Вплив забруднення атмосферного повітря на стан горобини звичайної

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МІНІСТЕРСТВО АГЕНСТВО ДО ОСВІТИ
ГОУВПО «Марійський державний університет»
Факультет біолого-хімічний
Кафедра екології
Спеціальність 013500 (020803.65) Біоекологія
ДОПУСТИТИ ДО ЗАХИСТУ
Зав. кафедрою екології
к.б.н., доцент Воскресенська О.Л.
____________________________
«____»________________ 2007
Малінін Світлани Анатоліївни
Очна форма навчання, V курс, група БЕ-51
ВИПУСКНА КВАЛІФІКАЦІЙНА (ДИПЛОМНА) РОБОТА
на тему «Вплив забруднення атмосферного повітря
на стан горобини звичайної
(Sorbus aucuparia L.) »
Наукові керівники:
к.б.н., доцент Закамская Є.С.
к.б.н., доцент Скочілова Є.А.
Рецензент:
начальник відділу контролю атмосферного повітря та промислових викидів філія «ЦЛАТІ по РМЕ» ФДМ «ЦЛАТІ по ПФО»
Острівная М.В.
Студент _________________
Йошкар-Ола, 2007

Зміст
Введення. 3
1. Огляд літератури .. 5
1.1. Атмосферне повітря і джерела його забруднення. 5
1.2. Дія забруднюючих речовин на рослини. 7
1.3. Характеристика пріоритетних забруднювачів повітря та їх негативного впливу на деревні рослини. 10
1.3.1 Діоксид сірки .. 10
1.3.2 Окис вуглецю. 17
1.3.3 Оксиди азоту. 19
1.3.4 Аміак. 20
1.3.5 Пил. 21
1.4 Стійкість горобини звичайної. 23
2. Об'єкт і методи дослідження. 25
2.1. Об'єкт дослідження. 25
2.2. Методи дослідження. 29
2.2.1 Методи аналізу атмосферного повітря. 29
2.2.2. Визначення вмісту сірки в листі горобини звичайної. 35
2.2.3. Дослідження зміни морфометричних показників горобини звичайної 37
3. Результати дослідження та обговорення результатів. 38
3.1.Характерістіка атмосферного повітря в місті Йошкар-Ола. 38
3.1.1. Вміст пилу. 39
3.1.2. Вміст діоксиду азоту. 41
3.1.3. Зміст вуглецю оксиду. 42
3.1.4. Зміст аміаку. 44
3.1.5. Вміст ангідриду сірчистого. 45
3.1.6. Розрахунок одиничного індексу забрудненості атмосфери .. 46
3.2. Вміст сірки в листі горобини звичайної. 47
3.3. Зміна довжини річного втечі горобини звичайної. 50
3.4 Зміна морфометричних показників листової пластинки горобини звичайної. 52
Висновки .. 61
Список літератури .. 62
Програми. 69

