Влияние загрязнения окружающей среды на растения

В хозяйственной деятельности человека производится нормирование качества среды (воздуха, воды, почв) путем установления пределов, в которых допускается  изменение ее естественных свойств  Обычно норма определяется по реакции  самого чуткого к изменениям среды  вида организмов - индикатора, но могут  устанавливаться санитарно - гигиенически и экономически целесообразные нормативы. .

Природоохранная политика в народном хозяйстве проводится, главным образом  через законы, общие нормативные  документы (ОНД), строительные нормы  и правила (СНиП) и другие документы  в которых инженерно-технические  решения увязаны с экологическим  нормативом (Лисичкин, 1998).

Экологический норматив предусматривает  обязательные условия сохранения структуры  и функций экосистемы (от элементарного биогеоценоза до биосферы в целом), а также всех экологических компонентов, которые жизненно необходимы при хозяйственной деятельности человека. Экологический норматив определяет степень максимально допустимого влияния человека на экосистемы. Иными словами, недопустимыми в хозяйственной деятельности человека является являются такие действия человека, которые приводят к опустыниванию. Указанные ограничения в хозяйственной деятельности человека или ограничение влияний нооценозов на природную среду определяются максимальными для человека состояниями, его социально-биологической активностью и хозяйственными соображениями.

В качестве примера экологического норматива можно привести биологическую  продуктивность биогеоценоза и хозяйственную  производительность. Общим практическим нормативом для всех экосистем является сохранение их динамических качеств, прежде всего ненадежности и устойчивости (Трешоу, 1988).

Глобальный экологический норматив определяет сохранение биосферы планеты, и в том числе климата Земли  в виде природном для человека, благоприятном хозяйствования. Экология - процесс неуклонного и последовательного  внедрения систем технологических, управленческих и других решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов и условий наряду с улучшением или хотя бы сохранением качеством природной среды на локальном, региональном и глобальном уровнях (Лисичкин, 1998).

Экологизация технологий - мероприятие  по предотвращению отрицательного воздействия  производственных процессов на природную  среду. Осуществляется путем разработки малоотходных (ресурсосберегающих) технологий, аппаратов и оборудования, дающих на выходе минимум вредных выбросов.

Экологизированные технологии - производственные процессы и производства, которые  не нарушают естественные круговороты  в природе, сводят до минимума поступление  загрязняющих веществ в биосферу и гармонично вписывается в природные  условия.

В основу их должны быть положены следующие  принципы:

1. Пространственная компактность: каждое предприятие должно занимать минимально разумную территорию, а его цеха и отделы - работать по принципу: создание экологически чистой продукции, ее сбыт, возврат отходов производства.
2. Малоотходность (теоретически безотходность) технологий и производства.
3. Замкнутость производственных циклов, что позволяет сохранить в чистоте природную среду и уменьшить потребление природных ресурсов.
4. Возможность вторичной переработки (рекуперации) отходов до такой степени, чтобы сделать их допустимыми для размножения и включения в естественные круговороты.

Основными документами, регулирующими  вопросы охраны окружающей среды  являются федеральные законы:

а)  Закон об охране окружающей среды;

б) Закон об охране атмосферного воздуха;

в)  Закон об обращении с отходами производства и потребления.

Раздел XIII ст, 81, ст. 82, ст. 83, ст. 84.

Наиболее главным является закон  от 19 декабря 1991 г. № 2061-1 "Об охране окружающей среды" с изменениями и дополнениями, внесенными законами РФ от 21 февраля 1992 г. № 23971 и от 2 июня 1993г. № 5076-1. Предусматривается  административная, дисциплинарная и  материальная ответственность.

Глава II

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ  НА РАСТЕНИЯ

Загрязнение окружающей среды таит в себе опасность не только для  здоровья людей, но и наносит экологический  вред всей природе, в том числе  и растениям. Мхи и лишайники, чувствительные к загрязнению воздуха  обедняются. Желтеют и осыпаются  листья на древесных породах: березе, клене, липе и др. Прямо на ветках «сваривается» вишня в садах.

