70. Физиология растений в городе и промышленных центрах. Повышение устойчивости растений к загрязнениям окружающей среды (кислотным осадкам, тяжелым металлам, запылению и задымлению).

Урбанизация - одна из форм современного развития общества и окружающей среды. Рост городов, развитие промышленности и автотранспорта в них являются объективной реальностью современного мира. Одним из эффективных средств улучшения среды города как по результатам, срокам осуществления, так и по стоимости, является озеленение. Роль зеленых насаждений в снижении негативного воздействия окружающей среды заключается в их способности нивелировать неблагоприятные для человека факторы природного и техногенного происхождения. С этой целью многие экологи рекомендуют увеличить площадь зеленых насаждений в городах. Однако высокая степень воздействия негативных антропогенных факторов, присущая урбанизированным территориям, закономерно приводит к ослаблению растительности, преждевременному старению, снижению продуктивности, поражению болезнями, вредителями и гибели насаждений.

В изучении взаимоотношений городской среды и астений прослеживаются два направления. В работах первого растения рассматриваются как терморегуляторы и фитофильтры загрязнителей и шумов, оцениваются их ландшафтная, санитарно-гигиеническая, рекреационная и эстетическая значимость. Этот круг вопросов изучен достаточно полно. Второе направление связано с изучением воздействий факторов городской среды на жизнедеятельность самих растений. Многие из изучаемых биологических и экологических характеристик отражают реальное состояние зеленых насаждений в городе и закономерности изменений, происходящих во времени, а также являются достоверными индикаторами качества городской среды и могут использоваться в вопросах мониторинга загрязнения воздуха и почв.

В больших городах и промышленных центрах основными загрязнителями атмосферного воздуха являются углеводороды (газообразные С1-С5 алканы; пары C6-C8 алканов; пары ароматических углеводородов бензола, толуола; аэрозоли, содержащие полициклические ароматические углеводороды и т.д.). Осуществляя интенсивный газообмен с окружающим воздухом, и создавая слоем кутикулярного воска огромную липофильную поверхность, листья растений могут эффективно очищать воздух от газообразных органических загрязнителей и органических паров. Путем озеленения территорий лиственными и хвойными растениями можно существенно снизить уровень загрязнения воздуха.

Среди растений выделяют: 1 - биоиндикаторы с высокой чувствительностью к поллютантам, 2 - биоиндикаторы-накопители. Первая группа биоиндикаторов позволяет оценивать суммарную техногенную нагрузку на атмосферный воздух и почвы, вторая - загрязнение окружающей среды определенным токсикантом. Высокая концентрация предприятий химической, энергетической, топливной промышленностей, является причиной повышенного загрязнения окружающей среды. Это характерно для многих крупных промышленных центров и городов России.

Некоторые виды растений, характеризующиеся низкой газопроглоти-тельной способностью, являются высокоустойчивыми в условиях загрязненной среды. Однако наибольший средоулучшающий эффект проявляют растения, отличающиеся как высокой газопоглотительной способностью, так и устойчивостью к токсикантам. Исследователи отмечают необходимость экологического подхода к оценке газоустойчивости деревьев и кустарников. Потенциальная способность растений противостоять избыточному проникновению в них фитотоксикантов проявляется в полной мере лишь в оптимальных для каждого вида почвенно-климатических условиях. На поглотительную способность растений влияют внешние факторы, например свет, так как он играет принципиально важную роль в физиологической деятельности листа и устьиц. В условиях адекватного увлажнения почвы поглощение примесей растительностью почти постоянно в течение всего дня, так как устьица полностью открыты. При увлажнении поверхности растений скорость поглощения примесей может возрасти в 10 раз.

Результаты влияния антропогенных факторов среды на состояние растений.

Загазованность	проникая через устьица листьев и чечевички коры вредные химические вещества проникают в растения и нарушают обмен веществ, угнетают клетки
Задымленность и запылённость воздуха	мелкие грязевые частицы препятствуют газообмену и фотосинтезу
Засоление почвы	изменение водно-солевых характеристик почвы ведет к физиологическим нарушениям, гибели растений
Асфальтирование, уплотнение и каме нистость почвы	нарушает газообменный и водный режимы и ведет к генетическим и физиологическим изменениям.
Подземное воздействие на корневую систему	вибрации и излишнее тепло от теплоцентралей угнетают растения.
Неправильные и стихийные посадки	деревья утрачивают естественную форму кроны, посадки характеризуются горизонтально- сомкнутыми кронами и не дают солнечным лучам проникнуть к земле; посадки теряют свою защитную функцию.
Освещение в ночное время	нарушает естественные суточные ритмы.

