Роль зеленых насаждений в борьбе за чистоту атмосферного воздуха

Однако не все элементы распределяются в растении по указанному пути. Распространение  и распределение токсических  веществ разной химической природы  в пределах листовой пластинки и  всего растения контролируется не структурой проводящих тканей, а избирательным поглощением каждого из них в отдельности и зависит от концентрации токсического вещества, скорости его поступления в лист и передвижения по сосудам. При медленном поступлении, но быстром оттоке по ксилемным сосудам токсические соединения сосредоточиваются на верхушке и периферии листа, в результате чего появляются глубокие и необратимые нарушения. Так, по краям листа в условиях постоянного загрязнения воздуха газообразными токсикантами содержится в 10-50 раз больше фтора, окислов серы, азота, чем в серединной его части. Наблюдалось, что вместе с транспортными метаболитами из сформированных листьев экспортируется часть накопленных токсических веществ. Накопление в молодых листьях высоких доз токсических веществ, поступающих из средневозрастных листьев, может вызвать полную их гибель и опадение. Аккумулирующиеся в побегах путем оттока из листьев и притока из корней токсические соединения передвигаются к меристематическим тканям в период их активного состояния и отрицательно влияют на рост побегов, листьев и формирование генеративных органов.

Реакция на действие атмосферных газообразных токсикантов в большинстве случаев  носит двухфазный характер:

• увеличивается активность функциональных приспособлений;
• происходит угнетение метаболизма.

Соотношение этих двух фаз в значительной мере определяет степень газоустойчивости растений. На деревьях в зонах высокой загазованности много недоразвитых деформированных листьев, уже в начале лета проявляется омертвление их тканей, начинающееся с краев, а затем распространяющееся к середине. Листья темнеют, засыхают и опадают, чем сокращается продолжительность жизни растений. В условиях промышленно-загрязненной среды древесные растения имеют более мелкие листья, большую толщину эпидермиса, меньшие размеры клеток ассимиляционной паренхимы и устьиц, большее количество устьиц на единицу площади листа. Усиление ксероморфности в строении листьев часто способствует повышению их газоустойчивости. Под действием загрязняющих веществ, происходит подавление фотосинтеза, нарушение водообмена, многих биохимических процессов, снижение транспирации, общее угнетение роста и развития растений. Это приводит к изменению окраски листьев, некрозу, опадению листьев, изменению формы роста, ветвлению и т.д. Накапливаясь в тканях листа сверх допустимого уровня, токсикант вызывает у растений различные нарушения в структурной организации и функциональной деятельности. Начальными признаками поражения являются снижение транспирации и фотосинтеза, ухудшение поглощающих функций корня. Эти сдвиги вначале обратимы, но по мере накопления отравляющего вещества происходят резкие изменения ультраструктуры клеток (разбухание оболочки, нарушение структуры митохондрий и хлоропластов), а затем и ухудшение углеводного, белкового и фосфорного обменов.

5. Физиологическая роль серы

К числу наиболее опасных  и распространенных загрязнителей  атмосферы относятся газообразные соединения серы. Ежегодно выбрасывается около 100 млн. т. Сернистых токсикантов, что в 2 раза превышает объем их выделения в процессе вулканической деятельности. Сера воспринимается растениями в виде сульфатов, накапливаясь в вакуолях, и частично связывается органическими основаниями, переходя в восстановленную форму. Сера, связанная в молекулах метионина, цистина и цистеина, составляет до 1,5% сухого вещества белка. Сера – обязательный элемент растительных клеток, принимающий деятельное участие в метаболизме. Каждому виду растений при отсутствии заметного загрязнения воздуха свойствен уровень накопления серы, колеблющийся в пределах 0,2-0,9%. В условиях загрязнения воздуха соединениями серы ее содержание в ассимиляционных органах возрастает.

Под влиянием фотосинтетического яда – ДДТ и SO₂ – происходит деформация, агглютинация и разрушение пластид. В зависимости от длительности воздействия изменяется проницаемость мембран, растворимость CO₂ в протоплазме. При воздействии SO₂ происходит потеря несвязной воды, нарушение деятельности синтетазы жирных кислот. Уменьшается количество соединений фитонцидного комплекса, выделяемых хвойными, пораженными SO₂, SH₂ и CO. Сухие вершины сосен, обесцвеченная листва, бурые и красные пятна на листьях, осыпающаяся хвоя – все это признаки большого содержания сернистых веществ в воздухе. Оксид серы ядовит для растений даже в концентрациях от одной пятидесятитысячной до одной миллионной от объема воздуха.

Лишайники погибают даже при следах SO₂ в окружающей атмосфере. Присутствие их в лесах вокруг крупных городов свидетельствует о высокой чистоте воздуха. Диоксиды серы и азота являются причиной кислотных дождей. Они вымывают тяжелые металлы из почв, повышая при этом уровень их токсичности, а также меняют соотношение кальция и алюминия в почве (в сторону уменьшения кальция), что существенно задерживает рост корневой системы растений. Растет интенсивность коррозии металлоконструкций, активизируются процессы карстообразования.

