Long-term Radiobiological Effects in Pedunculate Oak Trees (Quercus robur L.) Grown from Irradiated Acorns

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Currently, research is actively underway to assess the radiation effects of forests, but there are still a number of questions about the ratio of plant reaction to radiation dose (dose–effect). On the territory of Donetsk, research on the effect of gamma rays of 60Co on plant organisms was started back in the 70s, and then abandoned. The purpose of this work is to present the ecological and biological features of the functioning of the dendrocerosis, artificially formed 55 years ago from irradiated acorns of the pedunculate oak. The account of the radiation effects of the pedunculate oak was carried out from 2014 to 2024. As a result of the conducted studies, it was found that the viability of radiomorphous oak trees significantly differs from the control sample (p < 0.01). For plants with doses of 26.68 Sv and 44.46 Sv, the median indicator was 3 points. The greatest vulnerability of plants was revealed for doses – 35.57 Sv, 53.32 Sv, and 61.72 Sv – 4–5 points. Morphometric studies have shown that in radiomorphous plants, the trunk diameter at chest height is significantly lower by 27% for group II–V and by 9% for group VI. It was found that the volume of the trunk, the phytomass of the branches, the phytomass of the assimilation apparatus and the phytomass of the root system for group II–V were 48% lower than in the control, and for group VI by 26%. The main types of trunk radiomorphoses were identified in the examined oak trees: zigzagging (group II, III, V, VI – 75 ± 3%; group IV – 60%), multi-stem (II, V, VI – 50 ± 8%; III and IV – 23 ± 5%), trunk slope of more than 30° (II – 43%; III–VI group – 17 ± 3%), as well as combined (on average 27% of the experimental sample). A close correlation (r > 0.95) was noted between the parameters of the mechanical stability of radiomorphic oaks and the d/l ratio. It was found that the average value of relative bending resistance, critical mass and bending stiffness is lower than that of the control sample.

About the authors

V. O. Kornienko

Donetsk State University

Email: kornienkovo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7728-8116
Candidate of Biological Sciences (Head of Research Department, Associate Professor of Physiology and Biophysics Department) Donetsk, Russian Federation

V. N. Kalaev

Voronezh State University

Email: dr_hulxs@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4247-4509
Professor, Chair of Genetics, Cytology and Bioengineering Voronezh, Russian Federation

V. G. Artyukhov

Voronezh State University

Email: artyukhov@bio.vsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5872-8382
Doctor of Sciences (Biology), Professor, Chair of Biophysics and Biotechnology Voronezh, Russian Federation

