Влияние атмосферных загрязнителей на растения (стр. 2 из 3)

3. Озон.

Озон, третий из наиболее вредных загрязняющих веществ. Сначала он воздействует на растения на молекулярном уровне. И в этом случае первичным объектом воздействия оказываются устьица листьев и мембраны. Озон способствует закрыванию устьиц, однако степень воздействия сильно зависит от величины фоновой концентрации озона до наступления интенсивного воздействия. Устьица растений, выращивавшихся в профильтрованном воздухе, при действии значительных концентраций озона закрываются с более высокой скоростью.

Первичные гистологические изменения, которые можно наблюдать визуально, происходят в хлоропластах, которые через короткое время подвергаются грануляции, разрыву и приобретают светло-зеленую окраску. Прежде всего, воздействию подвергается строма; ее гранулирование может быть связано с изменением состава ионов в хлоропластах или с нарушением проницаемости мембран, связанным с действием озона. Мембраны хлоропластов разрушаются, хлорофилл диспергируется в цитоплазме, повреждается оболочка ядра клетки, и происходит плазмолиз клетки (рисунок 1).

рис. 1. Поражение растений озоном на ранней стадии:

1 – устьице, основной канал для поступления озона; 2 – разрушение протопласта; 3 – разрыв хлоропластов; 4 – нормальный хлоропласт; 5 – палисадный слой ткани листа, в котором происходят все изменения.

Озон обладает очень высокой реакционной способностью и теоретически можно ожидать, что он полностью израсходуется в результате реакции с первыми же молекулами, с которыми он вступает в контакт в оболочке клетки и клеточной мембране.

Разрыв клеточной оболочки и мембраны приводит к резкому изменению нормальных процессов обмена, вызывая увеличение потерь воды и нарушая баланс ионов. Установлено, что озон способен модифицировать аминокислоты, изменять механизм процессов белкового обмена, воздействовать на состав ненасыщенных жирных кислот. Кроме того, прослеживается очевидная связь между концентрацией загрязнений, обладающих окислительными свойствами, и уменьшением содержания хлорофилла и некоторых растворимых белков. Озон оказывает также сильное ингибирующее действие на процесс фиксации СО ₂.

3. Воздействие на растение в целом.

После того, как повреждению подверглось достаточно большое число растительных клеток, симптомы становятся видны невооруженным глазом. Во многих случаях симптомы, вызываемые разными загрязнениями, могут быть похожими. Так, при воздействии высоких или низких температур, недостатке влаги и при химической обработке могут возникать такие же симптомы, как и при действии загрязнителей. К этим симптомам относятся, хлороз или некроз листьев.

Выявление истинной причины повреждений во многих случаях является нелегкой задачей. При постановке диагноза необходимо проводить оценку синдрома в целом. Нужно, в частности, учитывать такие факторы, как присутствие различных организмов или вирусов, распределение поврежденных растений и то, в каком органе произошло повреждение, чувствительность растений к предлагаемому загрязняющему соединению, характеристики почв и местности, а также историю развития данной культуры или общее состояние экосистемы.

Можно отметить, что роль диагностики в процессе исследования влияния загрязняющих веществ на растительность столь же велико как для любой другой науки. Показатели исследований и опыт людей в данной области облегчают процесс предупреждения заболеваний, и их устранения.

Чувствительность растений.

Относительная чувствительность различных видов растений к действию данного загрязняющего вещества является одним из наиболее полезных критериев при диагностике.

Чувствительность представляет собой относительную величину, однако при одних и тех же условиях для определенных видов вредные воздействия проявляются при наиболее низких концентрациях загрязнений. Для каждого из загрязняющих веществ существуют свои наиболее чувствительные виды растений.

Таблица 1.

Виды растений, обладающих наибольшей чувствительностью

к основным атмосферным загрязнителям.

Диоксид серы

Люцерна Сосна

Ячмень Соя

Хлопок Пшеница

Пихта

Фториды

Абрикос (китайский сорт) Виноград оригонский

Гладиолусы некоторых сортов Персики (плоды)

Виноград некоторых европейских сортов Сосна

Зверобой

Озон

Люцерна Тополь

Ячмень Шпинат

Фасоль Табак

Ясень Пшеница

Овсы Сосна белая

4. Кислотный «дождь».

