Реферат на тему:Індикація забруднення атмосферного повітря за допомогою рослин - Екологія - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему:Індикація забруднення атмосферного повітря за допомогою рослин. ЗМІСТ ВСТУП ....................................................................................................................5 1. ЗАГАЛЬНІ ОСНОВИ МЕТОДІВ ІНДИКАЦІЇ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ ЗА ДОПОМОГОЮ РОСЛИН.................................8 1.1. Загальні основи методів...............................................................................8 1.2. Визначення рослин-індикаторів та рослин-моніторів..............................9 2. РЕАКЦІЯ ОРГАНІЗМІВ РОСЛИН НА ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ..17 2.1.Реакція на забруднення атмосфери діоксидом сірки...............................17 2.2.Реакція на забруднення атмосфери фтороводнем та фторидами............19 2.3.Реакція на забруднення атмосфери озоном...............................................21 2.4.Реакція на забруднення атмосфери оксидами азоту................................24 2.5.Реакція на вплив сумішей забруднюючих речовин.................................25 2.5.1 Суміш діоксиду сірки та озону........................................................25 2.5.2 Суміш діоксиду сірки та діоксиду азоту.........................................27 2.5.3 Суміш діоксиду сірки та фтороводню.............................................28 2.5.4 Суміш озону та діоксиду азоту.........................................................29 ВИСНОВКИ ..........................................................................................................31 СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ....................................................33 ВСТУП В наш час інтенсивно розробляються принципи біологічного моніторингу. Дуже важливим його елементом є рослинний світ, котрий дуже чутливо реагує на забруднення навколишнього середовища. Не дивно, що дослідники розглядають рослини як найбільш чутливі і надійні індикатори забруднення атмосфери. Рослини, що ростуть у місті, страждають від вихлопних газів автомобілів і диму з труб. Вони рано старіють, рідшає та деформується їх крона, передчасно жовтіє та опадає листя. Якщо сосни ростуть поблизу промислового підприємства, то чим сильніше забруднене повітря. тим швидше опадає хвоя. В нормі хвоя сосни опадає через 3-4 роки, тоді як біля промислових підприємств значно раніше. В індикаторній ролі дерев’янистих рослин неважко переконатися під час прогулянки по великому місту. Липи, що ростуть на тихих бокових вулицях з слабким автомобільним рухом, прекрасно себе почувають. Їх крона широка, темно-зелена. Зовсім по-іншому виглядають липи на магістралях з інтенсивним рухом транспорту. Тут немало пригнічених дерев, особливо ті, що ростуть біля світлофорів. Справа в тому, що при гальмуванні автомобілів в атмосферу потрапляє особливо багато фітотоксикантів, котрі дуже пригнічують рослини. Листя у них наче обпалене, а гілки, повернені в сторону автомагістралі, нерідко сухі, від чого крона виглядає однобокою. Якщо порівняти дерева, що ростуть біля самої дороги і розташовані в другому ряду посадки, вони також будуть суттєво відрізнятися. Індикаторні рослини можуть використовуватися як для виявлення окремих забруднювачів повітря, так і для оцінки загального якісного стану природного середовища. Фітотоксична дія атмосферних забрудників виявляється шляхом спостереження за дикорослими і культурними рослинами, що ростуть в зоні забруднення. В ході спостережень перш за все необхідно виключити можливість пошкодження рослин біотичними або ж абіотичними факторами, не пов’язаними з забрудненням навколишнього середовища. Слід зазначити, що рослини якогось одного виду можуть виявитися стійкими до дії того чи іншого забрудника. В зв’язку з цим загальний якісний стан природного середовища неможливо охарактеризувати шляхом вивчення тільки одного виду. Таким чином, тобто за допомогою моніторингу на рівні одного виду, можлива специфічна індикація якогось одного забрудника. Моніторинг на рівні виду включає в себе констатацію присутності рослини, врахування частоти його виявлення, вивчення анатомо-морфологічних та фізіолого-біохімічних властивостей. При цьому може враховуватися, наприклад, ширина річних кілець, площа пошкодженої поверхні листя, аномалії росту, потужність воскового нальоту, вміст хлорофілу, активність деяких ферментів. Наряду з моніторингом на рівні виду використовують моніторинг на рівні угрупувань. При цьому враховуються різноманітні показники різноманітності видів. Як на рівні виду, так і на рівні угрупування про стан природного середовища можна судити по показниках продуктивності рослин. Справа в тому, що зміни в екологічній обстановці впливають на кругообіг біомаси і потоки енергії в угрупуваннях. Серед методів моніторингу природного середовища важливе місце належить обліку вмісту забрудників в живих організмах. Деякі анатомо-морфологічні та фізіолого-біохімічні ознаки рослин можуть служити критерієм кількості поглинутого рослинами фітотоксиканту. Проте пряма залежність між проявами цих ознак може бути відсутня. В зв’язку з цим стає доцільним безпосереднє вимірювання його кількості в рослинному матеріалі. Для цієї мети зручно використовувати такі рослини, які володіють стійкістю до забрудників і в той же час селективно акумулюють їх. 1. ЗАГАЛЬНІ ОСНОВИ МЕТОДІВ ІНДИКАЦІЇ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ ЗА ДОПОМОГОЮ РОСЛИН 1.1. Загальні основи методів Оскільки рослини в цілому володіють відносно високою чутливістю до дії деяких забруднюючих речовин, їх можна використовувати в якості індикаторів для виявлення забруднення і визначення його рівня, а також при здійсненні моніторингу стану забруднення атмосфери. Якщо рослини здатні накопичувати забруднюючі речовини без зміни їх хімічного складу за рахунок метаболічних процесів і якщо акумульовані речовини можуть бути легко ідентифіковані в зразках рослини, то такі види рослин можна використовувати як накопичувачі забруднення. Якщо акумуляція речовин рослинами може розглядатися як прояв впливу забруднення, то використання рослин є надзвичайно зручним для визначення рівня та складу забруднення та моніторингу ефектів впливу забруднюючих речовин. В теперішній час відомо декілька видів (типів) ефектів впливу забруднення повітря на рослини, котрі можна умовно розділити на ефекти гострої дії високих концентрацій за короткий проміжок часу і хронічної дії низьких концентрацій цих речовин за тривалий період. Прикладами ефектів гострого впливу є чітко помітний хлороз або некроз тканин листя, опадання листя, плодів, пелюсток квіток; скручування листків, викривлення їх стебел. До ефектів хронічної дії відноситься сповільнення або зупинка нормального росту і розвитку рослин (що обумовлюють, зокрема, зменшення об’єму біомаси, зниження врожаю сільськогосподарських культур); хлороз і некроз верхівок листя; повільне в’янення рослини або її органів. Іноді прояви хронічної або гострої дії можуть бути специфічними для окремих забруднюючих речовин або їх поєднання. Доволі багато різних видів рослин можна використовувати в якості індикаторів або накопичувачів забруднення повітря через їх здатність до прояву ефектів впливую Наприклад, для цих цілей можуть бути використані епіфітні види лишайників, мохи, папороті, вищі форми рослин, що мають судинну систему. Для біологічного моніторингу ефектів забруднення повітря придатні як дикорослі, так і культурні види рослин. Проте різниця в складі грунтів, ґрунтових вод та інші фактори (включаючи кліматичні) можуть вплинути на ефекти впливу забруднення повітря, що спостерігаються в різних районах. Через це доцільно вибирати такі індикаторні або акумулючі види рослин, умови зростання яких найбільш близькі (до них відносяться стан грунту, ґрунтових вод та інші). До теперішнього часу з цією метою звичайно використовувались вищі рослини..Деякі види та культури дикорослих та культивованих рослин, чутливі до дії одного або кількох забруднюючих речовин, можуть ефективно використовуватися на мережі станцій моніторингу. 1.2. Визначення рослин-індикаторів та рослин-моніторів Рослини-індикатори – рослини, у яких можуть з’являтися явні симптоми впливу, що свідчать про присутність в повітрі однієї або декількох забруднюючих речовин. Ці симптоми можуть бути в деякій мірі специфічними, що дозволяє проводити і кількісні вимірювання рівня забруднення, проте більшість з них не забезпечує достовірної ідентифікації, і присутність в атмосфері забруднення може бути визначено іншими методами. Індикаторні рослини використовуються виявлення і розпізнання впливу забруднюючих речовин, ефекти впливу яких можуть бути також визначені кількісно при проведенні наступних систематичних спостережень. Безперервні визначення інтенсивності впливу використовуються для контролю якості повітря з точки зору можливого впливу забруднення на рослинність. Внутрішні та зовнішні умови також впливають на ступінь впливу, і такий вплив потрібно враховувати при оцінці ефекту впливу. Рослини-монітори – це рослини, котрі легко накопичують специфічні компоненти забруднення повітря. Через деякий час накопичені забруднюючі сполуки можна проаналізувати в пробах рослин фізико-хімічними методами. Таким чином можна кількісно визначити навантаження забруднення (загальну кількість забруднюючих речовин, накопичених в рослині за цей проміжок часу). Так як кількість виведених з атмосфери забруднюючих речовин може бути визначене при їх екстракції із зразків рослин, акумулюючі види рослин можна використовувати при моніторингу впливу забруднення на рослинність. Загальне навантаження забруднення на рослинність можна визначити шляхом вимірювання загального вмісту забруднюючих речовин в зразках рослини, і ці параметри в свою чергу можуть являтися також предметом моніторингу. Іноді одні і ті ж види рослин можуть бути і індикаторами, і моніторами певних забруднюючих сполук, наприклад тюльпан та гладіолус для фтористого водню. Ці ж види мають характерну реакцію на гостру та хронічну дію фтороводню, котра залежить від його концентрації та часу експозиції. При тривалому впливі в тканинах рослини накопичується фтор, що викликає гостре ураження (некроз верхівки листя та тканин, що знаходяться між прожилками листя). 2. РЕАКЦІЯ ОРГАНІЗМІВ РОСЛИН НА ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ 2.1.