Применение биоиндикаторов для оценки состояния придорожных территорий
Реферат
Применение
биоиндикаторов для оценки состояния придорожных территорий
План
1. Нормы
воздействия вредных веществ для растений
. Влияние
транспортных загрязнений на жизнедеятельность растений
. Методы
оценки степени загрязнения ОС по состоянию растений
Литература
1. Нормы воздействия вредных веществ для растений
Для оценки загрязнения окружающей среды в качестве биоиндикаторов
используют как низшие растения - мхи, лишайники, так и высшие - хвойные породы,
поскольку они наиболее чувствительны к промышленным и транспортным
загрязнениям. Это могут быть как дикорастущие, так и культивируемые виды
растений. Кроме того, состояние экосистемы на придорожной территории можно
оценить визуально без специально посаженных растений. Анализ состояния зеленых
насаждений показал, что проективное покрытие газона придорожной территории
далеко от 100%. При этом почва у бордюров является сильно уплотненной
вследствие заезда паркующихся или маневрирующих автомобилей на территорию
газона. Это приводит к увеличению глубины промерзания почвы на уплотненных
участках в 3-4 раза, а также значительно уменьшает начальную скорость
впитывания воды. Уплотненный слой заметно снижает накопление влаги в
корнеобитаемой толще и ускоряет ее иссушение. Кроме того, уплотнение почвы
нарушает и тепловой режим .
Поиск возможных фитопатологии на исследуемой территории обнаружил краевой
некроз листьев (рис. 1), который, очевидно, имеет не инфекционную этиологию, а
также отслоение коры. Наиболее вероятные причины: переуплотнение и засоление
почвы, недостаток кислорода, повышенное содержание в воздухе оксидов азота. На
рис. 2 продемонстрировано интенсивное загрязнение листовой пластинки сажей и
пылью с оживленного проспекта, что препятствует нормальному фотосинтезу,
тепловому и влагообмену.
Рис. 1. Краевой некроз листьев
Рис. 2. Загрязнение листа сажей
Таким образом, основной причиной снижения физиологического статуса
ближайшего к крупным магистралям ряда деревьев можно считать газопылевые
выбросы транспортных потоков и неблагоприятное изменение почвенных режимов.
Сравнительный анализ ПДК загрязнителей воздуха для древесных пород и полученных
данных по концентрациям загрязняющих веществ атмосферы говорит о превышении
предельно допустимых концентраций по саже в 58 раз, по оксидам азота - в 21
раз. Причем ни один из этих показателей в течение суток не опускался до
предельно допустимых значений (табл. 1).
Таблица 1 ПДК характерных в отработавших газах автомобилей вредных
веществ в атмосфере для древесных пород (определены методом оценки
интенсивности фотосинтеза)
Согласно данным других авторов (табл. 10), объединивших различные
нормативы допустимого загрязнения воздуха для зеленых насаждений, превышение
предельно допустимых концентраций по окислам азота составляет в среднем 4,4
раза.
Согласно мнению разработчиков табл. 2, использование дифференцированных
по каждому ингредиенту ПДК (минимальных, средних, максимальных) и временному
интервалу действия ингредиента позволит учитывать специфические зональные и
локальные условия территории, что, несомненно, более перспективно. В
благоприятных для произрастания древесных растений почвенных,
погодно-климатических и других условиях можно использовать средние и
максимальные значения ПДК ингредиентов, а в неблагоприятных - более жесткие
(минимальные) показатели ПДК.
Известно, что деревья обычно умирают медленно. На спиле ствола видно,
когда дерево заболело, хотя оно погибло много лет спустя. Внимательно
присмотревшись, можно достаточно рано поставить диагноз. Обычно хвоя елей и
пихт не опадает 7-10 лет, у больных же деревьев, ближе к стволу, она начинает
постепенно осыпаться, и крона становится все более прозрачной. Больные
лиственные деревья также теряют листву, у них часто отслаивается кора.
Таблица 2 Нормативы допустимого загрязнения воздуха для зеленых
насаждений
Вредные насекомые активно размножаются в искусственных насаждениях.
Здоровые деревья умеют защитить себя от непрошенных гостей: они
закупоривают смолой ходы, сделанные древоточцами и их личинками. Однако под
влиянием загрязненного воздуха и кислотных дождей снижается жизнеспособность
деревьев.
Деревья не могут противостоять своим врагам. Ослабленные ветви и стволы
легко ломаются под тяжестью снега и порывами ветра. Массовое появление
насекомых никогда не является причиной болезни леса, а всегда - ее следствием.
Данный факт становится очевидным, если вспомнить, что на животных растения
оказывают либо аттрактивное (привлекающее), либо репеллентное (отталкивающее)
действие. Это особенно важно для фитофагов при выборе кормовых растений и для
паразитов при выявлении растений-хозяев. К примеру, ослабленные в результате
физиологических нарушений деревья выделяют летучие вещества, информирующие
стволовых вредителей о том, что они могут их заселять. Аттрактивное действие
таких соединений наиболее сильно проявляется у свежесрубленных деревьев, т.е. у
умирающих растений, находящихся на пределе физиологической ослабленности.