Загрязнение атмосферы газами, пылью и аэрозолями, поступа­ющими с промышленных предприятий, создает неблагоприятные условия для роста растений. Растения в таких условиях резко снижают продуктивность, декоративность и часто погибают.

Согласно современным представлениям, токсический газ, попадая через устьица или эпидермис в лист, растворяется в во­де клеточных оболочек и взаимодействует с цитоплазмой. Пер­выми повреждаются клетки устьичных полостей, затем клетки губчатой палисадной паренхимы. Газ. растворяющийся в воде, образует кислоту или щелочь, которые взаимодействуют с про­топластом. Часть их нейтрализуется, а часть остается в свобод­ном состоянии. Кислоты разрушают хлорофилл, изменяют рН тканей листа и устойчивость биоколлондов цитоплазмы, повы­шают общую окисляемость, увеличивают дисперсность колло­идов и гигроскопичность тканей, отрицательно влияют на энзи-матический аппарат, нарушают обмен веществ в клетках листа и проводящих систем, снижают интенсивность фотосинтеза, по­вышают интенсивность дыхания.

Изучение влияния токсических доз сернистого ангидрида (50г) и хлора (Сl2) на листья древесных растений показало, что для каждого вида растений характерен свой уровень на­копления в листьях хлора (от 0,1, до 0,5%) и серы (от 0,2 до 0,9%). Растения, произраставшие в загрязненной вредными га­зами атмосфере, содержали хлора в листьях в несколько раз больше (2—2,25%). Постепенное накопление хлора в растени­ях приводит к отмиранию части тканей листа или целых ли­стьев в основном во второй половине их вегетации. Газоустой­чивыми являются те растения, в органах которых накаплива­ется повышенное количество серы и хлора. Активность фер­ментных систем у них высокая. К таким растениям относятся лох, шелковица, тополь, дуб туркестанский, гледичия и др., ко­торые также хорошо растут на засоленных почвах. Негазоус-тойчивыми оказались липа и каштан (они плохо растут на за­соленных почвах).

Таким образом, явления солеустойчивости и газоустойчиво­сти растений взаимосвязаны.

Загрязнители воздуха, широко распространенные атмосфер­ные компоненты — двуокись серы и озон, образующиеся при некоторых антропогенных воздействиях на окружающую сре­ду, проникая в растительные клетки, изменяют проницаемость мембран, вызывая либо усиление, либо уменьшение потоков ионов через них. Так, при воздействии двуокисью серы и озона на ткани листьев петунии значительно увеличивалась прони­цаемость мембран для калия. Атмосферные токсиканты сосре­доточиваются главным образом в хлоропластах и митохондри­ях, вызывая нарушения процессов фотосинтеза и дыхания.

Исследования показали, что условия минерального питания растений макро- и микроэлементами играют важную роль в снижении повреждаемости их токсическими газами. Так, без удобрений листья у деревьев были поражены на 70—90%, а при внесении удобрений — лишь на 10—30%.

Установлено, что растения, произрастающие в оптимальных условиях минерального питания и водообеспеченности, пере­носят достаточно высокие концентрации атмосферных загряз­нителей. Важная роль в повышении газоустойчивости растений принадлежит освежающим поливам растений путем дождева­ния. Дождь и освежающие поливы вымывают из листьев до-30% токсических веществ.

Следует отметить, что растения обладают высокой чувст­вительностью к таким широко распространенным загрязните­лям воздуха, как двуокись серы, фтористый и хлористый во­дород. Однако имеются более устойчивые к ним породы де­ревьев. Поэтому при озеленении городов, промышленных центров и создании защитных насаждений для плодовых садов, важен подбор газоустойчивых пород древесных и травянистых растений, информацию о которых можно получить в специаль­ной литературе, ботанических садах и дендрариях.