Реакція на забруднення атмосфери діоксидом сірки Якщо розглядати найбільш важливі забруднюючі повітря речовини з точки зору їх потенційної небезпеки для рослинності то провідну роль тут займе SO2, завдяки своєму широкому розповсюдженню в світі і своїй потенційній фітотоксичності. Для гострого ураження дводольних трав’янистих рослин та листяних дерев типовою є поява некротичних ділянок, в основному між прожилками листка, іноді – у рослин з вузькими листками – на кінчиках листків та по краях. Некротичні ураження помітні з обох сторін листка. Порушені частини тканини виглядають спочатку сірувато-зеленими, ніби змочені водою, проте потім стають сухими та змінюють колір на коричнево-червоний. Крім того можуть з’явитися точки блідо-кремового кольору. Поява великих продовгуватих некротичних ділянок часто супроводжується великою кількістю некротичних плям. Некроз країв листків зустрічається досить рідко, так як він розвивається в досить вузькому діапазоні концентрацій. Крупні некротичні плями та ділянки зливаються, утворюючи смугастість між прожилками. Оскільки уражена некрозом тканина листка стає крихкою, рветься та випадає з навколишньої тканини, листки набувають перфорованої форми. Найбільш загальною видимою ознакою гострого пошкодження однодольних рослин є слабкий жовтувато-білий колір некроз, що починається на кінці листа та поширюється згодом на всю листкову пластинку. Можна також спостерігати некротичні краї листя, і точкові плями або штрихуватість певного виду між прожилками. У хвойних дерев гостре ураження викликає верхівковий некроз червоно-коричневого або коричневого кольору, котрий може розповсюдитись до основи хвоїнок. Хронічне ушкодження може бути результатом дії двох механізмів: після потрапляння в листя SO2 реагує з водою, утворюючи йон сульфіту (SO32-), котрий потім окислюється в сульфат при низькій швидкості акумуляції це не перевищить здатність клітин видаляти SO32- окисленням. В такому випадку пошкодження тканини може пояснюватися підвищенням концентрації сульфату після тривалої акумуляції, що призводить до хлорозу. В цей же час сульфіт, котрий вважається в 30 раз токсичнішим ніж сульфат, може знебарвити хлорофіл навіть після нетривалої дії. В обох випадках симптоми хлорозу дуже схожі, але листя залишаються набряклими та пружними і виконують, хоч і частково свою функцію. Тривалі викиди невеликої кількості SO2 не викликає незворотних ушкоджень клітин хвоїнок хвойних дерев, але сповільнює їх ріст. Часто спостерігається і хлороз. Таблиця 2.1 Рослини, чутливі до дії SO2 і їх відгук в природних умовах Рослини* \| Реакція Листяні Багато кістянки Ожина \| Міжжилкове знебарвлення з побурінням Малина (Rubus spp.) Папороті Орляк звичайний (Pteridium spp.) \| Червонуватий некроз по краях Папороть Денстедіа (Dennstaedtia spp.) Дерев’янисті багаторічні Береза вишнева (Betula lenta L.) \| Знебарвлення по краях і між прожилками Ясен американський (Fraxinus americana L.) \| Значне знебарвлення між прожилками Вічнозелені Сосни Сосна чорна австрійська (Pinus nigra Arnold) \| Некрозні смуги на хвоїнках Сосна звичайна (Pinus sylvestris L.) \| Побуріння кінчиків голок хвоїнок Сосна Веймутова (Pinus strobus L.) \| Побуріння всієї хвої Ялини Ялина колюча (Picea pungens Engelm) \| Хвоя буріє і опадає Ялина європейська (Picea abies L.) -- Рослини найкраще використовувати на початку сезону, оскільки пізніше вони стають більш стійкими до дії SO2. 2.2.Реакція на забруднення атмосфери фтороводнем та фторидами Різниця між гострим та хронічним ураженням фторидами не дуже важлива, так як концентрація фторидів в тканині, що призводить до ураження, не завжди пов’язана з концентрацією HF в атмосфері. Коли кількість акумульованого фториду перевищує певне значення, симптоми гострого ураження стають очевидними. Чіткої реакції між дозою та відгуком немає. Це частково пояснюється змиванням фторидів з листя дощем і частково відкладенням фторидів на листі у вигляді нешкідливих хімічних сполук. Некроз кінчиків та країв листків є типовим симптомом ураження широколистяних рослин HF. Спочатку поверхня листя змінює колір на тьмяний сіро-зелений, ніби змочена водою, а потім на різні відтінки коричневого. Некротична тканина може відділятися від непошкодженої вузькою червоно-коричневою смужкою, що утворюється в результаті відкладення смоли та таніну. Некротичні тканини часто ламаються та відпадають. Від країв некроз звичайно розповсюджується між прожилками листка і до середньої прожилки. У однодольних та хвойних рослин явно домінує ураження кінчиків листя, некроз часто розповсюджується на краї однієї сторони листка і далі вниз, а не на іншу сторону. У злакових часто кінчики листків набувають блідо-коричневого або білого кольору, а у кукурудзи хлоротичні точки розташовуються у напрямку до кінців та країв листка, а іноді між жилками утворюються смуги. У хвойних першими симптомами ураження є хлоротичне в’янення та поява зелено-жовтих плям, особливо на кінцях хвоїнок. Рідко хлоротична зміна кольору розповсюджується по всій хвої. По мірі розповсюдження ураження кінчик хвоїнки стає некротичним і набуває коричневого кольору, наближаючись таким чином до симптомів гострого ураження. До симптомів гострого ураження відноситься поява некрозів спочатку від золотисто-сірого до жовтого, потім червоно-коричневого кольору. Особливістю впливу фторидів є те, що симптоми гострого пошкодження часто розповсюджуються не на всю молоду хвою однаково, тому серед сильно пошкоджених хвоїнок завжди можна зустріти неуражені. 2.3.