Экологический подход к фиторемедиации в новых условиях антропогенной трансформации ландшафтов Донбасса

Актуальность. В промышленно напряженном регионе (Донбассе) в результате социально-экономических пертурбаций с 2014 года по настоящее время многие земли выведены из сельскохозяйственного использования, являются бросовыми, деградирующими. Места активных боевых действий формируют беллигеративные ландшафты, которые характеризуются глубокими геофизическими и геохимическими преобразованиями. Эти участки являются очагами токсического воздействия на окружающую среду и нуждаются в целенаправленных мероприятиях по их восстановлению. В реальной практике действенных методов оптимизации природно-территориального комплекса ДНР выделяется фиторемедиационный метод как наиболее эффективный, экономически выгодный и эстетически привлекательный.

Материалы и методы. Изучены экотопы сельскохозяйственного и рекреационного использования в Центральном Донбассе. Проведена полевая диагностика состояния локальных фитои геосистем. Применён метод морфологического анализа и описания растений, калькуляции в определении жизненных стратегий растений (CSR). Использованы методы аналитического контроля: атомно-абсорбционный, масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, нейтронно-активационный.

Результаты. Установлена разница в диапазоне варьирования информативных признаков строения индикаторных растений для использования в фиторемедиационных целях на постконфликтных территориях – местах активных военных действий в Донбассе. Выявлены новые геохимические аномалии на исследованных территориях по ряду технофильных элементов (Mn, Р, Zn, Cu, Mo, Ni, Pb, Cr, La, Co, Se, As, Cd). Для видов растений цикория обыкновенного (Cichorium intybus L.), одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale F.H.Wigg), подорожника большого (Plantago major L.), двурядки стенной (Diplotaxis muralis (L.) DC.) определены особенности реализации жизненных стратегий в экстремальных условиях (визуализация CSR в треугольнике Грайма-Раменского) и экологической пластичности в местах, пострадавших от милитаризации региона. Выявлены анатомо-морфологические патологии исследуемых видов. Установлено, что экологическая валентность изученных видов позволяет им в первые два-три года обеспечить начальные стадии активного сукцессионного процесса при формировании растительного покрова, выполняющего средообразующие и антиэрозионные функции. На основании морфопатологий и данных элементного состава растений выделены варианты геохимических аномалий, и описан ряд геохимического фонового значения по элементному составу в растительных объектах. Фосфорно-лантановая аномалия (P-La), как следствие проводимых военных действий в ДНР, описана впервые.

1. Bezel' V.S., Zhuikova T.V., Gordeeva V.A., Goloushkina E.V. Biogeochemistry of Impact Regions: the Role of Edaphic and Phytocoenotic Environmental Factors. Geochemistry International. 2020;58(10):1135-1144. https://doi.org/10.1134/S0016702920100043 https://elibrary.ru/tvcivb

2. Ashikhmina T.Ya., Domracheva L.I., Pogorelsky I.P., Leschenko A.A., Mironina A.Yu., Lobastov V.S., Senkin A.V. Bioremediation of technogenically degraded lands after the completion of a special military operation on the territory of new subjects of the Russian Federation. Theoretical and Applied Ecology. 2023;(2):209-217. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2023-2-209-217 https://elibrary.ru/habfsm

3. Kornienko V., Reuckaya V., Shkirenko A., Meskhi B., Olshevskaya A., Odabashyan M., Shevchenko V., Teplyakova S. Silvicultural and ecological characteristics of Populus bolleana Lauche as a key introduced species in the urban dendroflora of industrial cities. Plants. 2025;14(13). https://doi.org/10.3390/plants14132052 https://elibrary.ru/drdbqf

4. Yang Z., Jiang L., Li X., Ji Q., Wang M., Zhang Yi., Cheng Yu., Zhang X., Li H., Feng Ch. Role of sludge biochar immobilized multifunctional microbiome in phytoremediation of lead-zinc composite pollution. Biochar. 2025;7(1):5. https://doi.org/10.1007/s42773-024-00395-2 https://elibrary.ru/izsqsq

5. Opekunova M.G., Nikulina A.R., Opekunov A.Yu., Arestova I.Yu., Somov V.V., Kukushkin S.Yu., Lisenkov S.A. Transformations of the vegetation cover on the Southern Kuril Islands under the impact of natural and anthropogenic factors. Contemporary Problems of Ecology. 2024;17(3):360-378. https://doi.org/10.1134/s1995425524700227 https://elibrary.ru/lavbkn

6. Golubev F., Jovanović L., Ermakov V., Degtyarev A. Peculiarities of Heavy Metals Accumulation by Cladochaeta candidissima Under Conditions of the Polymetallic Biogeochemical Provinces in the Territory of the North Ossetia. Ecologica. 2025;32(117):9-14. https://doi.org/10.18485/ecologica.2025.32.117.2

7. Worku A., Ayalew S. Review on drivers of deforestation and associated socio-economic and ecological impacts. Vegetable Crops of Russia. 2024;(3):112-119. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2024-3-112-119 https://elibrary.ru/nlbotk

