Влияние загрязнения атмосферы на растения

Наземные органы растений обеспечивают организмы воздушным питанием, приводят эффективное улавливание и аккумулирование энергии солнечной радиации, обмен энергией и веществами со средой. Токсические газы и пары проникают в листья и другие органы растения по тем же путям, которые используются для обычного газообмена. Накопление в тканях токсических веществ или оседание на поверхности листьев, побегов и плодов выше определённого уровня нарушает функциональную деятельность и структуру, прежде всего, ассимиляционного аппарата.

Ранними симптомами происходящих в растениях нарушений под влиянием содержащихся в воздухе вредных веществ являются изменения активности фотосинтеза, дыхания и транспирации, обнаруживаемые с помощью, чувствительных физиологических методов, а нарушение структуры и клеток – под световым или электронным микроскопом. Начальные изменения физиологической активности и структуры органов растений обычно неглубокие и исчезают при устранении вызвавшей причины – действующего газа или пыли (Майснер, 1981).

Визуально различимые симптомы поражения листьев атмосферными токсикантами проявляется у разных видов по-разному, и зависят от концентрации, продолжительности действия и токсичности действующих веществ. В большинстве случаев они имеют вид верхушечного краевого хлороза или некроза листьев, сворачивания или гофрированности листовой пластинки, реже рассеянных по листовой пластинке некротических точек или пятен, общего потемнения, потери тургора и преждевременного опадения листьев.

Неоднозначная поражаемость растений токсическими газами и аэрозолями в сходных условиях отображает разную их газоустойчивость, пылеустойчивость и дымоустойчивость. 

Реакция растения на загазованность зависит и от их состояния и фазы развития. Осенью, по мере завершения вегетации, они устойчивее, чем летом; зимой – выносливее, чем осенью.

В результате хронических и острых поражений снижается плотность облиственности крон деревьев вплоть до полной потери листьев всей или частью кроны со стороны источника газов. На таких деревьях резко сокращается прирост, формируются укороченные побеги или флагообразная крона (Илькун, 1978).  

Под действием значительных концентраций вредных газов, особенно двуокиси серы и фтора, клетки мезофилла сплющиваются, их стенки спадают, pH клеточного сока снижается, нарушается углеводно – азотный режим, сама клетка деформируется, хлоропласты и хлорофилл разрушаются – всё это в мезофилле происходит довольно быстро.

    Сосудистая ткань повреждается несколько меньше, а одревесневшие, лигнифицированные клетки почти не меняются. Поэтому ксилема повреждается обычно мало, но флоэма – нежная «живая» ткань – повреждается довольно сильно. Кроме того, газы подавляют движение протоплазмы и растяжение клеток (Кулагин, 1974).

Даже невысокие концентрации промышленных газов влияют на физиологические функции, снижая, например, интенсивность транспирации почти в 1,5 – 2 раза. У деревьев в верхней части кроны транспирация падает быстро, верхушки побегов подсыхают. Дневной ход транспирации у поврежденных деревьев становится более изменчивым, что связано с нарушением регулярной деятельности устьиц. Дымовые газы угнетают фотосинтез, причем у сосны, например, он снижается более чем в 2 раза. Значительное повышение концентрации вредных веществ в клеточном соке может вызвать «острую реакцию» - некрозы участков листа. Но длительное более низких концентраций вызывает хронические повреждения. Токсичность SO₂ сильно варьирует в зависимости от температуры и светового режима. Максимальные повреждения проявляются в полуденное время при наибольшей освещенности и высокой температуре, а минимальные ночью, при затемнение газовые повреждения слабее, чем на открытом месте, газочувствительность листьев снижается с усилением их ксероморфность (Илькун,1978).

    Угнетение роста и развития зависит от чувствительности породы: из хвойных пород сильнее всего подавляется рост у лиственницы, несколько меньше у ели, а у лиственных - сильнее у осины.     

    Воздействие дымовых газов неблагоприятно сказывается и на развитии корневой системы: сильно снижается общая масса корней, а физиологически активных корней становится в 2 – 4 раза меньше, чем у неповрежденных растений. Однако одно и то же вещество у разных видов может вызвать неодинаковые эффекты, и наоборот, сходные повреждения могут быть вызваны различными веществами.

    Представители разных семейств повреждаются газами по-разному, но в пределах одного семейства имеются значительные колебания по устойчивости отдельных родов и видов. Особенно чувствительны к газовым загрязнителям лишайники: 0,01 концентрации SO₂, вредной для высших растений, уже нарушает дыхание лишайников, угнетает рост. В последнее время имеется много работ, показывающих, что распространение лишайников, например, по территории города, четко отражает степень загрязнения атмосферы. Травянистые растения повреждаются сернистым и другими газами обычно слабее, чем древесные (Барахтенова, 1988).