Реакція на забруднення атмосфери озоном Видимі пошкодження озоном звичайно виникають тільки на зеленому листі, але в окремих випадках припускається, що озон індукує знебарвлення і опробковіння шкірки деяких фруктів. Забруднення повітря озоном може також бути причиною виникнення плям на шкірці плодів цитрусових (Citrus), але експериментально участь озону в пошкодженні плодів доведено не було. Дія озону викликає появу різноманітних симптомів пошкодження листя рослин. На появу симптомів впливають такі чинники, як тип рослинності, фізичні характеристики листя, стан рослин, їх вік і вік листя, що знаходиться під дією озону, тривалість дії, значення максимальних концентрацій озону протягом експозиції, умови середовища в період розвитку рослин і протягом експозиції О3. Є декілька симптомів, що досить точно характеризують ураження О3, їх використовують в діагностиці. Проте більшість симптомів пошкодження озоном схожа з симптомами пошкодження іншими патогенамі і фізіологічними умовами. У зв'язку з цим оцінка пошкодження озоном вимагає ретельної діагностики. І навпаки, необхідно проявляти обережність при діагностиці інших патогенних і фізіологічних джерел виникнення пошкоджень, оскільки в появі симптомів може брати участь і озон. Проникнення газоподібного О3 в тканину листу в основному відбувається через відкриті пори. На пошкодженому листі можуть утворюватися темно-зелені або ніби просочені водою ділянки. Вони є симптомами початкової стадії розвитку пошкодження озоном. Через декілька годин на місці цих ділянок утворюються хлорози або некрози. За деяких умов ці «просочені водою» ділянки можуть безслідно зникнути, що вказує на наявність репараційних механізмів. Деструкція хлоропластів під дією О3 призводить до зниження фотосинтетичного потенціалу і до появи видимих ушкоджень листя — хлорозів (мал. 3.6.). На характер хлоротичних симптомів впливають тип рослини, концентрація озону, тривалість дії і інші зовнішні чинники. Таким чином, поява і ступінь вираженості хлорозів варіює в значній мірі. За деяких умов обезбарвлення листя відбувається поступово і більшою чи меншою мірою одноманітно, і тоді ефект дії озону важко знайти без порівняння листя рослин, що знаходяться під впливом озону, з листям тих же рослин, що знаходяться в середовищі без озону. У інших випадках під дією озону з'являються обширні яскраво виражені хлорози. Таким чином, Оз-синдром ранжирується від появи початкових слабовираженних симптомів обезбарвлення листя до появи жовтих цяток, плям, смужок і повного пожовтіння листя. Останній симптом схожий з нормальним старінням листя і звичайно веде до їх передчасного опадання. У широколистяних дерев і деяких трав'янистих рослин ураження веде до появи плям і зерноподібних ушкоджень на верхній стороні листу. Розмір ушкоджень може коливатися від мікроскопічного, що відповідає ураженню декількох клітин, до макроскопічного — з'являються плями, діаметр яких досягає 2 мм. Колір листя може змінюватися від ясно-зеленого до білого або темно-коричневого, що відповідає некрозу клітин. У однодольних рослин, таких, як трави, пошкодження можуть мати вид хлоротичних смужок або пунктирів, розташованих між паралельними жилками, причому пошкодження видимі на обох сторонах листу. Часто найсильніші пошкодження з'являються на згинах у кукурудзи, цибулі, трав, це може викликати повне руйнування міжжилкових тканин пошкодженої ділянки . Для багатьох видів трав'янистих рослині, так само, як і для деревних видів, характерним симптомом ураження можна рахувати появу яскраво виражених зернистоподібних ушкоджень. На листі тютюну (Nicotiana tabacum) ураження може виявлятися у вигляді цяток від ясно-зеленого до рудувато-коричневого і від темно-коричневого до чорного кольору на верхній поверхні листя . Таблиця2.2 Види рослин, що звичайно уражуються озоном, і типові ознаки пошкоджень Рослини \| Типові ознаки Ясен (Fraxinus) \| Білі крапки, пурпурова бронзовість Квасоля (Phaseolus) \| Бронзовість, хлороз Огірок (Cucumis) \| Білі крапки Виноград (Vitis) \| Точки від червоно-коричневих до чорних Іпомея (Ipomoea) \| Коричневі плями, хлороз Цибуля (Allium) \| Білі плями, знебарвлені кінчики Сосна (Pinus) \| Кінці хвої мають жовтувато-коричневий колір, крапчастість хвої Картопля (Solanum) \| Сірі, металічного відтінку плями Шпинат (Spinacia) \| Сіро-білі плями Тютюн (Nicotiana) \| Біло-сірі плями Кавун (Citrullus) \| Сірі, металічного відтінку плями * Не всі види цих рослин чутливі до дії озону. Для отримання відгуку потрібно вирощувати певні види чи сорти рослин. 2.4.Реакція на забруднення атмосфери оксидами азоту До числа пріоритетних речовин, що забруднюють атмосферу, відносяться також оксиди азоту, які утворюються при згоранні палива, очистці нафти, у процесі ряду хімічних виробництв, а також містяться у вихлопних газах автомашин. Навіть малі концентрації оксидів азоту в повітрі можуть порушувати зелену масу чутливих рослин і вони чинять на рослини негативний вплив і тоді, коли пошкодження ще не наявні. Встановлено, що в рослинах, фумігованих NO2, утворюється нітрат- (NO3-) і нітрит- (NO2-) йони, причому спочатку в рівній кількості, а далі акумулюється тільки NO2-. Нітрит-іон більш токсичний, ніж нітрат і більшість рослин мають ферментативні механізми його детоксикації до певного рівня. Рослини абсорбують газоподібну NO2 швидше, ніж NO, тому, що перший легше розчиняється у воді. Пошкодження рослин під дією NO2 є результатом або закислення або фотоокислення. Дія на рослини газоподібних NO та NO2 у концентраціях, які не призводять до з’явлення видимих пошкоджень, викликає зниження інтенсивності фотосинтезу. Комбінована дія цих газів адитивна, проте ефект дії NO проявляється швидше, ніж NO2. Гостра дія NO2може бути схожою з дією SO2 (мал. 3.11). Низькі концентрації NO2 стимулюють ріст рослин, а їх зелень стає більш темною. Може мати місце неспецифічний хлороз з наступним передчасним опаданням листя. 