Загрязнение городской среды и оздоровительная функция озеленения. Биологические особенности растений, улучшающих среду обитания и здоровье человека черкасов александр викторович.
1. Какие факторы влияют на развитие растительного мира?
На протяжении многих сотен миллионов лет основное влияние на растительный мир оказывали природные факторы: свет, тепло, влага, взаимодействие растений и животных. С появлением Человека разумного его деятельность стала оказывать всё большее влияние на окружающий мир.
2. Какие приспособления к природным условиям вырабатываются у растений?
Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Способность к адаптациям - одно из основных свойств жизни вообще, обеспечивающее возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться.
Адаптации проявляются на разных уровнях - от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Все приспособления организмов к существованию в различных условиях выработались исторически.
Например, растения засушливых областей способны в процессе индивидуального развития приспосабливаться к атмосферной и почвенной засухе. Характерные признаки- незначительные размеры их испаряющей поверхности, а также небольшие размеры надземной части по сравнению с подземной. У них также незначительная транспирация, высокое осмотическое давление, цитоплазма отличается высокой эластичностью и вязкостью. Некоторые растения засушливых областей способны сбрасывать листья и даже целые ветви.
Примеров можно привести много, т.к. для конкретных условий у растений вырабатываются определенные приспособления.
3. Какое значение имеют растения в жизни человека?
Культурные растения выращиваются человеком для получения пищевых продуктов, кормов в сельском хозяйстве, лекарств, промышленного и иного сырья.
Наблюдая за наиболее чувствительными к загрязнению растениями, учёные очень точно могут судить о загрязнении окружающей среды. Устойчивые к загрязнению растения используют для озеленения городов с развитой промышленностью и обилием автомобилей. Эти растения активно поглощают из воздуха различные вредные вещества и являются хорошими пылеуловителями.
Вопросы
1. Какое влияние оказывает хозяйственная деятельность человека на растительный мир?
Бурная деятельность человека: распашка земель, раскорчёвка и выжигание лесов, стравливание пастбищ и вытаптывание травостоев домашними животными - привела к серьёзным изменениям в природе. Человек стал замечать, что в результате его хозяйственной деятельности поредели густые леса, сократилось число видов диких животных, а некоторые исчезли совсем. Сведение лесов вызвало обмеление рек и уменьшение уловов рыбы. Истощились почвы, больше стало оврагов, участились суховеи и чёрные бури.
Особенно сильные изменения произошли вокруг городов. Росли обширные свалки мусора и отходов. Во многих водоёмах вода стала непригодной для питья. Загрязнённые воды, воздух, почвы вызвали нарушения, а иногда и гибель природных сообществ.
Подобные изменения природы произошли повсеместно, во многих странах мира. За истекшие тысячелетия на земном шаре вырублено и сожжено 2/3 всех лесов, свыше 500 млн га плодородных земель превратились в пустыни. Многие виды растений и животных исчезли с нашей планеты. Численность некоторых видов сократилась.
2. С какой целью создают заповедники? В чём их отличие от заказников?
В отличие от заповедников, на территории заказников охраняется не весь природный комплекс, а лишь та его часть, которая обеспечивает существование определённых растений и животных.
3. Как охраняют природу в нашей стране?
В нашей стране активно работают государственные и общественные организации защитников окружающей среды.
В настоящее время и в нашей стране принимают законы и проводят мероприятия, направленные на «защиту окружающей среды от вредных на неё воздействий».
Большую роль в охране редких растений играют ботанические сады, опытные станции и другие подобные, учреждения.
4. Какова роль растений в оздоровлении окружающей среды?
Наиболее чувствительные к загрязнению растения могут служить показателями состояния окружающей среды, а устойчивые следует использовать для озеленения городов с развитой промышленностью и обилием автомобилей. Эти растения активно поглощают из воздуха различные вредные вещества и являются хорошими пылеуловителями.
Важную экологическую и оздоровительную роль играют леса вокруг промышленных центров. Являясь устойчивым растительным сообществом с большим числом видов, лес особенно активно поглощает и перерабатывает вредные вещества.
Человек в конечном итоге живёт за счёт зелёных растений - основных производителей органических веществ и кислорода.
5. Почему охрана природы должна стать делом всех людей планеты?
Охрана природы и рациональное использование её ресурсов важны не только для одного государства, но и для всего земного шара в целом, т.е. для каждого человека. Только в этом случае можно добиться наиболее продуктивных результатов.
Охраняя, восстанавливая и умножая растительный покров нашей планеты, мы создаём условия для жизни не только современников, но и будущих поколений.
Летние задания
1. Изучите видовой состав деревьев, кустарников и цветочно-декоративных (применяемых в озеленении) растений. Установите, в какой период (цветения, плодоношения и т. д.) каждый вид наиболее декоративен. Какие растения следует шире применять в озеленении?
Шире применять в озеленении следует устойчивые к загрязнению растения, особенно для озеленения городов с развитой промышленностью и обилием автомобилей. Наиболее устойчивы к загрязнению атмосферного воздуха акация белая, акация жёлтая (карагана), тополь, каштан, берёза, ольха, ива, боярышник, сирень, лиственница и др. Эти растения активно поглощают из воздуха различные вредные вещества и являются хорошими пылеуловителями. Умело использованные в озеленении растения не только очищают воздух от вредных для здоровья веществ, но и делают населённые пункты уютными и красивыми.
2. Изучите видовой состав одного из растительных сообществ. Составьте список растений, растущих в разных ярусах.
Видовой состав лиственного леса разнообразен:
В лиственном лесу дубы, липы, берёзы, клёны, вязы и другие крупные деревья образуют первый, верхний ярус;
Рябина, черёмуха, орешник (лещина), жимолость лесная - второй ярус;
Бересклет, малина - третий ярус (кустарники);
Чина, копытень, вороний глаз, сныть, несколько видов колокольчиков, звездчатки, ветреницы, ландыш, медуница лекарственная, зеленчук жёлтый и многие другие растения - четвёртый (травы и папоротники);
Пятый - лишайники, мхи и грибы.
3. Изучите особенности строения растений, относящихся к различным экологическим группам. Опишите 2-3 изученных вами растения из разных экологических групп.
Растения делятся на экологические группы по отношению к различным факторам окружающей среды. Важнейшие из них это влажность и свет.
По отношению к влаге различают пять экологических групп растений:
1) гидатофиты - водные травы, которые полностью погружены в воду, их листья очень тонкие, а питательные вещества поглощаются всей поверхностью тела. Среди них – цветковые, которые вторично перешли к водному образу жизни (например, элодея). Вынутые из воды, эти растения быстро высыхают и погибают. У них отсутствуют устьица и нет кутикулы. Транспирация у таких растений отсутствует, а вода выделяется через особые клетки. Поддерживаемые водой побеги часто не имеют механических тканей, в них хорошо развита аэренхима (воздухоносная ткань);
2) гидрофиты - растения, частично погруженные в воду, обычно обитают по берегам водоемов на сырых лугах, по болотам. К ним можно отнести тростник обыкновенный. У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани. Хорошо выражена аэренхима. У гидрофитов есть эпидерма с устьицами, интенсивность транспирации очень высока, и они могут расти только при постоянном интенсивном поглощении воды;
3) гигрофиты - растения влажных мест с высокой влажностью воздуха.
4) мезофиты - растения, живущие в условиях умеренного увлажнения, умеренных температур и хорошего минерального питания.
5) ксерофиты - растения не достаточно увлажненных мест обитаний, где воды в почве мало, а воздух горячий и сухой. Среди них встречаются травы и древесные растения. Они имеют приспособления, позволяющие добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи. Ксерофиты лучше, чем все другие растения, способны регулировать водный обмен, поэтому и во время продолжительной засухи остаются в активном состоянии. Это растения пустынь, степей, жестколистных вечнозеленых лесов и кустарниковых зарослей, песчаных дюн. Среди ксерофитов различают сухие (склерофиты - приспособлены к жесткой экономии воды) и сочные (суккуленты - имеют мясистые стебли и/или листья). Например, ковыль, саксаул, верблюжья колючка - склерофиты, алое, толстянка, опунция, цереус - суккуленты.
Опунция обыкновенная (Opuntia vulgaris) мощное многолетнее растение, до 4-6 м высотой, из субтропиков Южной Америки.
Опунции способны быстро расти и формировать кусты причудливой формы. Это крупные кактусы с темно-зелеными лепешками стеблей. Их членики (кладодии) – размером в ладонь - сочные, толстые, светло-зеленые, продолговатые или обратнояйцевидные вырастают один из другого. Уплощенные стебли иногда ошибочно принимают за листья.
В ареолах на молодых члениках растут прижатые к поверхности зачаточные листочки, которые потом опадают. Листья небольшие сочные, шиловидные ярко-зеленого цвета.
Колючки развиваются несколько позднее на зрелых сегментах. Обычно они одиночно располагаются в ареолах (хотя иногда имеется по 2-4 колючки в ареоле). Они крупные и игловидные.
Кроме колючек и листочков в ареолах с серым опушением, есть еще и желтоватые глохидии. Глохидии - это мелкие, хрупкие колючки, очень острые и жесткие. Но главное - они снабжены микроскопическими пильчатыми зазубринами и крючками по всей длине и растут в больших количествах пучками вокруг ареол. Глохидии легко отлетают от кактуса и имеют защитную функцию, поскольку опадают с растения при малейшем к нему прикосновении и впиваются в кожу. Они могут вызвать отек или раздражение, а главное, их трудно увидеть и извлечь.
С апреля по сентябрь этот кактус украшают желтые блестящие цветки. Они образуются как на верхушке, так и по краям члеников, и поражают обилием лепестков и тычинок. Это особенность опунций - яркое и пышное дневное цветение, хотя иногда цветы могут оставаться открытыми в течение 30-48 часов, привлекая огромное количество пчел.
Крупные колесовидные обоеполые цветки на короткой трубчатой цветоножке развиваются по одному на ареолах. Тычинки опунций обычно короткие венчика. Они прикрепляются к вогнутому в виде чаши цветоложу и даже при легком прикосновении к ним сразу скручивающиеся.
Плоды созревают с середины июля по середину августа. Завязь снаружи покрыта чешуйками, а в пазухе чешуек находятся пучки колючек. Эти пучки расположены удивительно геометрично – в шахматном порядке, на одинаковом расстоянии друг от друга. Образовавшиеся зелёные «шишечки» плодов быстро увеличиваются в размерах, ярко окрашиваются, поспевают и становятся красно-бордовыми. Плод Opuntia vulgaris - грушевидная ягода - съедобен. Плоды у опунций мясистые, сочные, довольно крупные (длиной до 5-7,5 см, иногда до 10 см, и массой 70-300 г). В ягодах находятся светлые семена с окостенелой оболочкой размером с зерно чечевицы.
Корневая система опунции поверхностная. От подсемядольного колена (гипокотиля) вниз отходит главный корень. Он постепенно ветвится, образуя целую систему боковых корней, (на глубине 5-6 см от поверхности почвы образуется корневая система до 7 м в длину).
4. Изучите особенности и различия в строении вегетативных органов растений одного вида, произрастающих в разных условиях обитания.
Например, в результате адаптации растения к пониженной освещенности несколько меняется его облик. Листья становятся темно-зелеными и немного увеличиваются в размерах (линейные листья удлиняются и становятся уже), начинается вытягивание междоузлий стебля, который при этом теряет свою прочность. Затем их рост постепенно уменьшается, т.к. резко снижается производство продуктов фотосинтеза, идущих на посторенние тела растения. При недостатке света многие растения перестают цвести.
При избытке света хлорофилл частично разрушается, и цвет листьев становится желто-зеленым. На сильном свету рост растений замедляется, они получаются более приземистыми с короткими междоузлиями и широкими короткими листьями.
5. Выясните влияние густоты посева на рост и развитие растений. Посейте семена моркови (свёклы, редиса) на двух одинаковых делянках (контрольной и опытной). После появления всходов на опытной делянке проредите их, через 10-15 дней повторите прореживание. Наблюдайте за развитием растений. Определите, на какой делянке урожай больше. Запишите результаты в дневник.
На контрольной делянке морковь вырастет крупная, ровная (при условии отсутствия негативных воздействий на растения). А на второй мелкая, кривая, урожай меньше. Т.о. при прореживании результат будет лучше - корнеплоды будут крупнее и ровнее.
6. У нескольких растений томатов удалите боковые побеги. Сравнивая эти растения с теми, у которых боковые побеги не были удалены, определите, какие из растений дали больший урожай.
Больший урожай будут давать растения, у которых были удалены боковые побеги. За счет этого больше питательных веществ будет поступать к плодам, и они будут крупнее.
7. Выберите несколько (2-3) деревьев и кустарников, растущих вблизи вашего дома, и проведите наблюдения за ними: отметьте размеры, форму кроны, ветвление, особенности коры, расположение почек и листьев на побеге, наблюдайте за развитием побегов, цветением и т. д. Все данные записывайте в дневник. Наблюдения продолжайте и осенью.
Берёза пови́слая
При благоприятных условиях достигает 25-30 м в высоту и до 80 см в диаметре.
Крона ветвистая, но не густая. Молодые ветви повисают вниз, что придаёт кроне берёзы очень характерный облик (название - берёза повислая).
Ветвление симподиальное.
Кора у молодых деревьев коричневая, а с 8-10 лет белеет. Молодые особи можно спутать с видами ольхи. Во взрослом состоянии хорошо отличается от других деревьев по белой коре. У более старых деревьев кора в нижней части ствола становится глубокотрещиноватой, чёрной.
Почки сидячие заострённые, клейкие, покрытые черепитчато расположенными чешуями. Листорасположение очередное. Листья от ромбически-яйцевидных до треугольно-яйцевидных, 3,5-7 см длины, 2-5 см ширины, заострённые на верхушке с ширококлиновым или почти усечённым основанием, гладкие, в молодом возрасте клейкие, с обеих сторон гладкие; края двоякозубчатые. Черешки голые 0,8-3 см.
Молодые побеги красновато-бурые, покрыты многочисленными смолистыми шершавыми бородавками - восковыми железками, у взрослых деревьев побеги с единичными железками, голые. Верхушечные и боковые почки закладываются на побегах текущего года летом и распускаются весной.
Цветки правильные, мелкие, невзрачные, однополые, собраны в серёжчатые, повисающие соцветия на концах веточек. Цветёт до распускания листьев (по некоторым источникам - одновременно с распусканием листьев) – в мае.
Плодоношение продолжается ежегодно. Плоды созревают к концу лета и начинают рассеивание. Рассеивание происходит постепенно в течение всей осени и зимы. Плод - мелкий крылатый орешек.
Шиповник
Шиповник представляет собой не высокий куст от 1,5-2,5 м в высоту.
Прямостоящий кустарник с дугоподобно свисающими ветвями, покрытыми крепкими серповидными шипами.
Побеги ветвистые, зелёные, коричневые, тёмно-красные, тёмно-буроватые, иногда фиолетово-бурые, бурые, чёрно-бурые, коричнево-красные или серые с войлочным опушением; как правило, с прямыми, изогнутыми или крючковидными шипами, часто с примесью многочисленных щетинок и волосков, со стебельчатыми желёзками.
Почки отстоящие, красноватые, реже иного цвета, голые или волосистые, мелкие, с тремя - шестью наружными почечными чешуями.
Листорасположение очередное. Листочки по форме от эллиптических до округлых, с клиновидным, округлым или слегка сердцевидным основанием, по краям пильчатые.
Кустовые формы шиповников имеют ветви двух видов: прямостоячие и дуговидные, изогнутые вниз. Они образуют многочисленные вегетативные побеги первого года, иногда достигающие 1-1,5 м высоты и 10-12 мм в диаметре, с мягкими и тонкими шипами различной величины, в последующие годы цветущие и плодоносящие. Молодые побеги имеют зеленоватокрасный оттенок с мелкими щетинками и шипами.
Цветки розовые или белорозовые, с пятью свободными лепестками, венчик в диаметре до 5 см. Цветёт шиповник в мае-июне.
