Влияние загрязненности на растения

Первые данные о влиянии городской атмосферы на растительность были получены в прошлом веке, когда в 1886 г. Ниландер обратил внимание на то, что в Люксембургском саду в Париже исчезают лишайники. Мохово-лишайниковая растительность способна чутко реагировать даже на самые небольшие загрязнения атмосферы (они гибнут, например, при концентрации сернистого газа 0,1 мг/м3), В дальнейшем и в других городах именно лишайники первыми реагировали на загрязнение воздуха.

В наше время нарастающие темпы уничтожения флоры вызывают тревогу. Страны Европы тратят огромные средства и усилия на сохранение, восстановление лесов, которые там либо исчезли, либо превратились в отдельные разобщенные лесопарки с изменившейся экологией.
 
В состоянии лесных экосистем на территории европейской части России в настоящее время стало очевидным ухудшение возобновления хвойных пород деревьев (замещение их лиственными) и усыхание дубрав. Региональные фоновые концентрации двуокиси серы в западной части Европейской территории достигают 20—30 мкг/м3 (в зимнее время), т. е. значений, при которых уже начинаются изменения биохимических процессов.
 
В Белоруссии с 1956 по 1978 г. участки дуба в лесах уменьшились с 4,8 до 3,9 %, несмотря на создание в этот же период 50 тыс. га дубовых посадок.
 
Этапы гибели пораженной растительности Прирост (средний) древесины за десятилетие. Дерево росло в пригороде крупного города
Этапы гибели пораженной растительности Прирост (средний) древесины за десятилетие. Дерево росло в пригороде крупного города
 
Большую озабоченность ученых вызывает реакция растительного мира на различные формы загрязнения воздуха двуокисью серы, которая поражает отдельные растения и даже целые сообщества. Чувствительность отдельных видов растительности к поражающему действию сернистого газа значительно выше, чем чувствительность человека.
 
Очень чувствительны в городских условиях к негативным воздействиям промышленности и транспорта хвойные породы. Если в нормальных естественных условиях хвоя сосны опадает через 3—4 года, то при больших концентрациях загрязненного воздуха она может погибнуть буквально в несколько часов. У лиственных пород выбросы загрязнителей вызывают огрубление листьев и ускоренное завершение вегетационного периода; ожоги, отмирание, иногда опадание листвы даже в июле; нарушение процесса фотосинтеза и дыхания; сокращение периода вырабатывания кислорода деревьями; торможение роста. Часто вслед за этим происходит вторичное распускание почек, что влечет за собой дальнейшее ослабление растений. На листьях деревьев, высаженных вдоль улиц, появляются некротические пятна. Они возникают у края листа и быстро распространяются к середине. Листья становятся коричневыми и отмирают. С каждым годом количество опавших листьев увеличивается в зависимости от расстояния между деревьями и магистралью и интенсивности движения транспорта.
 
Атмосферными загрязнениями в первую очередь поражаются ели, сосна, затем дуб, липа. Нестойкие к газам деревья и кустарники: клен остролистный, каштан конский обыкновенный, барбарис обыкновенный, береза пушистая, акация желтая, ломонос фиолетовый, ясень обыкновенный, ясень манчжурский, облепиха, ель обыкновенная, сосна обыкновенная, вязовик (кожанка), рябина обыкновенная, сирень обыкновенная.
 
Даже небольшие концентрации газов в воздухе могут угнетать растения, а иногда приводят к их гибели.
 
Многие годы основное внимание при изучении воздействия серных загрязнителей на растения и растительный мир было сосредоточено на проявлении внешних признаков (хлороз, некроз листьев, а при экстремальных условиях — гибель растений). Однако детальные исследования на современном уровне развития науки показали, что проблема значительно сложнее. Например, рост растения может быть сильно подавлен без сопутствующего проявления внешних признаков. Поэтому оценка воздействия серных загрязнителей должна учитывать как прямое, так и косвенное их влияние. Хроническое повреждение растений является результатом длительного воздействия небольших концентраций.
 
На растительность вредное действие оказывает большая часть промышленных выбросов в атмосферу. Главнейшие промышленные газы располагаются в следующем порядке по степени убывания их токсичности: фтор, хлор, сернистый ангидрид, окислы азота, аммиак. Однако масштабы поражения определяются не только токсичностью веществ, но и объемом их выбросов. Для большинства промышленных регионов справедлива такая последовательность токсикантов (с учетом объема выбросов и, следовательно, степени поражения в глобальном масштабе): сернистый газ, окислы азота, пыль, фтор, хлор, аммиак. Для районов, специализирующихся на производстве алюминия, первое место может занимать фтор. В районах крупных городов при большой насыщенности автотранспортом существенную роль играют продукты фотохимических реакций.
 
