Влияние растений на окружающую среду

Растения-фильтры и грибы-аккумуляторы. Секреты фитоочистки

Влияние растений на окружающую среду

Загрязнение окружающей среды оказывает губительное влияние на растительные организмы. Однако многие представители флоры сумели приспособиться к новым условиям обитания. Более того, они научились очищать воздух, почву и воду от вредных химических элементов.

Вредные вещества, поллютанты – пестициды, гербициды, органические растворители, тяжелые металлы, радионуклиды – чаще всего попадают в растительные организмы через корневую систему или листья (через устьица или кутикулу эпидермиса). Соединения, поглощенные корнями, переносятся в надземные части растений или откладываются в запасающих органах.

Разрушающее воздействие

Все загрязняющие вещества могут необратимо влиять на растительные организмы, вызывая как морфологические, так и физиолого-биохимические изменения. Эти воздействия, как правило, носят неспецифичный характер.

К примеру, тяжелые металлы и радионуклиды, попадая в растительные клетки, могут взаимодействовать с различными белками, что приводит к изменениям клеточного метаболизма – нарушаются процессы фотосинтеза, дыхания, меняются функции клеточных мембран и т. д.

На морфологическом уровне могут происходить изменения размеров, формы, окраски листьев и цветков, их увядания или опадения.

Нередко усыхает крона деревьев, нарушается целостность коры, деформируется корневая система, срастаются некоторые органы. У хвойных деревьев отмечают изменения в размерах хвоинок.

При сильных атмосферных загрязнениях у различных древесных и кустарниковых наблюдают нарушение интенсивности ветвления.

Атмосферные поллютанты также могут воздействовать на пыльцу растений, изменяя поверхность и форму пыльцевых зерен, нарушая целостность оболочек и вызывая их слипание.

В целом характер воздействия загрязняющих веществ зависит от их количества в окружающей среде, от их химического строения, а также от генетических и видовых особенностей самих растений, которые различаются по устойчивости к токсическому воздействию повышенных концентраций загрязняющих веществ.

Адаптация и фиторемедиация

Благодаря механизмам адаптации, действующим на разных организменных уровнях, в фитоценозах постепенно отбираются популяции, способные развиваться и расти без серьезных нарушений физиологических процессов при довольно высоких концентрациях загрязняющих веществ в среде.

Так, к примеру, постоянное накопление тяжелых металлов у одних видов сначала вызывает стимуляцию роста, а затем угнетение и гибель.

У других же по мере увеличения содержания вредных веществ включается механизм, препятствующий их поглощению.

Такое ограниченное поглощение наиболее характерно для опадающих частей (например, листьев) и репродуктивных органов (цветков) растений, неограниченное – для корней, древесины, стеблей.

Способность растительных организмов поглощать, аккумулировать и трансформировать поллютанты используют для фиторемедиации (от греческого phyton – «растение» и латинского remedium – «восстанавливать») – очистки окружающей среды (воды, почвы, атмосферы) при помощи растений.

Растения-фильтры

Травянистые растения применяют для фитостабилизации загрязнений – уменьшения их мобильности в почве за счет адсорбции или осаждения на корнях в виде нерастворимых соединений (фосфатов, карбонатов, гидроксидов и т. д.). При этом обычно выбирают виды, устойчивые к загрязнениям, способные образовывать плотный травянистый покров, связывать поллютанты в процессе интенсивного корневого обмена.

Бобовые растения совместно с микроорганизмами-симбионтами из прикорневой зоны также могут участвовать в биодеградации – разложении различных органических поллютантов.

Улучшить почвы с повышенным содержанием свинца помогают бобовые

Некоторые растения – осоковые, различные виды фасоли, пшеницы, риса – способны к фитотрансформации пестицидов, растворителей, топливных остатков, преобразуя (метаболизируя) их при помощи собственных внутриклеточных ферментных систем.   

Крестоцветные используют для фитоэкстракции – извлечения загрязнений из почвы.

Они являются аккумуляторами тяжелых металлов и радионуклидов, которые поступают в растения через корневую систему и откладываются в надземных органах (стеблях и листьях).

Растительную биомассу затем можно собрать и переработать. Наиболее широко фитоэкстракцию используют для удаления из почвы свинца, цинка, кадмия, никеля.