Щекинский комбинат «Азот» вот уже  на протяжении многих лет губит уникальный культурно-исторический объект - толстовскую  Ясную Поляну (Степановских, 2000).

Кустарники, деревья, травы вдоль  дорог накапливают значительные количества тяжелых металлов. Поэтому  сбор лекарственных трав и заготовка  кормов вдоль дорог стала в  наши дни недопустимой (Кавтарадзе и др., 1999).

Вблизи автомагистралей, где наблюдается  максимум концентрации свинца в воздухе, исследователи отмечают: ускорение  процесса старения листьев и целого растения,

- снижение зеленой массы и  веса корнеплодов,

- повышение зольности, увеличение содержания свинца,

- снижение интенсивности фотосинтеза (Трешоу, 1988; Кавтарадзе и др., 1999).

 

1. Воздействие загрязнителей воздушной среды на морфологическое строение растений.

Воздействие на фитоценозы оказывают  загрязняющие вещества, содержащиеся в окружающем растения воздухе, в  почве, воде.

Известно, что оксид углерода в  объемной концентрации более 1 % вызывает у растений усиленный рост корней, подавление активности некоторых ферментов, снижение энергии роста (Артамонов, 1986).

Избыток диоксида углерода в сочетании  с воздействиями озона способствует морфологическому изменению листьев, ветвей и корней, а также, изменяет скорость роста растений (Ревелль  и др., 1995).

Из высших растений повышенной чувствительностью  к оксиду серы имеют хвойные породы (кедр, ель, сосна) (табл.1). По сравнению  с лиственными породами, они на несколько порядков чувствительнее и любым изменениям в составе  атмосферного воздуха и отвечают на них замедлением роста, опаданием  хвои, изменениями во внешнем виде и другими параметрами (Покровская, 1973).

Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны  к загрязнению воздуха сосновые леса. Информативными по техногенному загрязнению воздуха являются морфологические  изменения хвойных растений, а  также продолжительность жизни  хвои (Трешоу, 1988).

Таблица № 1

Чувствительность древесных пород  к длительному загрязнению воздуха (по В. Г. Капли ну, 1981).

Растения	Загрязнители
	S02	HF	NH3	HCI, Cl
Ель (Рiсеа abies)	+++1	+ + +	+ +	+ + +
Сосна (Pinus sylvestris)	+++	++	+ +	+ + +
Пихта (Abies alba)	+++	+++	+ +	+ + +
Лиственница (Larix decidua)	++	++	+ +	+ +

 

Где, +++ - очень чувствительные, ++ - чувствительные, + - малочувствительные, - почти не чувствительные.

Для острого повреждения растений типично появление некротических  участков на листьях. Иглы хвойных имеют  ряд ксероморфных особенностей: толстую  кутикулу устьица, погруженные ниже поврежденности, склеренхиматозную  гиподерму и незначительный объем  межклеточного пространства. Эти  морфологические факторы, по видимому, объясняют относительно низкую восприимчивость  старых игл хвойных SO₂. которую называют «физическая резистентность». Такой тип резенстеитности, называемый «избегание», основан на ограниченном поглощении загрязняющих веществ (Каплин, 2001).

После экспозиции с высокими концентрациями SO₂ кончики игл выглядят как смоченные водой, однако скоро это переходит в красновато-коричневый или коричневый верхушечный некроз, который может распространиться до основания игл. Часто между некротической верхушкой и незатронутой зеленой тканью образуется четко выраженная разделительная линия.

Окраска поврежденной ткани зависит  от возраста игл: чем моложе иглы, тем  светлее окраска. Подобно этому  существует связь между местом повреждения  и возрастом игл. В то время  как у молодых игл симптомы появляются на самом кончике, у растущих игл повреждения появляются ниже кончика. С увеличением возраста локализованные некротические участки  наиболее часто встречаются в  средних и нижних частях игл (Трешоу, 1988).

