Действие выбросов на растительность

     Но  так бывает только при сильной  запыленности атмосферы. Если запыленность не очень велика, часть хвоинок  может не погибать и на второй год. Однако эти двухлетние хвоинки сильно отличаются по окраске от здоровых: они зеленые, живые только внизу, а на остальном протяжении бурые, мертвые.

     Итак, магнезитовая пыль, поражая молодые  хвоинки сосны, вызывает их массовое отмирание на втором году жизни. Поэтому в зоне сильного запыления в кронах сосен остается только молодая хвоя - не старше одного года. Здоровые же деревья имеют хвою сразу нескольких возрастов - как более молодую (первого года), так и более старую (вплоть до 4 лет). Следовательно, общая масса живой хвои у пораженных сосен в 3-4 раза меньше, чем у здоровых. Это, конечно, сказывается на приросте деревьев (например, заметно укорачиваются годичные побеги).

     Вред, причиняемый хвое сосны магнезитовой пылью, в сильной степени зависит  от того, в какой стадии формирования находятся хвоинки. Особенно чувствительны хвоинки весной, в самом начале развития, когда молодая кожица на их поверхности еще не вполне сформировалась и плохо выполняет свои защитные функции.

     Словом, молодая растущая хвоя поражается сильнее  всего. По мере «созревания» хвоинок  они становятся менее уязвимыми. Во второй половине лета и осенью, когда  процесс формирования закончен, им уже не опасно запыление. Следовательно, опасность повреждения хвои сосны магнезитовой пылью различна в разные периоды года. Особенно велика она в начале лета. Это решающий, критический период для деревьев.

     Когда на хвоинках полностью сформировалась кожица, они становятся вполне устойчивыми  к воздействию магнезитовой пыли. Старая хвоя сосны, возраст которой 2-4 года, совершенно не чувствительна к пыли.

     Результаты  воздействия на сосну магнезитовой пыли хорошо видны во внешнем облике деревьев. Пораженные экземпляры имеют  более редкую крону, много сухих  сучьев. И чем больше концентрация пыли, тем заметнее изменения внешнего облика деревьев. Рано или поздно они отмирают. При сильном запылении атмосферы (выпадает более 0,1 кг пыли на 1 м2 в год) гибель наступает через 5-7 лет, при среднем (0,02-0,08 кг) - через 15-20 лет.

     Однако скорость отмирания сосны зависит не только от интенсивности запыления атмосферы. Имеют значение и условия среды, в которых развивается лес. Так, на более сухой почве отмирание сосен в лесу происходит быстрее, чем на почве достаточно увлажненной.

     Мы  подробно рассмотрели вредное влияние магнезитовой пыли на сосну. А как же реагируют на это воздействие другие деревья?

     Лиственница, например, сравнительно устойчива. У  этого дерева, как известно, хвоя ежегодно опадает осенью, продолжительность  ее жизни - только несколько месяцев. Отравленные пылью хвоинки быстро сбрасываются, они не остаются на несколько лет. Каждую весну вырастают новые, молодые хвоинки, которые нормально «работают» в течение лета. Если в период их роста и формирования выпадает магнезитовая пыль, это оказывает некоторое угнетающее действие, но существенного вреда не приносит.

     Довольно  стойки к магнезитовой пыли наши лиственные древесные породы, в том числе  береза. Причина здесь та же, что  и у лиственницы - малая продолжительность  жизни листвы. Однако пыль вызывает заметные повреждения листового аппарата. На листовых пластинках появляются светло-зеленые и желтовато-зеленые пятна, которые обычно располагаются между боковыми жилками. Особенно часто это наблюдается у ольхи серой, ивы белой, ивы козьей, черемухи. У березы пушистой листья поражаются сильнее, чем у березы повислой. Причина этого различия заключается в том, что у первого дерева листья более нежные, мягкие, у них слабее развита кожица, тоньше слой кутикулы (так называемая мезоморфная структура листа). У второго вида березы листья более грубые, а покровная ткань на их поверхности лучше развита (ксероморфная структура). Такие листья лучше защищены от проникновения в них вредных щелочных растворов извне. Как видим, разная степень повреждаемости листьев двух близких видов березы связана с различиями в анатомическом строении листовых пластинок.

