Analysis of the condition of woody plants growing in urban ecosystems, using the example of the city of Donetsk

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Urbanization and the steady development of cities entail a noticeable increase in anthropogenic pressure on the environment. In the conditions of Donbass, the main sources of pollution are metallurgical plants, coal mines, chemical and coke industry enterprises, as well as motor transport as the main source of noise in any megalopolis. Vehicle emissions contain a wide range of toxicants that have a negative impact on phytocenoses. As a result of the conducted research, the intensity of traffic flow (on average 1,330 ± 680 units/hour) and vibration-acoustic noise (exceeding the remote control by 37 ± 4% (according to the average values) and 24 ± 3% (according to their maxima)), as a complex indicator of anthropogenic pollution of the territory, the sites were ranked at 3 levels: high, by medium and low anthropopressing. The ecological significance of the anthropogenic impact was manifested in a decrease in the viability of woody plants and an increase in the number of damages. In areas with high traffic intensity (more than 1,000 units per hour) and increased noise pollution (over 30% of the maximum permissible level), the most pronounced negative biological effects were manifested.: a decrease in the proportion of trees in satisfactory condition and an increase in the number of plants with a high proportion of damage or in critical condition (21–57% of the sample). Morphological disorders such as trunk curvature, bark detachment, rot, changes in crown architecture, as well as mechanical damage disrupted the integrity of plant protective tissues. These factors create favorable conditions for the penetration of pathogenic microorganisms and pests, the development of putrefactive processes and the general deterioration of trees. 23 species of woody plants belonging to 13 different genera were identified in the study area, indicating a moderate level of species diversity. In terms of the number of species, the genus Ulmus L. and Acer L. are dominant. and Populus L. The number of specimens is dominated by Robinia pseudoacacia L., Ulmus laevis Pall., Acer pseudoplatanus L., Acer platanoides L., Ulmus pumila L., Syringa vulgaris L., Populus simonii Carriere, Ulmus glabra Huds., Acer saccharum Marshall, Populus bolleana Lauche, Sorbus intermedia (Ehrh.) Pers., Fraxinus pennsylvanica Marshall. Several main species have been identified that are susceptible to crowning and sanitary pruning: Ulmus laevis Pall., Ulmus glabra Huds., Ulmus pumila L. and Robinia pseudoacacia L. These plants were all in the age group of 50–59 years and had reached a critical age in the region. As a result of windstorms, which are increasingly occurring in the region, the skeletal branches of such plants are prone to breakage, as new shoots are weaker in attachment and easier to deform irreversibly.

About the authors

Vladimir Olegovich Kornienko

Donetsk State University

Author for correspondence.
Email: kornienkovo@mail.ru

Candidate of Biological Sciences, Head of the Research Department, Associate Professor at the Physiology and Biophysics Department

Russian Federation, Donetsk

Alyona Olegovna Shkirenko

Donetsk State University

Email: alyona.shkirenko@mail.ru

Intern Researcher at the Scientific Research Laboratory for Monitoring and Forecasting of Donbass Ecosystems

Russian Federation, Donetsk

Valeria Vyacheslavovna Reutskaya

Donetsk State University

Email: reutskaya_valeria@mail.ru

Laboratory Assistant at the Scientific Research Laboratory for Monitoring and Forecasting of Donbass Ecosystems

Russian Federation, Donetsk

Andrey Stepanovich Yaitsky

Samara State University of Social Sciences and Education

Email: yaitsky@sgspu.ru

Senior Lecturer at the Biology, Ecology and Methods of Teaching Department

Russian Federation, Samara

Alexandra Alexandrovna Dzhantimirova

Donetsk State University

Email: a.djantimirova@mail.ru

Intern Researcher at the Scientific Research Laboratory for Monitoring and Forecasting of Donbass Ecosystems

