії транспортних (відповідно, на 42%, 47% і 33% від контролю), так і промислових емісій (на 19%, 19% і 45% від контролю, відповідно), та знижена у бруньках T. platyphyllos, T. europaea та T. amurensis за дії транспортних вихлопів (на 21%, 9% і 20% від контролю, відповідно). Активність гваякол-пероксидази за впливу транспортних вихлопів знижувалась у бруньках T. platyphyllos, T. europaea і T. amurensis (відповідно, на 41%, 14% і 47% відносно контролю), але збільшувалась у насінні T. platyphyllos і T. amurensis (на 104% і 83%, відповідно), а також зростала у листках T. amurensis і T. begoniifolia як за дії транспортних (відповідно, на 129% і 144%), так і промислових емісій (відповідно, на 34% і 40% відносно контролю). Суттєві перебудови компонентів антиоксидантної системи у листках, бруньках і насінні підтвердили припущення, що адаптація дерев роду Tilia до умов забруднених міських фітоценозів потребує змін метаболічних процесів упродовж усіх стадій розвитку.

The impact of pollutants on the antioxidant protection of species of the genus Tilia at different developmental stages

The influence of transport fumes and industrial waste on the activity of catalase, benzidine-peroxidase and guaiacol-peroxidase was studied in the dormant buds, leaves and seeds of the following species of the genus Tilia:T. platyphyllos Scop., T. europaea L., T. amurensis Rupr. and T. begoniifolia Stev. We tested the hypothesis that the action of pollutants changes the state of antioxidant protection at different stages of tree development in contaminated phytocenoses. An increase in catalase activity was observed in leaves of all linden species, and the action of transport fumes caused excess over control level by 118, 118, 196, and 61% respectively for T. platyphyllos, T. europaea, T. amurensis and T. begoniifolia. The action of industrial waste was accompanied by a slight decrease in catalase activity in T. europaea leaves, and increase in activity in leaves of T. amurensis and T. begoniifolia (143% and 115%). Benzidine-peroxidase activity increased due to the influence of transport fumes on leaves of T. amurensis and T. begoniifolia (103% and 44%), but decreased due to the effect of industrial waste on leaves of T. europaea, T. amurensis and T. begoniifolia (46%, 30%, and 44% respectively), and was suppressed in the seeds of T. europaea, T. amurensis and T. begoniifolia both under the influence of transport (42%, 47% and 33% below control) and industrial emissions (19%, 19% and 45%), and was reduced in buds of T. platyphyllos, T. europaea and T. amurensis due to the effect of transport fumes (21%, 9% and 20% respectively). Guaiacol-peroxidase activity decreased due to the influence of transport fumes in buds of T. platyphyllos, T. europaea and T. amurensis (41%, 14% and 47% below control), while it increased in the seeds of T. platyphyllos and T. amurensis (104% and 83%), as well as in leaves of T. amurensis and T. begoniifolia both due to the effect of transport (129% and 144%) and of industrial emissions (respectively, 34% and 40% above control). The substantial restructuring of the antioxidant system components in leaves, dormant buds and seeds confirms the hypothesis that metabolic processes in Tilia trees adapt throughout all stages of their development in response to the polluted conditions in urban phytocenoses

Assessment and prediction of the invasiveness of some alien plants in conditions of climate change in the steppe Dnieper region

The flora of the steppe Dnieper region is characterized by an abundance of naturalized alien species, some of which colonised over the last decade. Climate change, associated primarily with increasing temperature, became clearly manifested in this period. We tested the hypothesis that there is an association between climate change and the initiation of invasiveness of some alien plant species in the steppe Dnieper region. For this purpose, comparative studies of the distribution boundaries of naturalized alien trees, shrubs and herbaceous plants were conducted. Along the research route numerous 5–10-year-old broadleaf linden trees (Tilia platyphyllos Scop.) were found in the man-made plantation communities of Dnipro city in areas with moist soil; seeded undergrowth was located at a significant distance from the adult linden plants. Numerous groups of young 7–10-year-old plants of the smoke trees (Cotinus coggygria Scop.), which had a seed origin, were found in the shelterbelt and urban recreational plantations. Young 10–12-year-old virginal and generative plants of the black cherry (Padus serotina Ehrh.) were found in large numbers in both the semi-natural and artificial plant communities at great distances from the adult trees. The alien plant species common hackberry (Celtis occidentalis L.) showed the ability to form fairly sparse seminal seedlings, which was presented by the plants at the age of 4–7 years in both the natural and urban plant communities. The perennial herbaceous plant common milkweed (Asclepias syriaca L.) was found in the course of the research in ruderal habitats, urban plant communities, and also in the agrocoenoses. The common milkweed reached its greatest abundance in fields of winter crops, where the spread of this species was accompanied by a sharp decrease in the number of other species of segetal plants. Our study results confirm that the extension of the distribution boundaries of alien species over the last decade was not related to the ground conditions of the steppe Dnieper region. At the same time, changes in climatic conditions were favourable for some naturalized alien species because they have created the opportunity for seed reproduction of species away from the maternal plants. Alien species C. coggigria, P. serotina and A. syriaca were also the most sensitive to the influence of the climate changes. Consequently, these species have the greatest potential for increasing their level of invasiveness and endangering the biodiversity in the steppe Dnieper region under conditions of climate change. We suggest that a simultaneous initiation of invasiveness of these several alien species leads to an increase in the degree of threat to the diversity of natural plants in the region. The study results confirm the urgent need for analysis and forecasting of the consequences of introduction of alien species, in order to prevent the undesirable effects that this would bring for the region’s native vegetation

Оцінка і прогноз інвазійності деяких адвентивних рослин за впливу кліматичних змін у степовому Придніпров’ї

