Найбільш чутливими процесами, на які впливають несприятливі стресові умови навколишнього середовища є репродуктивна сфера рослинних організмів (насамперед чоловічий гаметофіт). Тому порушення мікроспорогенезу у можна вважати інформативним біоіндикаційним показником рівня екогенетичної напруженості територій, які підлягають хронічному антропогенному впливу різного характеру й інтенсивності, маркером зміни генетичного статусу популяцій уцілому [4]. За дії промислових полютантів відбуваються порушення морфогенезу пилку, зміни його окремих фізіолого-біохімічних характеристик, підвищення абортивності та зниження життєздатності, що виявляється у зменшенні інтенсивності проростання та пригніченні росту пилкових трубок [4, 8, 55].

Більшість індукованих полютантами мутацій є рецесивними й проявляються в гаплоїдних пилкових клітинах чи зародках при ембріональному розвитку насіння. Мейоз виконує роль своєрідного бар’єра в передачі потомству деяких типів таких мутацій, у результаті чого утворюється стерильний пилок і нежиттєздатне насіння [4, 43, 52]. Тому найбільш значимими критеріями в оцінці дії техногенних забруднювачів є кількість аномальних мейотичних клітин і стерильність пилкових зерен [24]. Основні типи патології мейотичного поділу – десинапсис, порушення в розходженні унівалентів, аномалії утворення веретена поділу. Наслідком цього є хромосомні мости, нерівномірний розподіл хромосом та їх лізис [268]. При цьому всі види стерильності слід розглядати як генетичну елімінацію, що призводить до зниження генетичної різноманітності популяцій і порушення внутрішньо- і міжпопуляційних відносин [4].

Однією з обов’язкових умов при доборі рослин – індикаторів у цьому випадку має бути неможливість апоміктичного способу формування насіння [49].

Особливо цінними є дослідження гаметоцидних властивостей полютантів, виконані в умовах in situ, оскільки фактичний мутагенний потенціал полютантів у довкіллі може істотно відрізнятися від виявленого за допомогою лабораторного скринінгу [4, 54]. У реальних умовах біосфери живі організми перебувають під впливом цілого комплексу стресорів як природного, так і техногенного походження. Крім того, останні присутні в навколишньому середовищі в низьких, порогових і підпорогових концентраціях і діють тривалий час, інколи протягом кількох поколінь. При цьому можливі захисні, адитивні, сенсибілізуючі, якісно специфічні ефекти [54].

Експериментальними дослідженнями виявлена пряма залежність між дозою ряду хімічних агентів і рівнем порушень у мейозі й ембріогенезі, а також зворотна – між дозою та фертильністю й життєздатністю пилку [4]. У натурних умовах установлено зв’язок між акумуляцією важких металів у квіткових бруньках, кількістю аберацій у мейозі та стерильністю й діаметром пилку [54].

Найбільш перспективними індикаторами гаметоцидності факторів середовища можна вважати деревні рослини, у силу їх тривалої експозиції в антропогенно зміненому середовищі. Доведено, що в умовах впливу урботехногенних чинників гаметоцидний ефект проявляється депресивними змінами чоловічого гаметофіту деревних рослин: зростанням частки безкрохмальних пилкових зерен, інгібіцією процесу формування пилкової трубки, зниженням інтенсивності формування пилку та зростанням його морфологічної різноякісності. При цьому деревні рослини виявляють високу специфічну чутливість до сумарної дії екотоксикантів, що слід враховувати при проведенні біомоніторингових досліджень, плануванні природоохоронних заходів, спрямованих на оптимізацію навколишнього природного середовища та збереження біологічного та ландшафтного різноманіття, а також при наданні рекомендацій, по озелененню селітебних та промислових зон урбоекосистем. Ступінь чутливості рослин до гаметоцидної дії факторів урбанізованого середовища є ознакою видовою.

Дослідження репродуктивного розвитку деревних рослин в умовах забруднення природного середовища на Україні є фрагментарними й представлені в основному працями В.П. Безсонової [3, 4], А.І. Горової [13], І.Й. Случик [54], З.В. Грицай [16] та М.М. Миленької [41, 43]. Ряд досліджень проведено російськими вченими на шпилькових деревних породах [55].

Проаналізовані літературні джерела засвідчують, що на сьогоднішній день існує об’єктивна необхідність створення системи біоіндикаторів і біомаркерів для визначення інтенсивності мутагенного фону на урбанізованих територіях.

1.4. Морфологічні зміни деревних рослин в умовах урбанізованих екосистем

Концепція оптимізації міського середовища передбачає раціональну структурно-функціональну побудову штучних фітоценозів на урбанізованих територіях [1, 14, 32, 33, 35]. Це пов’язано з використанням деревних рослин як природних осаджувачів та поглиначів урбопромислових забруднювачів і як чутливих індикаторів. Теоретичною передумовою створення високо-ефективних фітосанітарних систем зелених насаджень у містах з ускладненими екологічними умовами є дослідження морфологічних параметрів асиміляційних органів рослин, з якими більшість авторів [8, 24, 30, 33, 35, 48] пов’язує їх газопоглинальну та пилеосаджувальну здатність. Облік макроскопічних змін, що виникають у рослинних організмів за дії чинників різної етіології, покладено в основу методу морфометричної індикації екологічного стану територій [5, 6, 9, 21, 29, 37, 45, 48, 52, 58]. Даний метод є одним із найбільш поширених у практиці біоіндикаційних досліджень, що зумовлено його простотою, швидкістю проведення та фінансовою доступністю [5].

Морфологічні індикатори використовуються в національній системі моніторингу багатьох високорозвинутих країн [5]. З їх допомогою проводять картування територій за рівнем антропопресії. Прикладом може слугувати складена для Великобританії картосхема забруднення озоном [45] чи екологічні карти Нідерландів [58].

Видові особливості морфологічних змін в умовах урбанізованого та техногенно зміненого середовища й інформативність окремих макроскопічних параметрів наведені в літературних даних [5, 6, 9, 11, 12, 14, 17, 21, 23, 24, 29, 30, 36, 39, 45, 46, 48, 52, 54, 57, 60]. У зазначених публікаціях більшість дослідників констатує зниження продуктивності, фітомаси та лінійних розмірів різних органів деревних рослин в умовах техногенних та урбанізованих екотопів.

В.П. Бессонова [3] визначає ріст як інтегральний показник стану рослин в умовах забрудненого середовища існування та рекомендує застосовувати дану ознаку як інформативний маркер екологічної напруженості середовища. Численними дослідженнями автора доведено наявність тісної зворотної кореляційної залежності між інтенсивністю росту та вмістом важких металів (Fe,