Влияние различных загрязнителей на состояние древесных растений в городской среде

Кустарник до 3 м. имеет широкий ареал распространения. К почве требовательна, засухоустойчива, выносит засоление, хорошо растет на каштановых почвах. Зимостойка.

      Используется  как красивое декоративное растение. 

     Малина Сахалинская – Rubus sachalinensis hereille

Полукустарник до 1 метра высотой. Произрастает на Среднем Урале, в Западной Сибири и на Дальнем Востоке повсеместно. Побеги с сизым налетом, волосистые, с желтовато-бурыми, красновато-игольчатыми шипами. Листья тройчатые, цветки белые на волосистых цветоносах. 

      Одуванчик холмовой – Taraxacum collinum D. C.

Травянистое растение. Имеет широкий ареал  распространения. Листья сизоватые, голые  или почти голые, неравномерно глубоко  перистонадрезанные на короткие отставленные треугольные доли, конечная доля обычно крупнее боковых, некоторые листья почти цельнокрайные. Обвертки 9-12 мм шириной и такой же высоты, листочки от яйцевидно-ланцетных до ланцетных, несколько сизоватые. Цветки светло-желтые с темной полоской на нижней стороне. Семянки около 2,5 мм длиной, буроватые, в верхней половине с острым бугоками. Растут на солонцеватых лугах. 

      Лапчатка гусиная – Potentilla anserina L.

Многолетние растения с ползучими укореняющимися надземными побегами. Листья на мохнатых черешках, пластинки их прерывисто-перистые, с 4-10 парами продолговато - обратно-ланцетных, глубоко- и острозубчатых листочков. Между ними маленькие немного зубчатые или цельные листочки, все с низу, а иногда и сверху, серебристо белые от густого опушения из длинных шелковистых волосков.

      Цветки 1-2 см диам., одиночные; лепестки ярко-желтые, в 1,5-2 р длиннее шелковистого опушения чашечки.

      Растет  по берегам рек, озер, на лугах и  пастбищах, вдоль дорог.

      При описании видов растений использовалась флора Центральной Сибири, 1979. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Глава 3. Влияние городской  среды на морфологические признаки растений

     Работы  Виноградова Б.В., 1964; Артамонова В.И., 1986;, Горышиной Т.К., 1979; Илькуна Г.М., 1971, 1979; Кулагина Ю.З., 1974; Сергеева Л.И.,1953, свидетельствует о том, что среди растений есть виды весьма чувствительные к загрязнению среды, есть и более выносливые. Поэтому можно говорить о разной степени устойчивости к загрязнению, подобно устойчивости к холоду, засухе и др. экстремальным экологическим воздействиям. Появление в окружающей среде токсических веществ представляет новый и при том недавно существующий экологический фактор, к которому растения еще не успели выработать адаптаций. Им приходится противостоять этому фактору, мобилизуя уже существующие средства устойчивости к другим неблагоприятным условиям. Поэтому трудно назвать какие-либо специальные признаки /морфологические или физиологические/, связанные с выносливостью к загрязнениям. Однако, есть сведения, что в ряде случаев устойчивыми к загрязнению оказываются растения, выносливые и к другим экстремальным условиям /морозостойкие, жаростойкие, засухоустойчивые/. Например, среди древесных пород дуб и белая акация более газоустойчивы по сравнению с более мезофильными липой и конским каштаном. Более стойки также растения, происходящие из районов с карбонатными и слабозасоленными почвами. Довольно стойки к загрязнению нитрофильные травянистые виды – сорняки: Galeopsis tetranit и др. По-видимому, устойчивости способствуют некоторые особенности строения листьев, в том числе прочный, не стареющий в течение вегетационного сезона восковой слой, защищенные устьица и т.д. В целом же проблема морфолого-физиологических основ в устойчивости растений к городским условиям – еще в начале разработки. 

     3.1 Анализ пылеудерживающей способности видов

     Одним из факторов, влияющих на рост и развитие растений является пыль. Пыль сама по себе, а так же благодаря образованию  туманов поглощает солнечные  лучи. Недостаток в городах солнечных  лучей, особенно ультрафиолетовых, способствует развитию болезнетворных бактерий. Только за 25 лет с начала II Мировой войны запыленность атмосферы в результате деятельности человека возросла на 70%, а суммарная солнечная радиация в связи с этим сократилась на 1% /Артамонов В.И., 1986/. Дальнейшее усиление запыленности может привести к падению температуры поверхности нашей планеты, нарастанию темпов таяния ледников.