От концентрации соединений серы в воздушной среде зависит газоаккумулирующая способность растений. В ассимиляционных органах накапливается тем больше серы, чем сильнее загрязнен воздух. Содержание серы в листьях по сравнению с контролем уже в начале периода вегетации повышается и продолжает увеличиваться на его протяжении. К осени у растений ряда видов наблюдается уменьшение содержания серы в листьях, что обусловлено, по-видимому, распадом серосодержащих соединений, их оттоком к стеблям и корням и вымыванием из растений дождевыми водами. В зоне слабого загрязнения воздуха наибольшая газоаккумулирующая способность наблюдается у таких растений как дерен белый, бирючина обыкновенная, смородина черная. В их листьях накапливается от 4,16 до 7,36г серы на кг сухого вещества.

Наименьшей газоаккумулирующей способностью характеризуются аморфа кустарниковая, груша обыкновенная, клен серебристый, береза повислая, сирень обыкновенная и ель колючая, накапливающие от 1,24 до 1,92 г серы на 1 кг сухих листьев. В зоне сильного загрязнения максимальным уровнем газонакопления (6,68-8,96г серы на кг сухих листьев) характеризуются липа мелколистная, жимолость татарская, осина, тополь канадский, минимальным уровнем загрязнения (2,88-3,84 г серы на кг сухих листьев) – груша обыкновенная, вишня степная, боярышник колючий. В большинстве случаев растения тех видов, которые активно поглощают серу из почвы, характеризуются и ее повышенным накоплением из атмосферного воздуха. Газопоглотительная функция растений повышается благодаря накоплению серы в побегах и вымыванием ее дождевыми водами. Из листьев может быть вымыто от 8 до 40% серы, поглощенной из воздуха.

Таким образом, для озеленения зоны сильного загрязнения рекомендуется  использовать газоустойчивые растения с пониженной способностью к газонакоплению (вишню степную, розу морщинистую, боярышник колючий, грушу обыкновенную). Газоаккумулирующая способность ассимиляционных органов древесных растений может быть использована в целях диагностики загрязнения воздуха.

6. Свойства и защитные функции насаждений.

Зеленые насаждения в  городе улучшают микроклимат городской территории, создают хорошие условия для отдыха на открытом воздухе, предохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены зданий и тротуары. Это может быть достигнуто при сохранении естественных зеленых массивов в жилых зонах. Человек здесь не оторван от природы: он как бы растворен в ней, поэтому и работает, и отдыхает интереснее продуктивнее.

Велика роль зеленых  насаждений в очистке воздуха  городов. Дерево средней величины за 24 часа восстанавливает столько  кислорода, сколько не обходимо для дыхания трёх человек. За один теплый солнечный день гектар леса поглощает из воздуха 220-280 кг углекислого газа и выделяет 180-200 кг кислорода. С 1 м² газона испаряется до 200 г/ч воды, что значительно увлажняет воздух. В жаркие летние дни на дорожке у газона температура воздуха на высоте роста человека почти на 2,5 - градусов ⁰С ниже, чем на асфальтированной градусов мостовой. Газон задерживает заносимую ветром пыль и обладает фитонцидным (уничтожающим микробы) действием. Вблизи зеленого ковра легко дышится. Не случайно в последнее время в практике озеленения все чаще отдается предпочтение ландшафтному или свободному стилю проектирования, при котором 60 % благоустраиваемой территории и более отводится под газон. В жаркий летний день над нагретым асфальтом и раскаленными железными крышами домов образуются всходящие потоки теплого воздуха, поднимающие мельчайшие частицы пыли, которые долго держатся в воздухе. А над парком возникают нисходящие потоки воздуха, потому что поверхность листьев значительно прохладнее асфальта и железа. Пыль, увлекаемая нисходящими токами воздуха, оседает на листьях. Один гектара деревьев хвойных пород задерживает за год до 40 тонн пыли, а лиственных - около 100 тонн.

Практика показала, что  достаточно эффективным средством борьбы с вредными выбросами автомобильного транспорта являются полосы зеленых насаждений, эффективность которых может варьироваться в довольно широких пределах - от 7 % до 35%.

Крупные лесопарковые клинья могут быть активными проводниками чистого воздуха в центральные районы города. Качество воздушных масс значительно улучшается, если они проходят над лесопарками и парками, площадь которых составляет в 600-1000 га. При этом количество взвешенных примесей снижается на 10 - 40%.

В зависимости от величины города, его народнохозяйственного профиля, плотности застройки, природно-климатических особенностей, породный состав насаждений будет различным. В крупных индустриальных центрах, где создается наибольшая угроза санитарному состоянию воздушного бассейна, для оздоровления городской среды в окрестностях заводов рекомендуется высаживать клён американский, иву белую, тополь канадский, крушину ломкую, казацкий и виргинский можжевельник, дуб черенчатый, бузину красную.