Russian Federation, Donetsk

References

  1. Dadkhah-Aghdash H., Rasouli M., Rasouli K., Salimi A. Detection of urban trees sensitivity to air pollution using physiological and biochemical leaf traits in Tehran, Iran // Scientific Reports. 2022. Vol. 12, № 1. P. 15398. doi: 10.1038/s41598-022-19865-3.
  2. Amini H., Hoodaji M., Najafi P. Evaluation of some tree species for heavy metal biomonitoring and pollution tolerance index in Isfahan urban zone // African Journal of Biotechnology. 2011. Vol. 10, № 84. P. 19863–19870. doi: 10.5897/ajb11.2503.
  3. Thawale P.R., Satheesh Babu S., Wakode R.R., Singh S.K., Kumar S., Juwarkar A.A. Biochemical changes in plant leaves as a biomarker of pollution due to anthropogenic activity // Environmental Monitoring and Assessment. 2011. Vol. 177 (1–4). P. 527–535. doi: 10.1007/s10661-010-1653-7.
  4. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Влияние природно-климатических факторов на механическую устойчивость и аварийность деревьев березы повислой в г. Донецке // Лесоведение. 2022. № 3. С. 321–334.
  5. Zinicovscaia I.I., Safonov A.I., Yushin N.S., Nespirnyi V.N., Germonova E.A. Phytomonitoring in Donbass for identifying new geochemical anomalies // Russian Journal of General Chemistry. 2024. Vol. 94, iss. 13. P. 3472–3482. doi: 10.1134/s1070363224130048.
  6. Zinicovscaia I., Safonov A., Kravtsova A., Chaligava O., Germonova E. Neutron activation analysis of rare earth elements (Sc, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Yb) in the diagnosis of ecosystems of Donbass // Physics of Particles and Nuclei Letters. 2024. Vol. 21, iss. 2. P. 186–200. doi: 10.1134/s1547477124020158.
  7. Safonov A.I., Alemasova A.S., Zinicovscaia I.I., Vergel K.N., Yushin N.S., Kravtsova A.V., Chaligava O. Morphogenetic abnormalities of bryobionts in geochemically contrasting conditions of Donbass // Geochemistry International. 2023. Vol. 61, iss. 10. P. 1036–1047. doi: 10.1134/s0016702923100117.
  8. Bespalova S.V., Romanchuk S.M., Chufitskiy S.V., Perebeinos V.V., Gotin B.A. Fluorimetric analysis of the impact of coal sludge pollution on phytoplankton // Biophysics. 2020. Vol. 65. P. 850–857. doi: 10.1134/s0006350920050024.
  9. Романчук С.М., Чуфицкий С.В. База данных «Физико-химические и биологические показатели поверхностных вод реки Кальмиус»: св-во о рег. базы данных RU 2024626375, 26.12.2024. Заявка № 2024626135 от 16.12.2024.
  10. Mirnenko E. Ecological monitoring of water bodies: bioindication, microalgae biodiversity indices // E3S Web of Conferences. 2024. Vol. 555. P. 1–6. doi: 10.1051/e3sconf/202455502008.
  11. Мирненко Э.И. Содержание, состав и динамика фотосинтетических пигментов в водохранилищах реки Кальмиус Донецкой Народной Республики // Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2024. Т. 79, № 4. С. 353–359. doi: 10.55959/msu0137-0952-16-79-4-15.
  12. Chen X., Zhang X., Liu M., Xu Z., Wei H. Urbanization induced changes in the accumulation mode of organic carbon in the surface soil of subtropical forests // Catena. 2022. Vol. 214. P. 106264. doi: 10.1016/j.catena.2022.106 264.
  13. Nespirnyi V., Safonov A. The importance of principal component analysis for environmental biodiagnostics of Donbass // E3S Web of Conferences. 2024. Vol. 555. P. 01007. doi: 10.1051/e3sconf/202455501007.
  14. Safonov A. Assessing landscape disturbance in Donbass using phytomonitoring data // International conference on advance in energy, ecology and agriculture. 2024. Vol. 126. P. 01031. doi: 10.1051/bioconf/202412601031.
  15. Safonov A. Changes in plant CSR strategies under new anthropogenic transformations // E3S Web of Conferences. 2025. Vol. 614. P. 04022. doi: 10.1051/e3sconf/202561404022.
  16. Федоркина И.А., Ерофеева В.В., Аникина Е.В., Сафонов А.И. Обзор основных тенденций и динамики загрязнения воздуха и почв в регионах Российской Федерации в период 1993–2023 годов // Проблемы региональной экологии. 2025. № 1. С. 17–21. doi: 10.24412/1728-323x-2025-1-17-21.
  17. Галактионова Е.В., Сафонов А.И. Детализация метода фитотестирования загрязненных почв по уязвимости апикальных меристем // Вестник Донецкого национального университета. Серия А: Естественные науки. 2025. № 1. С. 94–100. doi: 10.5281/zenodo.14923403.
  18. Епринцев С.А., Шекоян С.В., Виноградов П.М. Оценка неблагоприятных факторов окружающей среды урбанизированных территорий Центральной России // Региональные геосистемы. 2025. Т. 49, № 1. С. 157–168. doi: 10.52575/2712-7443-2025-49-1-157-168.
  19. Сафонов А.И. Экологический фитомониторинг антропогенных трансформаций: монография. Донецк: Эдит, 2024. 289 с.
  20. Корниенко В.О. Ретроспективный анализ антропогенного загрязнения города Донецка. Вибрационно-акустическое зашумление // Вестник Донецкого национального университета. Серия А: Естественные науки. 2024. № 1. С. 93–100. doi: 10.5281/zenodo.12532574.
  21. Сафонов А.И., Калинина Ю.С., Палагута А.П. Тератогенные эффекты как индикаторные свойства цветковых растений урбанизированных территорий Донецкой агломерации // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2024. № 2. С. 20–30. doi: 10.5281/zenodo.13949289.
  22. Корниенко В.О., Приходько С.А., Яицкий А.С. Оценка жизненного состояния древесных насаждений в условиях урбанизированной среды // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2020. № 3–2. С. 14–19.
  23. Корниенко В.О., Яицкий А.С. Жизнеспособность древесных растений в условиях зашумления городской территории (на примере г. Донецка) // Естественные и технические науки. 2022. № 12 (175). С. 166–170.
  24. Сафонов А.И., Догадкин Д.Н., Неспирный В.Н. Фитогеохимические особенности некоторых отвалов угольных шахт в Донбассе // Вестник Донецкого национального университета. Серия А: Естественные науки. 2024. № 3. С. 86–99. doi: 10.5281/zenodo.13758560.
  25. Корниенко В.О., Реуцкая В.В. Деревья Populus L. в условиях урбанизированной среды Донецка // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2025. № 1. С. 24–34. doi: 10.5281/zenodo.15005606.
  26. Мирненко Н.С. Качество пыльцы Ambrosia artemisiifolia L. как показатель состояния городской среды // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2024. № 2. С. 14–19. doi: 10.5281/zenodo.13949282.