Достаточно активно способны аккумулировать тяжелые металлы также и некоторые виды папоротников, которые являются типичными представителями лесных экосистем.

Страусник обыкновенный способен поглощать из почвы ионы кадмия

Древесные биофильтры

Деревья и кустарники часто используют как эффективные и естественные биофильтры в городах и сельской местности:

  • они обладают высокой продуктивностью;
  • способны поглощать загрязняющие вещества из нескольких почвенных горизонтов, благодаря большой поверхности и объему корневой системы;
  • могут адсорбировать пылевые и аэрозольные частицы на высоте до 30 м;
  • достаточно быстро адаптируются к смене окружающей среды.

Так, к примеру, для создания фитозаградительных барьеров вдоль автомагистралей, улиц с активным движением транспорта для защиты воздушной и водной сред часто высаживают различные виды тополя, клена, каштана, липы. Осину, различные виды берез, сосну используют при проведении комплексных работ по фитомелиорации – очистке почвы от нефти и нефтепродуктов.

Береза способствует очистке почв от нефти и нефтепродуктов

При проведении мероприятий по очистке территорий, загрязненных радионуклидами, высаживают манчьжурский орех и амурский бархат, которые считаются гораздо более устойчивыми к радиационному воздействию, чем хвойные деревья и многие лиственные породы.

Эти виды отличаются способностью к быстрому вегетативному восстановлению (корневой и пневой порослью) после облучения, а также обладают сильно развитой листовой и корневой поверхностью, что позволяет им удерживать пылевые частицы и капли воды с радионуклидами и локализовать их в ветках, коре, древесине, плодах.

Клен очищает воду и воздух возле автомагистралей

Большинство деревьев могут вступать в симбиотические взаимоотношения с грибами с формированием микоризы.

Микориза улучшает почвенную структуру, связывает ионы тяжелых металлов, защищает растения от токсичных органических соединений, помогая им лучше адаптироваться и выживать в условиях повышенного загрязнения окружающей среды.

Благоприятный эффект от такого «сотрудничества» наблюдали, к примеру, для ели обыкновенной, различных видов клена, растущих на урбанизированных территориях в «сожительстве» с грибным мицелием.

Корневые симбиозы. Микориза

Грибы внутри тканей корняСожительство микоризы и растения, как правило, бывает чрезвычайно взаимовыгодно, что обусловлено объединением имеющихся у них различных способностей.

Селекция и инженерия

Для получения растений, устойчивых к неблагоприятным антропогенным воздействиям, активно применяют методы современной клеточной селекции, а также генетической клеточной инженерии.

Особое внимание также уделяют получению растений-гипераккумуляторов тяжелых металлов. За основу берут виды с высокой продуктивностью и вводят бактериальный геном, который отвечает за формирование у растений способности адсорбировать или трансформировать поллютанты в значительных количествах. Особо эффективно этот метод применяют для выведения устойчивых газонных трав.

Грибы-аккумуляторы

Достаточно интенсивно способны поглощать и накапливать тяжелые металлы грибы. Интересно, что отдельные виды обладают определенной избирательностью по отношению к этим элементам.

Грибы также активно способны сорбировать из лесной подстилки радионуклиды, в частности радиоактивный цезий. Так, в первые годы после аварии на Чернобыльской АЭС грибы использовали как биоиндикаторы радиоактивного загрязнения.

Шампиньоны активно аккумулируют ртуть

Наиболее активно из субстрата грибами поглощаются легкорастворимые соединения тяжелых металлов и радиоизотопов. В молодых плодовых телах отмечают более высокие их концентрации, чем в старых. Наибольшие количества, как правило, аккумулируются в шляпках грибов, особенно в гименофорах. Со временем в условиях постоянного загрязнения эти элементы могут накапливаться в мицелии.

Интенсивность поглощения и накопления тяжелых металлов и радионуклидов грибами сильно зависит от условий окружающей среды, в первую очередь от плотности, состава и степени увлажнения субстрата.

К примеру, было установлено, что на увлажненных лесных почвах грибы гораздо интенсивнее накапливают радиоизотопы, чем те же виды, растущие на почвах с глубоким залеганием грунтовых вод.