7. Фитонциды растений

К санитарно-гигиеническим свойствам растений относится их способность выделять особые летучие органические соединения, называемые фитонцидами, которые убивают болезнетворные бактерии или задерживают их развитие. Эти свойства приобретают особую ценность в условиях города, где  воздух содержит в 10 раз больше болезнетворных бактерий, чем воздух полей и лесов.

 В чистых сосновых  лесах и лесах с преобладанием  сосны (до 60%) бактериальная загрязненность  воздуха в 2 раза меньше, чем  в березовых. Из древесно-кустарниковых  пород, обладающих антибактериальными свойствами, положительно влияющими на состояние воздушной среды городов, следует назвать акацию белую, барбарис, березу бородавчатую, грушу, граб, дуб, ель, жасмин, жимолость, иву, калину, каштан, клен, лиственницу, липу, можжевельник, пихту, платан, сирень, сосну, тополь, черемуху, яблоню. Фитонцидной активностью обладают и травянистые растения - газонные травы, цветы и лианы.

  На интенсивность  выделения растениями фитонцидов  влияют сезонность, стадии вегетации,  почвенно-климатические условия, время суток.

Максимальную антибактериальную  активность большинство растений проявляют  в летний период. Поэтому некоторые  из них можно использовать в качестве лечебного материала.

8. Ионизация воздуха растениями

Существуют аэроионы легкие, которые могут нести отрицательный или положительный заряды, и тяжелые - положительно заряженные. Наиболее благоприятное воздействие на окружающую среду оказывают легкие отрицательные ионы. Носителями положительно заряженных тяжелых ионов обычно являются ионизированные молекулы дыма, водяной пыли, паров, загрязняющих воздух. Следовательно, чистота воздуха в значительной мере определяется соотношением количества легких ионов, оздоравливающих атмосферу, и тяжелых ионов, загрязняющих воздух.

Существенной качественной особенностью кислорода, вырабатываемого зелеными насаждениями, является насыщенность его ионами, несущими отрицательный заряд, в чем и проявляется благотворное влияние растительности на состояние человеческого организма. Для более ясного представления о возможности растений обогащать воздух отрицательными легкими ионами можно привести следующие данные: число легких ионов в 1 см³ воздуха над лесами составляет 2000-3000, в городском парке - 800, в промышленном районе - 200-400, в закрытом многолюдном помещении - 25-100.

На ионизацию воздуха  влияет как степень озеленения, так  и природный состав растений. Лучшими  ионизаторами воздуха являются смешанные  хвойно-лиственные насаждения. Сосновые насаждения только в зрелом возрасте оказывают благоприятное воздействие на его ионизацию, так как вследствие выделяемых молодыми сорняками паров скипидара концентрация легких ионов в атмосфере снижается. Летучие вещества цветущих растений так же способствуют повышению в воздухе концентрации легких ионов. По данным В.Н. Власюка (1976 год), ионизация лесного кислорода в 2-3 раза выше по сравнению с морским и в 5-10 раз - с кислородом атмосферы городов. Поэтому леса, образующие зеленый пояс вокруг городов, оказывают значительное благотворное воздействие на оздоровление городской среды, в частности обогащают воздушный бассейн легкими ионами. В наибольшей мере способствуют повышению концентрации легких ионов в воздухе акация белая, береза карельская, тополелистная и японская, дуб красный и черешчатый, ива белая и плакучая, клен серебристый и красный, лиственница сибирская, пихта сибирская, рябина обыкновенная, сирень обыкновенная, тополь черный.

Так же растения усваивают  солнечную энергию и создают  из минеральных веществ почвы  и воды в процессе фотосинтеза  углеводы и другие органические вещества.

9. Заключение

Как мы видим, в последние  десятилетия планета из «относительно  чистой» неуклонно переходит  в разряд «грязной».

Веществ, которые загрязняют планету много и с каждым годом  их становиться все больше. Растения и сама атмосфера уже не справляются с их мощным потоком.

Несмотря на то, что  человечество начинает понимать проблему, которая над ними нависла, оно  пока не в состоянии изменить ситуации. Ведь мало, что города постепенно становятся более зелеными (благодаря насаждениям). Зеленые насаждения поглощают пыль и токсичные вещества. Они участвуют в образовании гумуса почвы, обеспечивающего её плодородие. Формирование газового состава атмосферного воздуха находится в прямой зависимости от растительного мира: растения обогащают воздух кислородом, полезными для здоровья человека фитонцидами и отрицательными аэроионами, поглощают углекислый газ. Зеленые растения  смягчают климат. Растения усваивают солнечную энергию и создают из минеральных веществ почвы и воды в процессе фотосинтеза, углеводы и другие органические вещества. Без растительного мира жизнь человека и животного мира невозможна. Животные, исключая хищников, питаются только растениями. Растения не только выполняют свою биологическую и экологическую функцию, но их разнообразие и красочность всегда «радует глаз» человека. Также некоторые растения являются лечебным материалом.