     На  этом можно закончить рассказ  о вредном влиянии магнезитовой пыли на хвою и листву наших деревьев.

     Однако  действие пылевых выбросов на лес  вовсе не ограничивается только одним этим. Оно довольно многообразно. Пыль влияет не только на деревья, но и на другие растения, входящие в состав леса. Очень существенно то, что она воздействует и на почву. Оседая на поверхности, магнезитовая пыль причиняет лесу большой вред, сильно ухудшает свойства почвенного слоя. Почему это происходит - легко себе представить, если вспомнить свойства самой магнезитовой пыли. Она, как мы уже упоминали, состоит в основном из окиси магния. А это вещество при взаимодействии с водой образует щелочь. Попадая на почву, магнезитовая пыль вызывает резкое подщелачивание верхнего почвенного слоя. Величина pН может подняться до 8,0-8,6. Таких высоких значений никогда не бывает в почвах наших лесов.

     Столь сильная щелочность - фактор непривычный  и крайне неблагоприятный для лесных растений. В этих условиях резко тормозится поступление в корни минеральных питательных веществ. Растения испытывают большие затруднения в почвенном питании, оказываются «на голодном пайке». Есть и другая серьезная опасность: в щелочной почве не могут развиваться микроскопические грибы, образующие микоризу на корнях растений. Между тем микориза жизненно необходима для многих обитателей леса, и прежде всего деревьев.

     Специальными  опытами было установлено, что сильно щелочная почва (рН - 8 и более) вызывает гибель сеянцев сосны, лиственницы и березы. При несколько меньшей щелочности (рН - 7,88) отмечается сильное угнетение роста тех же растений: весовые показатели сеянцев уменьшаются в 1,5-2 раза по сравнению с контролем.

     Высокая щелочность почв в окрестностях магнезитовых заводов губительна для сеянцев лесообразующих деревьев. При повышенной концентрации магнезитовой пыли в атмосфере (в зонах сильного и среднего запыле-ния) на почве полностью отсутствует подрост не только сосны, но и более неприхотливых деревьев - березы и лиственницы. Молодые деревца не могут здесь развиваться из-за сильной щелочности почвы.

     Если  же большое количество магнезитовой пыли оседает на почву в течение  многих лет подряд, поверхность почвы  покрывается сплошной сцементированной коркой. Никакие растения развиваться здесь вообще не могут. Как реагируют на засоренность атмосферы магнезитовой пылью лесные растительные сообщества в целом? В сосновых лесах Южного Урала наблюдалось следующее.

     В зоне сильного запыления в первые 5-7 лет полностью погибли сосновый древостой и травяно-моховой покров.

     В зоне среднего запыления отмирание  соснового древостоя продолжается 15-20 лет. За этот период происходит сильное  изменение живого напочвенного покрова. Отмирают почти все лесные виды растений, на смену им приходят некоторые злаки, чуждые хвойному лесу - пырей ползучий, мятлик однолетний. Эти злаки в конце концов становятся господствующими.

     В зоне слабого запыления картина  несколько иная. Под пологом усыхающих  сосняков формируется травостой с участием вышеупомянутых злаков, причем сохраняются некоторые типично лесные растения (вейиик тростниковидный, сныть обыкновенная). Большую роль играют луговые виды (мятлик луговой, полевица белая, чина луговая, клевер средний и др.). При вырубке такого леса на открытом месте формируется растительность лугового типа.

     Таким образом, основные изменения в сосняках под влиянием загрязнения атмосферы  магнезитовой пылью сводятся к полному  усыханию сосны, отмиранию лесных видов  травяно-мохового покрова, замене их растениями, не свойственными лесу. На месте леса со временем появляются открытые пространства, покрытые травяной растительностью лугового типа. Конечной стадией отмирания сосняков в некоторых случаях может быть образование «техногенной пустыни», когда на поверхности почвы остается только сплошная плотная корка сцементированной магнезитовой пыли.

     Озон.

