Экологический  мониторинг и экологическая экспертиза

Содержание

Тема 7. ВЛИЯНИЕ ВЫБРОСОВ НА БИОТУ. РАНЖИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ ПО БОТАНИЧЕСКИМ НАРУШЕНИЯМ

Техногенное загрязнение окружающей среды в первую очередь оказывает неблагоприятное воздействие на растения и их физиологические процессы. У них в результате накопления токсических концентраций соединений серы, свинца, хлора, окислов азота разрушаются пигменты пластид, снижается фотосинтетическая активность, нарушается общий метаболизм, уменьшается прирост и появляются признаки повреждений.

У многих растений развивается хлороз (бледная окраска) листьев между жилками под воздействием тяжелых металлов. Наблюдаются покраснения листьев (например, у смородины) под влиянием сернистого газа, пожелтение участков листьев (у лиственных пород) под воздействием хлоридов и др.

У ряда растений отмечается отмирание органических участков ткани листьев (точечные, пятнистые, верхушечные, краевые некрозы). Под воздействием озона у картофеля появляются пятна серого цвета с металлическим оттенком. Наблюдается преждевременное опадание листвы у лип и конских каштанов под влиянием соли, которой посыпают оледеневшие участки дорог.

На территории с высокой концентрацией загрязняющих веществ в атмосфере у деревьев отмечается низкорослость и изреженность кроны (особенно у хвойных пород). Микроскопические изменения у растений под влиянием газообразных веществ сводятся к уменьшению эпидермиса листьев, увеличению числа устьиц, толщины кутикулы, густоты опушения.

Чувствительность к загрязнениям различна у растений разных видов. Г.М. Илькун изучил чувствительность растений более 200 видов, составил оценку их газоустойчивости, т.е. способности нормально произрастать при определенных уровнях концентрации вредных газов в воздухе.

По этому признаку древесные и травянистые растения можно разделить на 5 групп:

1 – очень устойчивые;

2 – устойчивые;

3 – относительно устойчивые;

4 – мало устойчивые;

5 – неустойчивые.

В большинстве случаев растения, устойчивые к одним загрязнениям, оказываются в такой же мере устойчивыми и к другим.

Неустойчивые растения наиболее чутко реагируют на характер и степень загрязнения атмосферы, а это означает, что они могут служить живым индикатором состояния воздушного бассейна.

Растения – индикаторы как бы суммируют все без исключения важные данные о загрязняющих веществах, указывают скорость происходящих изменений, пути миграции и места скоплений их в экосистемах, позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека.

Это связано, прежде всего, с особенностями их биологии. У лишайников газообмен происходит свободно через всю их поверхность. Большинство токсических газов концентрируются в дождевой воде, а влагу лишайники, в отличие от цветковых растений, впитывают всей своей поверхностью. Наконец, лишайники не способны избавляться от пораженных ядовитыми веществами частей своего тела.

Настоящим врагом для лишайников является диоксид серы (сернистый газ), даже малейшее загрязнение воздуха, не влияющее на большинство высших растений, вызывает массовую гибель лишайников. Поэтому в ряде западноевропейских стран в окрестностях крупных промышленных городов почти полностью исчезли различные виды лишайников.

Для индикации загрязненности атмосферы тяжелыми металлами в Скандинавских странах используются сфагновые мхи и лишайники. Например, по данным шведских исследователей, свинец и марганец наиболее интенсивно накапливает мох сфагновый, произрастающий на олиготрофных болотах, его используют в качестве индикатора загрязнения атмосферы тяжелыми металлами.

Исследования эпифитных лишайников как биоиндикаторов качества окружающей среды проведены в промышленных районах Кольского полуострова (Мончегорск, Кировск, Апатиты).

Срезанные ветви ели и отрезки стволов берез с эпифитными лишайниками из незагрязненных районов прикрепляли к деревьям в непосредственной зоне промышленных предприятий. В течение четырех лет ежемесячно проводили анализ содержания вредных веществ в лишайниках. Уже за первые пять месяцев в этой техногенной зоне осталось не более 20% от общей массы эпифитных лишайников. Лишайники накопили огромные количества вредных компонентов, в том числе и тяжелых металлов.

После трехмесячной экспозиции валовые концентрации вредных веществ в эпифитных лишайниках составили: серы – 1660 мг/кг (в контрольных пробах из незагрязненных районов – 770), никеля – 2780 (контроль – 12), меди – 4010 (контроль – 12), алюминия – 3980 (контроль – 1480) и т.д.

На загрязненных территориях происходит отбор видов растений, наиболее устойчивых к конкретным веществам. Сокращение лесных площадей и появление безлесных или слабооблесенных ландшафтов приводят к заселению их однолетними и многолетними рудеральными видами (лебеда, марь, полынь, сложноцветные и др.). Вблизи металлургических заводов исчезает древесная растительность, и фитоценозы представлены солянкой и оленьей травой, которые приспособились к сильному загрязнению атмосферы. На незагрязненных участках эти травы не встречаются, поскольку там они не выдерживают конкуренции с другими видами, приспособленными к жизни в нормальных условиях.