Плод - особой формы многоорешек, называемый цинарродием, 1-1,5 см в диаметре, увенчан чашелистиками, при созревании красного, оранжевого, пурпурно-красного, иногда чёрного цвета, обычно мясистый, иногда суховатый, голый или покрытый щетинками или шипиками, внутри грубоволосистый, с многочисленными плодиками-орешками, созревают в сентябре-октябре.
8. Изучите строение цветков насекомоопыляемых растений. Определите, какова продолжительность цветения, какие насекомые их опыляют.
Липа сердцевиидная
Цветки правильные, обоеполые, с двойным пятираздельным околоцветником, до 1-1,5 см в диаметре, желтовато-белые, пахучие, собраны в повислые щитковидныесоцветия по 3-11 штук, при соцветиях имеется продолговатый желтовато-зелёный прилистник. Тычинок в цветке много. Цветёт с начала июля 10-15 дней. Опыляют пчелы и другие насекомые.
9. Примите участие в изготовлении наглядных учебных пособий, используя растения со школьного учебно-опытного или приусадебного участка. Изготовьте гербарии и тематические коллекции, используя только культурные, сорные или широко распространённые растения, например, «Листья простые и сложные», «Жилкование листьев», «Повреждение листьев вредителями», «Фазы развития пшеницы», «Лекарственные растения» и др.
Насаждения и загрязнение атмосферы. Загрязнение атмосферы - одна из самых распространенных и наиболее сложных форм воздействия городов на окружающую среду.
Воздух в городе загрязняется твердыми частицами, пылью, сажей, золой, аэрозолями, газами, парами, дымом, цветочной пыльцой и т. д. Смешение загрязнителей серьезно затрудняет оценку воздействия каждого отдельно взятого компонента, которые, вступая во взаимодействие, увеличивают отрицательные последствия.
1 - промышленные предприятия;
2 - транспорт;
3 - теплоэнергетические объекты
К основным источникам, загрязняющим атмосферу, относятся промышленные предприятия, топливно-энергетические предприятия, транспорт.
От загрязненного воздуха страдает человек и все, что его окружает: растительность, животный мир, архитектурные памятники, металл, строительные материалы, ткани и т. д.
В настоящее время состав сухого воздуха в атмосфере определяется следующим соотношением газов:
Азот N2........................................................ 78,09
Кислород О2................................................ 20,95
Аргон Аг...................................................... 0,93
Углекислый газ СО2................................... 0,03
Неон Ne....................................................... 1,82 -10~3
Гелий Не...................................................... 5,24-10~4
Криптон Кг.................................................. 1,14-10~4
Водород Н2................................................... 5,00-10~5
Ксенон Хе..................................................... 8,70 10~6
Увеличению содержания СО2 в атмосфере Земли в значительной мере способствует непродуманное сведение на огромных территориях лесов, которые служили важнейшими поглотителями СС>2 и источниками кислорода.
Многие ученые считают, что величина и сила антропогенного воздействия на климат прежде всего зависят от выделения углекислоты в процессе сжигания топлива, преобразования планетарного круговорота этого газа и повышения его концентрации в атмосфере, что вызывает «парниковый эффект» - ухудшение прозрачности воздуха для теплового излучения земли и как следствие - повышение температуры атмосферного воздуха. Повышая температуру земной поверхности и прилегающего воздушного слоя, рост содержания СС>2 нарушает энергетический баланс атмосферы. Моделирование этих процессов показывает, что к началу следующего века реально достигнутая концентрация ССЬ в состоянии повысить среднюю поверхностную температуру Земли на 1 °С. Сохранение современных темпов роста производства энергии за" счет сжигания ископаемого горючего ведет к росту концентрации СС>2 и как следствие - к изменению земного климата.
Кроме упомянутых выше газов в воздухе всегда находятся различные примеси, как газообразные, так и твердые, жидкие (метан СШ, окись углерода СО, сернистый газ SO2, закись азота N20, озон Оз, двуокись азота NO2, родон Rr, окись азота NO, водяной пар). Их содержание в разных точках земного шара неодинаково и непостоянно.
В результате деятельности человека в воздух выбрасывается окись серы. В недалеком прошлом она попадала в воздух вместе с дымом, сейчас ее поставляют и другие источники. Основными источниками являются выбросы электростанций и промышленных предприятий, работающие на угле и нефтетопливе с высоким содержанием серы, производства металлов из сернистых руд. Немалое значение имеют бытовые источники.
Каждая тонна угля с 3 %-ным содержанием серы при сжигании выделяет в атмосферу около 60 кг сернистого ангидрида. Крупная тепловая электростанция ежедневно выбрасывает в воздух сотни тонн сернистых соединений. Из окисей образуется двуокись серы SO2, другая часть подвергается дальнейшему окислению в процессе сгорания, превращается в сернистый ангидрид (трехокись серы 8Оз), небольшое количество серы остается в золе. Сернистый ангидрид, растворяясь в воде, образует серную кислоту H2SO4.
Двуокись серы, попав в воздух, может окислиться и превратиться в серную кислоту, а затем, вступая в реакции с другими загрязнителями,- в сульфаты. Соединения серы в виде газов, частиц или дымки воздействуют на дыхательные пути, кожу и глаза человека при содержании их в воздухе в количестве 100 мг/м. Самые мельчайшие частицы проникают в легкие.
Выбросы серы в атмосферу постоянно и быстро растут, и именно окислы серы на 70-80 % определяют кислотность дождей. Величина выпадения серы на территорию страны достигает 15 млн. т в год.
Поэтому наибольший эффект по предотвращению закисления среды достигается только сокращением выбросов за счет предварительного удаления серы из топлива или создания эффективных устройств по очистке дымовых газов.
Возникновение новых еще более пагубных последствий связано с появлением на ТЭЦ и промышленных предприятиях труб большой высоты (300-400 м), позволивших снизить загрязнение приземного слоя атмосферы вокруг предприятия, но не уменьшающих количество выбросов, а только рассеивающих их на огромных территориях. Так, в Швеции и Норвегии только 20-25 % закисления среды собственного происхождения, остальное переносится из других стран. Если закисление будет продолжаться в том же темпе, через 10 лет около 1000 озер останется без рыбы, резко упадет урожайность.
Увеличившееся рассеивание элементов повлекло за собой возрастание в окружающей среде концентрации тяжелых металлов. Наибольшую опасность как для природы, так и для человека представляют ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, ванадий, олово, цинк, сурьма, медь, молибден, кобальт, никель. Свинец в атмосферу попадает в основном из выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.
Тяжелые металлы, попадая с воздухом, водой, растительной и животной пищей непосредственно в организм человека, накапливается в печени, почках, оказывают неблагоприятные воздействия на ткани костей.
В теплое время года в воздухе городов наиболее развитых стран средний уровень содержания свинца в зависимости от конкретных условий меняется от 2 до 8 мкг (иногда несколько больше) на 1 м воздуха. Зимой же концентрация свинца резко возрастает. Следует иметь в виду, что наличие даже 3 мкг свинца в 1 м воздуха приводит к содержанию 30 мкг его на 100 мл крови человека.
Загрязняют атмосферу и самолеты, особенно сверхзвуковые, разрушая слой озона.
Помимо углекислого газа и серы в атмосферу от автомобилей, ТЭЦ, промышленных предприятий, от удобрений сельскохозяйственных угодий поступает большое количество азота. В процессе горения из азотистых компонентов некоторых материалов или в результате связывания атмосферного азота образуются газообразные загрязнители воздуха - окись азота и двуокись азота. Окись азота превращается (медленно, при большом разбавлении) в двуокись азота. Окиси азота образуются при контакте азота и кислорода с горячей поверхностью в результате любого процесса горения (двигатели внутреннего сгорания, ТЭЦ, бытовой газ « т. д.); они образуются при извержении вулканов или молниях.
Исследования показали, что источники различной высоты, плотности размещения и объема выбросов не пропорционально влияют на загрязнение воздуха в приземном слое. Если на долю энергетики приходится около 60 % выбросов окислов азота, то вклад их в загрязнение воздуха не превышает 20 %. Хотя выбросы от автотранспорта значительно меньше, однако они являются поставщиком около 70 % загрязнителей. Поэтому в расчетах по оценке концентраций вредных веществ в воздухе учитываются все источники выбросов независимо от их параметров и объемов выбросов.
Существенное значение имеет запыленность атмосферы, особенно в энергетическом балансе биосферы, так как пыль рассеивает и поглощает солнечную радиацию. По подсчетам, поступление пылевидных частиц в атмосферу Земли составляет (млн. т в год): от индустриальных процессов- 45, энергетических и отопительных процессов - 36, других видов хозяйственной деятельности - 30, ветровой эрозии почв - 500, лесных пожаров - 135, извержения вулканов -250, от испарения морской воды -1000 и космическая пыль - 10.
Мероприятия по охране атмосферного воздуха должны осуществляться на основе широко поставленных научно-исследовательских работ, посвященных изучению количественной концентрации загрязнений, попадающих в атмосферу, и дальности их распространения. Установлено, что из общего количества загрязнений 27 % поступает от электростанций, 24,3 % - от предприятий черной металлургии, 10,5 % - от цветной, 15,5 % - от нефтедобычи и нефтехимии, 13,1 % -от транспорта, 8,5 % - от промышленности стройматериалов и 1,5% - из прочих источников.
В советское государственное санитарное законодательство в настоящее время лишь в области охраны окружающей среды включены нормативы на предельно допустимые концентрации (ПДК) для 804 химических веществ в воде водоемов, 446 химических веществ и 33 их комбинации в атмосферном воздухе, 28 химических веществ - загрязнителей почвы.
С 1 января 1980 г. в СССР действует государственный стандарт, определяющий правила установления предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу. Организация системы контроля загрязнения атмосферы способствует сохранению в чистоте важнейшего компонента окружающей среды - воздуха.
Контроль уровней загрязнения атмосферы проводится более чем в 500 городах и промышленных центрах, причем в 122 городах ведется оперативное прогнозирование возможных высоких уровней загрязнения воздуха в связи с ожидаемыми неблагоприятными метеорологическими условиями. При получении такого прогноза на предприятиях, имеющих источники выбросов в атмосферу, должны вводиться в действие заранее разработанные программы уменьшения выбросов (переход на более чистое топливо или сырье, ввод резервных очистных сооружений, усиление контроля за работой оборудования и т. д.).
За последние несколько лет в Москве введено в строй более 2 тыс. установок, фильтрующих выбросы в атмосферу, мощностью 20 млн. м /ч. Более 300 предприятий, загрязняющих воздух, были выведены из города или реконструированы и количество выбросов уменьшилось. Большую роль сыграла газификация промышленности и быта в столице. Однако этих мер явно недостаточно.
В 1988 г. наибольшее среднемесячное содержание кадмия наблюдалось в Одессе - 3 ПДК; никеля - в Нижнем Новгороде; Лениногорске -3 ПДК; свинца - в Балхаше и Чимкенте - 9-13 ПДК, а в Комсомольске-на-Амуре-15 ПДК. Наибольшая среднемесячная концентрация марганца в г. Рустави составляет 42 ПДК. Число городов, в атмосфере которых в отдельные дни отмечались высокие уровни загрязнений (более 10 ПДК), было достаточно стабильно и составило в 1988 г. 103 города.
В 1988 г. в 16 городах страны отмечались концентрации вредных веществ в воздухе, превышающие 50 ПДК, при этом в Архангельске, Байкальске, Волжском случаи экстремального высокого загрязнения отмечались неоднократно, что свидетельствует о хроническом характере причин значительных выбросов вредных веществ в этих местах. Наиболее высокий уровень загрязнения атмосферы и повышенной заболеваемости населения в 1988 г. наблюдался в 68 городах страны. В этот перечень входят Алма-Ата, Душанбе, Ереван, Киев, Фрунзе, юго-восточная окраина Москвы, а также города с населением свыше 1 млн. человек: Днепропетровск, Донецк, Самара, Новосибирск, Одесса, Омск, Пермь, Свердловск, Челябинск.
Энергетической программой СССР предусматривается в период до 2000 г. модернизировать, в основном на электростанциях европейской части страны, существующее оборудование общей мощностью до 100-140 млн. кВт. Эти меры, а также намеченное совершенствование структуры энергетического баланса, замещение органического топлива другими энергоносителями, мероприятия по повышению экономичности энергетического оборудования позволят в итоге предотвратить выбросы двуокиси серы в объеме около 10 млн. т в год.
Среди мер, направленных на сокращение выбросов от автотранспорта в атмосферу, следует отметить дизелизацию автомобильного транспорта, увеличение выпуска автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном природном газе, а также бензометанольных смесях, и значительное увеличение выпуска неэтилированных автомобильных бензинов и катализаторов. Эта проблема носит комплексный характер, так как включает меры по регулированию режимов транспортного движения, совершенствованию развития автотранспортных магистралей.
Факты свидетельствуют о явной недооценке роли и возможности растений в охране окружающей природной среды.
Листья способны выполнять важную санитарно-гигиеническую роль, поглощая токсические газы, накапливая вредные вещества в покровных, а затем и внутренних тканях. Часть токсических веществ оттекает из листа и локализуется в побегах, растущих листьях, плодах, клубнях, луковицах, корнях. Количество фторидов, хлоридов, окислов серы, аккумулирующихся во всех органах растений, в сумме составляет не более 20% их содержания в листьях.
Древесная растительность может выполнять эти функции только при условии, что концентрация аэрозолей, особенно в жидкой или газовой фазах, не достигают пределов, губительно действующих на их живые клетки.
В результате исследований, проведенных специалистами Днепропетровского университета, установлено, что белая акация, берест перистоветвистый, бузина красная, тополь канадский, шелковица и бирючина обыкновенная улавливают соединения серы, а активными поглотителями фенолов оказались белая акация, берест перистоветвистый, аморфа кустарниковая, бирючина обыкновенная. Ива, белая акация устойчивы по отношению к фтору, поэтому их используют при озеленении предприятий, связанных с алюминием.
Наиболее стойкие к газам деревья и кустарники: клен пенсильванский, древогубец плетевидный, лещина манчжурская, гледиция трехколючковая, крыжовник (все виды), плющ обыкновенный, можжевельник казацкий, луносемянник канадский и даурский, тополь крупнолистный серый, тополь канадский, гранат, айлант высочайший, акация белая, аморфа кустарниковая, берест перистоветвистый, бирючина обыкновенная, шелковица белая.
Зимой лиственные деревья лишены своих физиологически активных органов - листьев. Хвойные растения, сохраняющие зелень и зимой, в меньшей степени устойчивы против вредных промышленных выбросов.
Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами приводит к накоплению металлов в растениях (при этом их зольность увеличивается в 1,5-2 раза).
Некоторые растения могут ограничивать поступление, регулировать аккумуляцию металлов на уровне организма, отдельных его органов, тканей клеток и регулировать передвижение из корней в стебли и листья. Определенная избирательная способность корневого поглощения позволяет растению избегать избыточной аккумуляции металлов.
Устойчивые виды древесных растений, как правило, накапливают больше металлов в корнях, чем в надземной части.
У травянистых растений в некоторых случаях защитная реакция к избыточному содержанию металлов проявляется в увеличении соотношения между корневой системой и надземной частью, а при оптимизации питания она снова выравнивается.
Ученые Центрального республиканского ботанического сада АН СССР (Г. М. Илькун, М. А. Маховская, О. Ф. Шапочка, Н. М. Бойко) исследовали поглощение тяжелых металлов древесными растениями (табл. 2.6). Для определения содержания металлов во внутренних тканях листа с поверхности листьев тщательно смывали осевшую пыль. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что основными компонентами выбросов металлургических предприятий являются окислы железа. По мере удаления от доменного цеха аккумуляция железа понижается при 250-300 м в 1,5-2 раза, 1 км - в 3 раза, 3 км -4-5 раз, 7-10 км в 7-9 раз.