  27. Мирненко Н.С. Жизнеспособность пыльцы некоторых видов древесных растений донецкой агломерации // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2022. Т. 26, № 6. С. 55–61. doi: 10.18698/2542-1468-2022-6-55-61.
  28. Калинина А.В. Индикационная фенотипическая пластичность Plantago major L. в условиях антропогенной трансформации Донбасса // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2024. № 4. С. 25–32. doi: 10.5281/zenodo.14543646.
  29. Сафонов А.И. Атипичный морфогенез фитоиндикаторов в экологическом мониторинге Донецка // Вестник Донецкого национального университета. Серия А: Естественные науки. 2024. № 4. С. 94–101. doi: 10.5281/zenodo.14227649.
  30. Калинина Ю.С. Ассортимент цветочно-декоративных растений в озеленении Донецко-Макеевской агломерации // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2025. № 1. С. 19–23. doi: 10.5281/zenodo.15004363.
  31. Прокопенко Е.В., Джантимирова А.А. Одноцветная дубовая моль Tischeria ekebladella (Bjerkander, 1795) (Lepidoptera, Tisheriidae) в древесных насаждениях г. Донецка // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2025. № 1. С. 65–69. doi: 10.5281/zenodo.15010655.
  32. Калинина А.В. Урбанофлора щелевых экотопов Донецко-Макеевской агломерации // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2025. № 2. С. 38–43. doi: 10.5281/zenodo.15082400.
  33. Корниенко В.О. Эколого-биологические особенности старовозрастных деревьев города Донецка // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2025. № 2. С. 44–54. doi: 10.5281/zenodo.15088293.
  34. Мирненко Н.С., Сафонов А.И. Пыльца как тест-система индикации неблагоприятной городской среды (на примере г. Донецка) // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2023. № 3. С. 12–17.
  35. Калинина А.В. Изменчивость морфометрических параметров Oenothera depressa Greene в ценопопуляциях трансформированных экотопов г. Макеевки // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2022. № 3–4. С. 16–20.
  36. Mirnenko E.I. Content composition and dynamics of photosynthetic pigments in the reservoirs of the Kalmius river of the Donetsk People’s Republic // Moscow University Biological Sciences Bulletin. 2024. Vol. 79, № 4. P. 267–273. doi: 10.3103/s009639252560022x.
  37. Нецветов М.В. Взаимодействие биологических систем с переменными магнитными полями, электрическими токами и механическими колебаниями как экологическими факторами: дис. … канд. биол. наук: 03.00.16. Донецк, 2002. 150 с.
  38. Нецветов М.В., Хиженков П.К., Суслова Е.П. Введение в вибрационную экологию. Донецк: Вебер, 2009. 164 с.
  39. Нецветов М.В. Совместное действие вибрации и химических медиаторов на рост ячменя посевного // Промышленная ботаника. 2008. Вып. 8. С. 35–40.
  40. Нецветов М.В., Самотой О.Н. Накопление ионов свинца проростками Fraxinus excelsior L. под действием вибраций // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2009. № 1 (9). С. 270–273.
  41. Нецветов М.В. Вертикальное перемещение микрочастиц в почве под действием вибрации сверхнизких частот // Грунтознавство. 2003. Т. 4, № 1–2. С. 62–65.
  42. Нецветов М.В. Вибрационные взаимосвязи дерева и почвы // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона. 2007. № 7. С. 248–254.
  43. Корниенко В.О., Калаев В.Н., Харченко Н.Н. Механическая устойчивость старовозрастных деревьев Quercus robur L. в условиях города Донецка // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2021. Т. 7, № 4. С. 60–68.
  44. Корниенко В.О. Влияние природно-климатических факторов на механическую устойчивость и аварийность древесных растений на примере Juniperus virginiana L. // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2020. № 134. С. 93–100. doi: 10.36305/0513-1634-2020-134-93-100.
  45. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Экологическое значение биомеханических свойств древесных растений на примере Juniperus virginiana L. // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2018. № 1. С. 97–103.
  46. Корниенко В.О., Калаев В.Н. Механическая устойчивость можжевельника виргинского в условиях степной зоны Восточно-Европейской равнины // Лесоведение. 2024. № 1. С. 70–78. doi: 10.31857/s0024114824010084.
  47. Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. 1989. № 4. С. 51–57.
  48. Кольченко О.Р., Корниенко В.О. Методический подход к оценке флуктуирующей асимметрии клена остролистного (Acer platanoides L.) в условиях г. Донецка // Вестник Донецкого национального университета. Серия А: Естественные науки. 2019. № 1. С. 107–114.
  49. Erofeeva E.A., Yakimov B.N. Change of leaf trait asymmetry type in Tilia cordata Mill. and Betula pendula Roth under air pollution // Symmetry. 2020. Vol. 12, iss. 5. P. 727. doi: 10.3390/sym12050727.
  50. ГОСТ 20444-85. Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики [Электронный ресурс] // Гарант.ру. https://base.garant.ru/3923239.
  51. ГОСТ 23337-2014. Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий [Электронный ресурс] // Гарант.ру. https://base.garant.ru/71153778.
  52. СанПиН 1.2.3685-21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания [Электронный ресурс] // Гарант.ру. https://base.garant.ru/400274954.
  53. СП 51.13330.2011. Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 [Электронный ресурс] // Гарант.ру. https://base.garant.ru/6180771.
  54. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К., Чубинишвили А.Т. Здоровье среды: методика оценки. М.: Центр экологической политики России, 2000. 68 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 - Study area along the motorway along Universitetskaya Street in Donetsk: U1 - Sadovyi Ave. - Mayakovsky Ave.; U2 - Mayakovsky Ave. - Komsomolsky Ave.; U3 - Komsomolsky Ave. - Hrynkevich Ave.; U4 - Hrynkevich Ave. - Gurov Ave.; U5 - Gurov Ave. - Teatralny Ave.; U6 - Teatralny Ave. - Bogdan Khmelnitsky Ave. Vatutin Avenue; U8 - Vatutin Avenue - Mir Avenue; U9 - Mir Avenue - Herman Titov Avenue; U10 - Herman Titov Avenue - Donbass Liberation Avenue; U11 - Donbass Liberation Avenue - Panfilov Avenue; U12 - Panfilov Avenue - Tamansky Avenue; U13 - Tamansky Avenue - Artyom Street