Определяющими также являются различные видовые особенности, в частности глубина расположения мицелия, тип питания. Так, в грибах-симбионтах содержится больше тяжелых металлов, чем в древоразрушающих грибах-сапрофитах.

При употреблении в пищу съедобных грибов, собранных в лесах с высокой степенью техногенного загрязнения, высока вероятность тяжелых отравлений и внутреннего облучения. Даже кулинарная обработка (например, последовательная варка с неоднократной сменой воды) не всегда приводит к снижению концентрации вредных веществ до допустимых величин.

__________________________________________________________________

Для справки:

Фиторемедиация – очистка окружающей среды при помощи растений.

Фитостабилизация – уменьшение мобильности поллютантов в почве за счет адсорбции или осаждения на корнях в виде нерастворимых соединений.

Биодеградация – разложение различных органических поллютантов.

Фитоэкстракция – извлечение загрязнений из почвы.

Фитомелиорация – очистка почвы от нефти и нефтепродуктов.

___________________________________________________________________

Строение дерева. От клеток до корней

Строение растений мы изучали еще в школе. В этой статьей мы решили напомнить, что из себя представляет дерево, и рассказать о каждой из его частей: клетках и тканях, древесине и коре, ветвях и ветках, листьях и корнях.

Свойства древесины разных пород

Еще пару веков назад ни сельское хозяйство, ни строительство, ни промышленность не обходились без древесины. Не потеряла она своего важного значения и сегодня

Источник: https://givoyles.ru/articles/lyudi-i-derevya/rasteniya-filtry-sekrety/

Основные экологические факторы и их влияние на растения. урок. Биология 6 Класс

Влияние растений на окружающую среду

Экология – наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Экологический фактор – явление или объект, воздействующий на организм.

Экологические факторы:

  • Биотические (живой природы) – воздействие на организм других живых существ или продуктов их жизнедеятельности (пища, хищники, паразиты)
  • Абиотические (неживой природы) – физические условия среды (температура, влажность, освещенность, химический состав окружающей среды)

Экологическая ниша – совокупность условий, необходимых для существования определенного вида. Любой живой организм способен существовать только при определенных значениях экологических факторов.  

Солнечный свет служит источником энергии для растений, так как необходим для осуществления фотосинтеза (см. Рис. 1). Также свет оказывает регуляторное действие на рост растения, цветение, плодоношение.

Рис. 1. Фотосинтез

Для тимофеевки и земляники освещенность необходима уже для прорастания семян.

Растения по отношению к освещенности:

  1. Светолюбивые (гелиофиты). Способны расти только на ярко освещенных поверхностях (ковыль, пшеница, сосна, робиния).
  2. Тенелюбивые (сциофиты). Могут расти только в затененных местах. На ярком солнце могут появиться ожоги (вороний глаз, ветреница).

Теневыносливые. Хорошо растут в освещенных местах, но могут выносить и небольшое затенение (липа, дуб, ясень).

Для любых растений губительны как перегрев, так и слишком низкая температура. Слишком высокие температуры приводят к потере влаги, ожогам, разрушению хлорофилла.

Действию высоких температур подвержены гелиофиты, в связи с этим они имеют ряд приспособлений: могут поворачивать листья, сбрасывать листовую пластинку, оставляя только черешок, листья превращены в колючки (кактусы).

Уменьшение площади листовой пластинки помогает гелиофитам избежать чрезмерного испарения воды. Густое белое опушение или серебристая окраска листьев помогают растению отражать большую часть падающих на него лучей.

При замерзании воды в клетках образуются кристаллы льда, которые их повреждают. При понижении температуры до минусовых значений химические процессы в клетке замедляются, возникает дисбаланс, который может привести к гибели.

Внешний вид растений холодных мест обитания: вечнозеленые, с мелкой жесткой листвой, низкие (не превышают высоту снежного покрова) (карликовая береза, ива).

Многие растения на засушливый и холодный периоды могут впадать в состояние покоя, когда все жизненные процессы замедлены.

У древесных растений древеснеют побеги этого года и увеличивается толщина пробкового слоя. Травянистые растения утрачивают все надземные органы. Кустарники и деревья сбрасывают листву.

Водные растения опускаются на дно (ряска), сохраняют только придонные листья (кувшинка).