8. Zagornaya T.O., Treshchevsky Yu.I., Dolbnya N.V. Institutional support for the development of the Donbas: a retrospective analysis performed upon the inclusion of the region into the Russian Federation. Proceedings of Voronezh State University. Series: Economics and Management. 2023;(4):46-59. https://doi.org/10.17308/econ.2023.4/11685 https://elibrary.ru/imzhzf

9. Kornienko V., Shkirenko A., Reuckaya V., Meskhi B., Dzhedirov D., Olshevskaya A., Odabashyan M., Shevchenko V., Mangasarian D., Kulikova N. Taxus baccata L. under changing climate conditions in the steppe zone of the East European Plain. Plants. 2025;14(13). https://doi.org/10.3390/plants14131970 https://elibrary.ru/utzuuc

10. Poinas I., Meynard Ch.N., Fried G. Plant Species Better Adapted to Climate Change Need Agricultural Extensification to Persist. Ecology Letters. 2025;28(2):70030. https://doi.org/10.1111/ele.70030 https://elibrary.ru/gqfuoc

11. Worku A. The Role of Agroforestry in Ecosystem Services and Mitigation of Climate Change. Vegetable Crops of Russia. 2024;(4):111-119. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2024-4-111-119. https://elibrary.ru/ibwncb

12. Suleymanov R., Suleymanov A., Zaitsev G., Adelmurzina I., Galiakhmetova G., Abakumov E., Shagaliev R. Assessment and Spatial Modelling of Agrochernozem Properties for Reclamation Measurements. Applied Sciences (Switzerland). 2023;(9):13-5249. https://doi.org/10.3390/app13095249 https://elibrary.ru/yjpfpo

13. Korniyenko V.O., Kalaev V.N. Impact of natural climate factors on mechanical stability and failure rate in silver birch trees in the city of Donetsk. Contemporary Problems of Ecology. 2022;15(7):806-816. https://doi.org/10.1134/s1995425522070150 https://elibrary.ru/euvzmy

14. Rouhani A., Skousen J., Tack F.M.G. An Overview of Soil Pollution and Remediation Strategies in Coal Mining Regions. Minerals. 2023;13(8):1064. https://doi.org/10.3390/min13081064 https://elibrary.ru/balvkz

15. Yeprintsev S., Kurolap S., Klepikov O., Vinogradov P. Remote monitoring of factors determining the environmental safety of urban areas. E3S Web of Conferences. 2023;(389):03030. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338903030 https://elibrary.ru/wpfksg

16. Safonov A.I. A review of phytological assessment of anthropogenic ecotopes in Donbass: a review. Theoretical and Applied Ecology. 2025;(2):16-29. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2025-2-016-029 https://elibrary.ru/yofktg

17. Safonov А. Ecological phytomonitoring of anthropogenic transformations: monograph. Donetsk: Publishing house EDIT, 2024. 289 p. https://elibrary.ru/qvjsqe

18. Safonov A. Assessing landscape disturbance in Donbass using phytomonitoring data. BIO Web of Conferences. 2024;(126):1031. https://doi.org/10.1051/bioconf/202412601031 https://elibrary.ru/vvpfdr

19. 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;94(13):3472-3482. https://doi.org/10.1134/S1070363224130048 https://elibrary.ru/qxjump

20. 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;21(2):186-200. https://doi.org/10.1134/S1547477124020158 https://elibrary.ru/xtywui

21. Mirnenko N.S. Pollen viability of some woody plants species in Donetsk agglomeration. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin. 2022;26(6):55-61. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2022-6-55-61 https://elibrary.ru/ggmvxi

22. Chufitskiy S., Romanchuk S., Meskhi B., Olshevskaya A., Shevchenko V., Odabashyan M., Teplyakova S., Vershinina A., Savenkov D. Assessment of surface water quality in the Krynka river basin using fluorescence spectroscopy methods. Plants. 2025;14(13). https://doi.org/10.3390/plants14132014 https://elibrary.ru/rnrtrh

23. Nespirnyi V., Safonov A. The importance of principal component analysis for environmental biodiagnostics of Donbass. E3S Web of Conferences. 2024;(555):01007. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202455501007 https://elibrary.ru/eqegdi

24. 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;79(4):267-273. https://doi.org/10.3103/S009639252560022X https://elibrary.ru/wwyshx

25. Neronov V.V., Chernitsova O.V., Koroleva T.V., Krechetov P.P. Contemporary state of vegetation in Baikonur Cosmodrome and estimate of its potential resistance to impact of space-rocket activities. Arid Ecosystems. 2012;2(3):186-196. https://doi.org/10.1134/S2079096112030109 https://elibrary.ru/feilzt

26. Semenkov I., Koroleva T. Review on the environmental impact of emissions from space launches: a case study for areas affected by the Russian space programme. Environmental Science and Pollution Research. 2022;29(60):89807-89822. https://doi.org/10.1007/s11356-022-23888-8 https://elibrary.ru/zqzsmc