Download (912KB)
3. Figure 2 - Morphological parameters of leaf plates: A - Acer platanoides L. (1 - length of the second vein of the first order from the leaf base; 2 - distance between the ends of the first and second veins; 3 - width of half of the leaf plate from the main vein to the end of the second vein; 4 - angle between the main vein and the second vein of the first order), B - Acer pseudoplatanus L. (1 - length of the second vein of the first order from the leaf base; 2 - distance between the ends of the first and second veins; 3 - width of half of the leaf plate from the main vein to the end of the second vein; 4 - angle between the main vein and the second vein of the first order), C - Tilia cordata Mill. (1 - width of left and right leaf halves; 2 - length of second order vein, second from leaf base; 3 - distance between bases of first and second veins of second order; 4 - distance between ends of the same veins; 5 - angle between main vein and second vein of second order from leaf base)

Download (615KB)
4. Figure 3 - Traffic flow intensity at the study sites

Download (427KB)
5. Figure 4 - Average values of noise pollution in the study areas

Download (526KB)
6. Figure 5 - Species diversity of woody plants in the study area of Donetsk

Download (535KB)
7. Figure 6 - Typical stem damage of woody plants: A - bark peeling on Populus bolleana; B - bark peeling on Robinia pseudoacacia; C - dryness on Ulmus laevis; D - rotting processes on Ulmus pumila; E - open sprouting on Acer pseudoplatanus; F - outgrowths on Ulmus laevis

Download (3MB)
8. Figure 7 - Effects of windthrow on weakened Ulmus laevis Pall. trees (2025): A - fall of the plant with a limb on Universitetskaya Street, Donetsk; B - trunk breakage with crown fall on the pedestrian zone along Universitetskaya Street

Download (1MB)

Copyright (c) 2025 Kornienko V.O., Shkirenko A.O., Reutskaya V.V., Yaitsky A.S., Dzhantimirova A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».