References

  1. Позолотина В.Н. Отдаленные последствия действия радиации на растения. Екатеринбург: Издательство “Академкнига”, 2003. 244 с.
  2. Белов А.А. Воздействие загрязнения природной среды радионуклидами на древесно-кустарниковую растительность. Лесохозяйственная информация. 2012; 2:19–31.
  3. Mousseau T.A., Welch S.M., Chizhevsky I., Bondarenko O., Milinevsky G., Tedeschi D.J., Bonisoli-Alquati A., Moller A.P. Tree rings reveal extent of exposure to ionizing radiation in Scots pine Pinus sylvestris. Trees. 2013; 27:1443–1453. https://doi.org/10.1007/s00468-013-0891-z
  4. Mousseau T.A., Milinevsky G., Kenney-Hunt J., Moller A.P. Highly reduced mass loss rates and increased litter layer in radioactively contaminated areas. Oecologia. 2014; 175:429–437. https://doi.org/10.1007/s00442-014-2908-8
  5. Netsvetov M., Prokopuk Yu., Holiaka D., Klisz M., Porté A.J., Puchalka R., Romensky M. Is there Chornobyl nuclear accident signature in Scots pine radial growth and its climate sensitivity? Science of the Total Environment. 2023; 878:11. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163132
  6. Geraskin S. Plant adaptation to ionizing radiation: mechanisms and patterns. Science of the total environment. 2024; 916:170201. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170201
  7. Артюхов В.Г., Калаев В.Н., Савко А.Д. Влияние радиоактивного облучения материнских деревьев дуба черешчатого (Quercus robur L.) на цитогенетические показатели семенного потомства (отдаленные эффекты). Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2004; 1:121–128.
  8. Щетинкин С.В., Щетинкина Н.А. Особенности динамики радиального прироста дуба черешчатого в условиях радиоактивного загрязнения лесов центральной лесостепи. Лесотехнический журнал. 2014; 2:130–139.
  9. Корниенко В.О., Нецветов М.В. Влияние радиационного облучения на архитектонику надземной части дуба черешчатого Quercus robur L. Науковий вісник НЛТУ. Львів. 2016; 26/3:93–99. https://doi.org/10.15421/40260315
  10. Гродзинский Д.М. Радіобіологія. К.: Либідь, 2001. 448 с.
  11. Радиоэкологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС: биологические эффекты, миграция, реабилитация загрязненных территорий. Под ред. чл.-корр. РАН Н.И. Санжаровой и проф. С.В. Фесенко М.: РАН, 2018. 278 с.
  12. Щепотьев Ф.Л. Мутационная селекция дуба (Quercus robur L.). Цитология и генетика. 1973; 7(5): 413–416.
  13. Щепотьев Ф.Л., Сумская А.Н. Пострадиационная изменчивость и селекция дуба обыкновенного (Quercus robur L.). Генетические и селекционные исследования в Донбассе. Киев: Наукова думка, 1978. С. 96–103.
  14. Сумская А.Н. Изменчивость дуба обыкновенного под влиянием гамма — лучей Со60. Автореф. дис. к.б.н., Кишинев, 1979. 27 с.
  15. Остапко В.М., Шпилевая Н.В. Формирование натурной модели плакорной дубравы в Донецком ботаническом саду НАН Украины. Промышленная ботаника. 2008; 8:133–140.
  16. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев. Лесоведение. 1989; 4: 51–57.
  17. Царалунга В.В., Фурменкова Е.С., Крюкова А.А. Внешние признаки патологии дуба черешчатого. Воронеж, 2014. 215 с.
  18. Фурменкова Е.С., Кочергина М.В., Деревянко И.Н. Морозобойные трещины как специфический патологический признак деревьев дуба рекреационной зоны г. Воронежа. Лесотехнический журнал. 2018; 1:6–12. https://doi.org/10.12737/article_5ab0dfba680879.79038259
  19. Демаков Ю.П., Пуряев А.С., Черных В.Л., Черных Л.В. Использование аллометрических зависимостей для оценки фитомассы различных фракций деревьев и моделирования их динамики. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2015; 2(26):19–36.
  20. Niklas K.J., Spatz H.-C. Worldwide correlations of mechanical properties and green wood density. American Journal of Botany. 2010; 97(10):1587–1594. https://doi.org/10.3732/ajb.1000150
  21. Niklas K.J. Tree biomechanics with special reference to tropical trees. Tropical tree physiology. Adaptations and responses in a changing environment. Switzerland: Springer Int. Publ., 2016. P. 413–435. https://doi.org/10.1007/978-3-319-27422-5_19
  22. Tsaralunga V.V., Tsaralunga A.V., Razinkova A.K. Comparative analysis of pathology of introduced and indigenous tree species in urban plantings of Voronezh. Indian Journal of Science and Technology. 2016; 9(29):1–6. https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i29/89838
  23. Zhidkov V., Gornostaeva Z. Transformation of International Standards of Nutrition due to Increasing Demand for Ecologically Clean Production. Indian Journal of Science and Technology. 2016; 9(29):1–7. https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i29/89836
  24. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Способ оценки механической устойчивости дуба черешчатого в городской среде. Патент РФ на изобретение RU № 2759764. М.: Роспатент, 2021.
  25. Демаков Ю.П. Диагностика устойчивости лесных экосистем: методологические и методические аспекты. Йошкар-Ола: Периодика Марий Эл, 2000. 415 с.
  26. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Механическая устойчивость можжевельника виргинского в условиях степной зоны Восточно-европейской равнины. Лесоведение. 2024; 1:70–78. https://doi.org/10.31857/S0024114824010084
  27. Корниенко В.О., Яицкий А.С. Онтогенетические изменения механической устойчивости основных видов древесных растений в экосистемах города Донецка. Самарский научный вестник. 2024; 13(1):30–38. https://doi.org/10.55355/snv2024131104

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).