Среднее содержание металлов в листьях растений, произрастающих на разном удалении от металлических предприятий, мг
|
Вид растений |
Марганец |
|||||
|
внутренние ткани |
внутренние ткани |
внутренние ткани |
||||
|
0,1 км от источника |
||||||
|
Акация белая |
||||||
|
Вяз перистоветвистый |
||||||
|
Тополь канадский |
||||||
|
Ясень зеленый |
||||||
|
Сирень обыкновенная |
||||||
|
0,3 км от источника |
||||||
|
Акация белая |
||||||
|
Вяз перистоветвистый |
||||||
|
Конский каштан |
||||||
|
1 км от источника |
||||||
|
Акация белая |
||||||
|
Вяз перистоветвистый |
||||||
|
Тополь канадский |
||||||
|
Клен ясенелистный |
||||||
|
3 км от источника |
||||||
|
Акация белая |
||||||
|
Вяз перистоветвистый |
||||||
|
Тополь канадский |
||||||
|
Конский каштан |
||||||
|
7 км от источника |
||||||
|
Акация белая |
||||||
|
Вяз перистоветвистый |
||||||
|
Тополь канадский |
||||||
Среди кустарников больше свинца накапливает древовидная карагана (желтая акация), а из листопадных деревьев - обыкновенная липа и береза.
У акации белой содержание металлов от весны к осени повышается в 3,5 раза, у вяза перистоветвистого - в 4-5 раз. Канцероген 3, 4 - бензо-пирен является опасным загрязнителем воздуха - он может из воздуха перейти в почву, а оттуда в растения и пищу человека.
Растения с высокой способностью расщеплять 3,4 бензопирен используют для очистки окружающей среды от канцерогенных полициклических углеводородов.
Целесообразно отбирать породы: одни - очищающие воздух от вредных газов, другие - от пыли.
Зеленые насаждения задерживают пыль и уменьшают запыленность воздуха. Эффективность пылезащитных свойств растений у разных пород не одинакова и зависит от строения дерева, его ветрозащитной способности. Лучше всего задерживают пыль деревья с шершавыми, морщинистыми, складчатыми, покрытиями волосками липкими листьями.
1 - диаметром 1 - 10 м;
2 - диаметром 0,5 - 1 м
Шершавые листья (вяз) и листья, покрытые тончайшими ворсинками (сирень, черемуха, бузина), лучше удерживают пыль, чем гладкие (клен, ясень, бирючина).
Листья с войлочным опушением по пылезадержанию мало отличаются от листьев с морщинистой поверхностью, но они плохо очищаются дождем. Клейкие листья в начале вегетации имеют высокие пылезадерживающие свойства, но их утрачивают. У хвойных пород на единицу веса хвои оседает в 1,5 раза больше пыли, чем на единицу веса листьев, и пылезащитные свойства сохраняются круглый год. Зная пылезащитные свойства растений, варьируя размеры озеленяемой территории, подбирая породы и необходимую густоту посадок, можно добиться наибольшего пылезащитного эффекта. Дожди, освобождая насаждения и воздушный бассейн от пыли, смывают ее на поверхность земли.
В городе запыленность воздуха значительно выше, чем в пригороде. Количество пыли в воздухе изменяется в зависимости от влажности воздуха и скорости ветров.
Наблюдения канд. мед. наук В. Ф. Докучаевой показывают, что запыленность воздуха под деревьями меньше, чем на открытой площадке: в мае на 20 %, июне на 21,8 %, июле на 34,1 %, августе на 27,7 % и в сентябре на 38,7 %. За весь вегетационный период средняя концентрация пыли на открытой площадке составила 0,9 мг/м воздуха, а под деревьями - 0,52 мг/м воздуха, т. е. на 42,2 % меньше.
Запыленность воздуха под деревьями оказалась меньше, чем на открытой площадке: в декабре на 13,6 %, январе на 37,4 %, в феврале на 18 %. За весь осенне-зимний период средняя концентрация пыли в воздухе на открытой площадке составила 0,8 мг/м воздуха, а под деревьями - 0,5 мг/м воздуха, т. е. меньше на 37,5 %.
Результаты исследований, проведенных в Ростовском научно-исследовательском институте Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова, представлены в табл. 2.7 и 2.8.
По мере удаления от источника количество пыли, как находящейся в воздухе, так и осажденной зелеными массивами, на единицу площади снижалось.
Пихтовый лес на площади 1 га в состоянии задержать 32 т пылевых частиц, буковый лес - 68 т пыли. Это связано с тем, что 1 га буковых насаждений развивает общую листовую поверхность, равную 75 га. Одно тополиное дерево высотой 9 м имеет площади ствола, сучьев и ветвей около 8 ми листовую поверхность 50 м.
Количество пыли, осажденной листовой поверхностью деревьев различных пород
|
Растения |
Суммарная площадь листовой пластинки, м2 |
Общее количество осажденной пыли, кг |
|
акация белая |
||
|
вяз перистоветвистый |
||
|
вяз шершавый |
||
|
Гледичия |
||
|
клен полевой |
||
|
тополь канадский |
||
|
Шелковица |
||
|
ясень зеленый |
||
|
ясень обыкновенный |
||
|
Кустарники: |
||
|
акация желтая |
||
|
бересклет европейский |
||
|
бирючина обыкновенная |
||
|
бузина красная |
||
|
лох узколистный |
||
|
сирень обыкновенная |
||
|
виноград пятнистый |
||
Количество пыли, оседающей на 1 м2 почвы и задержанной 1 м2 поверхности листьев (по Ишииу Ю. Д.)
|
Расстояние от источника, м |
На 1 м2 поверхности |
На 1 м2 поверхности листьев |
|||||
|
S = 40,2 + 23,7 + 16,2 = 80,1 % |
|||||||
Очень хорошим пылеуловителем является вяз. Он задерживает пыль в 6 раз интенсивнее, чем гладколистный тополь.
Растительность городских парков и скверов площадью 1 га за вегетационный период очищает от пыли 10- 20 млн. м воздуха.
Химический состав пылевых частиц отличается многообразием составляющих его компонентов, часто присутствием значительного количества металлов, особенно в выбросах предприятий металлургической промышленности. Результаты исследований учитывают большую положительную роль зеленых насаждений в борьбе с запыленностью воздуха.
Не следует, конечно, забывать, что степень запыленности воздуха может быть сильно уменьшена такими мероприятиями, как максимальное улавливание пыли в точках ее выброса на промышленных предприятиях, повышение уровня благоустройства (замощение) и улучшение эксплуатационного режима улиц и площадей (полив и уборка).
Значительная роль в улучшении состояния воздуха отводится ионам. Ионы бывают легкие и тяжелые. Легкие могут нести отрицательный или положительный заряды, тяжелые - только положительный.
При благоприятных условиях развития растения повышают в воздухе и на прилегающей территории число легких отрицательно заряженных ионов - материальных носителей электрических зарядов, характеризующих состояние чистоты воздуха.
Умеренно повышенная ионизация воздуха (до 2-3 тыс. ионов на 1 см) сказывается положительно на здоровье и самочувствии человека. Растительность влияет на ионизацию воздуха в зависимости от породного состава, полноты, возраста насаждений и некоторых других характеристик.
Наибольший эффект ионизации наблюдается под кронами следующих пород и деревьев: сосна обыкновенная, ель обыкновенная, туя западная, дуб красный, дуб черешчатый, ива плакучая, клен серебристый, клен красный, тополь черный, лиственница сибирская, пихта сибирская, береза карельская, береза японская, рябина обыкновенная, сирень обыкновенная, акация белая. Лучше ионизируют воздух смешанные насаждения.
Загрязнение атмосферы и как следствие плохое состояние растительности ведут к увеличению количества вредных для здоровья человека тяжелых ионов.
Среди множества факторов, влияющих на микрофлору воздуха, особое место отводится фитонцидам. Фитонциды - летучие и нелетучие, выделяемые растениями и защищающие их вещества, способные подавлять рост, тормозить развитие вредных болезнетворных бактерий, микроорганизмов и таким образом оздоровлять воздух.
Фитонциды дубовой листвы уничтожают возбудителя дизентерии, а фитонциды можжевельника - возбудителей брюшных заболеваний. Сосна крымская, кипарис вечнозеленый, кипарис гималайский задерживают рост туберкулезной палочки. Фитонциды черемухи, рябины, можжевельника используют для борьбы с вредными насекомыми. В сосновом бору, находящемся в хорошем состоянии и благоприятных условиях, произрастания болезнетворных бактерий в 2 раза меньше, чем в лиственном. Туя обладает способностью уменьшить загрязненность воздуха болезнетворными микроорганизмами на 67 %. Хвойные породы за сутки способны выделить летучих веществ: 1 га можжевельника - 30 кг, сосны и ели - 20 кг, лиственных пород - 2-3 кг. Однако сосновым насаждениям свойственны повышенные радиация и температура воздуха, пониженная влажность, поэтому для отдыха наиболее благоприятными будут территории смешанных хвойно-лиственных насаждений.
Большинство растений проявляет максимальную антибактериальную активность летом, когда воздух парков содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух улиц. При подборе растений /для озеленения городов необходимо учитывать их бактерицидные свойства. Насаждения следует размещать с наветренной стороны по отношению к месту пребывания человека.
Санитарно-гигиеническая эффективность зеленых насаждений в ряде случаев зависит от метеорологических условий.
Известно более 500 видов растений, обладающих в разной степени фитонцидными свойствами. Среди них: акация белая, багульник болотный, барбарис обыкновенный, береза карельская, граб обыкновенный, дуб черешчатый, ель обыкновенная, ива плакучая, каштан конский, кедр сибирский, клен красный, лиственница сибирская, липа мелколистная, можжевельник казацкий, осина, пихта сибирская, платан восточный, райграс пастбищный, сосна обыкновенная, софора японская, тополь серебристый, туя западная, чубушник, черемуха, эвкалипт.
Учитывая, что зеленые насаждения за счет задерживающей и поглощающей способности способствуют оздоровлению окружающей среды, при подборе ассортимента растений для озеленения в техногенных регионах необходимо отдавать предпочтение растениям, обладающим максимальной емкостью поглощения и устойчивым к выбросам данного предприятия в данных природоклиматических условиях. При этом следует иметь в виду, что широкие, плотные массивы гасят ветер, и на территории промышленных предприятий возникает ситуация, способствующая концентрации вредных газов. Чередуя вокруг точек выброса вредных газов насаждения с открытыми участками, можно значительно усилить проветривание территории в вертикальном направлении.
Насаждения и шумозащита . С развитием городов проблема борьбы с шумом приобретает все большую остроту. С физической точки зрения звук (шум) представляет собой волновое колебание упругой среды. Орган слуха человека в результате процесса эволюции приспособился воспринимать не все колебательные процессы, а лишь колебания, частота которых находится в пределах от 16 до 20000 Гц, т. е. от 16 до 20 000 колебаний в 1 с.
Звуковые колебания вызывают повышение и понижение давления в воздушной среде. Разность между этим давлением и атмосферным называется звуковым давлением. Уровень звукового давления определяется в логарифмических единицах - децибелах (дБ). Диапазон человеческого уха укладывается в 140 дБ. Нижней границей этого диапазона является порог слышимости, а верхней - максимальный предел громкости, не вызывающий болевого ощущения. Порог слышимости - 10 дБ, разговорная речь двух стоящих рядом людей - 50, шум на улице - 60-80, шум внутри вагона метрополитена - 90, шум реактивного самолета при взлете-130, порог болевого ощущения человека- 140 дБ.
Шум отрицательно влияет на организм человека: является причиной его частичной или полной глухоты, вызывает сердечнососудистые и психические заболевания, нарушает обмен веществ. Результаты проведенных исследований позволили определить критические величины звукового давления и максимально допустимое время его воздействия на человека: уровень шума 85 дБ человек может выдержать (без последствий) в течение 8 ч, 91 дБ - 4 ч, 97 дБ - 2 ч, 103 дБ-1 ч, 121 дБ-7 мин. При уровне шума 40-45 дБ нарушается сон у 10-20 % населения, при 50 дБ-у 50 %, а при 75 дБ - У 95 % населения.
1 - замкнутая рядовая застройка вдоль улицы;
2 - защитная полоса деревьев между транспортной магистралью и застройкой;
3 - защитные валы и озеленение;
4 - размещение перед застройкой зданий общественных учреждений;
5 - транспортные магистрали ниже уровня поверхности земли
Санитарно-гигиенические требования к жилой застройке определяют необходимость защиты населения от вредного воздействия городского шума. В зависимости от интенсивности, частотных характеристик, времени и продолжительности воздействия для различных мест пребывания человека устанавливаются определенные допустимые уровни звука в дБА (палаты больниц и санаториев - 25, жилые комнаты квартир - 30, территории больниц - 35, классы школ - 40, территории жилых микрорайонов - 45, вокзалы - 60). Данные допустимые значения уровней звука относятся к ночному времени (с 23 до 7 ч), в дневное время эти уровни увеличиваются на 10 дБА.
а - в результате многократного отражения шум затухает медленнее, чем на открытой ровной территории;
б - увеличение плоскости восприятия и отражения звуковых волн от ряда опушки из кустарников увеличивает шумозащитное действие;
в - двухъярусная живая изгородь увеличивает плоскость восприятия и отражения звуковых волн и обеспечивает больший шумозащитный эффект;
г - схема организации наиболее эффективной щумозащиты.
Шум города слагается из шумов различных источников и прежде всего от промышленных предприятий, транспорта, строек, работы оборудования, бытовых приборов и т. д. В городе самым распространенным и наиболее утомляющим является шум транспорта, который зависит от скорости движения и частоты остановок (с их увеличением уровень шума возрастает). При прохождении 100 автомобилей в час средний уровень шума на прилегающей к дороге территории составляет 70 дБ. Уровень шума от движения автотранспорта на улицах местного значения составляет 55- 65 дБА, на магистральных улицах -70-85 дБ А.
а - пример плотных шумозащитных посадок смешанного типа
b - пример посадок на улице для защиты от транспортного шума;
1 - лиственные деревья высокорослые;
2 - хвойные деревья средней высоты и высокорослые;
3 - хвойные деревья низкорослые;
4 - кустарники высокие;
5 - кустарники низкие;
6 - лиственные деревья средней высоты
В целях снижения городского шума проводят специальные градостроительные мероприятия, которые дают максимальный эффект при комплексном их применении: удаляют жилые дома от проезжей части; в качестве шумозащитных экранов на магистрали размещают общественные здания, автостоянки, сооружения торгового и коммунального назначения (склады, магазины, мастерские, небольшие бесшумные предприятия); создают инженерные шумозащитные сооружения, конструкции и устройства (стены, экраны), выемки, насыпи и специальные полосы зеленых насаждений. Уменьшение шума от транспорта достигается за счет рациональной трассировки транспортных магистралей, выведения их с территории жилого района и определенного ограничения скорости движения транспорта.
Для защиты селитебных территорий от шума необходимо максимально использовать городское зеленое строительство.
Зеленые насаждения, расположенные между источником шума и жилыми домами, участками для отдыха, могут значительно снизить уровень шума. Эффект возрастает по мере приближения растений к источнику шума; вторую группу целесообразно размещать непосредственно около защищаемого объекта.
Звуковые волны, наталкиваясь на листья, хвою, ветки, стволы деревьев различной ориентации, рассеиваются, отражаются или поглощаются. Кроны лиственных деревьев поглощают около 25 % падающей на них звуковой энергии.
Снижение шума растениями зависит от конструкции, возраста, плотности посадок и кроны, ассортимента деревьев и кустарников, спектрального состава шума, погодных условий и т. д.
1 - полоса зеленых насаждений шириной 10м из лиственного ассортимента деревьев в трехрядной шахматной посадке с двухъярусной живой изгородью из кустарника;
2 - полоса зеленых насаждений шириной 15 м из лиственного ассортимента деревьев в четырехрядной шахматной посадке с опушечным рядом и подлеском из кустарника;
3 - полоса зеленых насаждений шириной 20 м из лиственного ассортимента деревьев в пятирядной шахматной посадке с пушечным рядом и подлеском из кустарника;
4 - полоса зеленых насаждений 25 м из лиственного ассортимента деревьев в шестирядной шахматной посадке деревьев с двухъярусной живой изгородью из кустарника;
5 - полоса зеленых насаждений шириной 15 м из хвойного ассортимента деревьев в четырехрядной шахматной посадке с двухъярусной живой изгородью из кустарника;
6 - полоса зеленых насаждений шириной 20 м из хвойного ассортимента деревьев в пятирядной шахматной посадке с двухъярусной живой изгородью из кустарника
При неправильном расположении зеленых насаждений по отношению к источникам звука за счет отражательной способности листвы можно получить противоположный эффект, т. е. усилить уровень шума. Это может произойти при посадке деревьев с плотной кроной по оси улицы в виде бульвара. В этом случае зеленые насаждения играют роль экрана, отражающего звуковые волны по направлению к жилой застройке.