Склерофиты – растения засушливых мест обитаний (василек ложнопятнистый (см. Рис. 2)). Имеют жесткие листья.

Рис. 2. Василек ложнопятнистый

Суккуленты – растения засушливых мест обитания, которые способны запасать влагу в мясистых образованиях тела – стеблях, листьях (алоэ (см. Рис. 3), кактусы).

Рис. 3. Алоэ

Растения по отношению к влажности

  1. Водные растения и растения, обитающие в условиях избытка влаги
  2. Растения сухих местообитаний
  3. Растения местообитаний с нормальным увлажнением

Химический состав почвы

Растения из почвы получают минеральные вещества. Больше всего они нуждаются в соединениях фосфора, азота, калия. Также им необходимы соединения бора, марганца и железа.

Животные питаются растениями, поэтому растения имеют защитные приспособления: иглы, колючки (акация), жесткая листва (степные растения), яды (пасленовые растения).

Другие животные вступают с растениями в мутуалистические отношения: пчелы, бабочки, опыляют растения. Птицы разносят их семена, поедая вкусные ягоды.

Мутуализм – взаимовыгодное отношение между 2 организмами.

Грибы, бактерии, паразитируют на растениях и вызывают их заболевания (фитофтороз, мучнистая роса).

Друг с другом растения вступают в конкурентные взаимодействия. Также существуют растения-паразиты (омела белая).

Крупные растения затеняют более мелкие, таким образом, существует деление на ярусы. Растения-эпифиты (орхидеи) могут использовать других в качестве опоры.

Растения участвуют в поддержании постоянства состава воздуха (выделяют кислород и поглощают углекислый газ).

Принимают участие в формировании почв (корневые системы поглощают одни вещества и выделяют другие). После гибели растения большая часть веществ возвращается обратно в почву.

Корни растений закрепляют склоны холмов, оврагов, предохраняют почву от эрозии (разрушения).

Лесопосадки (см. Рис. 4) используются для защиты полей от суховеев и пожаров.

Рис. 4. Лесопосадки

Крупные древесные растения, испаряющие большое количество влаги. Могут быть использованы для осушения заболоченных земель (эвкалипты).

Люди вырубают леса, осушают болота, орошают засушливые земли. Так уничтожаются естественные места обитания и создаются условия для сельхоз культур. Выводятся новые сорта растений.

Вырубка лесов может приводить к потере плодородного слоя почвы и образованию пустынь. При неграмотном орошении может происходить заболачивание почв.

В 3 одинаковых горшка с одинаковой почвой посадите 3 колеуса. Выращивайте их месяц в разных условиях: один на ярком свету и с дополнительной подсветкой, второй – при нормальном дневном освещении, третий – в полутени – в 3 метрах от окна. Наблюдайте за ростом и развитием растений. Попробуйте сделать выводы.

Схематично зарисуйте форму крон деревьев (березы, липы, сосны), выросших в условиях различной освещенности. Сделайте выводы.

Крайняя форма приспособления растений к экстремальным условиям окружающей среды (холоду, сухости, жаре) – это анабиоз.

Анабиоз – это состояние организма, при котором следы жизнедеятельности малы настолько, что отсутствуют видимые признаки жизни.

Так, мхи переносят зимнее промерзание или полное высыхание в состоянии анабиоза, из которого они возвращаются к нормальной жизнедеятельности после оттаивания или дождя.

Список литературы

  1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В.   Пасечник. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2011. – 304 с.: ил.
  2. Тихонова Е.Т., Романова Н.И. Биология, 6. – М.: Русское слово.
  3. Исаева Т.А., Романова Н.И. Биология, 6. – М.: Русское слово.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Домашнее задание

  1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В.  Пасечник. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2011. – 304 с.: ил. – с. 263, задания и вопрос 5, 6, 7 (Источник).
  2. Какие существуют группы растений по отношению к свету. Охарактеризуйте их.
  3. Какие выделяют экологические факторы? Охарактеризуйте их.
  4. * Выберите 2 растения разных видов и отнесите их к экологическим группам по отношению к свету, влажности, температуре.

