priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-10-886-893pribor-422Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR MONITORING AND DIAGNOSTICS OF MATERIALS, PRODUCTS, SUBSTANCES AND THE NATURAL ENVIRONMENTИнструментальная оценка стабильности развития растенийInstrumental assessment of plant development stabilityРакутькоC. А.RakutkoS. A.

Сергей Анатольевич Ракутько — д-р техн. наук, доцент; отдел агроэкологии в животноводстве; главный научный сотрудник

Санкт-Петербург

Sergei A. Rakutko — Dr. Sci., Associate Professor; Department of Agroecology in Livestock Production; Chief Researcher

St. Petersburg

sergej1964@yandex.ruРакутькоЕ. Н.RakutkoE. N.

Елена Николаевна Ракутько — отдел агроэкологиив животноводстве; научный сотрудник

Санкт-Петербург

Elena N. Rakutko — Department of Agroecology in Livestock Production; Researcher

St. Petersburg

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства — филиал Федерального научного агроинженерного центра ВИМInstitute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) – branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIMИнститут агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства — филиал Федерального научного агроинженерного центра ВИМInstitute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) – branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIM2025151120256810886893Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20252025Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/422

Рассмотрена возможность использования метода фитоиндикации для исследования стабильности развития растений. Исследование проводилось на растениях манжетки балтийской, у которой измерялись морфологические (длина жилок) и оптические (коэффициенты пропускания в видимом диапазоне) признаки участков поверхности листа. Определялись индексы флуктуирующей асимметрии по морфологическим и оптическим признакам. Разработан флуктометр, позволяющий бесконтактным методом получить информацию о флуктуирующей асимметрии коэффициента пропускания света тканями листа как билатерального признака. Схема измерения флуктометром основана на поочередном определении освещенности, создаваемой падающим сверху световым потоком, проходящим через участки листа растения, расположенные симметрично слева и справа от его центральной жилки. Между данными, полученными по двум типам признаков, выявлена сильная линейная зависимость (коэффициент корреляции Пирсона 0,86), что подтверждается и значением коэффициента детерминации линейной модели 0,74; значение коэффициента конкордации — 0,7. Таким образом, предложенные способ и прибор позволяют реализовать экспресс-метод фитоиндикации окружающей среды. 

The possibility of using the phytoindication method to study the stability of plant development is considered. The study is carried out on plants of Alchemilla baltica, in which morphological (length of veins) and optical (transmission coefficients in the visible range) signs of leaf surface areas are measured. The indices of fluctuating asymmetry are determined based on morphological and optical features. A fluctuometer is developed that allows non-contact method to obtain information about the fluctuating asymmetry of the light transmission coefficient by leaf tissues as a bilateral feature. The fluctuometer measurement scheme is based on the alternate determination of illumination created by a light stream falling from above passing through sections of a plant leaf located symmetrically to the left and right of its central vein. A strong linear relationship is revealed between the data obtained for the two types of features (Pearson correlation coefficient 0.86), which is confirmed by the value of the coefficient of determination of the linear model is 0.74; the value of the coefficient of concordance is 0.7. Thus, the proposed method and device make it possible to implement an express method of phytoindication of the environment. 