Промышленные газы вызывают понижение интенсивности транспирации в 1,5-2 раза, угнетение фотосинтеза. Например, у сосны при загрязнении воздуха сернистым ангидридом фотосинтез понижается почти в 2 раза. При действии загрязненных газов происходит угнетение корневой системы, снижается масса корней, особенно физиологически активной их части.

Особенно токсичны газообразные ингредиенты промышленных отходов: сернистый газ, фтор, фтористый водород. Наиболее распространенным в загрязненной атмосфере и чрезвычайно токсичным для растений и животных является сернистый ангидрид.

Среди высших растений наиболее чувствительными к различным загрязнениям атмосферы являются хвойные породы (на первом месте – ель, пихта, сосна, лиственница). Особенно сильно страдают они от диоксида серы. При воздействии SO2 в концентрации 1:1000000 в течение двух месяцев на пятилетние ели у них наблюдается пожелтение и опадание хвои. Повреждениям подвержены и другие древесные породы – ясень и береза. Очень чувствительны к выбросам также зерновые культуры.

В зонах сильного загрязнения хвоя отмирает и опадает, просуществовав всего год (в нормальных условиях продолжительность жизни хвои 3-4 года). Лиственница, ежегодно сбрасывающая хвою, значительно устойчивее к диоксиду серы по сравнению с другими хвойными деревьями. На фтористый водород наиболее достоверными индикаторами, кроме хвойных, являются гладиолусы, тюльпаны, нарциссы, ландыши.

В таблице 5.29 приведены (в порядке снижения чувствительности) названия важнейших растений-индикаторов загрязнения атмосферного воздуха.

Таблица 5.29 - Основные растения-индикаторы

Под воздействием этих веществ у наиболее чувствительных растений быстро развиваются хорошо заметные признаки (симптомы) поражения. По их характерным особенностям удается определить вид загрязняющего вещества и степень загрязнения.

1. Диоксид серы

Сосна обыкновенная – типичным признаком повреждения является побурение кончиков игл хвоинок.

Ель европейская – хвоя буреет и опадает.

Ясень американский – между жилковое обесцвечивание листьев.

Папоротник (орляк обыкновенный) – красноватый некроз по краям.

2. Фтористый водород

Пихта европейская – цвет поврежденных участков хвои меняется от зеленого до красновато-бурого, при сильном повреждении хвоя опадает.

Гладиолус – обычно некротическая ткань появляется на вершине листа, затем распространяется вниз по всей ширине листа. Обесцвечивается от рыжевато-коричневого цвета до цвета слоновой кости.

Абрикос – признаки повреждения фторидами появляются сначала по краям листьев: пораженные участки обесцвечиваются, сливаются и распространяются по всему краю листа. Узкая заметная красновато-бурая полоса отделяет отмершую часть листа от живой ткани.

3. Озон

Сосна Веймутова – концы игл приобретают желтовато-коричневый цвет, наблюдается крапчатость хвои.

Табак – появление белых и бело-серых точек и пятен на листьях.

Картофель – серые, металлического оттенка пятна на верхней стороне листьев.

Ясень американский – красновато-пурпурные точки на старых листьях.

4. Аммиак

Граб обыкновенный, липа сердцевидная – наиболее чувствительны листья. Даже при низких концентрациях на нижней их части появляется глянцевитость или серебристость, при значительных концентрациях листья становятся тускло-зелеными, а затем бурыми и даже черными.

Если наиболее чувствительные к загрязнению атмосферы растения могут служить индикаторами, то самые устойчивые должны широко использоваться для озеленения поселков и городов с развитой промышленностью и обилием автомобилей.

Деревья могут поглощать разнообразные атмосферные загрязнения антропогенного происхождения, а органическое вещество лесной подстилки – адсорбировать весьма вредные компоненты (тяжелые металлы, окись углерода, пары ртути, аммиак и др.). Необходимо увеличить площади зеленых насаждений с учетом таких свойств растений, как газоустойчивость, пылеустойчивость и дымоустойчивость.

Наиболее устойчивы к загрязнению атмосферного воздуха белая акация, тополь канадский, платан восточный, шелковица белая, бересклет, боярышник, лох узколистый. Весьма устойчивы можжевельник, сосна эльдарская и др. Именно эти виды растений целесообразно использовать при формировании зеленых насаждений в городах.

Хорошие пылеуловители – ольха клейкая, лещина, калина, рябина, бирючина, боярышник, кизил.

Для оценки состояния экосистем на территории их ранжируют по ботаническим нарушениям (табл. 5.30)

Таблица 5.30 - Ранжирование состояния экосистем по ботаническим нарушениям