Рядовые посадки деревьев с открытым подкроновым пространством шум не поглощают, так как между поверхностью земли и низом крон создается своеобразный звуковой коридор, в котором многократно отражаются и складываются звуковые волны. Отражение звука происходит прежде всего в зоне прямого контакта с поверхностью шумозащитной полосы и зависит от применяемой конструкции полосы и плотности фронтальной зоны, воспринимающей звуковой удар.
Лучший эффект снижения шума достигается при многоярусной посадке деревьев с густыми кронами, смыкающимися между собой, и опушечными рядами кустарника, полностью закрывающими подкроновое пространство.
Хорошо снижают шум полосы из растений с высоким удельным весом зелени (все хвойные породы в среднем на 6-7 дБ эффективнее снижают уровень шума при тех же параметрах полос, чем лиственные, но в городских условиях их применение осложняется высокой чувствительностью к загрязнению окружающей среды).
Шумозащитные свойства зеленых насаждений подробно исследовались венгерскими специалистами (Научно - исследовательский институт по дорожному транспорту - КЕТУКИ). Измерения проводились в разновозрастных лиственных (акация 3 и 36 лет), (тополь 10 лет, дуб 19 и 75 лет), хвойных (сосна 5 и 17, ель 11 лет), смешанных (дуб, сосна, граб 17 лет) насаждениях и в зарослях кустарника.
По степени шумозащитной эффективности различные насаждения располагаются в следующем порядке: сосновые, еловые, кустарниковые (лиственные разных видов) и лиственные древесные.
Шумозащитная эффективность различных насаждений (по данным КЕТУКИ, ВР)
Оптимальная ширина шумозащитной полосы в городских условиях находится в пределах 10-30 м. Увеличение ширины полосы не дает существенного снижения шума. Полоса шириной 10 м должна состоять из не менее трех рядов деревьев.Деревья, посаженные в шахматном порядке (высокие деревья ближе к источнику шума) с кустарником, подлеском, снижают уровень шума на 3-4 дБ больше, чем растения в рядовой конструкции, имеющие одинаковые размеры и характеристики полос. Изучение снижения различными типами зеленых насаждений общих уровней шума от движущегося транспорта дало результаты, представленные в таблице
Эффективность снижения уровня транспортного шума полосами зеленых насаждений различной ширины, дендрологического состава и конструкции
|
Ширина полосы, |
Характеристика шумозащитной полосы |
Эффективность снижения уровня шума за полосой зеленых насаждений, дБ-А, при 70 75 |
|
3-рядная посадка лист венных деревьев: клена остролистного, вяза обыкновенного, липы мелколистной, тополя бальзамического в рядовой конструкции посадок, с кустарником в живой изгороди или подлеском из клена татарского, спиреи калинолистной, жимолости татарской |
||
|
4-рядная посадка лиственных деревьев: липы мелколистной, клена остролистного, тополя бальзамического в рядовой конструкции посадок, с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из акаций желтой, спиреи калинолистной, гордовины, жимолости татарской |
||
|
4-рядная посадка хвойных деревьев: ели, лиственницы сибирской в шахматной конструкции посадок, с кустарником из двухъярусной живой изгороди из дерна белого, клена татарского, акации желтой, жимолости татарской |
||
|
5-рядная посадка лиственных деревьев: липы мелколистной, тополя бальзамического, вяза обыкновенного, клена остролистного в шахматной конструкции посадок, с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из спиреи калинолистной, жимолости татарской, боярышника сибирского |
||
|
4-рядная посадка хвойных деревьев: лиственницы сибирской, ели обыкновенной в шахматной конструкции посадок, с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из спиреи калинолистной, акации желтой, боярышника сибирского |
||
|
5-рядная посадка лиственных деревьев: клена остролистного, вяза обыкновенного, липы мелколистной, тополя бальзамического в шахматной конструкции посадок, с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из дерна белого, боярышника сибирского, клена татарского |
||
|
7 — 8-рядная посадка лиственных деревьев: липы мелколистной, клена остролистного, тополя бальзамического, вяза обыкновенного в шахматной конструкции посадок с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из клена татарского, жимолости татарской, боярышника сибирского, дерна белого |
Результаты этого исследования показывают, что наибольший эффект в снижении шума дает посадка шириной 20 м, т. е. 5 рядов хвойных деревьев и 2 ряда кустарников.
Более интенсивное снижение шума по сравнению с равномерным сплошным озеленением достигается при посадке нескольких плотных полос деревьев на таком расстоянии друг от друга, чтобы их кроны не смыкались, тогда каждый ряд деревьев с плотной живой изгородью снижает шум на 1-2 дБ А, становясь новой преградой на пути шума, экранируя его.
Создание между полосами газонов и поддержание их в хорошем состоянии позволят улучшить шумозащиту, так как они отражают звук от поверхности по сравнению с грунтом и асфальтом соответственно на 10 и 20 % меньше.
Полоса шумозащитных зеленых насаждений должна иметь оптимальную плотность, глубину и высоту (на 2 м выше условной прямой, соединяющей
Конструкции шумозащитных полос магистралей выбираются в зависимости от величины шума автотранспорта. Полоса зеленых насаждений шириной 30 м, плотностью 0,8-0,9, состоящая из 7-8 рядов лиственных деревьев (липа, тополь, клен) высотой 7-8 м с густоветвящейся плотной кроной, низким штамбом с кустарником в подлеске (бирючина, спирея) и живой изгородью высотой 1,5-2 м, может снизить уровень транспортного шума до 12 дБ.
Расстояние от тротуара магистрали до домов должно быть не менее 15- 20 м озелененной территории. В табл. 2.11 представлены распространенные в Чехо-Словакии рекомендации по защите от шума городского транспорта.
Нормы удаленности застройки от проезжей части улицы
Наилучшим шумозащитным эффектом обладает сформированная из деревьев и кустарников зеленая полоса, расположенная на экранизирующем барьере - земляном кавальере. При расположении магистрали в выемке целесообразно озеленить верхнюю бровку откоса.В случае направленного шума рассеивать его могут отдельно стоящие деревья и кустарники.
Среди жилой застройки, внутри микрорайона распространены высокочастотные источники шума: спортивные, игровые и детские площадки, плескательные бассейны, хозяйственные площадки и т. д. Плотные зеленые насаждения снижают уровень, звука и в высокочастотном диапазоне, поэтому их применяют в комплексе со специальными стенками-экранами.
Нормами предусмотрены различные расстояния (м) от спортивных площадок до жилых домов при наличии и отсутствии зеленых насаждений:
Для снижения уровней шума внутри микрорайонов и кварталов во дворах и на узких улицах целесообразно вместе с посадкой деревьев с густой кроной, плотного высокого кустарника и созданием травянистого покрова на всех свободных участках использовать вертикальное озеленение зданий, которое уменьшает поверхность отражения звука, увеличивая звукопоглощение стены в 6-7 раз.Растения не только улучшают акустическую ситуацию в городе, но и служат действенным средством оздоровления городской среды, регулируя и улучшая санитарно-гигиенические и микроклиматические показатели, оказывая положительное психологическое и эстетическое воздействие.
Внешний вид и долговечность растений в шумозащитной полосе во многом определяются степенью воздействия городской среды и экологическими особенностями растений (прежде всего их дымо- и газоустойчивостью и способностью сохранить свои свойства при длительном воздействии выхлопных газов автомобилей).
На примере, приведенном на рисунке, застройка расположена у шумной автомагистрали. На прилегающей к магистрали территории находятся небольшие ремесленные предприятия и учреждения, защищенные от шума магистрали земляной насыпью зелеными насаждениями. Вторая насыпь отделяет эту полосу шумозащитных объемных сооружений от основной территории. Исследования показали, что все фасады жилых зданий подвергаются шумовому воздействию менее 60 дБА, 90 % фасадов - менее 55 дБА и 34 % не подвержены воздействию от шума автомагистрали.
1- автомагистраль;
2 - первый озелененный вал;
3 - здания бесшумных промышленных и складских предприятий;
4 - второй озелененный вал;
5 - коммунальные и хозяйственные учреждения;
6 - жилая застройка
Поскольку уровень шума в городах постоянно возрастает, то его следует учитывать при проектировании новых городов и планировочных районов, так как ограничение, а тем более снижение шума в сложившихся городских условиях - задача необычайно сложная.
Одной из наиболее действенных планировочных мер защиты от шума жилых зон является функциональное зонирование территории с выделением шумных промышленных и транспортных зон. Промежуточные территории могут использоваться для размещения сооружений, в меньшей степени подверженных шумовому воздействию, которые превращаются в буферные зоны, защищающие от воздействия шума.
На стадии генерального плана при расчетах можно принимать, что 1 пог. м зеленых массивов снижает уровень шума на 0,1 дБА. Эффективную шумозащиту от скоростных дорог и магистральных улиц непрерывного движения могут обеспечить только хорошо развитые зеленые насаждения в специально созданных в соответствии с градостроительными нормами и требованиями полосах.
а - вариант размещения крупного промышленного предприятия, создающего высокий уровень шума, вблизи жилого района;
б - вариант размещения новой жилой застройки вблизи крупного предприятия, создающего высокий уровень шума;
1 - промышленное предприятие;
2 - защитная зеленая зона;
3 - жилая застройка;
4 - защитная зона с нежилой застройкой;
5 - конторское учреждение;
6 - ремесленные мастерские, склады
Шумопоглощающая способность растений проявляется и зимой, даже в безлиственном состоянии они снижают уровень шума на 2 - 5 дБА. В это время года интенсивность шума несколько снижается, кроме того, площади, занимаемые озеленением, покрываются снегом, который служит пористым поглотителем шума.
Высокие экологические качества растений, приспособляемость к городским условиям, неприхотливость, цветение, аромат делают их незаменимыми при формировании полос с целью шумозащиты.
Древесно-кустарниковые породы для приобретения акустической эффективности требуют длительного времени. В связи с этим посадочный материал, предназначенный для шумозащитных полос, еще в питомниках следует формировать с широковетвистыми густыми кронами и приствольной порослью.
Насаждения и загрязнение почвы. Растение поглощает из почвы растворенные в воде питательные вещества. Чтобы определить элементы, из которых оно состоит, его сжигают. Органическое вещество сгорает, превращаясь в воду и углекислоту, азот переходит в газообразную форму, остальные минеральные элементы остаются в золе.
Растение в основном состоит из углерода - 45 %, кислорода - 42%, водорода-6,5 %, азота-1,5 %. Около 5 % составляет зола. Кислород и водород растения получают из воды, а азот - из почвы. Хотя минеральные элементы составляют относительно небольшой процент вещества, именно минеральному питанию растения из-за простоты и доступности его регулирования, а вследствие этого и возможности влиять на рост и урожай растений отводится особая роль.
Немецкий ученый Кноп установил необходимый для растений перечень минеральных питательных элементов. Он поливал растения водой из колодца, предварительно определив его химический состав и поочередно меняя относительное содержание того или иного элемента, разбавляя в воде необходимые соли. Увеличение содержания отдельных элементов в воде повлекло за собой улучшение роста растения, на некоторые оно не реагировало. Оказалось, что такие элементы, как кремний, натрий, хлор (в тех количествах, в которых они находятся в почве), не нужны растению. Необходимыми для всех растений оказались калий, кальций, магний, железо, сера, фосфор, азот. Кноп предложил раствор, названный питательной смесью, на котором растения росли, развивались и плодоносили не хуже, чем в естественных условиях.
Почвы являются составной частью биосферы, играющей важную роль в круговороте веществ в природе. В почве есть некоторые виды бактерий, которые абсолютно необходимы для поддержания циркуляции азота между воздухом и органическим веществом.
Правильность развития и воспроизводства растений в значительной степени определяется состоянием почвы. Среда современного города нарушает нормальное протекание почвообразовательных процессов. В отличие от воды и атмосферы скорость самоочищения почвы особенно в городских условиях чрезвычайно мала, поэтому в почве постоянно происходит накопление загрязнителей.
Практически во всех городах не сохранилось естественных почв, а сформировались своеобразные искусственные почвы, которые продолжают изменять свою структуру: нарушается пористость, обеспечивающая увлажнение и аэрацию, нарушается равновесие между ее составными элементами, мелкие растительные и животные организмы плохо развиваются, деградируют, гибнут, переставая выполнять важнейшие функции рыхления почвы, разложения органических веществ, их минерализации и приведения в усвояемую растениями форму, и т. д. Мощность и плодородие насыпных почв на городских территориях во многих случаях недостаточны, а относительная влажность значительно ниже, чем у естественных ненарушенных почв, что существенно влияет на развитие растений, ослабляет их и уменьшает устойчивость к загрязнителям. Эрозия почв, чрезмерное уплотнение ее поверхностного слоя способствуют быстрому высыханию и ослаблению вегетации растений. Частые механические нарушения почвенного слоя также ухудшают ее характеристики.
Большое отрицательное воздействие городской среды на почву выражается в ее загрязнении отходами деятельности человека. На поверхности почвы скапливаются загрязнители, образуется твердая корка, создаются условия, затрудняющие существование растений. Анализ состояния клетчатки в почве показал, что в самых оживленных местах города степень активности разложения клетчатки наименьшая. Прирост растительной биомассы трав на таких участках втрое меньше, чем на здоровых почвах загородных парков и лесов. Сильное загрязнение почвы происходит вследствие попадания вредных отходов промышленного производства - соединений меди, мышьяка, окисей азота и серы и других, вызывающих нарушение биологического равновесия в почве.
В последние годы во многих странах мира возникла проблема кислых дождей - поступление в почву с осадками сильных кислот (серной и азотной). В кислых почвах обнаруживается дефицит кальция, повышается мобильность токсичных ионов алюминия, ухудшается физическая структура, угнетается и совсем прекращается деятельность клубеньковых азотофиксирующих бактерий. Для повышения плодородия в почвы вносят известь, нейтрализующую почвенную кислотность и содержащую кальций, необходимый для жизнедеятельности растений.
Специалисты ФРГ считают, что ежегодное выпадение серы на территории страны в настоящее время доходит до 40-60 кг на 1 га, а в наиболее промышленном районе - Руре (Северный Рейн-Вестфалия) даже 100- 150 кг.
Поступающие в почву химические соединения делятся на вещества неорганического (железо, алюминий, медь, кальций и т. д.) и органического происхождения. Металлы в почве находятся длительное время и приводят к " ухудшению физико-химических свойств, вплоть до ее отравления. До последнего времени ученые считали, что гибель лесов вокруг предприятий горнодобывающей и металлургической промышленности в основном произошла по вине сернистого газа* и серной кислоты. Последние полученные результаты исследований позволили выявить важную роль в этом процессе избыточного содержания в почвах тяжелых металлов (никеля, меди, цинка, кобальта и т. д.), которые, накапливаясь, оказывают как прямое (отравляющее) действие на все живое (растительность, животных, человека), так и косвенное.
В районе комбината «Североникель» наиболее фитотоксичными ингредиентами выбросов являются соединения серы и тяжелых металлов (никель, медь, кобальт). Накопление загрязнителей в растениях и почвах связано с расстоянием от источника загрязнения, положением в рельефе и направлением факелов дымогазовых эмиссий (табл. 2.12).
|
Химический элемент |
Направление и расстояние от источника загрязнения |
|||||
|
ЮВ — 35 км |
СВ — 4,5 км |
|||||
|
Растения напочвенного покрова |
||||||
|
Почвенная подстилка |
||||||
Характерным примером комбинированного загрязнения почвы и атмосферы является автомобиль.