Источник: https://interneturok.ru/lesson/biology/6-klass/prirodnye-soobschestva/osnovnye-ekologicheskie-faktory-i-ih-vliyanie-na-rasteniya?konspekt

Влияние растений на окружающую среду

Влияние растений на окружающую среду

Фитоценоз не только испытывает те или иные воздействия со стороны внешней среды, но и сам непрерывно изменяет среду [42]. Растения являются основой существования жизни на Земле.

В процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды ими создаются органические вещества, которые служат продуктами питания человека, сырьем для промышленности и строительства, кормом животных [4].

Можно различать влияние растительных сообществ на солнечную радиацию, влажность почвы, температуру почвы, температуру воздуха, влажность воздуха, осадки, ветер, испарение, химический состав почвы и ее физическое строение [42].

У растений отмечается одна исключительно важная функция – очистка природной среды от всевозрастающего количества загрязнителей. Подобно фильтру они очищают воздух от пыли, сажи и вредных газов.

Некоторые из поглощенных веществ подвергаются в растительных организмах детоксикации. Образующиеся при этом нетоксические продукты могут частично выделяться в окружающую среду.

В данном аспекте, растения играют первостепенную роль и незаменимы [4].

Изменение теплового режима

Полезное свойство леса умерять колебания температуры воздуха сочетается, таким образом, с некоторым снижением средних температур внутри леса по сравнению с открытым местом [42].

Зеленые насаждения способны существенно влиять на микроклимат, понижая температуру и увеличивая скорость движения воздуха, что в условиях жаркого лета благоприятно действует на организм человека и создает комфортность теплоощущения.

Растения прежде всего воздействуют на радиационный режим, снижая интенсивность прямой солнечной радиации [7].

Охлаждающее действие зеленых насаждений в значительной степени объясняется расходом большого количества тепла на испарение и повышение относительной влажности воздуха [7]. Удельная теплоемкость растительной массы выше, чем воздуха, поэтому поступающая в растительный покров энергия большей частью поглощается фитомассой, а на нагрев воздуха энергии расходуется меньше [17].

Различные виды растений обладают способностью по-разному отражать, поглощать и пропускать солнечные лучи в зависимости от физиологического строения листьев, структуры, размеров кроны и т. д. Лучший эффект по снижению температуры дают деревья с крупными листьями (каштан, дуб, липа крупнолистная, клен остролистный, тополь серебристый, платан и др.) [7].

На территории зеленых насаждений радиационный режим, а вследствие этого и температура воздуха меняются в зависимости от ассортимента деревьев, их возраста, плотности смыкания крон, ярусности. Например, в сосновом бору лесостепной зоны температура почвы на 6–6,2 %, а стволов на 4,1–4,3 % выше, чем в лиственных.

Деревья с сильно развитой и высокой ажурной кроной снижают радиационные и конвекционные температуры и за счет лучшего проветривания увеличивают влияние растений в 1,3–1,5 раза. Озеленение пешеходных аллей значительно ослабляет неблагоприятное тепловое облучение пешеходов.

Температура воздуха внутри городского зеленого массива в среднем на 2–3 °С ниже, чем в жилых дворах, на улицах и площадях [7].

При повышении влажности воздуха уменьшается прозрачность атмосферы, а вследствие этого уменьшается и количество лучистой солнечной энергии, достигающей поверхности земли. Поэтому повышение влажности воздуха оказывает положительное влияние на теплоощущение человека.

Правда при температуре воздуха 37°С и при ветре очень высокая относительная влажность (близкая к 100%) влияет на теплоощущение отрицательно. Но следует иметь в виду, что такие показатели температуры и влажности – явления исключительные.

Испаряющая поверхность листьев деревьев и кустарников, стеблей трав и цветов в 20 раз и более превышает площадь почвы, занимаемой этой растительностью. Поэтому озелененные территории увеличивают влажность воздуха [20].

Влияние насаждений на влажность воздуха проверено многими исследованиями испарения влаги с поверхности на различных расстояниях от насаждений. Установлена прямая зависимость испарения от высоты насаждений, которые увеличивают влажность воздуха на расстоянии, в 10 – 12 раз превышающем их высоту.

Повышение относительной влажности воздуха почти всегда (за исключением дней с очень высокими температурами) воспринимается человеком как понижение температуры; при этом повышение относительной влажности, например, на 16% воспринимается человеческим организмом как понижение температуры воздуха на 3,5°.

