Оценка устойчивости лиственницы сибирской в условиях загрязнения выбросами автотранспорта Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 632

ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ В УСЛОВИЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВЫБРОСАМИ АВТОТРАНСПОРТА

© 2009 г. О.Л. Цандекова

Институт экологии человека СО РАН, Institute of Human Ecology of Siberian Division RAS,

650065, Кемерово, пр. Ленинградской, 10, 650065, Kemerovo, Leningradskiy Ave, 10,

[email protected] [email protected]

Дана оценка устойчивости лиственницы сибирской в условиях загрязнения выбросами автотранспорта. Установлено, что у данного вида снижалось количество пигментов. Выявлено, что ускорение прохождения основных фаз развития и сокращение продолжительности вегетации привело к угнетению жизненного состояния исследуемого растения. Предлагается использовать лиственницу сибирскую в качестве индикатора к загрязнению городской среды.

Ключевые слова: загрязнение атмосферного воздуха, устойчивость, хлорофилл, пигментный комплекс, фенологические показатели, жизненное состояние растений.

In work the estimation of stability of a larch Siberian in conditions ofpollution is given by emissions of motor transport. It is established, that at the given kind the quantity ofpigments was reduced, there was an acceleration ofpassage of the basic phases of development, reduction of duration of vegetation and oppression of a vital condition.

Keywords: soiling the atmospheric air, stability, chlorophyll, pigment complex, fenological factors, life condition of the plants.

Загрязнение атмосферного воздуха относится к наиболее острой экологической проблеме г. Кемерово. Крупнейшими загрязнителями являются предприятия энергетики, металлургии и химии. Количественный рост и неудовлетворительное техническое состояние автопарка, значительная доля транзитного движения, низкая пропускная способность и недостаточное инженерное обеспечение магистральных улиц оказывают существенную дополнительную нагрузку на атмосферу города. На долю автотранспорта приходится более 50 % выбросов вредных веществ.

При неблагоприятных воздействиях выбросов автотранспорта древесные растения подвергаются ряду неблагоприятных воздействий. У растений появляются некрозы на листьях (хвое), снижение возраста хвои (у хвойных видов), ускорение усыхания нижних ветвей в насаждениях. В связи с этим древесные растения имеют пониженную декоративность и не выполняют экологических функций, нарушаются фенорит-мы роста и развития растений, а также сокращаются сроки жизни деревьев. Жизнедеятельность древесных растений определяется функционированием взаимосвязанных и взаимозависимых физиологических, биохимических, морфометрических и других процессов. Функциональная активность фотосинтетического аппарата, фенологические особенности растений и степень нарушения жизненного состояния могут служить в качестве индикаторов состояния среды, а также диагностическим признаком состояния растений [1-3].

Цель исследований - оценить устойчивость лиственницы сибирской в условиях загрязнения выбросами автотранспорта.

В задачу исследований входило:

- изучение содержания пигментного комплекса в хвое лиственницы сибирской;

- исследование фенологических особенностей данного вида;

- оценка жизненного состояния по степени нарушения ассимиляционного аппарата и крон.

Объекты и методы исследований

Объектом исследований служила лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.), произрастающая в непосредственной близости от локального очага загрязнения выбросами автотранспорта (перекресток: пр. Кузнецкий - ул. Красноармейская). Содержание загрязняющих веществ на исследуемом перекрестке города (доли ПДК): N02 =7,03; СО =1,63; N02+ 802 = 7,00, который считается одним из наиболее загрязненных. В качестве контроля использовали деревья внутриквар-тальных посадок Ленинского района города. Средний возраст лиственницы составлял 35-40 лет.

Для изучения устойчивости лиственницы сибирской применяли следующие методы исследований:

- содержание хлорофиллов а и Ь, их суммы, суммы каротиноидов определяли спектрофотометриче-ским методом [4];

- изучение фенологических особенностей проводили по основным фенофазам: Пб1 - появление зеленого конуса листьев на конце почки; Ос1 - появление окраски листьев; Ол1 - начало осеннего листопада; Пл3 - наличие плодов; продолжительность вегетации (Ол1 - Пб1) [5];

- для оценки жизненного состояния применялся визуальный метод, в основу которого положено определение степени нарушения ассимиляционного аппарата и крон. В этом случае оценивалось: 1 - процент живых (Р1) ветвей в кронах деревьев (10 % = 1 балл); 2 - степень охвоенности (Р2) крон (10 % = 1 балл); 3 - процент живых (без некрозов) листьев (хвои) (Р3) в кронах (10 % = 1 балл); 4 - средний процент (Р4) живой площади листа (10 % = 1 балл). Суммарная оценка состояния деревьев (Св) проводилась по 10 модельным деревьям по формуле: Св = Р1 + Р2 + Р3 + Р4 [6].

Результаты и их обсуждение

Проведенные исследования показали, что максимальное накопление содержания зеленых и желтых пигментов как у опытных, так и у контрольных растений отмечалось в июле. Это можно объяснить тем, что у лиственницы сибирской в этот период активно развивается фотосинтетический аппарат. На исследуемом перекрестке города у лиственницы сибирской выявлено снижение количественных характеристик пигментов за вегетацию: хлорофилла «а» - на 10, хлорофилла «б» - на 27, суммы хлорофиллов - на 17, суммы каро-тиноидов - на 6 % относительно контроля (рис. 1).

На этом же перекрестке у лиственницы сибирской отмечалось в большей степени снижение концентрации хлорофилла «б» и суммы хлорофиллов, в меньшей степени - хлорофилла «а» и суммы каротиноидов.

2 1,8 1,6 ' 1,4 1,2 1

0,8 . 0,6 : 0,4

19 I-

п— - ii_

- XI— 9 « 5]-

НТт Т" -■tffl- Jt

июнь | июль |август хлорофилл "а"

июнь июль август хлорофилл "б"

июнь июль август

сумма хлорофиллов ("а+б")

июнь июль август

сумма каротиноидов

Рис. 1. Содержание пигментов у лиственницы сибирской: - контроль; - пр. Кузнецкий - ул. Красноармейская

Фенологические исследования показали, что на контрольном участке начало появления зеленого конуса листьев у лиственницы сибирской наблюдалось 23.04, что раньше на 3 дня, чем у опытных растений. Продолжительность вегетации составляла 142 дня, что меньше, чем в контроле, на 8 дней.

На исследуемом перекрестке у лиственницы наблюдались некоторые различия в наступлении и длительности отдельных фенофаз. Установлено, что у опытных деревьев наблюдалось более раннее появление зеленого конуса листьев на конце почки - на 3 дня. У деревьев в городе отмечено более раннее (на 8 дней) появление осенней окраски листьев и начало осеннего листопада раньше на 5 дней. Ускорение прохождения основных фенофаз у исследуемого вида приводит к сокращению продолжительности вегетации на исследуемом перекрестке города и, следовательно, к ускорению процессов старения.

По мнению некоторых авторов [5, 7], указанные нарушения фен^ритмов и развития растений вызваны загрязнением атмосферного воздуха, вызывающим уменьшение площади листовой поверхности, преждевременное старение растений, потерю декоративности. Наши исследования подтверждают данную закономерность. В связи с этим фенологические методы можно использовать для выявления высоких уровней загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта.

Анализ показателей жизненного состояния подтверждает, что у опытных растений снижался данный показатель за счет уменьшения количества живых ветвей в кроне на 5, степени охвоенности - на 15, доли живой (без некрозов) хвои - на 25 и живой площади хвои - на 20 % относительно контроля. У лиственницы сибирской, произрастающей на исследуемом

перекрестке, балл ЖС соответствует 33 (рис. 2).

%

Рис. 2. Характеристика жизненного состояния лиственницы сибирской : П - контроль; П - пр. Кузнецкий -ул. Красноармейская; 1 - % живых ветвей в кроне; 2 - степень охвоенности; 3 - % живой (без некрозов) хвои в кроне; 4 - средний % живой площади

Таким образом, проведенные исследования по изучению состояния лиственницы сибирской, произрастающей в условиях локального загрязнения выбросами автотранспорта, выявили общую тенденцию к снижению ее устойчивости.

Установлено, что у лиственницы сибирской снижалось количество пигментов, в большей степени хлорофилла «б» и суммы хлорофиллов («а+б»), в меньшей - хлорофилла «а» и суммы каротиноидов. Отмечено, что ускорение прохождения основных фе-нофаз и сокращение продолжительности вегетации привело к угнетению жизненного состояния у исследуемого вида. У лиственницы сибирской выявлено ухудшение данного показателя за счет увеличения количества мертвых ветвей в кронах, снижения степени охвоенности и увеличения некротизации хвои.

Следовательно, лиственница сибирская является весьма чувствительным видом и ее можно использовать как индикатор к загрязнению городской среды.

Литература

1. Неверова О.А., Колмогорова Е.Ю. Древесные растения и

урбанизированная среда: Экологические и биотехнологические аспекты. Новосибирск, 2003. С. 121-163.

2. Николаевский В.С. Эколого-физиологические основы

газоустойчивости растений. М., 1989. 65 с.

3. Николаевский В.С., Васина И.В., Николаевская Н.Г. Влия-

ние некоторых факторов городской среды на состояние древесных пород / Лесной вестн. 1998. № 2. С. 28-38.

4. Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. Боль-

шой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание. М., 1975. 391 с.

5. Николаевский В.С. Экологическая оценка загрязнения

среды и состояния наземных экосистем методами фи-тоиндикации. М., 1999. 193 с.

6. Николаевский В.С., Николаевская Н.Г., Козлова Е.А.

Методы оценки состояния древесных растений и сте-

120

100

80

! 60

40

20

0

2

3

4

0

пени влияния на них неблагоприятных факторов // 7. Беляева Л.В., Николаевский В.С. Биоиндикация загряз-Лесной вестн. 1999. № 2. С. 76-77. нения атмосферного воздуха и состояния древесных

растений // Науч. тр. МЛТИ. 1989. Вып. 222. С. 36-47.

Поступила в редакцию_19 мая 2008 г.