2.5.Реакція на вплив сумішей забруднюючих речовин Основні компоненти забруднення повітря можуть діяти на рослини одночасно чи послідовно через певні проміжки часу. Як правило, одночасна дія суміші речовин за своїм ефектом на рослини відрізняється від впливу окремих речовин, що входять до суміші. При вивченні впливу не однієї, а декількох забруднюючих речовин, слід враховувати деякі додаткові фактори, а саме: 1) вплив певного газу в комбінації з іншими газами і взаємозв’язок такого впливу з ефектом, який той виявляв би, якби він діяв окремо від інших газів; 2) співвідношення між газовими домішками атмосфери; 3) природу суміші газів. Останній фактор відноситься те тільки до хімічного складу суміші газів, але й до питань послідовності надходження газових домішок в матеріал рослин. Синергізм – ефект суміші кількох речовин вищий, ніж ефект суми дії кожного з них. Антагонізм – ефект впливу суміші кількох речовин менший сумарного ефекту впливу кожної речовини. 2.5.1.Суміш діоксиду сірки та озону Суміш SO2 і озону (або фотохімічних оксидантів) була першим об'єктом досліджень при вивченні дії суміші забруднюючих речовин на рослини. Було встановлено, що дія суміші SO2 і озону на листя тютюну є більш адитивною, причому порогове значення концентрації забруднення, при якому спостерігається ураження, зменшується. У дослідженнях, які були виконані пізніше і в яких як рецептор використовувалася сосна Веймутова (Pinus strobus L.), також був відмічений ефект синергізму дії суміші цих газів, що викликає синдром «хлоротичної карликовості». Детальне дослідження ефектів синергізму було виконане з використанням тютюну як рецептора. Вченим вдалося встановити, що при попередній дії озону і SO2 значення порогової концентрації SO2, при якій спостерігається ураження листя, зменшується, для дії озону такого ефекту не спостерігалося. Результати цієї роботи підтвердилися подальшими дослідженнями, в яких був знайдений ефект антагонізму при дії суміші SO2 і О3 на два сорти соєвих бобів. Ефект синергізму спостерігався при дії суміші газів на один з видів тополі осиноподібної (Populus tremu-loldes Minchx.). Для чутливих підвидів цього виду поразка листя реєструвалася і у тому випадку, коли концентрація SO2 і О3 в суміші була нижчою за ті значення концентрації цих сполук окремо, при яких спостерігалося ураження. У дослідах з соєю (Glycine max (L.) Merr.) була знайдена антагоністична дія компонентів газової суміші на ураження листя рослин . У деяких дослідженнях було знайдено, що симптоми ураження рослин, що спостерігаються при дії суміші SO2 і О3, мають більшу схожість з симптомами ураження озоном, а не діоксидом сірки. Проте є і виключення. Експерименти з сортом Sanilac білої квасолі показали, що при дії суміші SO2 і озону спостерігається хлороз листя, тоді як дія кожного газу окремо веде до утворення некрозу. Ефект синергізму спостерігався і при дії суміші озону і діоксиду сірки в порівнянних концентраціях на листя редьки, огірків, а також бегонії. Результати сучасних досліджень продовжують підтверджувати висновки раніших робіт про те, що дія суміші діоксиду сірки і озону викликає ураження листя, але може і не супроводжуватися порушенням росту рослини. Так, в було встановлено, що при дії суміші цих газів на соєві боби зменшується урожай цієї культури і змінюється швидкість росту рослини, проте об'єм ураженого листя при цьому збільшується. За даними, що є в літературі, дія суміші озону і SO2 може призводити до антагоністичної дії на ураження листя рослини і більш ніж адитивної дії на ріст цієї ж рослини. У експериментах з бегонією було встановлено, що залежно від дози ефект дії (зміни маси листя) може бути більшим або меншим адитивного. Фізіологічні і біохімічні зміни, що відбуваються в тканинах рослини при дії суміші SO2 і О3, розглянуті лише кількох роботах. Було знайдено, що результат дії суміші озону і SO2 на швидкість фотосинтезу широколистяних дерев є більшим аддитивного. Вивчення у відгуку пор листя винограду і петунії на дію озону і SO2 показало змінність ефекту дії. Проте при вивченні такого ж виду дії на квасолю (Phaseolus vulgaris L.) був знайдений антагоністичний ефект дії озону і SO2 на листя рослини, що пояснюється синергетичною дією цих газів на закриття пор листя. На відміну від квасолі дія суміші О3 і SO2 на редиску і огірки підсилює ефект ураження листя і збільшує опір їх пор. В даний час на підставі наявної фрагментарної інформації не представляється можливим створити повну модель, що описує механізм дії діоксиду сірі і озону на рослини. З достатньою очевидністю спільна дія суміші цих газів виявляється в змінах функціонування пор листя і проникності клітинних мембран. 