МАКРОСКОПІЧНІ ЗМІНИ ДЕРЕВНИХ РОСЛИН В УРБОТЕХНОГЕННИХ ЛАНДШАФТАХ

Прямий вплив атмосферних забруднювачів на рослини починається з моменту контакту і сорбції їх наземними органами рослин. Асиміляційні органи, що мають найбільш розвинену поверхню обміну з оточуючим середовищем, поглинають і осаджують з повітря найбільшу кількість атмосферних домішок, порівняно з іншими органами рослин, і відповідно найбільше відчувають вплив аеротехногенного забруднення довкілля, тому токсичність забруднювачів атмосферного повітря визначають за їх дією на листову пластину рослин.

Характерними ознаками антропогенної трансформації навколишнього середовища і особливо газового складу атмосфери є поява хлорозів і некрозів різної етимології, коливання морфометричних показників (довжини хвої, пагонів поточного року і минулих років, їх товщини, розміру шишок, скорочення величини і числа закладених бруньок), а також зменшення галуження пагонів. Забруднення міських урбосистем знижує продуктивність рослин та викликає появу стерильних особин.

Пошкоджені частини листової пластинки стають візуально відмінними, деормованими, містять некротичні та депігментовані плями.

Механізм надходження токсичних газів в листки рослин умовно можна поділити на три фази: сорбція кутикулярним шаром і клітинами епідермісу; дифузія через продихові щілини всередину листка і розчинення в цитоплазмі; переміщенні від місць поглинання до сусідніх тканин і накопичення всередині клітин. Зазначені фази можуть бути розділені або об’єнані в часі у відповідності до концентрації, токсичності та тривалості проникнення токсичних газів.

Вплив на хвойні рослини аерополютантів в денний період викликає ушкодження в першу чергу листків середнього віку, а в меншій мірі – старих, а молоді, наростаючі листки залишаються неушкодженими. Інший характер розподілу ушкодженості різновікових листків у темноті: такими, що зазнають найбільшого ушкодження є молоді листки, які ще не сформували товстий шар захисних покривних тканин.

Зміни забарвлення листків в рослинах в більшості випадків характеризує неспецифічні реакції на різні стресори.

Хлороз проявляється знебарвленням ділянок листкової пластинки, наприклад, у рослин, які знаходяться на територіях, де нагромаджені відходи важкої промисловості або у хвої сосни під дією оксидів сірки та азоту. Наявність в атмосфері хлоридів спричиняє пожовтінню країв або окремих ділянок листових пластинок.

Побуріння або побронзовіння у листяних дерев вказує на початкову стадію некротичного пошкодження. Некроз – відмирання певних ділянок тканин. Розрізняють такі некрози:

• крапкоподібні і плямисті некрози – це відмирання ділянок тканин листкової пластинки у вигляді крапок або плямок (сріблясті плями, що проявляються після дії озоном на листки деяких видів табаку);

• міжжилкові некрози – відмирання листкової пластинки між боковими жилками першого порядку;

• крайові некрози – пошкодження країв пластинки листка (характерні для липи, пошкодженої дією речовин суміші проти ожеледиці). Поєднання міжжилкових та крайових некрозів приводить до появи візерунку скелетного типу;

• верхівкові некрози – на кінчиках листка (проявляються найчастіше у однодольних та хвойних рослин).

• некрози оплодня. (після дії діоксиду сірки на насінні плоди, особливо поблизу суцвіття чи квітки).

При некротичних ушкодженнях спершу спостерігається зміна забарвлення. Уражені ділянки листової пластинки висихають і за рахунок виділених дубильних речовин набувають бурого кольору або за декілька діб знебарвлюються. Некротичні плями часто мають темні краї.

Кількісну оцінку некрозів найчастіше проводять шляхом визначення відсоткової частини пошкодженої листкової поверхні.

Морфологічним проявом впливу фітотоксикантів на деревні форми є зменшення тургору та дефоліація – опадання листків. Ці процеси найчастіше спостерігаються після виникнення некрозів та дехромаційних проявів. Прикладом такого явища може бути зменшення тривалості життя хвої, її опадання у ялини, скидання вкорочених пагонів у сосни, передчасне скидання листя у лип та каштанів, зокрема, під впливом засобів проти ожеледиці, що використовуються для пришвидшення процесу танення льоду на міських вулицях.