     Пылевидные  частицы оказывают на растение как  физическое, так и химическое воздействие.

     Запыленность  нарушает работу устьичного аппарата, ограничивает процесс транспирации, способствует повышению температуры листьев на 2-4⁰, а иногда на 8-10⁰ по сравнению с незапыленными листьями, ослабляет процесс фотосинтеза, особенно при слабом освещении; понижает уровень сахаров в  тканях, темпы накопления сухого вещества и роста растений, уменьшает их урожай /Артамонов В.И., 1986/.

     Проведенное сравнение пылевого загрязнения  растений, произрастающих в Сохондинском заповеднике и в городе Чите, подтверждает выше сказанное. Процент запыленности листьев растений в городе в 2-10 раз превосходит показатель растений в заповеднике. Например, пылевое загрязнение листьев тополя бальзамического в заповеднике – 0,64%, в городе – 1,37%, лапчатки гусиной: в заповеднике – 0,64%, в Чите – 11,52 %

/см. табл. № 3/ .

     По  показателям пылевого загрязнения  среди древесных растений можно  выделить ряд в сторону увеличения значений: тополь бальзамический, береза плосколистная, шиповник иглистый. Но листья тополя в городе собирают пыли в 2,3 раза больше, чем в заповеднике. Таким образом, его пылеудерживающая способность выражена сильнее. В соответствии с этим можно, очевидно, рекомендовать для посадок в городе из данных видов тополь бальзамический.

     Сравнение растений города, находящихся на различном удалении от проезжей части улицы /ул. Бабушкина, Чкалова, Журавлева, парк ОДОРА, сквер Педуниверситета/, показало, что виды, растущие в сквере на расстоянии 30 м от автодорог, подвергались, в основном, меньшему пылевому загрязнению.

     Такую закономерность можно четко пронаблюдать на примере тополя бальзамического. Листья, которого в парке ОДОРА имеют загрязнение -  0,25%, а на ул. Бабушкина - 2,7%. То есть, способность листьев задерживать пыль возрастает в 10,8 раз.

     По  показателям пылевого загрязнения  можно выделить ряд в сторону увеличения значений: тополь бальзамический, яблоня Палласа, карагана древовидная и боярышник кроваво-красный.

     Огромное  значение в оптимизации окружающей среды имеет правильный подбор посадочного  материала тополя бальзамического, который нужно производить с калибровкой по половому признаку. Так в конце мая – июне месяце, при половом созревании женские особи образуют плоды, которые можно рассматривать как один из элементов загрязнения городской среды. Естественно, что в городе необходимо производить посадки данного вида материалом, взятым с мужских особей. 

     3.2 Динамика признаков  побегов

     3.2.1.Длина  побегов, облиственность  растений

     Влияние различных индустриальных загрязнителей  на общее состояние и отдельные  показатели жизнедеятельности растений очень велико.

     Наиболее  наглядно изменение внешнего облика растений. У деревьев и кустарников  на промплощадках листья мелкие, иногда сморщенные или необычной формы  – гофрированные, свернутые и т.д. /Горышина Т.К., 1991/. Но не только наличие промышленных предприятий влияет отрицательно на внешний облик растений. Это может быть и массированное действие выхлопных газов, засоление и загрязнение почвы и т.д.

     Результаты  наблюдений свидетельствуют, что существует заметное различие в длине побегов тополя бальзамического фоновых и загрязненных участков. В качестве фона взяты растения Каштака и с. Ивановка. Побеги, образуемые в условиях загрязнения значительно короче. Например: в Каштаке средняя длина побегов тополя бальзамического – 78.8 мм, а в городе у видов, произрастающих около клуба ТРЗ – 34,7 мм. Но по числу листьев различие менее заметное.

     Следовательно, ухудшение качества среды вызывает укорочение междоузлий. 

     3.2.2. Площадь листовой поверхности, плотность, вес листа

     Вся структура растений подчинена задаче – получить необходимое количество солнечной энергии и углекислого газа. Для этого нужна большая поверхность, воспринимающая солнечные лучи и контактирующая с воздушной средой. Измерения площади листовой поверхности растений Сохондинского заповедника и г. Читы показали, что листья древесных растений /таких как шиповник иглистый, береза плосколистная, тополь бальзамический/ в городе больше, чем листья этих же растений, произрастающих на территории заповедника.

     В экологически чистых условиях площадь  листовой поверхности березы плосколистной 13,4 см², а на техногенных участках г. Читы 16,9 см². хотя плотность расположения листьев на ветвях деревьев и кустарников в заповеднике выше, чем в городе. У той же березы плосколистной соответственно 8 7 листочков на побеге длиной 10 см /см. табл. № 3/. возможно, это объясняется более суровым климатом Сохондинского заповедника: более низкие температуры, меньшее количество осадков и т.д.

