загрузка...
Экология  | Углекислый газ
Экология

Компоненты атмосферы

Экологическое значение непостоянных компонентов атмосферы - многие из них вызывают у растений ожоги, а при высоких концентрациях — их гибель. Под воздействием вредных газов нарушаются важнейшие физиологические функции и биохимические процессы, в результате чего ослабляются рост и развитие, понижается жизнеспособность, падает продуктивность. Дымы и газы в значительной степени меняют и климатическую обстановку. Около промышленных предприятий, как правило, влажность воздуха и освещенность бывают ниже нормы, а температура выше, чем в местностях, где задымление отсутствует или выражено слабо. Не менее важную роль играют и твердые компоненты отходов, например пыль и сажа.

В подстилке и в нижележащих горизонтах почвы лесных насаждений, примыкающих к промышленным предприятиям, обычно наблюдаются понижение биохимической и микробиологической активности, увеличение кислотности, уменьшение поглощенных оснований и степени насыщенности основаниями. Повышение кислотности почвы связано с.образованием в ней серной кислоты за счет абсорбируемого сернистого газа. Промышленные газы — это специфически антропогенный фактор, исторически непродолжительно действующий. Поэтому растения еще не успели выработать особых приспособлений к этому фактору, и их газоустойчивость должна базироваться только на тех свойствах, которыми они располагают в естественной среде, т. е. имеют определенную преадаптированность (Кулагин, 1973, 1974).

Листья и хвоя обычно покрыты кутикулой, которая не растворяется даже при действии на нее серной кислоты. Таким образом, основная масса вредных газов поступает в лист через устьица, но возможно попадание их в растения и через чечевички. Сpазу же после проникновения в лист вредные ингредиенты входят в контакт с губчатой паренхимой мезофилла. В межклетниках идет накопление вредных веществ, которые в результате диффузии через плазмолемму поглощаются клеточным соком, т.е. попадают в протопласт клетки.

Под действием значительных концентраций вредных газов, особенно двуокиси серы и фтора, клетки мезофилла сплющиваются, их стенки спадают, рН клеточного сока снижается, нарушается углеводно-азотиый режим, сама клетка деформируется, хлоропласта и хлорофилл разрушаются — все это в мезофилле происходит довольно быстро. Сосудистая ткань повреждается несколько меньше, а одревесневшие, лигнифицированные клетки почти не меняются. Поэтому ксилема повреждается обычно мало, но флоэма — нежная живая ткань — повреждается довольно сильно. Кроме того, газы подавляют движение протоплазмы и растяжение клеток. Отмечено также нарушение регуляторной деятельности замыкающих клеток устьиц.

SO2 сильно варьирует в зависимости от температуры и светового режима. Максимальные повреждения проявляются в полуденное время при наибольшей освещенности и высокой температуре, а минимальные — ночью; при затенении газовые повреждения слабее, чем на открытом месте, газочувствительность листьев снижается с усилением их ксероморфности.

Все эти отрицательные процессы, конечно, влияют на рост и развитие. Но угнетение роста и развития зависит от чувствительности породы: из хвойных пород сильнее всего подавляется рост у лиственницы (в охвоенном состоянии), несколько меньше у ели, а из лиственных сильнее у осины. Наконец, воздействие дымовых газов.неблагоприятно Сказывается и на развитии корневой системы: сильно снижается общая масса корней, а физиологически активных корней становится в 2—4 раза меньше, чем у неповрежденных растений. Однако одно и то же вещество у разных видов может вызвать неодинаковые эффекты, и наоборот, сходные повреждения могут быть вызваны различными веществами (Лархер, 1978).