Дефоліація призводить до скорочення асимілюючої площі, і відповідно, зменшення біомаси, а інколи до несвоєчасного розкривання бруньок та утворення нових пагонів.

Часто під дією сумарного впливу забруднювачів довкілля відбувається зміна лінійних розмірів наземних органів рослин, що має неспецифічний характер. Так, на територіях підприємств по виготовленню добрив, у сосни під дією нітратів збільшується довжина хвої, а під дією сірчистого ангідриду – спостерігається її вкорочення.

Зміна продуктивності в умовах дії антропогенних факторів спостерігається в багатьох рослин, особливо на територіях, де домінуючими є аеротехногенні забруднювачі.

Зміни приросту біомаси можуть характеризуватися як неспецифічні та широко застосовуватися в біоіндикації, оскільки ці зміни є більш показовими, ніж некрози, і сприяють безпосередньому визначенню ступеня спаду продуктивності рослин.

Під впливом викидів в клітинах відбувається плазмоліз – цитоплазма відшаровується від клітинної стінки.

Збільшення кількості продихів, товщини кутикули і листка, щільність опушення і ступеня сукулентності, тобто відношення сирої ваги до сухої, - все це форми протидії щодо надходження газоподібних викидів.

При пошкодженні тканин речовинами, що входять до складу газоподібних викидів, продихи слугують вхідним каналом для них, а клітини мезофілу, що розташовані навколо міжклітинних повітряних порожнин, першочергово піддаються безпосередньому впливу.

Використовуючи симптоми ранньої індикації рослинних пошкоджень, слід мати деякий досвід, щоб не плутати їх і вміти правильно оцінювати вплив клімату, ґрунту, стадії розвитку пошкодження, пори року. Деякі фактори можуть викликати симптоми, подібні до антропогенних стресів. Тому при роботі з біоіндикаторами необхідно враховувати можливість присутності аеротехногенних полютантів та мікрокліматичні умови.

Таким чином, використання ранньої індикації в дослідженнях різноманітних негативних впливів на рослини як індикатори доводить, що одержати точні кількісні дані щодо динаміки і величини стресових впливів на основі морфологічних змін органів і тканин рослин можна доволі точно оцінити біологічні наслідки техногенного забруднення міських екосистем.

Рання індикація пошкоджень є часто вирішальною, якщо постає необхідність запобігти незворотнім змінам в екосистемах та організмах.

Біохімічні та фізіологічні параметри можуть виявити дуже незначні концентрації стресора.

За допомогою біохімічних і фізіологічних методів дослідження виступають насамперед причинно-аналітичні дослідження, які дозволяють з’ясувати механізм дії стресора. Важливість цих механізмів полягає в наступному:

1. видимі симптоми якого-небудь пошкодження є результатом глибоких змін в обміні речовин, причина яких важлива для висвітлення подібних явищ;

2. чітке знання і аналіз механізму цих впливів дозволяє провести ранню діагностику пошкоджень.

За допомогою цих методів можна проаналізувати адаптаційні механізми і застосувати захисні засоби, спрямовані на те, щоб можна було попередити розвиток незворотних змін.

Таким чином, морфологічні макроскопічні зміни окремих органів чи цілого рослинного організму є зручною наочною біоіндикаційною ознакою, яка з успіхом може використовуватися в біомоніторингових дослідженнях екосистем, які зазнали значного антропогенного навантаження.

Література:

1. Слободян В. О. Біоіндикація: навчальний посібник. / В. О. Слободян. – Івано-Франківськ: Видавництво «Полум’я», 2004. – 196с.

2. Шуберт Р. Биоиндикация загрязненных наземных экосистем: Пер. с нем./ Р. Шуберт. – М.: Мир, 1988. – 350 с., ил.

3. Стольберг Ф. В. Экология города: учебник. / Ф. В. Стольберг. – К.: Либра, 2000. – 464 с.

4. Мелехова П. О. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / П. О. Мелехова, Е. И. Егорова. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 288 с.

Науковий керівник:

старший викладач, Корнелюк Надія Миколаївна.