Введення

В даний час дослідження міського середовища та пов'язані з ними теоретичні та прикладні екологічні проблеми надзвичайно актуальні, тому що міста стають основним середовищем проживання людини. В останні десятиліття спостерігається інтенсивне насичення атмосфери міст газоподібними і пилоподібними відходами транспортних засобів і промислових підприємств (Воскресенська, 2004). Вони викликають погіршення умов існування людини та інших організмів, створюючи загрозу здоров'ю населення, порушення клімату в локальних і глобальних масштабах (Калверт, 1988). У зв'язку з цим гостро відчувається потреба в науково-обгрунтованих і раціональних заходи щодо запобігання забруднення атмосфери і збереженню нормальних умов життя, праці та відпочинку людей і біосфери в цілому (Ількун, 1978).
Серед компонентів живої речовини біосфери найбільш істотним чинником нейтралізації газоподібних токсикантів є рослинність і особливо деревно-чагарникові насадження і природні лісові масиви (Сергейчик, 1984). Тому одним з перспективних підходів для біологічної характеристики повітряного середовища є оцінка стану деревних рослин за ступенем їх газоустойчівості до промислових викидів (Соловйова, 2001).
Виконуючи санітарно-гігієнічні, архітектурні, господарсько-економічні та інші функції, зелені насадження несуть величезне навантаження (Рунова, 2004). Можливості їх багатогранні, але це зовсім не означає, що вони безмежні. Рослини негативно реагують на наявність в повітрі навіть в малих дозах токсичних речовин. Вони набагато сильніше реагують на ті концентрації шкідливих речовин, які у людей і тварин не залишають видимих ​​явищ отруєнь. Таким чином, вони виконують індикаторну функцію (Сергейчик, 1984).
У зонах підвищеної загазованості, запиленості і перегріву атмосферного повітря виявлено повсюдна пошкоджуваність рослин. Встановлено, що велика пошкоджуваність рослин димом зі значною концентрацією двоокису сірки, окису азоту й вуглецю, сірководню, аміаку та інших (Бітюкова, 2004). Багато з цих сполук, розчиняючись у воді, утворюють шкідливі для рослин кислоти (Майснер, 1981).
Рослини в умовах урбанізованого (техногенної) середовища, зберігаючи зовні незмінний вигляд, зазнають значних змін біохімічного складу і фізіологічних процесів (Ількун, 1978). Промислові гази і аерозолі можуть надавати на рослини комплексне та індивідуальне вплив. Але нерідко ефект пошкодження викликається одним, що переважає в середовищі, з'єднанням (Майснер, 1981).
Для оцінки і прогнозу стану древостоя необхідна рання діагностика порушення життєдіяльності деревних рослин, підданих дії газових токсикантів. У першу чергу ушкодження проявляються на фізіолого-біохімічному рівні, потім поширюються на ультраструктурний і клітинний рівні і лише після цього розвиваються видимі ознаки пошкодження - хлороз і некрози тканин листа, опадання листя, гальмування зростання (Горишіна, 1991).
Метою даної роботи є оцінка впливу забруднення повітряного басейну міста Йошкар-Оли на морфометричні показники горобини звичайної (Sorbus aucuparia L.).
Для реалізації даної мети були поставлені наступні завдання:
1. Дослідити ступінь забруднення атмосферного повітря в різних районах міста Йошкар-Оли.
2. Визначити концентрацію сірки в листі горобини звичайної у залежності від району зростання.
3. Встановити вплив діоксиду сірки, що міститься в атмосферному повітрі на морфометричні показники горобини звичайної.
За результатами досліджень опублікована одна друкована праця.