Хроническое повреждение  игл часто напоминает их естественное старение. Продолжительный выброс небольшого количества SO₂ не вызывает необратимых повреждений клеток игл хвойных деревьев, но замедляет их рост. Следствие этого, иглы остаются короткими не только из-за меньшего размера клеток, но и из-за сокращения числа клеток. Часто наблюдается и хлороз. На кончике иглы появляются бледно-зеленые или желто-зеленые участки, которые расширяются до продольных полос, идущих от основания, а потом и по всей игле. Следующий этап - появление бледно-желтого цвета (на хвоинке), который затем переходит в коричневый и усыхание кончика иглы (Каплин,2001).

У хвойных различают легкие, средние, сильные и очень сильные  хронические повреждения хвои при  воздушных загрязнениях. Симптомы поражения  веществами SO₂ и HF очень схожи. Различие состоит в том, что при поражении HF симптомы распространяются не на все иглы и среди пораженных есть непораженные (Артамонов, 1986).

 

 

 

 

 

 

 

Таблица № 2

Влияния загрязнения воздуха диоксидом  серы на состояние хвои сосны (по В.Г. Каплану, 2001).

Хронические повреждения хвои	Физиологические и морфологические изменения  хвои	Среднегодовое содержание S02 в воздухе, мкг/м3
1. Легкие	Повышение содержания в клетках SO2 снижение интенсивности фотосинтеза, повышения интенсивности транспирации, укорочения длины хвоинок, продолжительности их жизни.	10-30
2. Средние	Изменение цвета хвои, увеличение грибных болезней	20-40
3. Сильные	Некроз  хвои	70-100
4. Очень сильные	Потеря  хвои, ажурность хвои, суховершинностъ	Более 100-120

 

Различия между острым и хроническим  поражением, вызываемым фторидами, не представляет большого интереса, так  как концентрация фторидов в ткани, приводящая к поражению, не всегда связана  с концентрацией фтористого водорода в атмосфере.

У сосны первыми симптомами поражения  HF является хроническое увядание и появление зеленовато-желтых пятен, особенно у кончиков игл. Редко хроническое изменение цвета распространяется по всей игле. По мере распространения поражения кончик иглы становится некротическим и приобретает коричневый цвет, приближаясь, таким образом, к симптомам острого поражения. К симптомам острого поражения относится появление некрозов первоначально от золотисто-серого до желтого, потом красновато-коричневого цвета, причем некроз начинается у кончика и продвигается на различные расстояния к базальной части в зависимости от концентрации фтористого водовода (Каплин, 2001).

В районах, в которых в течение  нескольких лет происходит выброс SO₂ и HF, у многолетних растений, в частности у деревьев, не только поражаются листья или иглы, но и изменяется режим роста. Эти фенотипические изменения приводят в основном к снижению нормальной скорости роста. Общее уменьшение роста подтверждается снижением радиального прироста, прироста в высоту, роста побегов и размера и количества игл. Изменение радиального прироста и уменьшение прироста по высоте являются стандартными методами оценки влияния эмоций загрязняющих веществ на лесные массивы.

В районах, загрязненных SO₂ происходит процесс усыхания хвои сосны, что также справедливо и для районов, загрязненных фторидами. Этот процесс, который проходит в пять этапов, начинается с потери игл в верхней части коры дерева, близкой к вершине, хотя молодые побеги наверху остаются нетронутыми (первая фаза). Во второй фазе потеря игл из средней части продолжается, что приводит к дальнейшей изоляции самой верхней части кроны (третья фаза). Четвертая фаза характеризуется усыханием всей верхушки дерева, а в окончательной стадии (пятая фаза) потеря игл начинается и в нижней части кроны. Увеличение числа высоких веток и продолжения опадения игл приводит к сильной изреженности вершин отдельных деревьев и в конце концов к разрушению всего древостоя.

Кроме изменений режима роста, вызванных  потерей игл, следует упомянуть  изменения, приводящие к деформации ствола, веток и кроны деревьев вследствие хронических выбросов загрязняющих веществ. Разительные изменения  формы кроны деревьев, в особенности  замедление ее нормального развития со стороны, обращенной к источнику  загрязнения, произошли в течение  последнего столетия. Такая крона  была названа Венцелем (Венцель,1971 по Федоркову, 2002) «флажковой». Различные  виды сосны, в том числе и сосна  обыкновенная, очень легко меняют форму кроны.