Загрязнение почвы горюче-смазочными материалами приобретает в некоторых странах катастрофические размеры. Применение этилированного бензина, содержащего свинец, является причиной накопления в почве соединений свинца. Большой проблемой в городе стала судьба листопада. Закопка опавших листьев с деревьев и кустарников, растущих у автомагистралей, приводит к ежегодному поступлению свинца в почву. В то же время вывоз листвы за город приводит к возникновению зоны вторичной концентрации свинца, который может попасть в продукты питания.
Органические загрязнители почвы обладают высокой токсичностью (фенолы, анилины); и канцерогенностью (бензопирен).
В почвах крупных городов с угрожающей быстротой накапливаются химикалии, среди них ядохимикаты, применяемые для защиты растений от вредителей.
Пестициды - химические вещества, применяемые для борьбы с вредителями, защиты от болезней и сорняков, представляют серьезную угрозу для природы, вызывая целый ряд неблагоприятных последствий. В почве многие из них не разлагаются, и потому возможен их переход в ткани растений и затем в организм животных и человека. Использовать пестициды следует только в случае необходимости и в оптимальной дозе. Учитывая уже существующую повышенную химизацию городской среды, следует стремиться к полному отказу от применения химических средств защиты растений, отдав предпочтение физическим и биологическим методам.
Нарушает естественную структуру почвы чрезмерное внесение удобрений, вызывая снижение доступа кислорода к корням и влияя на эффективность поглощения растениями питательных веществ. Удобрения, не использованные растениями, вымываются из почвы в водоемы. Внесению удобрений должны предшествовать учет накопления и определение потенциальной опасности загрязнения почв.
На ход почвообразовательного процесса существенно влияет перераспределение естественного стока воды вследствие проведения на городской территории вертикальной планировки, создания водонепроницаемых покрытий, сооружения водостоков и снегоуборки.
В городских условиях только небольшая часть вредных веществ, попадающих в почву, синтезируется, окисляется и нейтрализуется, а многие химические соединения, частицы шин автомобилей, асфальтовая пыль, накапливаясь, могут ветром вновь подниматься в атмосферный воздух.
В современном благоустроенном городе все свободные от застройки и проездов территории должны быть озеленены, что сокращает возможности появления пыли.
В лесопарках с деревьев и кустарников постоянно опадают листья, хвоя, ветки, кора и т. д., создавая своеобразный верхний слой почвы -лесную подстилку, содержащую до 75 % всех питательных веществ, взятых ранее деревом из почвы. Для того чтобы питательные вещества стали доступными для корней растений, подстилке надо перегнить, а для этого процесса требуется постоянный приток кислорода, который зависит от степени уплотнения почвы. Совершенно необходимым условием сохранения лесопарков являются прокладка и благоустройство пешеходных дорожек, которые снижают уплотнение почвы вокруг деревьев.
Результаты исследований показали, что отдельные виды растений оказывают свойственное только им влияние на химический состав почвы и обладают определенной избирательной способностью поглощения загрязнителей. Умелое использование древесных растений позволяет проводить на умеренно загрязненных почвах их биологическую рекультивацию. Наиболее высокое содержание минеральных элементов в условиях загрязнения наблюдается у дуба черешчатого и липы мелколистной, в условиях слабого загрязнения - у акации белой. Наибольшее количество железа аккумулируют каштан конский, липа мелколистная, тополь Болле; меди - клен остролистный, акация белая; свинца- тополь Болле, клен остролистный.
Глубина промерзания почв в лесу в 2-5 раз меньше, чем в парке, сквере и тем более на улице, где нет лесной подстилки, где убираются листья и скашиваются травы, где почвы обеднены и переуплотнены, где нет подлеска. В городе опасность вымерзания, угнетения корневой системы растений значительно возрастает, если они расположены около тротуаров и проездов, с которых убирают снег.
Большой урон землям наносит эрозия почв. Достаточно сказать, что в СССР оврагами занято 4,5 млн. га. Кроме того, существенное значение имеют паводки, которые смывают плодородный слой почвы. Таких земель в нашей стране имеется порядка 52 млн. га. Поэтому борьбе с эрозией почв придается очень большое значение.
Производимые человеком на громадных территориях нарушения земной поверхности оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую природу. С целью ликвидации последствий. восстановления продуктивности земель. возвращения их сельскому хозяйству или лесному производству проводят биологическую рекультивацию. которая одновременно способствует поддержанию установившегося в природе соотношения составных компонентов атмосферы.
Наиболее трудоемкой задачей рекультивации является формирование рельефа с рациональным размещением пород. способным обеспечить хорошее развитие растений. создать оптимальные гидрологические и микроклиматические условия. наилучший водный режим. обеспечивающий формирование почвенного и растительного покрова. В каждом конкретном случае необходимо определение рациональной мощности насыпных слоев почвы. метода складирования. хранения и нанесения на рекультивируемые земли при минимальной потере качества.
Насаждения и загрязнения водоемов. Обострение водных проблем вызвано изменениями речного стока из-за хозяйственной деятельности человека. Агротехнические и лесомелиоративные мероприятия, урбанизация и развитие промышленности. оросительные и осушительные мелиорации привели к изменениям на десятках миллионов гектаров. причем темпы глобального водопотребления продолжают стремительно расти. Если в 1900 г. оно составляло 400 км (в том числе «безвозвратное» 270 км). то в 1950 г.- 1100 (650). в 1975 г.-3000 (1800). а по прогнозам к 2000 г. составит соответственно 6000 (3000) км.
Водные ресурсы относятся к непрерывно возобновляемым в процессе круговорота природным ресурсам. Каждый год с поверхности земли испаряется около 525 тыс. км воды. Атмосферный пар. конденсируясь. выпадает в виде дождя или снега и питает реки. озера. ледники. подземные воды и т. д.
Активность водообмена
В таблице приведены данные, цо которым можно судить об водообмене различных частей гидросферы. Наименьшая активность водообмена у соленых вод океана - 3000 лет. Смена речных вод проходит за 11 сут. т. е. 32 раза за год.Десять лет назад на одного жителя земного шара приходилось 11 тыс. м. теперь из-за увеличения численности населения приходится 8.7 тыс. м. Годовая потребность в воде одного жителя современного большого города составляет 150-180 м. включая коммунальное хозяйство. полив насаждений. улиц и т. д.
В городах важная санитарно-гигиеническая роль отводится рекам. озерам и прудам. Они уменьшают загрязненность воздуха. очищают его от газов промышленного производства и пыли. Одновременно водоемы подвергаются большой опасности из-за загрязнения промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками. а также от поверхностного стока дождевых и талых вод. стекающих с проезжих частей улиц. площадей и т. д.
Промышленные сточные воды насыщены минеральными и органическими веществами. в том числе наиболее опасными - тяжелыми металлами и нефтепродуктами. которые. попадая в водоемы. отрицательно влияют на протекание в них физико-химических и биологических процессов. Некоторые токсичные вещества остаются в воде и после ее прохождения через очистные сооружения.
Хозяйственно-бытовые сточные воды даже после механической и биологической очисток не полностью освобождаются от биогенных элементов (азот, фосфор) и бактериологического загрязнения. Поэтому после станций аэрации необходимо осуществить доочистку стоков, а доочищенные стоки целесообразно повторно использовать для нужд промышленности, полива улиц, зеленых насаждений и т. д.
Для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем требуется уже после очистки 6-15-кратное, а иногда и большее разбавление чистой водой. И тем не менее доведение спускаемых сточных вод до такой концентрации, при которой обеспечена предельно допустимая концентрация (ПДК) того или иного элемента в водостоке, еще не исключает возможность попадания в водоемы биогенных веществ, которые могут вызвать нежелательные экологические последствия.
В начале 70-х годов в тысячах озер Швеции и Норвегии стала исчезать рыба. Страны Скандинавского полуострова первыми столкнулись с проблемой кислых дождей, которая в наше время уже распространилась на территории ФРГ, Англии, Бельгии, Польши, западных районов СССР, восточных районов США и Канады. В озерах Норвегии общей площадью 13 тыс. км совсем нет рыбы, а на площади 20 тыс. км ее запасы значительно сократились. В Шотландии, Дании, Германии, Чехословакии также прогрессирует закисление озер, хотя скорость процесса значительно меньше из-за распространения в этих странах карбонатных почв, нейтрализующих действие кислых дождей. На ранней стадии появления кислых дождей внешне никаких признаков неблагополучия не наблюдалось, но уже тогда начались необратимые процессы в природе. Нарушилось сложившееся тысячелетиями равновесие.
Ученые выделили три стадии закисления поверхностных вод. В первой стадии природа способна сама справиться с закислением. Вторую стадию характеризуют нестабильное равновесие и увеличивающиеся «кислые» периоды. Третья стадия представляет собой сильно подкисленную воду. Закисление воды сопровождается вымиранием микроорганизмов, рыб, развитием анаэробных процессов с выделением метана и сероводорода, причем все это происходит во внешне чистой, прозрачной воде, лишенной жизни.
Дождевая вода всего несколько десятков лет назад считалась эталоном чистоты, имела всего слабокислую реакцию из-за растворения углекислого газа с образованием слабой угольной кислоты. Теперь дожди содержат кислоты в десятки, сотни, а то и тысячи раз больше. Ученые пришли к выводу, что появление кислоты в дождях связано с растворением в дождевых каплях окислов серы и азота. Кислотные загрязнители обладают способностью скапливаться в снегу, поэтому они имеют значительно большие возможности оказать вредное воздействие на водяную экосистему в районах, где выпадает много снега, чем в малоснежных районах. Это вызвано быстрым притоком накопляемой кислоты в период таяния снега.
Осаждение кислых веществ может происходить в результате процесса влажного и сухого осаждения.
Серьезную опасность для человека представляет распространение в водах тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий), которые переносятся атмосферными потоками. Воды рек, водохранилищ и озер загрязнены неравномерно. Например, содержание ртути в реках США колеблется от 0,1 до 6 мг/л, из-за чего уже в 18 штатах введены ограничения на рыболовство. Ртуть признана наиболее токсичной из тяжелых металлов. Она имеет свойство даже спустя много десятков лет после загрязнения попадать в воду и организм ее обитателей из донных отложений, где она полностью сохранялась.
Огромный объем воды Мирового океана в целом рассеивает выносимые реками тяжелые металлы, но для некоторых регионов возрастающее загрязнение настораживает, так как уже отражается на здоровье населения, традиционно потребляющего в пищу продукцию моря.
Все большее значение имеют рассеянное загрязнение, смыв с полей органических и минеральных веществ (биогенные вещества, ядохимикаты), а также перенос загрязняющих веществ через атмосферу.
Огромные масштабы применения пестицидов приводят к загрязнению водоемов в результате прямого внесения пестицидов при обработке водоемов от вредителей, поступления воды с обработанных территорий, при сбросе отходов предприятий, изготовляющих пестициды, при транспортировке и хранении и даже через атмосферные осадки.
Накопление в почве загрязнителей влияет на химический состав грунтовых вод, их санитарно-гигиеническое состояние, ведет к тяжелым последствиям. Появились в грунтовых водах легкорастворимые токсичные соли, не встречавшиеся ранее в данной местности.
Водоемы имеют разную способность воспринимать и «переваривать» загрязняющие вещества. Хорошей самоочищающей способностью (в смысле превращения органических соединений в более простые минеральные) отличаются неглубокие реки с бурным течением. В них очень быстро происходит самоочищение сточных вод с остаточными загрязнениями в процессе движения.
Реки с медленным течением выдерживают значительно меньшие нагрузки загрязняющих веществ. Медленно происходят процессы самоочищения при низких температурах воды под ледяным покровом.
«Цветение» воды - массовое размножение водоросли - наблюдается в летнее время в малопроточных водоемах в условиях, когда в воде отмечается изобилие питательных (биогенных) веществ. Водоем можно считать биологически загрязненным, когда концентрация биомассы в воде превышает 10 мг/л. В водоеме происходит повышение биологической продуктивности экосистем.
Установлено, что ПДК для водоемов питьевого назначения недостаточны для поддержания условий жизни- обитателей акваторий, водоемов, рек. Поэтому были разработаны рыбохозяйственные нормы, а сейчас стоит вопрос о разработке экологических ПДК, которые обеспечили бы не только безвредность воды для человека, но и нормальную жизнь в водных экосистемах, а тем самым и сохранение самоочищающейся способности водных объектов.
Среди многих факторов, влияющих на состояние водоемов, особое значение имеет сообщество растений. Успешно применяется в борьбе с загрязнением водоемов тростник, который имеет развитую корневую систему, способную задерживать не только механические примеси, но и поглощать разнообразные химические соединения, используя их в процессе роста растений. Деревья, кустарники и трава способны выполнять разнообразные водоохранные функции. В местах забора питьевой воды на нужды города вокруг водозаборных станций создают зеленые охранные зоны строгого режима, способные защитить водоем от проникновения инфекции. Растения обеспечивают интенсивное поглощение почвой талых и дождевых вед, способствуя равномерному в течение длительного времени их поступлению в водоемы, предохраняя от обмеления. У всех водоемов, в том числе и малых, необходимы специальные насаждения для регулирования их водного режима. Насаждения по берегам водоемов одновременно выполняют почвозащитные, берегоукрепительные и водоохранные функции, что особенно важно на территориях, где развиты процессы эрозии почв, обвалы и разрушения склонов.
Речной сток на территории СССР в среднем в год составляет 4700 км, примерно 12 % мирового стока.
В СССР в целом существенно изменился режим рек, что связано со строительством каскадов водохранилищ суммарной площадью почти 8,5 млн. га, из которых 7,5 млн. га приходится на затопленную сушу, как правило, наиболее плодородные земли.
В 1988 г. из водных объектов, включая моря, было забрано 364,9 км воды: промышленностью - 111,8, сельским хозяйством - 222,9, коммунальным хозяйством - 24,5, прочими отраслями - 5,7. Безвозвратное изъятие стока для нужд промышленности и особенно сельского хозяйства, составившее в 1988 г. в целом по стране 182 км, приводит к.истощению рек.
Самые загрязненные водоемы на территории СССР - реки Западный Буг, Днестр, Дунай, Дон, реки и озера Кольского полуострова, нижнее течение р. Амур. Наиболее восприимчивы к антропогенному воздействию малые реки (длиной до 100 км), общая протяженность которых составляет 3,9 млн. км, или 92 % протяженности всех рек страны. На долю малых рек приходится значительная часть поверхностного стока рек СССР. Так, в РСФСР сток малых рек составляет более 1/3 суммарного многолетнего стока, а в Центральном Черноземье достигает 60-80 %.
В результате забора воды для нужд народного хозяйства годовой сток крупных рек СССР уменьшился на 17-25 %. Наиболее прогрессивный путь сохранения чистоты водоемов - переход к замкнутым циклам промышленного водоснабжения. Многократное использование воды на промышленных предприятиях позволяет отказаться от забора из водоемов более 200 км воды ежегодно. Для сравнения - среднегодовой сток Волги равен 254 км3.
Биологическое самоочищение водоема включает:
- использование вредных веществ микроорганизмами;
- рост и размножение зоопланктона за счет бактерий, взвешенного растворенного органического вещества;
- развитие водорослей и стимулирование процесса фотосинтетической аэрации;
- развитие высшей водной растительности.
Биологическая очистка сточных вод нередко осуществляется на полях орошения, где одновременно выращивают кормовые культуры или травы (костер безостый, овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер белый).
Теплолюбивое растение эйхорния (вид водного гиацинта), в обычных условиях быстро размножающийся сорняк в водоемах, поглощает из воды фенолы, соединения тяжелых металлов - ртути, свинца, кадмия, никеля.
Проходя через тростник, камыш, рогоз, вода в значительной степени освобождается от балластных и токсических веществ. Рогоз благодаря корневищам обладает способностью очищать от загрязнения и воду, и дно.
Камыш, тростник активно поглощают из воды органические вещества - фенол, индол, ксилол, пиридин. За 8 дней тростник удаляет из 1 л воды до 10 мг фенола. Тростник, рогоз узколистный хорошо очищают водоемы от нефти. Тростник обыкновенный поглощает из воды ДДТ. Очищают водоемы от гербицидов водяной гиацинт, рдест, зеленые водоросли. Тростник, рогоз, камыш, аир, ежеголовник извлекают из воды азот, фосфор, калий, кальций, серу. Камыш, водяной орех, рдест извлекают из воды марганец, а ряска - медь, бор.