экологический мониторингфитоиндикациястабильность развитияфлуктуирующая асимметриябилатеральные признакилисткоэффициент пропусканияecological monitoringphytoindicationdevelopmental stabilityfluctuating asymmetrybilateral traitsleaftransmittanceReferencesНеверова О. А. Применение фитоиндикации в оценке загрязнения окружающей среды // Биосфера. 2009. Т. 1, № 1. С. 082–092.Neverova O.A. Biosphere, 2009, no. 1(1), pp. 082–092. (in Russ.)Безель В. С., Жуйкова Т. В. Химическое загрязнение среды: вынос химических элементов наземной фитомассой травянистой растительности // Экология. 2007. № 4. С. 259–267.Bezel V.S., Zhuykova T.V. Ecology, 2007, no. 4, pp. 259–267. (in Russ.)Прияткин Н. С., Коротков К. Г., Куземкин В. А., Дорофеева Т. Б. Исследование влияния внешней среды на состояние растений на основе метода ГРВ биоэлектрографии // Изв. вузов. Приборостроение. 2006. Т. 49, № 2. С. 67–73.Priyatkin N.S., Korotkov K.G., Kuzemkin V.A., Dorofeeva T.B. Journal of Instrument Engineering, 2006, no. 2(49), pp. 67–73. (in Russ.)Захаров В. М., Жданова Н. П., Кирик Е. Ф., Шкиль Ф. Н. Онтогенез и популяция: оценка стабильности развития в природных популяциях // Онтогенез. 2001. Т. 32, № 6. С. 404–421.Zakharov V.M., Zhdanova N.P., Kirik E.F., Shkil’ F.N. Ontogenesis, 2001, no. 6(32), pp. 404–421. (in Russ.)Palmer R. A., Strobeck C. Fluctuating asymmetry: measurement, analysis, patterns // Annu. Rev. Ecol. Syst. 1986. Vol. 17. Р. 391–421. https://doi.org/10.1146/ANNUREV.ES.17.110186.002135.Palmer R.A., Strobeck C. Annu. Rev. Ecol. Syst., 1986, no. 17, pp. 391–421, https://doi.org/10.1146/ANNUREV.ES.17.110186.002135.Захаров В. М., Шадрина Е. Г., Турмухаметова Н. В., Иванцова Е. Н., Шикалова Е. А., Солдатова В. Ю., Шарова Н. А., Трофимов И. Е. Оценка состояния растений по стабильности развития в естественных и антропогенных условиях (флуктуирующая асимметрия признаков листа березы повислой Betula Pendula Roth) // Изв. Российской академии наук. Сер. биологическая. 2020. № 2. С. 191–196.Zakharov V.M., Sharova N.A., Trofimov I.E., Shadrina E.G., Turmukhametova N.V., Ivantsova E.N., Shikalova E.A., Soldatova V.Y. Biology Bulletin, 2020, no. 2(47), pp. 186–190.Shadrina E., Turmukhametova N., Soldatova V., Vol’pert Y., Korotchenko I., Pervyshina G. Fluctuating asymmetry in morphological characteristics of Betula pendula Roth leaf under conditions of urban ecosystems: evaluation of the multi-factor negative impact // Symmetry. 2020. Vol. 12, N 8. https://doi.org/10.3390/sym1208131.7.Shadrina E., Turmukhametova N., Soldatova V., Vol’pert Y., Korotchenko I., Pervyshina G. Symmetry, 2020, no. 8(12), https://doi.org/10.3390/sym1208131.7.Лебединский И. А., Мочалова К. Ю. Площадь листовой пластинки как дополнительный критерий оценки выраженности флуктуирующей асимметрии по методике Захарова // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Сер. № 2. Физико-математические и естественные науки. 2020. № 1. С. 60–65.Lebedinsky I.A., Mochalova K.Yu. Bulletin of Perm State Humanitarian and Pedagogical University, ser. no. 2. Physical, Mathematical and Natural Sciences, 2020, no. 1, рр. 60–65. (in Russ.)Кулик К. Н., Исаков А. С., Новочадов В. В. Новые возможности анализа листовых пластинок деревьев-биоиндикаторов в оценке состояния окружающей среды в условиях аридной зоны // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 1(61). С. 25–36.Kulik K.N., Isakov A.S., Novochadov V.V. Bulletin of the Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Professional Education, 2021, no. 1(61). pp. 25–36. (in Russ.)Ерошенко Ф. В., Сторчак И. Г., Чернова И. В. Оценка состояния растений методами экспресс-диагностики // Аграрный вестник Урала. 2019. № 7(186). С. 19–25. https://doi.org/10.32417/article_5d52af440f71b8.16701399.Eroshenko F.V., Storchak I.G., Chernova I.V. Agrarian Bulletin of the Urals, 2019, no. 7(186), рр. 19–25, https://doi.org/10.32417/article_5d52af440f71b8.16701399. (in Russ.)Ракутько Е. Н., Ракутько С. А. О возможности биоиндикации окружающей среды по флуктуирующей асимметрии оптической плотности листьев растений // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 1(69). С. 563–575.Rakutko E.N., Rakutko S.A. News of the Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Professional Education, 2023, no. 1(69), pp. 563–575. (in Russ.)Ракутько С. А., Ракутько Е. Н. Морфо-генетический подход в биоиндикации по стабильности развития растений на примере картофеля (Solanum Tuberosum) // АгроЭкоИнженерия. 2022. № 3(112). С. 24-39.Rakutko S.A., Rakutko E.N. AgroEcoEngineering, 2022, no. 3(112), pp. 24–39. (in Russ.)Соколов Б. В. Геоэкологическая оценка состояния рекреационных зон южных районов Санкт-Петербурга. СПб: СПбГУ, 2016. 78 с.Sokolov B.V. Geoekologicheskaya otsenka sostoyaniya rekreatsionnykh zon yuzhnykh rayonov Sankt-Peterburga (Geoecological Assessment of Recreational Areas in the Southern Regions of St. Petersburg), St. Petersburg, 2016, 78 p. (in Russ.)Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур). Утверждено Распоряжением Росэкологии от 16.10.2003 № 460-р. М., 2003.Metodicheskiye rekomendatsii po vypolneniyu otsenki kachestva sredy po sostoyaniyu zhivykh sushchestv (otsenka stabil’nosti razvitiya zhivykh organizmov po urovnyu asimmetrii morfologicheskikh struktur) (Methodological Recommendations for Assessing the Quality of the Environment Based on the State of Living Beings (Assessment of the Stability of the Development of Living Organisms Based on the Level of Asymmetry of Morphological Structures)), Approved by the Order of Rosecology 16.10.2003, no. 460-r, Moscow, 2003. (in Russ.)Ракутько С. А., Ракутько Е. Н. Опыт разработки приборного обеспечения научных исследований по энергоэкологии светокультуры // Научное приборостроение. 2024. Т. 34, № 4. С. 90–103.Rakutko S.A., Rakutko E.N. Scientific instrument making, 2024, no. 4(34), pp. 90–103. (in Russ.)Пат. РФ 230703. Измеритель флуктуирующей асимметрии листьев растений / С. А. Ракутько, Е. Н. Ракутько. Заявка № 2024124509 от 22.08.2024. Опубл. 17.12.2024.Patent RU 230703, Izmeritel’ fluktuiruyushchey asimmetrii list’yev rasteniy (Measuring Device for Fluctuating Asymmetry of Plant Leaves), S.A. Rakutko, E.N. Rakutko, Patent application no. 2024124509, Priority 08.22.2024, Published 12.17.2024. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.