     Сначала  он воздействует на растения на молекулярном уровне. И в этом случае первичным объектом воздействия оказываются устьица листьев и мембраны. Озон способствует закрыванию устьиц, однако степень воздействия сильно зависит от величины фоновой концентрации озона до наступления интенсивного воздействия. Устьица растений, выращивавшихся в профильтрованном воздухе, при действии значительных концентраций озона закрываются с более высокой скоростью. Первичные гистологические изменения, которые можно наблюдать визуально, происходят в хлоропластах, которые через короткое время подвергаются грануляции, разрыву и приобретают светло-зеленую окраску. Прежде всего, воздействию подвергается строма; ее гранулирование может быть связано с изменением состава ионов в хлоропластах или с нарушением проницаемости мембран, связанным с действием озона. Мембраны хлоропластов разрушаются, хлорофилл диспергируется в цитоплазме, повреждается оболочка ядра клетки, и происходит плазмолиз клетки. Озон обладает очень высокой реакционной способностью и теоретически можно ожидать, что он полностью израсходуется в результате реакции с первыми же молекулами, с которыми он вступает в контакт в оболочке клетки и клеточной мембране.

     Разрыв  клеточной оболочки и мембраны приводит к резкому изменению нормальных процессов обмена, вызывая увеличение потерь воды и нарушая баланс ионов. Установлено, что озон способен модифицировать аминокислоты, изменять механизм процессов белкового обмена, воздействовать на состав ненасыщенных жирных кислот. Кроме того, прослеживается очевидная связь между концентрацией загрязнений, обладающих окислительными свойствами, и уменьшением содержания хлорофилла и некоторых растворимых белков.

     Нефтяные  газы.

     Загрязняют  атмосферу вредными для растений веществами и нефтеперерабатывающие  заводы. При перегонке нефти и  каталитическом крекинге в воздух выбрасываются  разнообразные углеводороды, как  предельные, так и непредельные (метан, этилен и др.). Смесь этих газообразных веществ называют нефтяными газами.

     Дымовые выбросы данного типа оказывают  вредное влияние на растительность. Деревья и кустарники, которые  находятся под постоянным прямым влиянием нефтяных газов, нередко погибают. В зоне меньшего влияния растения получают повреждения. У пораженных экземпляров листья темнеют, скручиваются и опадают. Однако через некоторое время появляются новые листья. Они образуются при распускании спящих почек, которые в нормальных условиях, когда нет повреждений, остаются в покое.     Полное отмирание растений происходит в результате систематических и сильных ожогов листьев. Если листва уничтожается много раз в течение вегетационного периода, она уже не может восстановиться. Биологические ресурсы растения ограниченны, не беспредельны. Причем у разных видов деревьев и кустарников они неодинаковы. У одних видов способность к восстановлению листвы выражена хуже, у других лучше. Так, у рябины новая листва после уничтожения старой может отрастать несколько раз, а у липы и березы она вообще не появляется.

     Воздействие нефтяных газов на деревья и кустарники неодинаково в разные периоды  года. Наибольший вред они причиняют  весной, во время распускания почек  и формирования молодой листвы.

     У некоторых деревьев повреждение  нефтяными газами приводит к тому, что еще не вполне выросшие листья приобретают болезненный зеленовато-желтый цвет и деформируются. Края листовой пластинки задерживаются в росте, а средняя часть продолжает расти. В результате лист приобретает форму лодочки, так как края его приподнимаются вверх над опущенной средней частью, Иногда края, напротив, завертываются книзу (получается «лодочка», опрокинутая вверх дном). Размеры пораженных листьев заметно меньше, чем здоровых. Деформированные и ненормально мелкие листья обладают пониженной засухоустойчивостью. Они быстро засыхают и опадают в жаркую сухую погоду.

     Но  это еще далеко не все. Под влиянием нефтяных газов в несколько раз  уменьшается длина молодых побегов. Нарушается также нормальное формирование почек. Они вырастают значительно более мелкими, чем обычно, менее жизнеспособны. Некоторые из них впоследствии не распускаются. А это приводит к ослаблению дерева, так как уменьшается масса листвы. Длительное воздействие нефтяных газов причиняет большой вред. В кроне пораженного дерева со временем появляется все больше и больше сухих ветвей. В конце концов дерево может полностью погибнуть.

     Нефтяные  газы опасны только для молодых, растущих листьев. Полностью сформированные листья совершенно не повреждаются, у них не наблюдается ни ожогов, ни деформации. Следовательно, период наибольшей чувствительности к нефтяным газам, или критический период, совпадает с временем роста и формирования листового аппарата. Именно в это время нефтяные газы представляют большую опасность. Летом они не причиняют особого вреда.