2.5.2 Суміш діоксиду сірки та діоксиду азоту Присутність цих двох забруднюючих речовин в атмосфері обумовлена промисловими викидами, а також надходженням у повітря продуктів згорання викопного палива, що витрачається для отримання електричної енергії. Оскільки вміст NO2 в атмосферному повітрі значно нижче тих значень, при яких вона викликає ураження рослин, інтерес до цього газу був обумовлений в основному можливістю його спільної дії (наприклад, з SO2), при якому ураження рослин може спостерігатися і при нижчих концентраціях NO2. Дослідження, проведені американськими ученими дозволили встановити, що для багатьох видів рослин (соя, редиска, помідори, овес) дія суміші SO2 і NO2 призводить до синергізму, викликаючи ураження листя рослин. Симптоми ураження верхньої частини листя, що спостерігалися при такій дії, були схожі на симптоми ураження листя озоном. Деякі спостереження за ростом рослин при дії SO2 і NO2 дозволили знайти ефект спільної дії. Ефект синергізму виявлявся в зменшенні таких параметрів росту трав (які використовувалися в експериментах), як загальна суха маса, маса зеленого листя, маса коріння, площа листя, число листя і паростків. Лише в декількох випадках ефект спільної дії був просто адитивним або меншим адитивного. Дія суміші SO2 і NO2 на деякі види кормових трав може призводить до адитивного або синергетичного ефекту на загальний ріст рослин. Проведені експерименти свідчили і про зменшення порогу чутливості рослин при дії суміші газів. На відміну від приведених вище результатів, дослідження з рослинами посушливих територій показали, що ефект дії газової суміші хоча і змінюється для різних видів рослин, синергізм дії не спостерігається. Було також встановлено, що однорічні рослини ушкоджуються сильніше багаторічних. На чинники росту рослини чинить вплив і концентрація компонентів газової суміші. Суміш SO2 і NO2 може впливати і на фізіологічні показники рослин. Може, наприклад, знижуватися швидкість транспірації листя, швидкість фотосинтезу. 2.5.3 Суміш діоксиду сірки та фтороводню Присутність HF в поєднанні з іншими забруднюючими речовинами є новим додатковим чинником. Вплив цього чинника визначається можливістю участі йонів фтору в акумуляції стабільних фітотоксикантів. Як діоксид сірки, так і фтористий водень емітуються в атмосферу різними промисловими джерелами. Емісія фтористого водню супроводжується також викидами в атмосферу летких кремній-фтористих сполук. Значний об'єм досліджень по цій проблемі був проведений в Інституті вивчення рослин Бойса Томпсона. Згідно даним при тижневій експозиції рослин в суміші, що містить 150 млрд-1 SO2 і 0,6 млрд-1 HF, об'єм ураженого листя кукурудзи (Zea mays L.) і ячменю (Hordeum vulgare L.) був таким же, як і при дії лише SO2. У тих же умовах рослини квасолі (Phaseolus vulgaris L.) на дію цих речовин не реагували. При зменшенні концентрації SO2 до 80 млрд-1 і збільшенні концентрації фтористого водню до 0,8 млрд-1 і часу експозиції до 27 діб дія суміші цих речовин на кукурудзу і ячмінь перевищувала адитивну. Реакція рослин була специфічною і полягала в появі невеликих еліптичних плям на периферійних частинах старішого листя. У стійкіших до дії фтористого водню сортів кукурудзи число плям на листі при фумігуванні рослини сумішшю газів було менше, а при фумігуванні фтористим воднем і діоксидом сірки окремо рослини взагалі не реагували на дію. У експериментах, що проводились з сортом гладіолуса Wite Frendship, присутність фтористого водню в повітрі запобігала негативній дії SO2 на листя рослини. Попередня обробка бавовнику (Gossynium hirutum L.) невеликими дозами фтористого водню підвищувала його чутливість до дії SO2. Для соняшнику (Неlianthus annuas) така попередня обробка фтористим воднем знижувала чутливість рослини до подальшої дії SО2. Досліди, що проводяться з фумігуванням сосни Веймутова (Pinus strobus L.), не дозволили встановити відхилення від адитивного ефекту дії цих сполук. Підвищений вміст в атмосфері SO2 і фтористого водню зменшує швидкість розвитку шишок і сприяє ранішому випаданню насіння у сосни звичайної (Pinus sylvestris L.) в природних умовах. Проте сумісного ефекту дії SO2 і фтористого водню в проведених спостереженнях знайдено не було. Ефект синергізму при дії SO2 і HF може позначатися на зменшенні швидкості поглинання рослиною СО2 з атмосфери. Експерименти з норвезькою ялиною, що піддається дії SO (75 млрд-1), показали, що присутність SO2 збільшує швидкість накопичення фтору в кореневій системі і в голках ялини. 2.5.4 Суміш озону та діоксиду азоту Озон і діоксид азоту є компонентами фотохімічного забруднення атмосфери, проте їх сумісний вплив на рослини вивчений ще не достатньо. У ранніх роботах при вивченні дії цих сполук на листя помідорів (Lycopersicum esculentum Mill.) і перцю (Calsicum frutescens L.) спостережуваний ефект був менше адитивного. Проте дані цих робіт представляють, швидше, академічний, а не практичний інтерес, оскільки використовувана в цих дослідженнях концентрація діоксиду азоту (15 млн.-1) несумірно більша вмісту цього газу в атмосфері. Результати пізніших експериментів, виконаних з десятьма видами дерев, що ростуть в США, свідчать про нижчий, ніж сумарний, ефект дії. Наявність фотохімічного джерела діоксиду азоту в атмосфері веде до інтенсивного утворення цієї речовини в атмосфері вранці. Як правило, витрачання діоксиду азоту протягом доби сприяє збільшенню вмісту озону в атмосфері. Особливості такого взаємозв'язку між вмістом O3 і NO2 в повітрі можуть відображатися на зростанні деяких рослин. Для з'ясування цього питання в нашій лабораторії вивчалася послідовна дія NO2 і O3 на пшеницю (Triticum aestivum L.), карликову квасолю (Phaseolus vulgaris L.) і редьку (Raphanus sativus). Згідно цим дослідженням, пшениця і редька мають достатньо схожі відгуки на щоденну дію діоксиду азоту в концентрації 0,1 млн.-1 з 9 до 12 год. Під впливом діоксиду азоту рослини ставали чутливішими до подальшої негативної дії озону в концентрації 0,1 млн.