1. Огляд літератури

1.1. Атмосферне повітря і джерела його забруднення

Повітряна оболонка Землі виконує численні функції. Вона служить середовищем існування і джерелом необхідних речовин для організмів, забезпечує і регулює кругообіг речовин і енергії в місцевих і планетарних масштабах, між землею і космічним простором (Гудеріан, 1979). Останнім часом атмосферні гази інтенсивно використовуються в практичній діяльності людини. Одночасно повітряний басейн служить середовищем, в яку викидаються відходи різноманітних виробництв і транспортних засобів (Степановских, 2001).
Атмосфера виконує важливу захисну функцію, оберігаючи організми і земну поверхню від згубного впливу космічних факторів, надмірного нагрівання і вихолоджування. Особлива роль у поглинанні і затримки коротких ультрафіолетових променів належить озоновому шару (Одум, 1975).
У нормальних умовах в атмосфері міститься величезна кількість компонентів - як газоподібних, так і у вигляді аерозолів (Гудеріан, 1979). Повітряний басейн, особливо поблизу земної поверхні, постійно насичується більшою або меншою кількістю неорганічних і органічних газів, парів та твердих частинок (Гейнріх, 2003). Вони утворюються під час розпаду органічних речовин, прижиттєвому виділення організмами, геологічних і геохімічних процесах в літосфері. Мінералізація органічних речовин супроводжується надходженням в атмосферу значної кількості аміаку, метану, сірководню та інших газів (Голіцин, 2002). Періодично велика кількість різних газів і парів надходить в атмосферу з діючих вулканів, гейзерів, геотермальних та інших підземних джерел, при лісових степових пожежах (Одум, 1975).
Концентрація насичують атмосферу різних домішок в результаті дії природних факторів у більшості випадків невелика і відбувається періодично з більшими чи меншими інтервалами (Тріфонова, 2005).
Таким чином, попередники багатьох основних забруднюючих речовин вже є в звичайних умовах в атмосфері. Оскільки рослини розвивалися в присутності таких сполук у звичайних концентраціях, в цих умовах рідко спостерігаються якісь негативні впливи на них. Ці дії виявляються тільки тоді, коли концентрація забруднень виявляється вище допустимого порогового рівня (Хван, 2003).
Атмосферні забруднювачі за походженням можуть бути первинними - відходи підприємств, топок, двигунів і вторинними - що утворюються у вільній атмосфері в результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери (Тищенко, 1993). Промислові підприємства викидають в атмосферу речовини, що відрізняються складним хімічним складом і ступенем пригнічуючої дії на організми. До їх складу входять залишкові продукти горіння органічних речовин, термічного та хімічного складу матеріалів, що переробляються, механічного дроблення (Трахтенберг, 1994). У складі атмосферних забруднювачів переважають гази. Серед них найбільш шкідливими є окис вуглецю, оксиди сірки та азоту, вуглеводні, різні смолисті речовини (Хван, 2003).
Кожне з забруднень впливає своїм особливим чином, проте всі забруднення впливають на деякі основні процеси. У першу чергу впливу піддаються системи, що регулюють надходження забруднюючих речовин, а також хімічні реакції, відповідальні за процеси фотосинтезу, дихання і виробництво енергії (Калверт, 1988).