     Проведено сравнение растений города, произрастающих на разном удалении от проезжей части улицы  /ул. Бабушкина, Чкалова, Журавлева, парк ОДОРА, сквер Педуниверситета/. Исследуемые растения: ильм приземистый, боярышник кроваво-красный, яблоня Палласа, черемуха обыкновенная, тополь бальзамический, растущие в сквере на расстоянии 35 метров от автомагистрали, подвергались, в основном, меньшему пылевому загрязнению, имели более крупные листовые пластинки, с большей массой листовой поверхности. Площадь листа черемухи обыкновенной у проезжей части – 24,3 см², в сквере – 27,6 см². Вес соответственно: 12,4 мг и 13,7 мг. Особенно заметно отличие в размерах различного техногенного загрязнения: в парке ОДОРА размер листа 30 см², у проезжей части ул. Бабушкина – 18,3 см².

     Плотность листовой поверхности при приближении  к автомагистрали, в основном увеличивается в 2-4 раза. У караганы древовидной плотность листовой поверхности в парке ОДОРА -  0,01 г/см³, на ул. Бабушкина – 0,038 г/см³.

     У придорожных растений происходит усиленное  развитие механических тканей. Формируются  листья с мелкими клетками и весьма плотной их упаковкой, малым развитием межклетников, благодаря чему сильно сокращается внутренняя испаряющая поверхность листа, а следовательно, и меньшая способность к поглощению токсикантов. Такие изменения можно рассматривать в качестве адаптационных. 

     3.2.3. Устьичный аппарат

     С помощью микроскопа можно обнаружить, что у растений в городских условиях становиться гуще сеть жилок, более мелкие и многочисленные устьица / Горышина Т. К., 1991/. Трудно предположить, что это строение листа у растений на городских улицах вызвано лишь недостатком влаги. Дело в том, что такие изменения, напоминающие ксероморфоз, возникают не только от сухости, но и под влиянием других неблагоприятных факторов, в том числе и атмосерных.

     Проведенные эксперименты по подсчету числа устьиц на единицу площади у растений, произрастающих в городских условиях, показали, что действительно, при приближении к автомагистрали, количество устьиц возрастает. Подсчет производился у трех видов растений: тополя бальзамического, березы плосколистной и ильма приземистого. Эта закономерность наиболее выражена у последнего, количество устьиц у видов, произрастающих в природной посадке увеличивается в 1,8 р.

     Под влиянием химических загрязнений воздуха  нарушается целостность устьичных  клеток или наступает их «паралич». Клетки, замыкающие устьица, как бы застывают, теряют способность регулировать ширину устьичных щелей. А когда устьица постоянно открыты, еще больше увеличивается расход Н₂О растением на транспирацию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

На основании выше изложенного можно сделать следующие выводы:

1. Состояние растений в озеленении может служить хорошим показателем качества городской среды.
2. Адаптация растений к городским условиям осуществляется прежде всего за счет имеющихся приспособлений. Специфических адаптаций к городской среде не обнаружено.
3. Из комплекса анализируемых признаков следует признать пригодными для использования в фитомониторинге следующие: % пылевого загрязнения, размер листовой пластинки, плотность хлорофилловой вытяжки. Продуктивность фотосинтеза так же может быть отнесена к признакам высокой чувствительности, но нужна менее трудоемкая методика определения.
4. Все анализируемые растения на воздействие городской среды отвечают усилением общего ксероморфизма.
5. Из совокупности проверенных местонахождений растений наихудшими являются посадки вдоль автомагистралей, что требует особой тщательности в подборе видов растений для озеленения указанных участков.
6. Наиболее устойчивыми к городской среде оказались: карагана древовидная и тополь бальзамический, среднеустойчивыми: ильм приземистый, береза плосколистная, малоустойчивыми: боярышник кроваво-красный, яблоня Палласа, черемуха обыкновенная.

     Кроме того, мы можем рекомендовать:

     - При составлении характеристики /экологического паспорта/ отдельных районов или объектов города, рекомендуем учитывать биоморфологические признаки и свойства видов растений наиболее массово используемых в озеленении: тополя бальзамического, караганы древовидной и т.д.

     - Для выявления тенденций в  изменении качества окружающей среды необходимо проводить систематические наблюдения за состоянием растений, выделив ключевые участки, составляющие систему городского фитомониторинга.