Газоустойчивость

Несовершенное до сих пор использование в каче­стве энергетического химического, металлургическо­го и иных ресурсов каменного угля, нефти, торфа, раз­личных руд и других видов минерального сырья, от­сутствие замкнутых циклов и средств очистки приводят к загрязнению воздуха вредными для растений газа­ми, особенно сернистым и серным ангидридами, оки­сью углерода, фтором, хлором, парами соляной и си­нильной кислот. Загрязняют воздух автомобильный транспорт, предприятия стройматериалов и др.

Сернистый и серный газы, проникая в мезофилл листа в токсических концентрациях, вызывают фото­окисление хлорофилла, хлороз, образуют сернистую и серную кислоты и тем самым резко изменяют рН кле­точного сока листьев.

Одновременно нарушается деятельность ферментов, уменьшается стабильность биоколлоидов и мембран, ингибируется фотосинтез (как световые, так и темновые реакции), нарушается белковый и углеводный об­мен в листьях, водный режим.

Растения сильно снижают свою продуктивность, урожайность, сопротивляемость к болезням и вредите­лям. При остром повреждении происходит коагуляция белков и других биоколлоидов, нарушения мембран и отмирание части или целого листа. Это подкисляющее действие сернистого ангидрида подтверждается тем фактом, что симптомы повреждений от него и от Фтори­стоводородной кислоты очень сходны. Возможно, что указанные вещества и другие газы вызывают образова­ние в клетках свободных радикалов, резко нарушающих общий обмен веществ и энергии в растении.

Газообразные токсиканты отрицательно влияют на плодоношение и семеношение древесных растений, за­вязавшиеся шишки у хвойных растений отличаются мень­шими размерами, а семена - меньшей массой и худшей всхожестью. Вредное воздействие оказывают газы и на прорастание пыльцы, длину пыльцевых трубок.

Такие токсиканты, как окислы азота, озон, перок­сиацетилнитрат и др., проникая в растение, действу­ют как сильнейшие окислители, прежде всего, на фос­фолипиды мембран, органелл и ЭПС клеток. В резуль­тате этого окисления мембраны теряют свои основные свойства, а клетки - свойственную им систему ком­партментов и структуру.

Обобщая изложенное, можно заключить, что воздуш­ные токсиканты в критических дозах вызывают серьез­ные сдвиги в ходе физиологических процессов растений. Но эти сдвиги могут быть обратимыми при небольших дозах и экспозициях. Высокие же дозы при длительном пребывании растений в среде с газообразными загряз­нителями приводят к полной дисгармонии физиолого­биохимических функций и отмиранию клеток и тканей.

Ю.З. Кулагин выделяет следующие основные фор­мы газо - и дымоустойчивости растений:

• анатомо-морфологическая, связанная с особенно­стями строения покровных и внутренних тканей, препятствующих проникновению газов и их рас­пространению по телу растения (ксероморфизм, плотное сложение внутренних тканей, пробка на побегах и стволах деревьев);

• физиологическая, основанная на снижении актив­ности газообмена, в частности, фотосинтеза, реф­лекторном закрывании устьичных щелей и т.д.;

• биохимическая, определяемая теми особенностями метаболизма, которые затрудняют или исключают повреждаемость ферментных систем и нарушения обмена веществ.

Следует отметить, что особой чувствительностью к газам обладают лишайники. Уже одна сотая той концен­трации SO₂, которая токсична для высших растений, сильно угнетает рост и развитие лишайников. Вот поче­му вокруг металлургических предприятий и в крупных городах лишайники встречаются весьма редко.

Из высших травянистых растений очень чувстви­тельны к SO₂ люцерна, люпин, клевер, фасоль, салат, редис, томаты, ячмень, цинния и другие растения, а устойчивы - рапс, лук, кукуруза.

Очень страдают от HF гладиолусы, тюльпаны, нар­циссы, шафран, кукуруза и мало повреждаются томаты, спаржа, пшеница, подсолнечник, алиссум, левкои, тагете­сы, целлозия, некоторые астры, гайллардия, цинния и др.

Из древесных растений: чувствительных к SO₂ и HF, следует назвать ель, лиственницу, сосну обыкно­венную, орехи; из устойчивых - туи, можжевельник, дуб черешчатый, клен американский, бузину и некото­рые другие.

Сернистый и серный ангидриды, фтористо-водо­родная кислота, хлор и другие газы, скапливаясь в атмосфере, сильно подкисляют воду дождей.

В настоящее время «кислые дожди» создали очень сложную проблему не только в самих промышленно развитых странах, но и в соседних странах с менее развитой промышленностью. В частности, сильно ухуд­шилось состояние лесов, их продуктивность. Кроме того, эти дожди вмешиваются в почвообразовательные процессы, наносят урон плодородию почвы, подкисляют воды озер и рек, вызывают коррозию металлов, повреждение зданий и памятников и ряд других труд­но предсказуемых явлений.

Повышенное содержанuе СО₂ также промышленного выброса, в несколько раз снижает повреждаемость растений сернистым ангидридом и окислами азота, что может найти практическое применение: на небольших площадях или около особо ценных растений в условиях аварийного выброса указанных токсикантов проводить тем или иным способом обогащение воздуха СО₂.

Отдельно следует сказать о твердых загрязните­лях атмосферы – цементной пыли, окислах тяжелых металлов, сажи и др. При выпадении пыли в количе­стве 1,0 - 2,5 г на 1 м² поверхности почвы резко ослаб­ляется фотосинтез и усиливается дыхание листьев в связи с повышением температуры более темных лис­тьев, нарушается водообмен. Лесоводами отмечалось снижение в 2 раза скорости роста основных лесообра­зующих древесных пород вблизи цементных заводов, выбрасывающих пылеватые загрязнения. Резко пада­ют декоративные свойства древесных растений в зоне действия пылеватых частиц.

Замечено также повышение чувствительности древесных растений вблизи промышленных предприятий к грибным и вирусным заболеваниям, нападению энтомовредителей.