Достаточно хорошо изучены повреждения растительности сернистым газом, окислами азота, озоном, фтором. В зависимости от концентрации газов и длительности их действия большинство исследователей различают три вида повреждения растений: острое, хроническое и скрытое, или физиологическое.
 
Для каждого вида растений существует определенный предел насыщения листа токсикантами. В зоне высокого содержания загрязнителей растения накапливают их в максимальном (пороговом) количестве уже в середине вегетации. Дальнейшее их поступление ослабевает в зависимости от индивидуальных особенностей растения.
 
Острое поражение растительности возникает при действии на нее высоких концентраций в течение кратковременного периода — минут или часов. При этом повреждаются ассимиляционные ткани, приводящие к необратимому нарушению газообмена и в конечном счете к гибели (табл. 2.14, 2.15).
 
Концентрация двуокиси серы, вызывающая острое поражение растительности
Вид растительности Концентрация, мг/ м куб. Время воздействия, ч Симптом поражения
Большинство видов древесной растительности, Россия 2 1 — 2 Некроз, гибель ассимиляционных органов
Хвойные и лиственные породы (кроме дуба и тополя), Германия 2 10 Полная гибель ассимиляционных органов
Хвойные породы (сосна, лиственница), США 1,4 7 Гибель ассимиляционных органов
Смешанные леса, Чехия, Словакия 1 — 1,5 Некроз листьев и хвои
Гречиха, США 1,3 Некроз листьев
Лишайники, Великобритания 0,1 Гибель растений
Концентрация двуокиси серы, вызывающая хроническое поражение растительности
Хвойные породы, Россия 0,08 — 0,23 длительное Гибель сосен в течение 5 — 7 лет
0,23 — 0,32 Гибель сосен в течение 2 — 3 лет
Лиственные породы, Россия 0,1 постоянное Деформация листовых пластин
0,5 Обесцвечивание листьев
Древесно-кустарниковые насаждения, Германия 0,26 — 0,52 длительное Повреждение листвы
Ель европейская, Италия 0,3 Повреждение хвои
 
Для большинства видов древесной растительности острое поражение вызывается дозовой нагрузкой, определяемой действием двуокиси серы концентрации 1—2 мг/м3 в течение нескольких часов.
 
Для древесно-кустарниковой растительности первоначальные слабые симптомы хронического поражения появляются при длительном или постоянном воздействии концентрацией 0,1 мг/м3 и сильные повреждения при концентрациях 0,3—0,5 мг/м3 (данные получены в различных странах при неоднородных климато-географических условиях).
 
По полученным результатам вся растительность может быть разделена по степени газоустойчивости на три группы: очень чувствительные (0,02—0,2 мг/м3), среднечувствительные (0,5—2 мг/м3) и малочувствительные (> 2—8 мг/м3). Более высокой устойчивостью, как правило, обладают интродуценты. По сравнению с аборигенами они вообще отличаются большей адаптацией к новым экологическим факторам, в том числе и к загрязненному воздуху.
 
Можно выделить три механизма влияния двуокиси серы на растительность. В первом случае двуокись серы, проникая внутрь листа, нарушает процесс фотосинтеза. При втором механизме двуокись серы, проникая в клетки и растворяясь там, изменяет pH клеточной среды. Подкисление клеточной среды сильно отражается на состоянии клеток, обусловливая их повреждение и отмирание. Наконец, в соответствии с третьим механизмом в листьях или хвое происходит постепенное накопление серы, приводящее к сульфатному отравлению, наступают хлороз и отмирание.
 
Скрытые, или физиологические, повреждения возникают при длительном воздействии незначительных концентраций двуокиси серы. Как правило, концентрации в этом случае лежат в пределах 0,03—0,1 мг/м3. При этом виде повреждения отсутствуют визуально наблюдаемые симптомы, но происходит снижение жизнедеятельности растений: нарушаются рост и функции организма, например, снижается интенсивность газообмена.
 
Наибольшей чувствительностью обладают те виды растений, ассимиляционные органы которых функционируют длительное время (сосна, ель). Это не свойство хвойных пород вообще — возобновляющая каждый год хвою лиственница обладает высокой устойчивостью к воздействию двуокиси серы. Установлено, что минимальные концентрации двуокиси серы, вызывающие скрытое повреждение некоторых пород сосны, составляют около 0,02 мг/м3.
 