2. Влияние транспортных загрязнений на жизнедеятельность
растений
загрязнение
воздух транспортный растение
Возвращаясь к проблеме оценки загрязнения придорожной территории с
помощью специально посаженных биоиндикаторов, необходимо отметить, что
отрицательное воздействие выхлопных газов автомобилей проявляется на некоторых
растениях настолько отчетливо, что их с успехом можно использовать для
обнаружения опасной для здоровья людей концентрации выбросов транспортных
потоков. Чрезвычайно чувствительна к выхлопным газам транспортных средств
традесканция. Окраска ее тычинок меняется из синей в розовую при увеличении в
воздухе содержания некоторых газов, выбрасываемых двигателями внутреннего
сгорания. Помимо этого растения могут выступать в качестве индикаторов
образования фотохимического смога. С помощью гамма облучения японские биологи
вывели очень чувствительный к смогу сорт бегонии, которая при первых признаках
фотохимического смога покрывается пятнами. Если концентрация фотооксидантов
продолжает увеличиваться, то пятна вздуваются, затем образуются сквозные
отверстия. Кроме того, японские исследователи предложили в качестве индикатора
повышенной концентрации в воздухе озона растения ипомеи сорта Scarlet О'Наrа. В
Швейцарии для этой же цели применяются тополь черный и клевер луговой. В
Германии используют следующие биоиндикаторы загрязнения воздуха: общего
загрязнения - лишайники и мхи; тяжелыми металлами - слива, фасоль обыкновенная;
диоксидом серы - ель, люцерна; сероводородом - шпинат, горох; фотооксидантами -
крапива, табак; полициклическими ароматическими углеводородами - соя, недотрога
обыкновенная.
Таким образом, учитывая высокую чувствительность некоторых растений к
воздействию автотранспортного загрязнения, их можно использовать в качестве
индикаторов его уровня на придорожной полосе. Однако для этого необходимо
соблюдение следующих условий:
воздействия должны приводить к заметной реакции растения;
эффекты должны хорошо воспроизводиться и характеризоваться специфическими
симптомами, свойственными воздействию конкретных загрязняющих веществ;
растения должны обладать чувствительностью к низким концентрациям
загрязняющих веществ и быть устойчивыми к болезням и вредителям.
Известно несколько эффектов воздействия загрязнения воздуха на растения,
которые можно условно разделить на эффекты острого и хронического воздействия.
Примерами первого типа являются хлороз или некроз ткани листьев, опадание и
свертывание листвы, искривление стеблей. К эффектам хронического воздействия
относится замедление или прекращение нормального роста и развития растений,
медленное увядание растения или его органов.
Основной проблемой использования растений-биоиндикаторов для мониторинга
автотранспортного загрязнения является оценка эффекта одновременного
воздействия на растения нескольких веществ, находящихся в воздухе, которое
может быть аддитивным, антагонистическим или синергетическим. Поэтому идеальное
растение-индикатор должно обладать исключительной чувствительностью к действию
только одного загрязняющего вещества.
Значительно проще оценить общее воздействие дороги на придорожную
экосистему. Согласно исследованиям последних лет, выявлены различные
зависимости «доза-эффект» для некоторых биологических видов с учетом факторов,
воздействующих в придорожной зоне. Так, неудовлетворительное состояние березы
наблюдается при количестве обменного натрия 0,55%, суммарном показателе
концентрации загрязнения почв тяжелыми металлами, равном 68, и интенсивности
движения более 3600 авт./ч. Удовлетворительное состояние березы наблюдалось при
интенсивности движения 2500 авт./ч.
Аналогичные данные были найдены и для других видов деревьев (табл. 3).
Таблица 3 Влияние внешних факторов на состояние растений
3. Методы оценки степени загрязнения ОС по состоянию растений
Важно отметить, что ухудшение состояния различных видов древесной
растительности не всегда связано с накоплением почвой тяжелых металлов и солей,
но почти всегда определяется увеличением интенсивности транспортного потока.
Поэтому интенсивность транспортного потока является наиболее значимым фактором
для оценки уровня антропогенной нагрузки на придорожную экосистему.
Таблица 4 Признаки повреждения растений при остром воздействии
пороговых концентраций газов в атмосферном воздухе
Согласно данным ряда авторов о повышенной концентрации загрязняющих
веществ в придорожной полосе, влияющей на экосистемы, сигнализируют следующие
признаки:
появление ослабленных деревьев и сухостоев среди доминирующих видов;
заметное уменьшение размеров хвои и листьев;
преждевременное пожелтение и опадание листьев;
депрессия прироста по высоте и диаметру деревьев;
появление некрозов хвои и листьев, снижение срока жизни хвои;
возрастание повреждений деревьев грибами и насекомыми;
обеднение почвы питательными веществами и ее закисление.
Литература
1. Денисов
В.Н.; Рогалев В.А. «Проблемы эколизации Автомобильного транспорта» - С-П., ЭКО,
2004 г. - 194с.
. Коробкин
В.И «Экология» - М., 2006. - 465с.
. Руденко Б.
«Цена цивилизации», Наука и жизнь. - 2004. - № 7. - С.32 - 36.
. Шишков Ю.
«Хрупкая экосистема Земли и безответственное человечество», Наука и жизнь. -
2004. - № 12. - С.2 - 11.
. Кириллов
Н.Г. «Проблемы экологии автомобильного транспорта России», М., 2007
. Журнал «За
рулем», №9 (927), сентябрь 2008г.