Предохраняет воду наземных источников от загрязнения вредными веществами лес. Мутность воды после прохождения лесной полосы шириной 30 м уменьшается в 100 раз. Насаждения по берегам водоемов поглощают из поверхностных стоков пестициды, смываемые с полей.
После пропуска воды, обогащенной азотсодержащими соединениями, через 5-метровую полосу берез количество нитратного азота уменьшилось на 0,4 мг/л. Пятиметровая сосновая полоса сократила количество нитратного азота на 3 мг/л. Лесная растительность уменьшает в воде содержание фосфатов.
Сохранение в чистоте вод на территории города - сложная задача, решить которую можно только проведя сложный комплекс мероприятий градостроительного, технологического и инженерного характера.
Загрязнение атмосферы - одна из самых распространенных и наиболее сложных форм воздействия городов на окружающую среду. Воздух в городе загрязняется твердыми частицами, пылью, сажей, золой, аэрозолями, газами, парами, дымом, цветочной пыльцой и т. д. Смешение загрязнителей серьезно затрудняет оценку воздействия каждого отдельно взятого компонента, которые, вступая во взаимодействие, увеличивают отрицательные последствия. К основным источникам, загрязняющим атмосферу, относятся промышленные предприятия, топливно-энергетические предприятия, транспорт. От загрязненного воздуха страдает человек и все, что его окружает: растительность, животный мир, архитектурные памятники, металл, строительные материалы, ткани и т. д.
В настоящее время состав сухого воздуха в атмосферы определяется следующим соотношением газов (% по объему):азот N 2 - 78,09; кислород О 2 - 20,95; аргон Аг -0,93; углекислый газ СО 2 - 0,03; неон Ne - 1,82 -10,3; гелий Не - 5,24-10,4; криптон Кг -1,14-10,4; водород Н 2 -5,00-10,5; ксенон Хе - 8,70- 10,6.
Перечисленные газы принято считать составляющими воздуха по содержанию и распространению в атмосфере. Деятельность человека систематически нарушает это соотношение. Увеличению содержания СО 2 в атмосфере Земли в значительной мере способствует непродуманное сведение на огромных территориях лесов, которые служили важнейшими поглотителями СО 2 и источниками кислорода. Многие ученые считают, что величина и сила антропогенного воздействия на климат прежде всего зависят от выделения углекислоты в процессе сжигания топлива, преобразования планетарного круговорота этого газа и повышения его концентрации в атмосфере, что вызывает «парниковый эффект» - ухудшение прозрачности воздуха для теплового излучения земли и как следствие - повышение температуры атмосферного воздуха. Повышая температуру земной поверхности и прилегающего воздушного слоя, рост содержания СО 2 нарушает энергетический баланс атмосферы. Моделирование этих процессов показывает, что к началу следующего века реально достигнутая концентрация СО 2 в состоянии повысить среднюю поверхностную температуру Земли на 1°С. Сохранение современных темпов роста производства энергии за" счет сжигания ископаемого горючего ведет к росту концентрации СО 2 и как следствие - к изменению земного климата. Кроме упомянутых выше газов в воздухе всегда находятся различные примеси, как газообразные, так и твердые, жидкие (метан СН 4 , окись углерода СО, сернистый газ SO 2 , закись азота N 2 О, озон Оз, двуокись азота NO 2 , родон Rr, окись азота NO, водяной пар). Их содержание в разных точках земного шара неодинаково и непостоянно 8. В результате деятельности человека в воздух выбрасывается окись серы. В недалеком прошлом она попадала в воздух вместе с дымом, сейчас ее поставляют и другие источники. Основными источниками являются выбросы электростанций и промышленных предприятий, работающие на угле и нефтетопливе с высоким содержанием серы, производства металлов из сернистых руд. Немалое значение имеют бытовые источники. Каждая тонна угля с 3 %-ным содержанием серы при сжигании выделяет в атмосферу около 60 кг сернистого ангидрида. Крупная тепловая электростанция ежедневно выбрасывает в воздух сотни тонн сернистых соединений. Из окисей образуется двуокись серы SO 2 , другая часть подвергается дальнейшему окислению в процессе сгорания, превращается в сернистый ангидрид (трехокись серы SОз), небольшое количество серы остается в золе. Сернистый ангидрид, растворяясь в воде, образует серную кислоту H 2 SO 4 . Выбросы серы в атмосферу постоянно и быстро растут, и именно окислы серы на 70-80 % определяют кислотность дождей. Величина выпадения серы на территорию страны достигает 15 млн. т в год. Поэтому наибольший эффект по предотвращению закисление среды достигается только сокращением выбросов за счет предварительного удаления серы из топлива или создания эффективных устройств по очистке дымовых газов. Возникновение новых еще более пагубных последствий связано с появлением на ТЭЦ и промышленных предприятиях труб большой высоты (300-400 м), позволивших снизить загрязнение приземного слоя атмосферы вокруг предприятия, но не уменьшающих количество выбросов, а только рассеивающих их на огромных территориях 2. Факторы свидетельствуют о явной недооценке роли и возможности растении в охране окружающей природной среды. Листья способны выполнять важную санитарно-гигиеническую роль, поглощая токсические газы, накапливая вредные вещества в покровных, а затем и внутренних тканях. Часть токсических веществ оттекает из листа и локализуется в побегах, растущих листьях, плодах, клубнях, луковицах, корнях. Количество фторидов, хлоридов, окислов серы, аккумулирующихся во всех органах растений, в сумме составляет не более 20 % их содержания в листьях. Древесная растительность может выполнять эти функции только при условии, что концентрация аэрозолей, особенно в жидкой или газовой фазах, не достигают пределов, губительно действующих на их живые клетки. В результате исследований, проведенных специалистами Днепропетровского университета, установлено, что белая акация, берест перистоветвистый, бузина красная, тополь канадский, шелковица и бирючина обыкновенная улавливают соединения серы, а активными поглотителями фенолов оказались белая акация, берест перистоветвистый, аморфа кустарниковая, бирючина обыкновенная. Ива, белая акация устойчивы по отношению к фтору, поэтому их используют при озеленении предприятий, связанных с алюминием. Наиболее стойкие к газам деревья и кустарники: клен пенсильванский, древогубец плетевидный, лещина манчжурская, гледиция трехколючковая, крыжовник (все виды), плющ обыкновенный, можжевельник казацкий, луносемянник канадский и даурский, тополь крупнолистный серый, тополь канадский, гранат, айлант высочайший, акация белая, аморфа кустарниковая, берест перистоветвистый, бирючина обыкновенная, шелковица белая 6. Зимой лиственные деревья лишены своих физиологически активных органов - листьев. Хвойные растения, сохраняющие зелень и зимой, в меньшей степени устойчивы против вредных промышленных выбросов. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами приводит к накоплению металлов в растениях (при этом их зольность увеличивается в 1,5-2 раза). Некоторые растения могут ограничивать поступление, регулировать аккумуляцию металлов на уровне организма, отдельных его органов, тканей клеток и регулировать передвижение из корней в стебли и листья. Определенная избирательная способность корневого поглощения позволяет растению избегать избыточной аккумуляции металлов. Устойчивые виды древесных растений, как правило, накапливают больше металлов в корнях, чем в надземной части. У травянистых растений в некоторых случаях защитная реакция к избыточному содержанию металлов проявляется в увеличении соотношения между корневой системой и надземной частью, а при оптимизации питания она снова выравнивается. Ученые Центрального республиканского ботанического сада АН СССР (Г. М. Илькун, М. А. Маховская, О. Ф. Шапочка, Н. М. Бойко) исследовали поглощение тяжелых металлов древесными растениями. Для определения содержания металлов во внутренних тканях листа с поверхности листьев тщательно смывали осевшую пыль. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что основными компонентами выбросов металлургических предприятий являются окислы железа. По мере удаления от доменного цеха аккумуляция железа понижается при 250-300 м в 1,5-2 раза, 1 км - в 3 раза, 3 км -4-5 раз, 7-10 км в 7-9 раз. Ленинградские ученые Т. А. Парибок, Г. Д. Леина, Н. А. Садыкина и др. пришли к выводу, что в парках жилых районов концентрация свинца в среднем в 2 раза, а в парке промышленного района в 4-8 раз выше, чем в лесопарке в 43 км от города. Концентрация свинца в уличных посадках еще выше - в 8-12 раз (в зависимости от вида растений). Среди кустарников больше свинца накапливает древовидная карагана (желтая акация), а из листопадных деревьев - обыкновенная липа и береза. Городская растительность – один из основных объектов экологического мониторинга. Так как велико его влияние на создание условий среды, приемлемой для жизни человека в городе. С другой стороны – загрязнение воздуха, воды и почвы, прочие неблагоприятные факторы, так или иначе, воздействуют на растительность, что отражается на ее состоянии. Реагируя на условия произрастания, городские растения могут служить индикаторами состояния окружающей среды. Растения в различной мере влияют на состав атмосферы, создавая благоприятные условия для жизни человека в городе. В среднем один гектар зеленых насаждений в городе поглощает за один час примерно восемь литров углекислоты (столько же выделяют за это время двести человек). Дерево средней величины может обеспечить дыхание трех человек . Зеленые насаждения способны поглощать многие вещества, тем самым выполнить роль живых фильтров. Многие токсичные газы поглощаются листьями, часть накапливается в побегах, плодах, клубнях, корнях, луковицах. Но такое накопление может происходить только до определенного предела, а после его превышения растения уже погибают. Растения в городе можно назвать и своеобразными пылесосами, так как они эффективно очищают воздух от пыли, особенно летом. Лучше задерживают пыль с шершавыми, морщинистыми листьями, покрытыми волосками, липкими, складчатыми. По данным специалистов, запыленность воздуха под деревьями меньше, чем на открытой площадке в мае на 20%, в июне – на 22%, в июле – на 34%, в августе – на 28%. Растительность городских парков и скверов, площадью один гектар, за вегетационный период очищает от пыли от десяти до двадцати миллионов кубических метров воздуха. Одним из лучших пылеуловителей считается вяз. Одним из распространенных в городской среде элементов является свиней. Он активно накапливается придорожными растениями. Хорошо поглощает свинец древовидная карагана (желтая акация), различные виды липы, березы. Среди видов растений, наиболее выносливых к загрязнению, специалисты отмечают тополь (канадский, бальзамический, берлинский), ива белую, клен американский, белую акацию (робинию), лох узколистный, сирень, березу бородавчатую, барбарис обыкновенный, вяз, ель колючую, жимолость обыкновенную. Необходимо иметь в виду, что на богатых почвах все виды растений более устойчивы к загрязнению, чем на бедных. Степень повреждения зависит и от их возраста. Так, сеянцы и молодые растения повреждаются газами больше, чем взрослые особи. У деревьев, кустарников, растущих в условиях сильной загазованности, листья становятся мелкими, сморщенными, иногда приобретают необычную форму (свернутые, гофрированные). Часто листья и хвоинки необычно окрашены (побуревшие, покрасневшие) или с пятнами, обожженными кроями, отсыхающими кончиками . Оздоровительная роль растений в городе проявляется, прежде всего, в том, что они выделяют специальные вещества – фитонциды. Эти вещества могут подавлять развитие вредных болезнетворных растений, микроорганизмов. Летом воздух парков содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух улиц. Известно более 500 растений, которые обладают фитонцидными свойствами. Среди них – дуб черешчатный, можжевельник обыкновенный и казацкий, виды сосны, ель обыкновенная, виды черемухи, рябин, туя западная, акация белая, барбарис обыкновенный, ива плакучая, каштан конский, лиственница сибирская, липа мелколистная, осина, тополь серебристый, виды чубушника (жасмина), райграс пастбищный .
Зеленые насаждения оказывают влияние и на температурные условия микрорайона. Летом температура воздуха среди городской застройки на много выше, чем среди участков растительности. Зеленые растения понижают температуру за счет испарения влаги и затенение поверхности, способствует конвективному перемешиванию воздуха. Это благоприятно действует на организм человека, особенно в условиях жаркого лета. Зеленые насаждения помогают образованию постоянных воздушных потоков. Эти потоки могут перемешивать и освежать воздух даже в условиях полного штиля за счет неравномерного нагревания разных частей коры. Зеленые насаждения улучшают газовый обмен всей городской территории и ее отдельных частей, защищают город от неблагоприятных ветров, регулируют движение воздуха, ослабляют и усиливают скорость его перемешивания, меняют направление ветра. Зеленые насаждения оказывают влияние на уровень шума. Городской шум вызывает обострение сердечно-сосудистых заболеваний, психические расстройства, он нарушает обмен веществ, повышает артериальное давление, ослабляет слух. Раздражающее действие шума и вибрации даже в малых дозах воздуха ухудшает самочувствие людей. Одним из способов снижения шума является посадка деревьев. Различные виды растений оказывают различный противошумовой эффект. По степени шумозащиты насаждения располагают в следующем порядке: сосновые, еловые, лиственные кустарниковые разных видов и лиственные древесные. Очень хорошо изолируют от шума многоярусные посадки деревьев с густыми кронами, смыкающиеся между собой, с добавлением кустарников, полностью закрывающих подкроновое пространство .
Влияние деятельности человека на растительный мир. Охрана растений
Влияние вредных факторов на растения. Растительный мир чрезвычайно многообразен. Но растения, как и другие живые организмы Земли, подвергаются воздействию различных вредных факторов, особенно в городах и их окрестностях. Особую опасность представляет загрязнение воды, воздуха, почвы вредными веществами. Например, газы, которые выбрасывают в атмосферу промышленные предприятия и транспорт, вызывают заболевания и гибель растений: листья теряют зелёную окраску и опадают, отмирают корни и многие растения исчезают совсем. Специалисты ищут пути оздоровления окружающей среды. На промышленных рпедприятиях устанавливают фильтры, обезвреживают действие выхлопных газов транспорта.
Загрязнение окружающей среды оказывает губительное воздействие на растительный мир, угрожая в конечном счёте здоровью и даже жизни человека.
Использование растений для охраны среды от загрязнения. Стараясь оздоровить воздух в горо дах и посёлках, люди высаживают ра стения. При этом повышается содер жание кислорода и уменьшается доля вредных газов и пыли. Желательно высаживать растения, выделяющие, например, фитонциды, но не все они выдерживают загрязнённый воздух: у них отмирает листва, прекращается рост и дерево постепенно засыхает. Поэтому для городских насаждений годятся не все древесные породы.
Многие растения, особенно чув ствительные к ядовитым веществам, могут служить индикаторами загряз нения воздуха. При повышенном со держании в воздухе сернистого газа подсыхает и опадает хвоя ели обыкно венной (1) . Листья люцерны (2) и редьки по вреждаются даже при слабой концен трации в воздухе хлористого водоро да. При наличии в воздухе фтора - листья гладиолуса (3) . Подобных приме ров известно много.
Растения-индикаторы следует высаживать вокруг промышленных предприятий, вдоль автомагистралей, чтобы вовремя получать сигналы опасности.
Многие растения способны поглощать и перерабатывать вредные для человека вещества. Определено, что значительное количество таких веществ поступают в хлоропласты. Большое количество сернистого газа поглощает
тополь бальзамический
.
Тополь чёрный (2), липа мелколистная (3)
и
конский каштан обыкновенный
(4)
поглощают свинец.
Сирень обыкновенная
и бузина красная (6)
- радиоактивные вещества. Хорошо очищает воздух городов снежноягодник
(5)
.
Многие растения, содержащие или выделяющие вещества губительные для других организмов, можно использовать вместо ядохимикатов при борьбе с вредителями сада и огорода. Отвар чистотела применяют против крыжовникового пилильщика, гусениц яблоневой плодожорки, тли и щитовки. Отвар горчицы - от гороховой плодожорки. Лук и чеснок можно высадить около растений, которые страдают от долгоносика, клещей, проволочника.