-1 з 12 до 18 год. Хоча дія лише NO2 є стимулюючою для рослини, спільна дія O3 і NO2 зменшує накопичення сухої речовини в листі і кореневій системі рослин (в порівнянні з аналогічним ефектом, обумовленим дією озону). В той же час попередня «обробка» квасолі діоксидом азоту призводить до складнішої реакції рослини. Діоксид азоту чинить виразно виражену стимулюючу дію на ріст верхівки рослини, а дія лише одного озону помітно інгібує ріст. Послідовність дії цих сполук призводить до простого сумарному ефекту, що впливає на зміни зріст рослини (тобто негативний ефект дії озону нейтралізується позитивним ефектом впливу діоксиду азоту). Проте оцінка наслідків дії суміші газів на рослину маскується різко вираженою відмінністю ефектів дії на окремі органи рослини. Таким чином, попередня «обробка» рослини діоксидом азоту послаблює ефект дії озону, що виражається в затримці зріст листя, зменшенні маси зеленого листя. Результуючий ефект, обумовлений дієюO3 і NO2 на рослину, таким чином, не перевищує ефект сумарної дії. Результуюча дія озону і діоксиду азоту на рослини, поза сумнівом, відображає присутність тонких ефектів впливу кожного з газів на розвиток рослини, механізм яких поки що не встановлений. Існування сумісного ефекту також відображає і складність відгуку рослини на дії, які можуть конкурувати або доповнювати один одного — інгібуючи або стимулюючи розвиток рослини. ВИСНОВКИ Першим етапом дій, направлених на контроль забруднення атмосфери, є моніторинг забруднюючих речовин і ефектів їх впливу. Відсутність даних про концентрації забруднюючих речовин, їх впливу на об’єкти навколишнього середовища перешкоджає проведенню досліджень по оцінці просторово-часового розподілу забруднюючих сполук, їх негативного впливу, виконанню робіт по встановленню стандартів якості повітря, націлених на захист людини та навколишнього середовища, контролю виконання заходів, націлених на зменшення рівня забруднення атмосфери. Ми потребуємо системи оповіщення, котра повинна попереджати про епізоди високого рівня забруднення повітря, що являє фактор ризику для людини та тварин. Для вирішення цих задач необхідні вимірювання як фізико-хімічного складу забруднення, так і ефектів його впливу на рослини. Проведення тільки вимірювань концентрацій забруднюючих речовин автоматичними аналізаторами не дозволяє прогнозувати всі можливі ефекти впливу забруднення повітря, а застосування тільки індикаторних рослин не ніколи не дозволить оцінити рівень забруднення повітря і виміряти концентрацію кожного забрудника в атмосферному повітрі. Тому для оцінки стану навколишнього середовища, включаючи вміст забруднюючих речовин в атмосферному повітрі, і стану рослинності необхідно об’єднати вищевказані системи моніторингу. Вимірювання концентрацій забруднюючих речовин в повітрі, визначення параметрів залежності доза –ефект (за допомогою фізико-хімічних методів аналізу), а також дані про метеорологічні параметри можуть дати повне уявлення про стан забруднення. Важливою проблемою при використанні рослин для моніторингу біологічних ефектів залишається проблема показності даних, що отримуються за допомогою рослин-індикаторів та рослин-моніторів, для решти видів культурних або дикорослих рослин. Питання співставленості ефектів впливу забруднення на індикаторні або акумулюючі види і на інші види рослинності ще не достатньо вивчене. Значною проблемою є також оцінка ефектів впливу комбінацій забруднюючих речовин на рослини. Такі сумарні впливи, що призводять до ефектів синергізму, антагонізму, адитивності, повинні враховуватися при оцінках можливих впливів забруднення повітря на рослини. До числа проблем слід також віднести також і недостатню кількість рослин-індикаторів, що мають високу чутливість до впливу одного, визначеного забрудника. При використанні рослин в системі моніторингу впливів забруднення повітря необхідний високий рівень стандартизації рослинного матеріалу, умов спостережень, стану навколишнього середовища. При реалізації міжнародних програм моніторингу необхідно враховувати різницю географічних та кліматичних факторів в різних районах спостережень. Для вирішення цієї задачі в різних умовах необхідно використовувати уніфіковані види рослин і оцінювати сумарний ефект впливу як забруднення повітря, так і умов навколишнього середовища, а не різноманітний рослинний матеріал, що пристосований до умов району систематичних спостережень. Незважаючи на існування ще багатьох проблем та невизначеностей, пов’язаних з використанням рослин в якості біологічних індикаторів або накопичувачів забруднюючих речовин, слід узагальнити основні переваги цього підходу, який надає прямий метод вивчення впливу основних забрудників на живі організми; забезпечує вимірювання сумарного ефекту впливу всіх факторів навколишнього середовища, включаючи забруднення повітря та метеорологічні умови; дозволяє вивчати залежність між концентрацією забрудників та факторами їх впливу на рослину при проведенні спостережень в одному й тому ж районі; іноді дозволяє аналізувати окремі компоненти забруднення повітря при їх накопиченні в тканинах рослини; діє як чутлива система раннього попередження, що дозволяє стимулювати розробку профілактичних заходів, направлених на запобігання або зменшення згубного впливу забруднення повітря на навколишнє середовище. СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 1. Клименко М. О., Прищепа А. М., Вознюк Н. М. Моніторинг довкілля: Навч. посібник —Рівне: УДУВГП, 2004 – 232 с. 2. Величко О. М., Зеркалов Д. В. Екологічний моніторинг.