При изучении действия вредных газов (например сернистого) на древесные породы -необходимо различать чувствительность к ним и устойчивость: это понятия разные. Так, многие исследователи, например, считают ель весьма чувствительной к сернистому газу породой. Но некоторые эксперименты показали, что сосна еще более чувствительна, но в то же время и более устойчива к газам, чем ель. А лиственница очень чувствительна к S02 (поскольку у ее хвои слабо развита кутикула), но одновременно она обладает высокой устойчивостью благодаря своей биологической особенности — ежегодному сбрасыванию хвои (т. е. выключению воспринимающего газы аппарата — устьиц); эта особенность позволяет лиственнице сохранять жизнеспособность (поэтому она неплохо растет в городских насаждениях). Липа и клен обладают более низкой чувствительностью и повышенной устойчивостью к двуокиси серы.

загрузка...

Практики-озеленители обычно считают, что породы, которые чувствительны к газам, наименее устойчивы к ним, а газоустойчивые породы нечувствительны. На самом деле надо различать газочувствительность, т. е. скорость и степень проявления у растения патологической реакции при воздействии газа, и газоустойчивость, т. е. способность растения в условиях загрязненной атмосферы сохранять свою жизнеспособность без снижения роста и размножения в силу определенных физиологических и биологических особенностей.

В настоящее время выделяют разные формы газоустойчивости растений (Кулагин, 1973, 1974): 1) анатомическую (связанную с особенностями строения растений, препятствующими проникновению газов); 2) физиологическую, основанную на особенностях интенсивности взаимодействия внутренних тканей с окружающим воздухом; 3) биохимическую, исключающую повреждение ферментативных систем и обмена веществ; 4) габитуальную, уменьшающую возможности контакта листьев и; цветков с токсичными газами (высота надземных частей, ветвление крон|я, образование сланцевых или подушковидных форм и т. д.); 5) феноритмшескую, выделяемую по признаку несовпадения во времени воздействия газа и критических периодов вегетации (например ранневесенних); 6) анабиотическую, связанную с состоянием покоя растений зимой или в летний засушливый период; 7) регенерационную, обусловленную способностью побегов к повторному облиствению, развитию новых побегов; 8) популяционную, зависящую от полиморфизма возрастных состояний популяций; 9) фи~ тоценотическую, приобретающую значения в связи с вертикальной и горизонтальной неоднородностью фитоценоза, препятствующей проникновению газов.

SO2 вредной для высших растений, уже нарушает дыхание лишайников, угнетает рост. В последнее время имеется много работ, показывающих, что распространение лишайников, например по территории города, четко отражает степень загрязнения атмосферы. Травянистые растения повреждаются сернистым и другими газами обычно слабее, чем древесные.. Лес вообще является наиболее эффективным средством очищения атмосферы от газов. Но, задерживая газы и пыль, деревья и кустарники леса сами подвергаются вредному влиянию газов в зависимости от своей устойчивости, а также от других экологических факторов. При всех равных условиях (структура леса, метеорологические факторы и т. д.) наиболее эффективными в очистке воздуха от вредных примесей являются чистые лиственные насаждения, за ними идут смешанные хвойно-лиственные и затем — хвойные.

В последние годы одной из важных задач экологии является создание систем санитарно-зашитных лесных полос для локализации и нейтрализации токсичных промышленных газов. Учитывая различную степень газоустойчивости, был предложен список древесных пород для озеленения, в пределах разных зон и степеней поражения (Илькун, 1971): 1) для зоны сильного поражения, т. е. в радиусе до 500 м от источника вредных газов, — тополь канадский, тополь бальзамический, липа мелколистная, клен ясенелистный, бузина, жимолости; 2) для зоны умеренного поражения, т. е. 500— 2000 м от источника газов, — береза пушистая, вяз, ильм, клен остролистный, клен татарский, ива козья, туя, рябина, черемуха, акация желтая, лещина, бересклет плюс предыдущие породы; 3) для зоны слабого поражения, т. е. от 2000 до 4000 м от источника вредных газов, — дуб, лиственница, ель, сосна плюс предыдущие породы. Этот список до некоторой степени характеризует и устойчивость перечисленных пород. Чувствительность некоторых древесных пород и кустарников к острому воздействию загрязняющих атмосферу веществ можно представить таблицей (табл. 11, по материалам Лархера, 1978).

  • Реклама