27. Guo W.Y., Čuda Ja., Skálová H., Lambertini C., Pierce S., Lučanová M., Brix H., Meyerson L.A., Pyšek P. Climate and genome size shape the intraspecific variation in ecological adaptive strategies of a cosmopolitan grass species. Functional Ecology. 2024. https://doi.org/10.1111/1365-2435.14613 https://elibrary.ru/hupjut

28. Logofet D.O., Kazantseva E.S., Belova I.N., Onipchenko V.G. How Long Does a Short-Lived Perennial Live? A Modeling Approach. Biology Bulletin Reviews. 2018;8(5):406-420. https://doi.org/10.1134/s2079086418050043 https://elibrary.ru/lrfmga

29. Bai K., Li W., Lv Sh., Wei Sh., Xu X. Regulation of leaf elemental composition in a subtropical river basin with diverse forest landscapes. Plant and Soil. 2024. https://doi.org/10.1007/s11104-024-07039-1 https://elibrary.ru/cgnfxo

30. Elmas E., Türkiş S., Bani B. Relationship Between Plant Strategy Types and Soil Characteristics in Backdunes and Foredunes. Estuaries and Coasts. 2025;(3):48-76. https://doi.org/10.1007/s12237-025-01512-5 https://elibrary.ru/bogjgw

31. Calbi M., Boenisch G., Boulangeat I., Bunker D., Catford J.A., Changenet A., Culshaw V., Dias A.S., Hauck T., Joschinski J., Kattge J., Mimet A., Pianta M., Poschlod P., Weisser W.W., Roccotiello E. A novel framework to generate plant functional groups for ecological modelling. Ecological Indicators. 2024;(166):112370. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2024.112370 https://elibrary.ru/wwebsp

32. Safonov A. Changes in plant CSR strategies under new anthropogenic transformations. E3S Web of Conferences. 2025;(614):04022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202561404022 https://elibrary.ru/scxinb

33. Amin H., Ahmed Arain B., Jahangir T.M., Abbasi A.R., Abbasi M.S., Amin F. Comparative zinc tolerance and phytoremediation potential of four biofuel plant species. International Journal of Phytoremediation. 2023;25(8):1014-1028. https://doi.org/10.1080/15226514.2022.2125496 https://elibrary.ru/acjhff

34. Antoniadis V., Shaheen S.M., Stärk H.J., Wennrich R., Levizou E., Merbach I., Rinklebe J. Phytoremediation potential of twelve wild plant species for toxic elements in a contaminated soil. Environment International. 2021;(146):106233. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106233 https://elibrary.ru/ynmjhq

35. Kumar A., Tripti, Raj D., Maiti S.K., Maleva M., Borisova G. Soil Pollution and Plant Efficiency Indices for Phytoremediation of Heavy Metal(loid)s: Two-Decade Study (2002–2021). Metals. 2022;12(8):1330. https://doi.org/10.3390/met12081330 https://elibrary.ru/myupup

36. Raven J.A., Lambers H., Smith S.E., Westoby M. Costs of acquiring phosphorus by vascular land plants: patterns and implications for plant coexistence. New Phytologist. 2018;217(4):1420-1427. https://doi.org/10.1111/nph.14967 https://elibrary.ru/yfxlnr

37. Feng L., Cao B. Plant-root-litter-soil C, N, P stoichiometry and plant phosphorus accumulation and utilization response to warming and phosphorus input in desert steppe. Global Ecology and Conservation. 2024;(56):e03266. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2024.e03266 https://elibrary.ru/fkulmr

38. Zhang X., Wang P., Mao H., Gao H., Li Q. Detection of the nutritional status of phosphorus in lettuce using thz time-domain spectroscopy. Engenharia Agricola. 2021;41(6):599-608. https://doi.org/10.1590/1809-4430-eng.agric.v41n6p599-608/2021 https://elibrary.ru/wbmptn

39. Sharma P., Jha A.B., Dubey R.Sh. Addressing lanthanum toxicity in plants: Sources, uptake, accumulation, and mitigation strategies. Science of the Total Environment. 2024;(929):172560. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172560 https://elibrary.ru/beaeqo

40. Martina A., Ferroni L., Marrocchino E. The soil-plant continuity of rare earth elements: insights into an enigmatic class of xenobiotics and their interactions with plant structures and processes. Journal of Xenobiotics. 2025;15(2):46. https://doi.org/10.3390/jox15020046 https://elibrary.ru/hyomcg

41. Vorob'ev V.N., Gorshkov V.Yu., Terentyev V.V., Islamov B.R., Kotov S.F., Nikolenko V.V., Yakushenkova T.P., Timofeeva O.A. Differences in the effect of light (La) and heavy (Yb) lanthanides on the efficiency of photosynthesis and accumulation of metabolites by Krim-Saghyz Dandelion (Taraxacum hybernum). Russian Journal of Plant Physiology. 2024;71(6):1-6. https://doi.org/10.1134/S1021443724607067 https://elibrary.ru/sralmx

42. Kastori R., Maksimovic I., Putnik-Delic M. Rare earth elements in environment and effects on plants: A review scientific paper. Matica Srpska Journal of Natural Sciences. 2023;(144):51-72. https://doi.org/10.2298/zmspn2344051k https://elibrary.ru/jkqyto