В последние годы обнаружено еще одно явление, связанное с загрязнением атмосферы и оказывающее влияние на биологические объекты. Это – кислотный «дождь», или точнее, кислые осадки. Осадки, как правило, всегда имеют, кислую реакцию. Это связано с присутствием в атмосфере диоксида углерода, а также оксидов азота и серы. Дождь, снег или пыль могут приобрести, более кислую реакцию из-за избыточного количества оксидов антропогенного происхождения. Осадки могут иметь и щелочную реакцию, в частности в тех районах, где присутствуют основные компоненты, например, ионы кальция. В настоящее время нет точных данных о том, каков относительный вклад антропогенных источников в образовании кислых осадков. А при рассмотрении данной темы для нас важно, какое действие оказывают кислые осадки на биологические объекты?

При изучении экосистем суши и сельскохозяйственных систем было установлено, что кислотные дожди могут вызывать повреждения растений. В обширном исследовании, посвященном действию искусственных кислых осадков (рН до 3,0) на различные культуры, для некоторых видов установлены отрицательные последствия, однако рост овощей и фруктов ускорялся; в случае зерновых какого – либо влияния не обнаружено.

5. Реакции экосистемы.

Выживаемость любой популяции, в конечном счете, зависит от ее генетического разнообразия. Существование различий между отдельными представителями популяции дает возможность приспособиться к изменениям, происходящим в окружающей среде, и тем самым обеспечить выживание вида. С течением времени наиболее приспосабливающиеся экземпляры и виды становятся доминирующими, и могут рассматриваться в качестве стабильных компонентов экосистемы.

Генетическое разнообразие популяции служит причиной того, что изменения окружающей среды приводят к возникновению преимуществ одних экземпляров перед другими. В условиях стресса, вызванного очень сильным загрязнением воздуха, могут погибнуть все растения, однако такие явления наблюдаются исключительно редко.

В тех случаях, когда семенная популяция выработала определенную устойчивость к действию загрязнителей, из семян вырастает новое поколение растений. Однако развитие органов, ответственных за половое размножение, может быть нарушено из-за присутствия в атмосфере высоких концентраций SO₂. Вследствие этого большими преимуществами обладают растения, размножающиеся неполовым путем, например за счет подземных столонов, корневых или ползучих побегов. Таким образом, клоны, то есть вегетативное потомство устойчивых экземпляров, могут селиться и размножаться в районах с высоким уровнем загрязнения. Загрязняющие вещества, образующиеся в результате фотохимических процессов, также оказывают воздействие на лесные экосистемы. Наблюдается гибель наиболее чувствительных экземпляров, хлороз и преждевременное опадание листвы.

6.Стандарты качества воздуха.

Стандарты качества воздуха, нормативы выбросов в атмосферу, различные законодательные акты и меры – все они направлены на то, чтобы обеспечить установку на промышленных предприятиях оборудования, позволяющего предотвратить загрязнение окружающей среды. В результате многолетней работы удалось уменьшить опасность загрязнения атмосферы во многих промышленных районах мира. Удалось ограничить количество фотохимических загрязнений.

Одним из многих существенных критериев является пороговая концентрация загрязняющих веществ, при которой происходят первичные повреждения растения. Наиболее важное значение имеет концентрация, при которой данное загрязнение начинает оказывать отрицательное воздействие на организм растения. Важными являются также продолжительность и частота воздействия, однако развитие и степень тяжести зависит и от других факторов. Для того чтобы причинить вред растению, необходимо согласованное действие ряда факторов. Чем более предрасполагающими являются параметры окружающей среды, тем вероятность повреждения растения выше.

Вещества, загрязняющие атмосферу, причиняли значительный вред растительному миру в течение многих десятилетий. По-видимому, с их вредным воздействием придется считаться и в будущем. Среди загрязняющих веществ следует упомянуть оксиды серы и азоты, озон, фториды, их различные комбинации; известно и много других загрязнителей. Дальнейший рост населения и промышленного производства приводит к увеличению опасности загрязнения. Для того чтобы сохранить в нормальном состоянии экосистемы и сельскохозяйственные объекты – а от этого зависит само существование жизни, необходимо осуществлять строгий постоянный контроль, обеспечивающий чистоту атмосферы.