Охрана растений и растительных сообществ.
Человек постоянно вмешивается в жизнь природы. К серьёзным нарушениям в равновесии природы приводит загрязнение среды промышленными предприятиями, выхлопными газами автомобилей, бытовым мусором, ядохимикатами. Губительны для природы распашка степей, осушение болот, неконтролируемая вырубка лесов, лесные пожары. Также к исчезновению растительности приводит: сбор плодов и цветов, вытаптывание, поломанные ветки, отсутствие птиц, распуганных присутствием человека. Исчезают целые растительные сообщества и отдельные виды.
Исчезающие виды растений внесены в Красные книги России или области, района. Они подлежат особой охране. Среди них много красивых растений - это виды подснежников (4), ятрышников (2), сон-травы (1), лилий .
Отдельные виды растений сохраняют в ботанических садах. Но для того чтобы сохранить растительные сообщества и виды исчезающих растений в природе, создана сеть охраняемых территорий , где воздействие человека на природу ограничено или вовсе исключено.
Заповедники
- это большие территории, где сохраняется в естественном состоянии весь природный комплекс. Здесь запрещена любая хозяйственная деятельность человека, в том числе сенокошение, сбор растений, выпас скота. В заповедниках работают учёные, изучающие жизнь природы. Самые крупные заповедники получают статус биосферных. На территории России это Кавказский, Центральнолесной, Воронежский, Центральносибирский, Байкальский заповедники.
Заказники - небольшие участки временно охраняемой территории с ограничением хозяйственной деятельности и посещения людей. В заказниках сохраняют отдельные виды растений или животных.
Национальные парки - большие территории, как правило, расположенные в живописных местах, на которых сохранились природные комплексы особой ценности. Большая часть национальных парков, в отличие от заповедников, открыта для посещения людей. В них проводятся работы по сохранению редких видов растений и животных. На территории Москвы и Московской области расположен национальный парк Лосиный остров. На Кавказе - Сочинский национальный парк.
Интерактивный урок-тренажёр. (Пройдите все страницы и выполните все задания урока)
Прослушайте аудиофрагмент "Охрана растений" (2:12)
Растения и растительные сообщества оказывают важнейшее влияние на окружающую среду, снабжая её кислородом, обеспечивая пищей и кровом другие живые организмы.
Большое значение имеет наблюдение за растениями-индикаторами загрязнения окружающей среды, высаживание в населённых пунктах и уход за растениями, очищающими воздух от загрязнений.
Для сохранения растений и растительных сообществ в нашей стране созданы охраняемые территории - заповедники, заказники и национальные парки.
480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут
Автореферат - бесплатно , доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников
Черкасов Александр Викторович. Биологические особенности растений, улучшающих среду обитания и здоровье человека: диссертация... кандидата биологических наук: 06.01.13 / Черкасов Александр Викторович; [Место защиты: Всерос. науч.-исслед. ин-т лекарств. и аромат. растений РАСХН].- Москва, 2009.- 184 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-3/1182
Введение
Глава I. Литературный обзор. Использование фитонцидных, лекарственных, ароматических и декоративных растений для улучшения среды обитания и здоровья человека 9
Глава II. Место, методы и условия проведения исследований 28
2.1. Место и время проведения исследований 28
2.2. Методы проведения исследований 29
2.2.1. Методика биометрических и фенологических исследований роста и развития растений 29
2.2.2. Исследование аромотерапевтического и фитонцидного действия мяты перечной 34
2.2.3. Определение компонентного состава эфирных масел 35
2.2.4. Изучение фитонцидной активности растений микробиологическим методом 36
2.3. Изучение влияния агроклиматических условий на
растения в лекарственно-декоративных композициях 37
Глава III. Изучение биологических особенностей растений лекарственно-декоративных композициях фитокомплексов 44
3.1. Особенности ассортимента лекарственных, фитонцидных и декоративных растений открытого и защищенного грунта 44
3.1.1. Растения открытого грунта 44
3.1.2. Растения защищенного грунта 54
3.2. Исследование биологических показателей растений: рост, развитие, холодостойкость в фитокомпозициях 64
3.2.1. Биологические особенности растений фитокомпозиций в Домодедово 64
3.2.2. Создание лечебного газона в Домодедово 83
3.2.3. Эстетотерапевтическая составляющая лекарственно-декоративных композиций в сочетании с малыми формами садовой архитектуры 86
3.2.4. Биологические особенности растений фитокомпозиций клумбы «Здоровье» 90
3.2.5. Фитонцидная активность отдельных растений в фитокомпозициях клумбы «Здоровье» 126
Глава IV. Результаты исследований в фитокомплексе Уголок отдыха «Здоровье» вВИЛАРе 131
4.1. Особенности ассортимента лекарственных, фитонцидных и декоративных растений 132.
4.2. Фитонцидная активность отдельных растений и лечебного газона 136
4.3. Выявление перспективного сорта мяты для лечебных газонов 144
Глава V. Основные элементы технологии создания средоулучшающих и эстетотерапевтических лекарственно-декоративных композиций 148
Выводы 159
По теме диссертации 166
Литература 168
Введение к работе
Актуальность темы исследования
Человечество вступило в XXI век со всеми своими социальными и экологическими заболеваниями. Изменения, происходящие в биосфере в результате возросшего техногенного воздействия человека, привели к нарушению экологии и ухудшению среды обитания человека. Уровни загрязнения превышают предельно допустимые концентрации более чем в 200 городах Российской Федерации с общей численностью населения более 60 млн.человек. При решении этой проблемы определяющая роль отводится растениям, с помощью которых возможная экологическая стабилизация и улучшение окружающей среды. Важную роль при этом играют фитонциды -биологически активные вещества, выделяемые растениями в процессе жизнедеятельности. Впервые фитонциды были открыты отечественным ученым- профессором Б.П.Токиным в 1928 году. Летучие фитонциды (аэрофолины) - эфирные масла, терпеноиды, альдегиды и другие соединения способны резко улучшить состав воздуха, снизить количество бактерий, грибов, вирусов и оказать лечебный эффект. Путем фитонцидотерапии установлено общеоздоровительное действие растений на организм человека.
Развивается новое средообразующее направление, часто называемое фитоэргономикой, находящееся на стыке биологии и физиологии, гигиены и ботаники. Большой вклад в развитие этого направления внесли Дроботько В.Г., 1964; Часовенная А.А., 1981; Гродзинский A.M. и др., 1991. В настоящее время новые средообразующие технологии успешно развиваются во Всероссийском научно-исследовательском институте лекарственных и ароматических растений (Рабинович A.M. и др., 1992, 2005; Быков В.А. и др.2000, 2006; Дубовицкая О.Ю., 2002; Маланкина Е.Л., 2006; Цицилин А.Н., 2007). Весьма актуальным является и такое развивающееся направление средообразующих технологий, которое интегрирует лечебное действие фитонцидных, лекарственных и
декоративных растений с их эстетотерапевтическим эффектом, благоприятно воздействующим на организм через эмоциональную сферу. Красота растительного мира выводит человека из состояний депрессии, стресса, спасает от плохого настроения, увеличивает работоспособность.
Целью настоящей работы являлось изучение биологических особенностей перспективных видов растений при создании комплексных лекарственно-декоративных фитокомпозиций для оздоровления окружающей среды и обеспечения их эстетического восприятия.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
провести подбор и испытание номенклатуры фитонцидных, эфиромасличных, лекарственных и декоративных растений открытого и защищенного грунта для создания смешанных лечебно-декоративных композиций;
Изучить фенологию и сезонные фенологические циклы растений
открытого и защищенного грунта, динамику роста основных показателей
структуры растений в лекарственно-декоративных композициях,
холодостойкость и толерантность видов при совместном произрастании;
в зависимости от биологических особенностей растений разработать принципы и технологические приемы создания лекарственно-декоративных композиций;
создать лечебные газоны с использованием травянистых и фитонцидных многолетников;
микробиологическим методом дать предварительную оценку фитонцидных свойств отдельных групп растений в фитокомпозициях и фитонцидную активность летучих выделений лечебных газонов;
Впервые выявлена номенклатура 35 видов и 6 форм фитонцидных, лекарственных и декоративных растений и в открытом грунте созданы устойчивые фитокомпозиции с целью оздоровления среды обитания и обеспечения их эстетического воздействия в комплексе с элементами садовой архитектуры. Создание лекарственно-декоративных композиций на период май-октябрь впервые предусматривает использование ассортимента многолетних и однолетних растений открытого и защищенного грунта. Изучена их биология, рост и развитие, холодостойкость, фитонцидная активность отдельных групп растений. При создании фитокомпозиции виды растений группируются по средоулучшающим, биоморфологическим и декоративным показателям, а также по их фитотерапевтическому действию.
Впервые в московском регионе созданы лечебные газоны с использованием многолетних трав и эфиромасличные растений. Выявлен перспективный сорт мяты перечной отечественной селекции для использования при создании лечебных газонов.
Предложено широкое использование фитотерапевтических
оздоровительных комплексов и фитокомпозиции, отличающихся не только положительным влиянием на снижение микрофлоры в воздушной среде, но и благоприятным действием на эмоциональное состояние людей.
Такие лекарственно-декоративные композиции рекомендованы в зеленом строительстве больших и малых городов и их дворовых территорий, в оздоровительных учреждениях, на участках школ и других учебных заведений,
на детских площадках, на территориях производственных и культурно-массовых предприятий, на дачных и приусадебных, садовых участках и т.п. Акты о внедрении конкретных разработок прилагаются.
Литературный обзор. Использование фитонцидных, лекарственных, ароматических и декоративных растений для улучшения среды обитания и здоровья человека
В последние годы резко изменилась экология и, прежде всего, больших и малых городов. По данным Всемирной организации здравоохранения более 1 миллиарда человек проживает в крупных городах с загрязнениями воздуха выше предельно-допустимых концентраций. Крайне неблагоприятная экологическая ситуация характерна и для нашей столицы - г.Москва. Сокращаются площади зеленых насаждений. По оценке экспертов почвенный покров в Москве отсутствует более чем на 80% территории. Свыше 30% внутригородских зеленых насаждений пришло в негодность, используются резервные площади не только в Москве, но и в каждом другом городе практически не решаются вопросы создания зеленых зон реабилитации. В Москве 70% загрязнения падает на автотранспорт. Каждая автомашина выделяет в воздух более 200 различных веществ и соединений, а их в столице миллионы. Выбросы автотранспорта в атмосферу превышает 100 кг на. одного жителя в год.
Техногенные выбросы транспорта и промышленных предприятий в городах приводят к резкому загрязнению окружающей среды серой, свинцом, кадмием. В результате всех этих негативных явлений все больше жителей городов страдает заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Ежегодно число больных диабетом возрастает на 10%, снижается рождаемость и иммунитет у детей (24,70). Если в ближайшее время не попытаться приостановить этот процесс, то здоровье настоящего и будущего поколений еще более усугубится (14,16).
В настоящее время загрязнение окружающей среды выдвигает проблему охраны здоровья человека. В гигиеническом и эстетическом усовершенствовании среды огромная роль принадлежит растительному миру как средообразующему фактору (15, 18, 130). В качестве основного компонента биосферы растения приобретают все большее значение в жизни общества как фактор окружающей среды, с помощью которого возможна ее экологическая стабилизация и улучшение жизни людей на фоне возросших антропогенных нагрузок на природные комплексы (9, 55, 88, 89).
Леса, рощи и парки, окружающие населенные пункты, защищают их от ветров. В городах они уменьшают воздействие шума, способствуют очищению воздуха от пыли и газов, обогащают его кислородом и уменьшают содержание углекислоты- основного фактора парникового эффекта. (41, 73, 105, 117).
Растения играют и огромную эстетическую роль, украшая улицы, скверы, дома и дворы (17, 79, 90,91). Обладая особыми качествами, растения доставляют человеку положительные эмоции (эстетотерапия). Разнообразные. оттенки цветов, листьев, плодов, неброские тона стебля и коры, гармония и контраст цвета и формы растений - цветотерапия вызывают такие ощущения у человека как расслабление, успокоение, восторг и т.п. То есть с помощью растений можно воздействовать на настроение человека. На этом и основана растительная эстетотерапия,.
Важную роль играют растения в оздоровлении воздушной сферы. Ученые Крыма подсчитали, что в пригородном лесу в кубическом метре воздуха насчитывается всего 5 микробов, в городской квартире - 20000, в школьных классах, магазинах, в общественном транспорте- 9 млн. (139). Причиной, санитарно-гигиенического влияния растений на окружающую среду являются антимикробное действие фитонцидов (11, 22, 29). Летучие фитонциды (аэрофолины)- эфирные масла, терпеноиды, спирты, альдегиды способны резко улучшить состав воздуха, снизить количество бактерий, грибов и даже вирусов и опосредованно- через альвеолы легких оказать лечебный эффект. Летучие фитонциды растений обладают высоким спектром антимикробной активности, сочетающейся с положительным действием на организм человека, что позволяет их использовать для санации среды обитания в присутствии человека.
Впервые фитонциды были открыты отечественным ученым профессором Б.П.Токиным в 1928 году. Продуцируются они как неповрежденными так и раневыми растительными тканями. Фитонциды сформировались в результате эволюции растительного организма в качестве естественного средства самозащиты растений. Летучих веществ в атмосфере не много - несколько тысячных долей грамма на килограмм воздуха. Но, например, один гектар хвойного леса в жаркий летний день может испарять в воздух в течение часа до 30 кг эфирного масла. В целом растительность Земного шара ежегодно выделяет в атмосферу до 150 млн.т. эфирных масел. (32,62, 157,6). Фитонцидная активность присуща всему растительному миру. Однако степень выделения летучих веществ должная быть связана с изучением биологических особенностей растений каждого вида.
Известно, что кроме антимикробного действия, вдыхание фитонцидов некоторых растений благотворно влияет на психику человека, нормализует сердечный ритм, улучшает обменные процессы (68). У людей пребывающих в атмосфере летучих выделений многих растений, повышаются защитные функции организма, нормализуются процессы возбуждения и торможения в коре больших полушарий, повышается работоспособность и выносливость. Благодаря этим свойствам растений появились новые направления в медицине - фитонцидотерапия и аромотерапия.
Методика биометрических и фенологических исследований роста и развития растений
При проведении биометрических учетов и наблюдений была использована методика Г.Н.Зайцева (52) с учетом классификации растений по И.Г.Серебрякову (108), когда предусматриваются следующие учитываемые показатели у разных жизненных форм высших растений: Высота растений: расстояние от поверхности почвы до основной точки роста (вершины, верхушечной точки роста, центра розетки). Длина побега: у основных побегов - от корневой шейки до верхушечной точки роста; у пазушных побегов - от пазухи - до верхушки; у лиан и полегающих побегов аналогично измерению высоты. Диаметр проекции (... зеленой проекции, диаметр покрытия): расстояние между крайними противолежащими точками побегов надземного зеленого покрытия позволяет оценить общий габитус (форму и размеры) растения, группы растений.
Число побегов: (основных или пазушных): подсчитывают все побеги каждого яруса (или 1-го, 2-го и т.д. порядков); позволяет оценить интенсивность побегообразования и ветвления растений. Число листьев: (у розеточных и непарнолистных растений) или пар листьев (у парнолистных): подсчетом узлов (с листьями) или листовых рубцов (если листья опали); учитывается вместе с длиной междоузлий (расстояние между узлами) и позволяет оценить динамику роста побегов, освещенность.
У кустарников и полукустарников измеряются в соотношении длины одревесневшей и неодревесневшей (приросшей за сезон) части побега для оценки сезонного прироста и готовности растений к зимнему периоду. Число точек роста: подсчет всех видов точек роста (верхушечных, пазушных, прикорневых, усов и отводков) позволяет оценить интенсивность вегетативного роста растения. Число соцветий (их размер, цвет, ветвление, форма) учитывается при наступлении фаз бутонизации, цветения.