—К.: Либідь, 2001 – 125 с. 3. Люкшин В. С., Камзист Ж. С., Коваленко А. В. Геоэкологические исследования промышленно-городских агломераций (ПГА). – К.: Основа, 1998 – 260 с. 4. Артамонов В. И. Зелёные оракулы. – М.: Мир, 1989 –180 с. 5. Трешоу М. Загрязнение воздуха и жизнь растений. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988–460 с. 6. Артамонов В. И. Растения и чистота природной среды. – М.: Наука, 1986 – 212 с. 7. Мэнинг У. Дж., Федер У. А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985– 141 с. Повідомлення Відносна чутливість рослин до впливу забруднення повітря (С—стійкі. Ч—чутливі, П—проміжної чутливості; * -- різноманітні оцінки чутливості). Вид рослини \| SO2 \| O3 \| F \| NOx ХВОЙНІ ПОРОДИ ДЕРЕВ Abies alba (ялиця) \| Ч \| С \| Ч \| П Abies balsamea (ялиця канадська) \| П \| С \| Ч \| С* Abies concolor (ялиця біла) \| С* \| С \| С* Chamae cyparis (кипарис Лаусона) \| С \| П Luniperus communis (ялівець звичайний) \| С* \| С Luniperus occidentalis (ялівець західний) \| С \| С Larix decidua (модрина європейська) \| П \| П \| Ч Larix leptolepis (модрина японська) \| С* \| П \| С \| Ч Picea glauca (ялина біла) \| П \| Ч \| С Picea engelmannii (ялина Інгельмана) \| П \| П Picea omorica (ялина сербська) \| П \| Ч Picea pungens (ялина колорадська) \| С \| Ч \| П Pinus contorta (сосна скручена) \| П \| П \| Ч* Pinus nigra (сосна австрійська) \| П* \| Ч \| Ч* \| С* Pinus ponderosa (сосна жовта) \| П \| П \| С* Pseudotsuga menziesii (ялиця Дугласа) \| П \| С \| С* Sequoia gigantean (секвоя гігантська) \| П Sequoia sempervirens (червоне дерево) \| С Taxus baccata (тис англійський) \| С \| Ч Taxus cuspidate (тис японський) \| С \| П Thuja occidentalis (кедр західний) \| С \| С \| П Thuja plicata (кедр західний, червоний) \| С Tsuga heterophylla (тсуга західна) \| П \| С Tsuga сanadensis (тсуга звичайна) \| С \| С ШИРОКОЛИСТЯНІ ДЕРЕВА, ЧАГАРНИКИ Acer campestre (клен польовий) \| С \| П \| П* Acer platanoides (клен норвезький) \| С \| С \| П \| П Acer rubrum (клен червоний) \| П \| С Acer saccharinum (клен сріблястий) \| С \| П Acer saccharum (клен цукровий) \| С \| С Aesculus hippocastanum (каштан кінський, звичайний) \| П* \| П Alnus glutinosa (вільха чорна) \| П* \| С* Betula pendula (береза європейська) \| П* \| П \| С \| Ч Carpinus betulus (граб європейський) \| С \| П* \| С Crataegus douglassii (глід чорний) \| С Crataegus oxyacantha (глід) \| С Fagus sylvatica (бук європейський) \| П \| С \| П* \| С Fraxinus excelsior (ясен європейський) \| П* \| С* \| П Ligustrum vulgare (бирючина звичайна) \| С \| С Platanus acerifolia (платан) \| С \| С Populus alba (тополя біла) \| С \| С Populus tremula (осика європейська) \| С* \| П \| С Prunus mahaleb (вишня) \| С \| С Quercus petraea (дуб зимовий) \| С \| П Quercus robur (дуб англійський) \| С* \| С* \| С \| С Quercus rubra (дуб північний, червоний) \| С \| С \| С Robinia pseudoacacia (акація чорна) \| С \| С \| С \| С Sambucus nigra (бузина європейська) \| С \| С \| С Sorbus aucuparia (гірський ясен, європейський) \| С \| С \| С Spiraea vanhouttei (таволга Ван Хоутта) \| П \| П Syringa vulgaris (бузок звичайний) \| П* \| П \| П* Tilia americana (липа американська) \| С \| С Tilia cordata (липа вузьколиста) \| С \| С \| С \| С Ulmus americana (в'яз американський, білий) \| С Ulmus leavis (в'яз європейський, білий) ПОЛЬОВІ КУЛЬТУРИ ТА ТРАВИ Medicaqo sativa (люцерна) \| Ч \| Ч \| С \| Ч Poa annua (голуба трава однорічна) \| П \| П Gossypium sp. (бавовник) \| С \| С \| С Zea mays (кукурудза солодка) \| Ч \| П* (кукурудза польова) \| П \| П Avena sativa (овес) \| Ч \| Ч \| С* \| С* Solanum tuberosum (картопля) \| С \| Ч \| С \| П Secale cereale (жито) зрілі рослини молоді рослини \| С* Ч \| П Ч \| С* Glycine max (соєві боби) \| Ч \| С* Nicotiana tabacum (тютюн) \| П Triticum sp. (пшениця) молоді рослини зрілі рослини \| Ч Ч \| С П \| П* Sorghum vulgare (сорго) \| П \| П* ФРУКТОВІ ТА ОВОЧЕВІ КУЛЬТУРИ Аllium сера (цибуля) \| С \| Ч* \| С Apium graveolens (селера) \| С \| С \| П* Asparagus officinalis (спаржа) \| С \| С Beta vulgaris (буряк) \| Ч \| С Brassica oleracea cv. gongyloides (Кольрабі) \| Ч \| С Brassica oleracea cv. capitata (капуста) \| С \| П \| С \| С Brassica rapa (ріпа) \| Ч \| П Cucutnis sativus (огірки) \| Ч \| П \| С Daucus carota (морква) \| Ч \| П \| С \| Ч Lactuca sativa (салат) \| Ч \| С Lycopersicum esculentum (помідори) \| Ч \| Ч \| П \| П Petroselinum sativum (петрушка) \| П* Phaseolus vulgaris (квасоля) \| П \| Ч Pisum sativum (горох, городній, польовий) \| Ч \| П \| С \| Ч Spinacia oleracea (шпинат) \| Ч \| Ч \| С Citrus paradisi (грейпфрут) \| П Citrus sinensis (апельсин) \| П \| П Eragaria sp. (полуниця) \| С \| П Malus sylvestris (яблуня) \| Ч \| П \| Ч Prunus armeniaca (абрикос) \| С \| Ч Prunus avium (вишня, солодка) \| П Prunus persica (персик) плоди листя Ч П Pyrus communis (груша) \| С \| Ч ДЕКОРАТИВНІ КВІТИ Aster sp. (айстра) \| Ч \| П Begonia sp. (бегонія) \| П \| П Camellia sp. (камелія) \| У Chrysanthemum leucanthemum (маргаритка) \| У \| У Dianthus caryophyllus (червона гвоздика) \| П Dahlia variabilis (жоржини) \| С* \| П Gardenia jasminoides (жасмин) \| П Gladiolus sp. (гладіолус) \| Ч \| С \| Ч \| С Petunia multiflora (петунія) \| Ч \| П \| С* \| П Таgets sp. (нігтики) \| С
1 2 3 4 5 Категория: Екологія \| Добавил: Aspirant (15.04.2014)
Просмотров: 1156 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: