Морфофизиологическая оценка состояния древесных растений в условиях урбанизированной среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ УРБАНИЗИРОВАННОЙ СРЕДЫ

Колмогорова Е.Ю., Неверова О.А.

Рост городов, развитие промышленности и автотранспорта в них являются причиной повышенного загрязнения окружающей среды. Несмотря на то, что многими авторами растения рассматриваются одним из факторов улучшения городской среды, следует признать, что высокая степень загрязнения, присущая урбанизированным территориям, приводит к ослаблению растительности, преждевременному старению, снижению продуктивности, поражению болезнями, вредителями и гибели насаждений.

Оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Кемерово показывает, что по комплексному показателю интегрального загрязнения атмосферного воздуха (КП) наиболее загрязнена атмосфера Кировского района (КП=9), далее следует Рудничный район (КП=7), далее Заводский (КП=6), Центральный (КП=5) и минимально загрязнена атмосфера Ленинского района (КП=3,4) (Быков, Неверова, 2003). КП рассчитан по 33 загрязняющим веществам, максимальные значения расчетных среднегодовых концентраций которых более 0,1 ПДК_с, это диоксид азота, аммиак, оксид азота, соляная кислота, серная кислота, сажа, сернистый ангидрид, сероводород, сероуглерод, оксид углерода, ксилол, стирол, толуол, 3,4-бенз(а)пирен, нафталин, амиловый спирт, бутиловый спирт, метиловый спирт, фенол, ксусная кислота, циклогексанол, динил, диметилформальдегид, формальдегид, ацетон, циклогексанон, диметиламин, монометиламин, циклогексиламин, нитробензол, бензин, бутилацетат.

В связи с вышесказанным целью представленных исследований являлось оценка состояния древесных насаждений в условиях комплексного загрязнения г. Кемерово, с использованием морфофизиологических характеристик листьев и побегов.

Исследования проводились в 2000 - 2003 гг. на территории пяти административных районов г. Кемерово: Ленинского, Центрального, Заводского, Рудничного, Кировского в различных типах насаждений: 1- вдоль магистралей, 2 - в скверах. Контрольные площади размещались в загородной зоне (в 30 км от городской черты южного направления).

Объектом исследования являлись древесные виды основного ассортимента - рябина сибирская (Sorbus sibirica Hedl.), липа сердцевидная (Tilia cоrdata Mill.), сирень обыкновенная (Syringa vulgaris L.), которые представлены во всех районах города и в изучаемых типах насаждений.

Оценку фотосинтетической способности листьев деревьев проводили в июне, июле и августе по уровню восстановленных ассимилятов бескамерным методом, разработанным О.Д. Быковым (1974). Изучение анатомических показателей ассимиляционного аппарата лиственных древесных растений проводили путем подсчета количества устьиц на 1 мм² и процента открытых и закрытых устьиц на гербарных образцах, размоченных в течение 24-х часов с помощью микроскопа и осветителя отраженного света ОИ-21 (Николаевский, 1999). Для морфобиометрических исследований с 10 модельных деревьев каждого района срезали по 10 ветвей (секатором на шесте с южной стороны из середины кроны дерева). Размеры побегов измеряли с помощью штангенциркуля с точностью до 0,01 мм, площадь листьев высчитывали по методике Кармановой (1976). Математическая обработка представленного материала проведена с помощью статистического пакета Statistica 5,5 для IBM - совместимых компьютеров. Для интерпретации полученных материалов использовался корреляционный анализ (метод главных компонент).

Рис. 1. Интенсивность фотосинтеза у листьев исследуемых древесных видов в условиях г. Кемерово (средние данные за 3 года).

Исследования показали, что в городской среде у древесных растений отмечается снижение интенсивности фотосинтеза. В примагистральных посадках у исследуемых растений максимальное снижение синтеза ассимилятов относительно контроля отмечается в августе: у сирени обыкновенной на 59 %, у липы сердцевидной и рябины сибирской на 80 и 57 % соответственно (средние значения за 3 года) (рис. 1).

По фотосинтетической способности в городе исследуемые древесные растения можно расположить в следующей убывающей последовательности: рябина сибирская, липа сердцевидная, сирень обыкновенная.

Наличие достоверной корреляционной связи между фотосинтезом и КП (комплексный показатель загрязнения) у липы и сирени (r = - 0,27 и -0,17, при p 0,05 соответственно, n = 504) доказывает, что с нарастанием техногенных факторов снижается интенсивность фотосинтеза у данных видов. У рябины корреляционная связь не наблюдается.

Таким образом, фотосинтетическая способность липы и сирени может служить в качестве индикатора уровней суммарного загрязнения различных зон города.

У исследуемых растений в условиях города наблюдаются явления ксерофитизации - уменьшается количество листьев на годичном побеге, их площадь, сырая и сухая масса (рис. 2, 3), снижается прирост годичных побегов (рис. 4). Указанные изменения более выражены у деревьев примагистральных посадок, а также у деревьев, произрастающих в Заводском и Кировском районах города.

Рис. 2. Количество листьев на годичном побеге у исследуемых древесных видов в условиях г. Кемерово ( средние данные за 3 года).

Рис.3. Площадь листьев на годичном побеге у исследуемых древесных видов в условиях г. Кемерово (средние данные за 3 года).

Рис. 4. Прирост годичных побегов в длину у исследуемых древесных видов в условиях г. Кемерово (средние данные за 3 года).

Установлено, что по морфометрическим характеристикам липа сердцевидная и сирень обыкновенная более чувствительны к городским условиям, по сравнению с рябиной сибирской. Данные корреляционного анализа показывают, что с увеличением показателя КП наблюдается уменьшение годичного прироста у исследуемых видов (r = -0,34, при p 0,05, n = 560).

У исследуемых видов деревьев в городе увеличивается число устьиц на 1 мм² листовой поверхности, повышается процент закрытых устьиц, причем, это в большей степени выражено у деревьев примагистральных посадок по сравнению со скверами. Максимальное увеличение числа устьиц на 1 мм² листа отмечается у липы (в среднем за годы исследований по городу у липы количество устьиц на единице листовой поверхности в скверах увеличивается на 96 %, в примагистральных посадках - на 106 %).

Данные корреляционного анализа показывают, что увеличение процента закрытых устьиц у исследуемых растений зависит от степени загрязнения районов города и уменьшается в ряду: Ленинский < Центральный < Рудничный < Заводский < Кировский (r = 0,5 при p<0,05, n = 560).

Следовательно, увеличение количества закрытых устьиц может рассматриваться как защитная реакция растений на высокое содержание промышленных газов в воздухе.

Таким образом, полученные нами экспериментальные данные свидетельствуют, что в г. Кемерово, в условиях комплексного загрязнения атмосферного воздуха, а также повышенного содержания выхлопных газов автотранспорта вдоль дорог наблюдается ослабление древесных растений, что выражается в снижении интенсивности фотосинтеза и ухудшении морфометрических характеристик листьев и побегов. С другой стороны, увеличение количества устьиц на листовой пластинке и степени их закрытости можно рассматривать как приспособительный механизм древесных растений к условиям техногенного загрязнения городской среды. Наличие достоверных корреляционных связей между КП и морфофизиологическими характеристиками листьев и побегов древесных растений доказывает возможность их использования для оценки степени суммарного загрязнения атмосферного воздуха.

древесный листья растение

Список литературы

Быков А.А., Неверова О.А. Моделирование загрязнения атмосферы и экологическое зонирование территории г. Кемерово //Инженерная экология. 2002, №6. - С.25-32.

Быков О.Д. Бескамерный способ изучения фотосинтеза: методические указания. - Л., 1974. - 17 с.

Карманова И.В. Математические методы изучения роста и продуктивности растений. - М.: Наука, 1976. - 221 с.

Николаевский В.С. Экологическая оценка загрязнения среды и состояние наземных экосистем методами фитоиндикации. - М.: МГУЛ, 1999. - 193 с.

Размещено на Allbest.ru