Неблагоприятное воздействие на растения оказывает пыль. Рассеянная в атмосфере, она способствует повышению температуры воздуха и перегреву растений. Весной растения раньше начинают рост, а осенью запаздывает вызревание побегов. В обоих случаях их могут погубить заморозки. Отрицательно сказывается на развитии растений выпадающая на растения сажа, которая плотно закупоривает устьица листьев и плохо смывается дождями.
 
Особую группу загрязнителей воздуха составляют летучие отходы цементной промышленности, которые вызывают суховершинность и отмирание ветвей, прежде всего дубов.
 
Загрязняющий воздух этилен влияет на вегетационный период растений. Более ста лет назад на некоторых улицах Берлина в середине лета с деревьев опала листва. Причина — утечка из газопровода светильного газа, в котором содержался этилен.
 
Следует иметь в виду, что интенсивность воздействия газов на растения на свету выше, чем в темноте.
 
К веществам, обладающим мутагенными свойствами, относятся перхлораты, растворенные в сточных водах. Попадая в поле жизнедеятельности растений, они не влекут к их непосредственной гибели, но потомство от таких растений может иметь врожденные, даже губительные нарушения.
 
Повреждает растения хлористый натрий, применяемый в городах для посыпки зимой проезжих частей и тротуаров улиц и площадей.
 
Чрезвычайно высокий уровень антропогенного воздействия на природу в городе приводит к тому, что растения либо погибают, либо процесс «умирания» лишь отодвигается на некоторое время. Особенно критическое положение у деревьев, растущих в городе на улицах, бульварах и вдоль границ парков, где проходят магистрали с интенсивным транспортным потоком, располагаются вместительные автостоянки.
 
Как правило, парк центральной части города изолирован от других зеленых массивов и, располагаясь в урбанизированной среде, закрыт окружающей застройкой от ветров, что при неблагоприятных условиях вызывает застой воздуха. Антропогенные воздействия на парк возрастают за счет высокой посещаемости. Около половины территории парка имеет искусственные или естественные улучшенные покрытия (дорожки, аллеи, площадки для игр и отдыха и т. д.). С каждым годом все больше уплотняется поверхностный слой, заменяется растительная почва, свободно пропускавшая воду и воздух, асфальтом или бетоном, что создает удобства посетителям, но ухудшает общую экологическую ситуацию. Возникает парадоксальная ситуация — растения используются для защиты и оздоровления городской среды и одновременно именно они становятся первыми жертвами чрезмерного загрязнения воздуха и почвы.
 
Судить о состоянии растительности можно по состоянию травяного покрова, плотности, цвету, приросту растений или по наличию в них свойственной этому климатическому району фауны (простейших насекомых, птиц).
 
Антропогенные воздействия прежде всего оказали пагубное влияние на чрезвычайно хрупкую, легко разрушимую природу севера. Вредные отходы (в основном сернистый газ и Окислы азота), выбрасываемые в верхние слои атмосферы на огромной территории Европы воздушными потоками и господствующими ветрами, переносятся на север, где на территории Швеции и Финляндии они, встретившись с горами и поясом холодов, выпадают вместе с дождем или снегом, превращаясь в кислоту— серную или азотную. Наличие большого снега, еще недавно предвещавшего хороший урожай, теперь при быстром таянии может повлечь отравление всего живого. Даже за полярным кругом, в шведском национальном парке Сарек, который еще несколько лет назад считался уголком нетронутой, первозданной природы, в последние годы опавшая листва деревьев к весне не разлагается, укрывая мертвым ковром землю. Одинаковые по количеству и качеству загрязнения произвели в этих наиболее суровых условиях значительно большие разрушения, чем в условиях средней полосы. Влияние деятельности цивилизованного человека стало ощущаться даже там, где никогда не ступала его нога.
 
Факты свидетельствуют, что растения могут повреждаться и гибнуть от присутствия загрязнителей в атмосфере и гидросфере. Поэтому при выборе видов деревьев, кустарников и трав для озеленения городских территорий следует учитывать экологические требования, использовать растения, способные выдержать максимальные нагрузки, предусматривать проведение специальных работ по уходу за растениями. Надо четко определять порог устойчивости (экологической емкости) отдельных участков зеленых насаждений к различным видам антропогенных нагрузок.

«Городское зеленое строительство». Горохов В.А. 1991

поддержать Totalarch

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер