Тема: Растения в условиях химического загрязнения окружающей среды

Растения играют важную роль в нашей жизни, участвуя в пищевых экологических цепочках, являясь производителями кислорода воздуха, выполняя средозащитные функции. Поэтому особенно важно знать, как реагируют растения на химическое загрязнение среды.

Влияние загрязнения окружающей среды на растения. Роль растений в формировании экосистем особо важна при химическом загрязнении окружающей среды. Повышенное содержание в почве и воздухе химических веществ приводит к гибели растений, снижению фитомассы, прироста, продуктивности, формированию аномальных биоморф, сокращению сроков вегетации, изменениям количественного состава химических элементов растений, изменению видового состава, сокращению числа видов и др.

Техногенные эмиссии оказывают влияние на величину накопления пластидных пигментов и их соотношение. У некоторых видов наблюдается тенденция к формированию в этих условиях ксероморфной структуры листа, которая характеризуется повышенным содержанием хлорофилла в ассимиляционном аппарате, у других, наоборот, мезоморфной с пониженным содержанием хлорофилла (Гетко, 1989).

При повышенном содержании металлов и тяжелых металлов в почве и воздушном пространстве растения начинаю аккумулировать их в вегетативных и генеративных органах. Растения разных видов по-разному реагируют на увеличения токсических веществ. Однако с увеличением токсической нагрузки видовые различия в накоплении химических элементов в тканях большинства видов растений закономерно уменьшаются (Безель, Жуйкова, 2007).

В условиях токсического действия загрязнителей в растительных организмах протекают приспособительные реакции.

Эпифитные лишайники при постепенном увеличении токсической нагрузки реагируют не постепенным изменением своих параметров, а резким сокращением численности, в то время как другие группы лишайников реагируют по принципу «доза-эффект».

Выявлены растения, поглощающие из окружающей среды сравнительно большие количества ксенобиотиков, например клен полевой, акация белая, груша кавказская дикая, орех грецкий, каштан обыкновенный, яблоня обыкновенная, сирень обыкновенная, ива, ольха бородатая, осина, ясень, сосна, туя и др. (Дурмишидзе С.В., 1978).

В условиях промышленного загрязнения воздуха древесным листопадным видам присуще сокращение срока жизни листьев и ускорение цикла сезонного развития (Солярникова, З.Н., 1985). Растения в большинстве случаев снижают продуктивность. У древесных растений это может выражаться в снижении прироста (Илькун Г.М., 1971), уменьшении пыльцы, ухудшении ее свойств, а также в снижении плодоношения и качества семян (Кулагин Ю.З., 1974). Тормозятся ростовые процессы, значительно изменяется развитие растений: сдвигается цветение, сокращается вегетационный период, происходит преждевременный листопад, изменение других фенофаз. Так, загрязнение воздуха этиленом, ацетоном, метаном обуславливало у многих древесных растений смещение фенофаз, особенно в осенний период, и вызывало более раннее одревеснение побегов (Антипов, В.Г., 1970).

Нефть отрицательно влияет на рост, метаболизм и развитие растений, существенно тормозит начало цветения и плодоношения.

Растения, произрастающие в условиях загрязнения SO₂ атмосферы, для осуществления фотосинтеза более требовательны к водообеспечению, т.е. на единицу продукции они расходуют больше воды.

Постоянное присутствие в атмосфере промышленных регионов фитотоксичных примесей приводит к необходимости формирования у растений такой структуры листа, которая позволяет сохранить относительное равновесие фотосинтетического аппарата, в процессе адаптации участвуют многие параметры, однако ведущим звеном следует считать изменение фотоактивной поверхности, регулируемой либо числом хлоропластов, либо их размерами, а следовательно, и концентрацией пигментов в фотосинтетических мембранах. Понижение содержания зеленых пигментов в основном сопровождалось торможением биосинтеза и накоплением хлорофилла В. Изменяется и соотношение хлорофилла А к В.

Под влиянием токсических газов листовая пластинка в большей или меньшей степени обезвоживается. Оводненность листьев растений, произрастающих в условиях высокой загрязненности воздуха, обычно на 10-15 % ниже по сравнению с растениями, находящимися в чистой атмосфере.

В условиях загрязнения атмосферы промышленными выбросами толерантность растений обеспечивают наряду с другими те особенности строения всех тканей листа, которые препятствуют проникновению и распространению в них газов, а именно ксероморфизм, проявляющийся в утолщении эпидермиса, усилении его кутикулой и восковым налетом, опушением, а также в плотном расположении внутренних тканей листа, ведущим к сокращению вентилируемости.

На загрязненных участках диоксид серы, «давящий» на кроны особей с юго-западной стороны, как бы усиливает действие света, формируя тенденцию к уменьшению листовой пластинки с южной стороны кроны, т.е. к ксероморфности листа.

Негативное влияние тяжелых металлов на растительный покров можно рассматривать как в плане их фитотоксичности, так и в плане миграции этих элементов на более высокие трофические уровни экосистем.