Ежегодно зеленые насаждения испаряют 20 – 30 % атмосферных осадков, выпавших на занятую ими территорию [20].

Сравнивая влияние растений и воды на повышение влажности воздуха, можно с уверенностью сказать, что 1 га полноценных растений значительно лучше (почти в 10 раз) увлажняет, освежает воздух по сравнению с водоемом такой же площади.

В зависимости от размеров и структуры массивов зеленых насаждений влияние растительности на влажность воздуха распространяется на прилегающие инсолируемые открытые пространства и проявляется на расстоянии, в 15-20 раз превышающем высоту растений.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что на территории, отстоящей от зеленого массива на 500 м, из-за влияния растений относительная влажность может при определенных условиях повышаться на 30 %.

Влажность воздуха увеличивают даже неширокие 10-метровые полосы древесно-кустарниковой растительности, которые на расстоянии 500 м поднимают влажность на 5-8 % по сравнению с открытой площадью. Если принять относительную влажность на улице до 100 %, то среди озелененной застройки она составит 116 %, а в крупном парке может доходить до 200 % и более [20].

Испаряя влагу, поверхность листьев и кустарников нагревается. Известно, что для испарения 1 л воды требуется до 600 ккал тепла. Несложный расчет показывает, что 1 га дубовой рощи поглощает в сутки 15 600 ккал.

Именно этот процесс способствует понижению температуры в нижних слоях кроны и приземном слое на 3-5 °С (по сравнению с температурой окружающего воздуха).

В приземном слое плотных зеленых насаждений отмечается наиболее высокая относительная влажность воздуха [20].

Page 3

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Перейти к загрузке файла

Движение воздуха (или так называемый ветровой режим) оказывает существенное влияние на теплоощущение человека, особенно в условиях перегрева окружающей среды. Учеными установлено, что наиболее благоприятный для человеческого организма ветровой режим при скорости ветра в пределах 0,5 – 3 м/с. Зеленые насаждения оказывают влияние на степень подвижности воздуха окружающих территорий. Существенно изменяется степень подвижности воздуха и в зеленом массиве по сравнению с окружающими территориями [20].Зеленые насаждения способствуют образованию воздушных потоков. Это происходит следующим образом. В жаркие дни нагретый воздух городской застройки поднимается вверх, а на его место поступает более холодный воздух с территории зеленых насаждений. Такие воздушные течения образуются при разнице температур не менее 5°С и разности давления не менее 0,7 мм рт. ст. Чаще всего они возникают на окраине города. В прохладные дни воздушные течения не создаются. Глубина проникновения воздушных течений в городскую застройку зависит от ее характера. При плотной периметральной застройке воздушные течения быстро ослабевают, при свободной застройке — проникают вглубь города значительно дальше [20].

  Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Источник: https://studwood.ru/2383282/ekologiya/vliyanie_rasteniy_okruzhayuschuyu_sredu

Влияние загрязненности на растения | Ландшафтная архитектура и зеленое строительство

Влияние растений на окружающую среду

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 растительностиПрирост (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 растительностиКонцентрация, мг/ м куб.Время воздействия, чСимптом поражения
Большинство видов древесной растительности, Россия21 — 2Некроз, гибель ассимиляционных органов
Хвойные и лиственные породы (кроме дуба и тополя), Германия210Полная гибель ассимиляционных органов
Хвойные породы (сосна, лиственница), США1,47Гибель ассимиляционных органов
Смешанные леса, Чехия, Словакия1 — 1,5Некроз листьев и хвои
Гречиха, США1,3Некроз листьев
Лишайники, Великобритания0,1Гибель растений
Концентрация двуокиси серы, вызывающая хроническое поражение растительности
Хвойные породы, Россия0,08 — 0,23длительноеГибель сосен в течение 5 — 7 лет
0,23 — 0,32Гибель сосен в течение 2 — 3 лет
Лиственные породы, Россия0,1постоянноеДеформация листовых пластин
0,5Обесцвечивание листьев
Древесно-кустарниковые насаждения, Германия0,26 — 0,52длительноеПовреждение листвы
Ель европейская, Италия0,3Повреждение 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

Источник: http://landscape.totalarch.com/influence_contamination_plants

Лечим Сами
Добавить комментарий