Результаты биометрических определений всех изучаемых растений регистрировали в динамике по месяцам от начала до завершения вегетационного периода. При этом во всех таблицах использовали следующие условные обозначения: N - число наблюдений по признаку; Н- высота растения (розетки, основных побегов, длина плети для полегающих растений); Д- диаметр куста, розетки; Х- среднее значение признака (в натуральных единицах измерения); Sx- отклонения от среднего значения. Параллельно нами были рассчитаны в динамике по месяцам вегетации также и приросты надземных органов растений открытого и защищенного грунта, выраженные в абсолютных показателях и в относительных единицах в качестве коэффициентов от деления приростов (в натуральных единицах) в конце месяца на соответствующие приросты в начале месяца.
Фенологические наблюдения за развитием растений проводили по методике Главного ботанического сада АН РФ (85) с дополнительным составлением феноспектров лекарственных и декоративных растений открытого и защищенного грунта, составляющих фитокомпозиции. 2.2.2. Исследование аромотерапевтического и фитонцидного действия растений мяты перечной
Эфирное масло извлекается из растительного сырья методом гидродистилляции по Гинсберг путем перегонки с водяным паром с последующим измерением объема. Навеску мелкоизмельченного сырья массой 15-20 г помещают в широкогорлую круглую колбу емкостью 1000 мл и приливают около 300 мл воды. Колбу закрывают пробкой, через которую проходит вертикальный шариковый холодильник.
Приемник (1) представляет собой согнутую неравноколенную трубку диаметром 0,5 см, длина большего колена которой равна 8 см, а меньшего- 6 см. Большое колено имеет припаянную воронку диаметром 1,5 - 2,0 см. Конец меньшего колена изогнут вниз. Приемник проградуирован по 0,025 мл. Приемник должен свободно помещаться в горле колбы, не прикасаясь к ее стенкам, и отстоять от уровня воды не меньше, чем на 5-6 см. Колбу с содержимым нагревают до кипения и слабо кипятят в течение 1-1,5 ч. Пары воды и эфирного масла конденсируются в холодильнике, и жидкость стекает в приемник. Масло отстаивается в градуированном колене приемника, а вода вытекает обратно в колбу. После охлаждения отсчитывают отстоявшийся в приемнике объем масла и вычисляют содержание эфирного масла в процентах по отношению к исходному материалу.
Компонентный состав эфирных масел определяли на кафедре органической химии РГАУ - МСХА им. К.А.Тимирязева методом ГЖХ и ГЖХ - МС по В.А.Замуренко Л. Б. Дмитриеву, Н.А.Клюеву (53). ГЖХ -анализ выполняли на хроматографе «Биохром-1» с капиллярной кварцевой колонкой «HP - FFАР» (Crosslinker), 50м х 0,32мм х 56 им; температурный режим: 60С - 4 мин, 37мин до 185С - 16 мин. Хроматомасспектрометрические исследования проводили на приборе МАТ -311А фирмы «Varian».
Показателем фитонцидности растений может служить количество микроорганизмов в воздухе вокруг исследуемых растений (134). Общее количество микроорганизмов в воздухе вокруг растительных объектов определяли седиментационным методам Коха на чашках Петри с питательным агаром (МПА с 0,5 % глюкозой).
Приготовление питательного агара следующего состава: - панкреатический гидролизат казеина (в пересчете на сухой остаток)- 15г; - дрожжевой экстракт (10%) в пересчете на сухой остаток - 5 г; - глюкоза - 20г; - натрий хлористый (с учетом содержания в гидролизате)- 5г; - агар - агар - 10-20 г; - вода-1000 мг; Все компоненты, кроме глюкозы, смешивают, подщелачивают 10-20% раствором NaOH до ph 8,0 - 8,2 и оставляют на 20-30 минут для набухания агара. Затем смесь нагревают в открытом котле в течение 30 минут для расплавления агара. Дать отстояться 20-30 минут, отфильтровать через ватный фильтр. В полученный объем среды добавляют глюкозу, устанавливают рН 7,3 - 7,5 разливают в чашки Петри слоем 12-15 мм, стерилизуют (110С - 112С; 0,5 атм.)- 30 минут.
Приготовленную таким способом питательную среду можно хранить 3 месяца при температуре +4 -+ 10С и 1 месяц при температуре +20 -+25С. Для проведения опытов чашки Петри расставляли вокруг исследуемых растений на высоте 20-30 см в трех или четырех повторностях. Опыты проводили в ясные или облачные безветренные дни, накануне которых не было дождей. Чашки Петри открывали на 15-30 минут. Затем их закрывали крышками и выдерживали в термостате при температуре +37С 24-48 часов. По истечении инкубации производили подсчет выросших колоний микроорганизмов. Чем меньше вокруг растения микроорганизмов, тем выше его фитонцидная активность. Более точно фитонцидную активность можно определять как процент снижения числа колоний микроорганизмов в опыте под влиянием летучих выделений растений по сравнению с контрольным уровнем (128). Например, в контрольных чашках было 20 колоний микроорганизмов, а в чашках под влиянием фитонцидного растения зарегистрировано 8 колоний микроорганизмов, то есть на 12 колоний меньше. 12 х 100/20 = 60%. Следовательно, фитонцидная активность такого растения составляет 60%.
Биологические особенности растений фитокомпозиций в Домодедово
В районе города Домодедова в 2000 году был заложен учебно-оздоровительный комплекс, который размещен на площади 3 тыс.м2 и состоит из мини - ландшафтных композиций и сооружений различного направления и назначения. Они объединены в своеобразные тематические зоны (рис.2 и 3).
При создании лечебно-оздоровительного комплекса учитывали элементы фитонцидо-, аромо- и эстетотерапии, улучшающие среду обитания и здоровье человека. На территории этого уникального оздоровительного комплекса широко представлены многочисленные виды лекарственных, фитонцидных и декоративных растений, улучшающих микрофлору и полезную для человека ионизацию воздуха, поглощающих токсины, вредоносные газы и тяжелые металлы, снижающие шум и пыль.
Для повышения результативности средообразующих технологий при конструировании фитодизайна локальных лекарственно-декоративных композиций впервые использованы совместно произрастающие в весенне-летне-осенний период виды растений как открытого, так и защищенного грунта. В 2007 году были проведены исследования по изучению биологических особенностей таких растений. Важным элементом этих исследований была детальная регистрация их биометрических показателей в течение всего вегетационного периода, свидетельствующих об интенсивности роста отдельных элементов структуры надземних органов и растений в целом. Регистрацию биометрических показателей всех исследуемых растений проводили последовательно по месяцам вегетационного периода с июня по октябрь (табл.2-6) и в динамике от начала до завершения вегетации, (табл.7).
В июне (табл.2) у растений защищенного грунта существенный прирост по высоте и диаметру зарегистрирован у растений алоэ, сансевьеры, бриофиллюма и базилика. Активного роста не наблюдалось у растений каллизии, герани, циперуса и лотоса. У растений открытого грунта интенсивный прирост по высоте и диаметру отмечен у всех растений за исключением синюхи и левзей, находившихся в фазе цветения, и элеутерококка.
В июле (табл.3) у растений защищенного грунта существенный прирост по диаметру растений был у большинства видов за счет увеличения числа побегов и длины листьев. Слабым приростом характеризовались только растения циперусов. У растений открытого грунта интенсивным приростом длины побегов отличались растения барвинка. Так же интенсивно росли по высоте и по диаметру растения мелиссы, мяты, монарды, эхинацеи. Незначительным приростом отличались лаванда и тимьян, находившихся в фазе цветения, а левзея и синюха - в фазе созревания.
В августе (табл.4) растения защищенного грунта перешли к периферийному росту: увеличение диаметра особей за счет интенсивного ветвления. Активный прирост в высоту был у сансевьеры, имеющей вертикальный тип роста. У растений открытого грунта также наблюдалось снижение роста в высоту при сохранении прироста в диаметре за счет их ветвления. Слабый прирост отмечался у лаванды и тимьяна (фаза цветения) и у синюхи и левзей (фаза созревания).
В сентябре (табл.5) наблюдалось общее снижение показателей прироста надземной массы у растений защищенного и открытого грунта. Продолжался земедленный рост только у офиопогона и барвинка. В октябре (табл.6) у всех растений произошло ингибирование процессов роста под влиянием пониженных температур.
В табл.8 представлены итоговые биометрические показатели прироста надземной массы растений за вегетационный период с июня по октябрь. При анализе этой таблицы видно, что у растений защищенного грунта наиболее активный прирост по высоте и диаметру был у сансевьеры, циперуса очереднолистного, лотоса, герани и каллизии. Существенный прирост по диаметру характерен для алоэ и базилика за счет увеличения числа побегов. Для большинства растений открытого грунта зарегистрирован интенсивный прирост надземной массы как по высоте, так и по диаметру: мелисса, мята, монарда, эхинацея, синюха, очиток, бадан. У барвинка активно прирастали ползучие побеги. Слабый прирост надземной массы отмечен только у растений тимьяна, лаванды и элеутерокка.
В таблицах 2-8 прирост надземной массы растений определяли в абсолютных единицах - в сантиметрах, что соответствовало общепринятой методике биометрических учетов и наблюдений (52). По собственной инициативе эта методика была дополнена следующими расчетами. Приросты надземных органов всех исследуемых растений были рассчитаны и в относительных единицах в виде коэффициентов от деления приростов надземной массы растений в конце месяца (в см) на соответствующие приросты в начале месяца (табл.9). Такие показатели позволяют в графическом изображении продемонстрировать особенности роста в динамике по месяцам вегетационного периода всех растений защищенного и открытого грунта (рис.4 и 5).
Для растений защищенного грунта (рис.4) характерна плавная активизация роста растений в период с июня по август. Максимальная интенсивность процессов роста происходила в августе, а затем наблюдается резкое снижение ростовой активности к сентябрю. Подавляющее большинство этих растений практически в течение всего вегетационного периода находились в фазе вегетативного роста. Поэтому снижение ростовых процессов с августа к сентябрю преимущественно зависило не от физиологического состояния растений, а от температурных условий в конце вегетационного периода.
Для растений открытого грунта (рис.5) наблюдается иная закономерность роста, выраженная в снижении ростовой активности с июля по сентябрь. Такую закономерность в основном можно объяснить последовательным переходом растений от фазы вегетативного роста к генеративным фазам развития (цветение, созревание), сопровождающихся естественной инактивацией функции роста.
Отмеченные различия в закономерностях роста растений защищенного и открытого грунта в период вегетации подтверждаются и наблюдениями за сезонным развитием этих групп растений (табл.10 и рис.6). Все растения защищенного грунта (кроме барвинка и элеутерококка) проходили полный сезонный цикл развития.
Следует отметить, что началом вегетативного роста являлась дата окончания периода акклиматизации растений после их высадки в фитокомпозиции. Прекращение активного роста надземной массы растений соответствует массовому цветению (у цветущих) или наступлению температурного минимума (у вегетирующих). Окончание вегетации растений в 2007 году происходило при наступлении критического температурного минимума, который 4 октября составил 0 +4С.
Фитонцидная активность отдельных растений и лечебного газона
Фитонцидную активность отдельных растений, произрастающих на территории уголка отдыха «Здоровье», определяли по той же седиментационной методике Коха, которую использовали в разделе 3.4. Опыты проводили в середине июля. Контролем служило число колоний микроорганизмов в воздухе над асфальтированными поверхностями рядом с территорией уголка отдыха «Здоровье». Фитонцидную активность растений определяли при экспозициях опыта 15 и 30 мин. Видовые различия фитонцидной активности растений при обеих использованных экспозициях опыта в целом совпадали.
Результаты исследований, проведенных в 2007 году, представлены в табл.31. Экспериментальные данные этой таблицы свидетельствуют, что все исследуемые растения характеризуются фитонцидным действием. Наибольшей фитонцидной активностью обладали туя шаровидная 75,0% и оба вида можжевельника (М.обыкновенного и М.казацкого) соответственно 70,8% и 66,7%. Наименьшими фитонцидным действием отличалась сансевьера - 41,7%.
В опыте 2008 года был незначительно изменен ассортимент изучаемых растений (табл.32). Из результатов этой таблицы следует, что наибольшая фитонцидная активность была подтверждена у можжевельника обыкновенного - 73,8% и у можжевельника казацкого - 62,2% . Высокие показатели фитонцидного действия показали также растения мяты и туи западной - соответственно 59,3%) и 50,6%. Минимальной фитонцидной активностью, так же как и в опыте 2007 года, обладала сансевьера трехполосная - 41,8%.
Так как видовые различия фитонцидной активности растений на фоне обеих экспозиций опыта, как правило, совпадали, графическое изображение фитонцидного действия отдельных растений в 2007 и 2008 годах представлено при экспозиции 15 мин. (Рис. 20 и 21).
Как было показано выше (раздел 3.3), в 2006 году был создан лечебный газон на территории оздоровительного фитокомплекса в Домодедово. По аналогичной технологии подобный лечебный газон был организован и в уголке отдыха «Здоровье». Оба лечебных газона отличались тем, что в Домодедово для усиления фитонцидной активности газона был использован сорт мяты перечной Серебристая, а в уголке отдыха «Здоровье» - мята перечная Кипрская, полученная с острова Кипр. Кроме того, в последнем случае на всей площади газона была высажена мята. Поэтому не предоставлялось возможным сравнить фитонцидную активность травяного газона с мятой и без таковой, как это было сделано ранее в оздоровительном комплексе в Домодедово.
На газоне уголка отдыха «Здоровье» в 2008 году были исследованы биологические особенности роста, высаженных на газоне растений мяты первого и второго года вегетации. Начало отрастания мяты отмечено 23 апреля, а массовое отрастание - 5 мая. Скашивание газона было проведено 26 июля на высоте 12 см от поверхности почвы. При этом на растениях мяты оставалось по 2-3 междоузлия. Из-за плотности разнотравного дерна подземные побеги мяты на поверхность не выходили. В течение всего вегетационного периода мята находилась в вегетативной фазе развития. После 25 августа отмечали поражение растений мучнистой росой. Отмирание надземной массы мяты было отмечено в 2007 году 14 октября, а в 2008 году - 24 ноября.
В течение вегетационного сезона (с мая по август) 2008 года была проведена в динамике детальная регистрация биометрических показателей роста надземных органов мяты первого и второго года вегетации в период до и после скашивания газона. Кроме того, производили оценку показателей прироста растений в высоту, по диаметру и числу побегов (табл.33).
Данные табл.33 показывают, что мята первого года вегетации имела преимущество по побегообразующей способности, в том числе и по результативности прироста числа побегов до скашивания газона. Однако по высоте побегов и диаметру растений мята второго года вегетации существенно опережала растения первого года жизни в течение всего периода наблюдений. Причем, в августе после скашивания мята второго года вегетации продолжала опережать мяту первого года жизни не только по высоте побегов, но и по числу побегов возобновления. Все эти биометрические показатели свидетельствуют о более активных процессах роста у растений мяты второго года вегетации, способствующих большему накоплению надземной массы. С учетом отмеченных различий растений мяты первого и второго года вегетации представляется целесообразным рассмотреть и фитонцидную активность таких растений в условиях лечебного газона.
Эти опыта были проведены в 2007 году с растениями мяты первого года вегетации в газоне и в 2008 году с растениями второго года вегетации. Исследования фитонцидной активности лечебного газона проводили в пределах тех же опытов по изучению фитонцидного действия отдельных растений, произрастающих на территории уголка отдыха «Здоровье». Результаты фитонцидной- активности лечебного газона представлены в таб.34.
Данные табл.34 свидетельствуют о высокой фитонцидной активности лечебного газона с мятой, которая за два года изучения варьировала в пределах от 61% до 76%. Причем, фитонцидное влияние на воздушную среду над газоном с мятой второго года вегетации стабильно превышало такое средоулучшающее действие газона с мятой первого года жизни.
На фоне обеих экспозиций опытов фитонцидная активность лечебного газона с растениями мяты первого года жизни составляла 61,1 %, в то время как фитонцидное действие лечебного газона с растениями мяты второго года вегетации достигла 72,7% и 76,6 %. Такие различия можно объяснить причинно-следственными связями между повышенным фитонцидным действием и отмеченным выше (таб.33) более активным накоплением надземной массы растениями мяты второго года вегетации.
Зеленцов, Сергей Викторович