The flora of the steppe Dnieper region is characterized by an abundance of naturalized alien species, some of which colonised over the last decade. Climate change, associated primarily with increasing temperature, became clearly manifested in this period. We tested the hypothesis that there is an association between climate change and the initiation of invasiveness of some alien plant species in the steppe Dnieper region. For this purpose, comparative studies of the distribution boundaries of naturalized alien trees, shrubs and herbaceous plants were conducted. Along the research route numerous 5–10-year-old broadleaf linden trees (Tilia platyphyllos Scop.) were found in the man-made plantation communities of Dnipro city in areas with moist soil; seeded undergrowth was located at a significant distance from the adult linden plants. Numerous groups of young 7–10-year-old plants of the smoke trees (Cotinus coggygria Scop.), which had a seed origin, were found in the shelterbelt and urban recreational plantations. Young 10–12-year-old virginal and generative plants of the black cherry (Padus serotina Ehrh.) were found in large numbers in both the semi-natural and artificial plant communities at great distances from the adult trees. The alien plant species common hackberry (Celtis occidentalis L.) showed the ability to form fairly sparse seminal seedlings, which was presented by the plants at the age of 4–7 years in both the natural and urban plant communities. The perennial herbaceous plant common milkweed (Asclepias syriaca L.) was found in the course of the research in ruderal habitats, urban plant communities, and also in the agrocoenoses. The common milkweed reached its greatest abundance in fields of winter crops, where the spread of this species was accompanied by a sharp decrease in the number of other species of segetal plants. Our study results confirm that the extension of the distribution boundaries of alien species over the last decade was not related to the ground conditions of the steppe Dnieper region. At the same time, changes in climatic conditions were favourable for some naturalized alien species because they have created the opportunity for seed reproduction of species away from the maternal plants. Alien species C. coggigria, P. serotina and A. syriaca were also the most sensitive to the influence of the climate changes. Consequently, these species have the greatest potential for increasing their level of invasiveness and endangering the biodiversity in the steppe Dnieper region under conditions of climate change. We suggest that a simultaneous initiation of invasiveness of these several alien species leads to an increase in the degree of threat to the diversity of natural plants in the region. The study results confirm the urgent need for analysis and forecasting of the consequences of introduction of alien species, in order to prevent the undesirable effects that this would bring for the region’s native vegetation. Досліджено зміни меж розповсюдження натуралізованих адвентивних деревних, чагарникових і трав’янистих рослин у степовому Придніпров’ї на фоні кліматичних флуктуацій упродовж останніх десятиліть. Показано наявність віддаленої від материнських рослин насіннєвої порослі липи широколистої (Tilia platyphyllos Scop.) у штучних фітоценозах міста Дніпро на ділянках із свіжуватими та свіжими гігротопами. Скумпія звичайна (Cotinus coggigria Scop.) утворила чисельний насіннєвий підріст у полезахисних насадженнях та міських рекреаційних зонах. У напівприродних і штучних фітоценозах знайдено віргінільні та генеративні рослини черемхи пізньої (Padus serotina Ehrh.) насіннєвого походження. У природних екотопах і міських фітоценозах зафіксовано насіннєву поросль каркасу західного (Celtis occidentalis L.). Виявлено проникнення ваточника сирійського (Asclepias syriaca L.) у міські фітоценози, а також різке зростання його чисельності в агроценозах, особливо у посівах озимих культур, де інвазія ваточника супроводжувалась зниженням чисельності інших сегетальних видів. Зроблено припущення, що саме кліматичні зміни останніх десятиліть створили для досліджених адвентивних видів сприятливі умови для формування життєздатного насіння та його проростання. Адвентивні види C. coggigria, P. serotina та A. syriaca виявили найбільшу чутливість до кліматичних змін, отже мають високий потенціал щодо посилення інвазійності та загрози біорізномініттю у степовому Придніпров’ї. Наголошується на необхідності аналізу та прогнозування можливих віддалених наслідків інтродукції чужорідних рослинних видів.Досліджено зміни меж розповсюдження натуралізованих адвентивних деревних, чагарникових і трав’янистих рослин у степовому Придніпров’ї на фоні кліматичних флуктуацій упродовж останніх десятиліть. Показано наявність віддаленої від материнських рослин насіннєвої порослі липи широколистої (Tilia platyphyllos Scop.) у штучних фітоценозах міста Дніпро на ділянках із свіжуватими та свіжими гігротопами. Скумпія звичайна (Cotinus coggigria Scop.) утворила чисельний насіннєвий підріст у полезахисних насадженнях та міських рекреаційних зонах. У напівприродних і штучних фітоценозах знайдено віргінільні та генеративні рослини черемхи пізньої (Padus serotina Ehrh.) насіннєвого походження. У природних екотопах і міських фітоценозах зафіксовано насіннєву поросль каркасу західного (Celtis occidentalis L.). Виявлено проникнення ваточника сирійського (Asclepias syriaca L.) у міські фітоценози, а також різке зростання його чисельності в агроценозах, особливо у посівах озимих культур, де інвазія ваточника супроводжувалась зниженням чисельності інших сегетальних видів. Зроблено припущення, що саме кліматичні зміни останніх десятиліть створили для досліджених адвентивних видів сприятливі умови для формування життєздатного насіння та його проростання. Адвентивні види C. coggigria, P. serotina та A. syriaca виявили найбільшу чутливість до кліматичних змін, отже мають високий потенціал щодо посилення інвазійності та загрози біорізномініттю у степовому Придніпров’ї. Наголошується на необхідності аналізу та прогнозування можливих віддалених наслідків інтродукції чужорідних рослинних видів