1.2. Дія забруднюючих речовин на рослини

Надходження токсичних неорганічних сполук в листя умовно можна розділити на три фази:
1. Сорбція кутикулярним шаром і клітинами епідермісу;
2. Дифузія через устьячкові щілини всередину листа і розчинення у воді, що насичує оболонки клітин, що вистилають дихальні порожнини;
3. Пересування від місць поглинання до сусідніх тканин і накопичення в клітинах (Ількун, 1978).
На швидкість проникнення токсичних іонів і молекул через покривні тканини впливають їх розміри. Так, інтенсивність надходження їх в листя збільшується при гідратації, що буває в період опадів, туманів і роси. Надходження токсичних речовин у листя через покривні тканини скорочується, хоча і не припиняється зовсім в несприятливих погодних умовах (Гетко, 1989), наприклад, при тривалій річної посухи (Тарабрін, 1974).
Більшість токсикантів (з'єднання вуглецю, сірки, азоту) в низьких концентраціях можуть служити джерелом необхідних рослині макро-і мікроелементів. І в цьому випадку клітина володіє механізмами активного транспорту іонів через плазмалемма. У загальних рисах цей механізм діє згідно з клітинним метаболізмом до тих пір, поки іони або інші речовини не порушують внутрішньоклітинних реакцій (Гетко, 1989).
Вступники в лист фітотоксіканти нерівномірно розподіляються в межах листової пластинки і всієї рослини. Більшість з них транспортується по ксилемі на верхівку або краю листової пластинки. Проникли в цитоплазму токсичні сполуки зосереджуються в основному у вакуолях (Соловйова, 2003).
Поширення і розподіл атмосферних токсикантів, в тканинах листка при закритих продихах, може бути представлено в наступній послідовності: поглинені кутикулою гази дифундують в нижчих оболонки епідермальних клітин, частково проникають у клітини, але в основному розповсюджуються по вільному простору до сусідніх клітин і досягають провідних судин ( Ількун, 1982).
Якщо токсичні гази проникають через продихи, то вони насичують оболонки клітин, що вистилають дихальні порожнини і канали, розчиняються у воді, і одна їх частина проникає в клітину, а інша разом з потоком води транспортується по жилах до місць споживання (Гетко, 1989).
Проте не всі елементи розподіляються в рослині за вказаним шляхом. Поширення і розподіл токсичних речовин різної хімічної природи в межах листової пластинки і всього рослини контролюється не структурою провідних тканин, а виборчим поглинанням кожного з них окремо і залежить від концентрації токсичної речовини, швидкості його надходження в лист і пересування по судинах (Косулина, 1993) . При повільному вступі, але швидкому відтоку за ксілемним судинах токсичні сполуки зосереджуються на верхівці і периферії листа, в результаті чого з'являються глибокі і необоротні порушення. Так, по краях листа в умовах постійного забруднення повітря газоподібними токсикантами міститься в 10-50 разів більше фтору, окислів сірки, азоту, ніж в серединній його частини (Ількун, 1978).
Ількун Г.М. (1978) спостерігав, що разом з транспортними метаболітами з сформованих листя експортується частину накопичених токсичних речовин. Накопичення у молодих листках високих доз токсичних речовин, що надходять з середньовікових листя, може викликати повну їх загибель і опадання. Акумулюються в пагонах шляхом відтоку з листя і притоку з коренів токсичні сполуки пересуваються до меристематичних тканин в період їх активного стану і негативно впливають на ріст пагонів, листя і формування генеративних органів (Тутаюк, 1972).
Реакція на дію атмосферних газоподібних токсикантів у більшості випадків носить двофазний характер:
· Збільшується активність функціональних пристроїв;
· Відбувається пригнічення метаболізму.
Співвідношення цих двох фаз в значній мірі визначає ступінь газоустойчівості рослин (Тарабрін, 1974).
На деревах у зонах високої загазованості багато недорозвинених деформованих листя, вже на початку літа проявляється омертвляння їхніх тканин, що починається з країв, а потім розповсюджується до середини. Листя темніють, засихають і обпадають, ніж скорочується тривалість життя рослин (Бітюкова, 2004).
В умовах промислово-забрудненої середовища деревні рослини мають більш дрібні листи, велику товщину епідермісу, менші розміри клітин асиміляційну паренхіми і продихів, більшу кількість продихів на одиницю площі листа. Посилення ксероморфності в будові листя часто сприяє підвищенню їх газоустойчівості (Ісаченко, 1938; Миколаївський, 1967).
Під дією забруднюючих речовин, відбувається придушення фотосинтезу, порушення водообміну, багатьох біохімічних процесів, зниження транспірації, загальне пригнічення росту і розвитку рослин. Це призводить до зміни забарвлення листя, некрозу, опадання листя, зміни форми зростання, розгалуження і т.д. (Хвастунов, 1999).
Накопичуючись в тканинах листка понад допустимого рівня, токсикант викликає у рослин різні порушення у структурній організації і функціональної діяльності. Початковими ознаками ураження є зниження транспірації і фотосинтезу, погіршення поглинаючих функцій кореня. Ці зрушення спочатку оборотні, але у міру накопичення отруйної речовини відбуваються різкі зміни ультраструктури клітин (розбухання оболонки, порушення структури мітохондрій і хлоропластів), а потім і погіршення вуглеводного, білкового та фосфорного обмінів (Майснер, 1981).

1.3. Характеристика пріоритетних забруднювачів повітря та їх негативного впливу на деревні рослини

1.3.1 Діоксид сірки

Серед сірковмісних техногенних емісій найбільш фітотоксичні двоокис сірки. Встановлено, що SO2 є сильнодіючим асиміляційним отрутою (Сергейчик, 1984). У теж час SO2 є місцевим отрутою, що вбиває тільки ті ділянки мезофіла листа, в які він проник, не зачіпаючи, істотно, життєдіяльність сусідніх ділянок мезофілу. Рослин, абсолютно стійких до сірчистому газу, як і до інших шкідливих промислових відходів, практично немає. Рослини, у яких ділянки ушкоджень становлять до 20% загальної площі листя, відносять до слабоповреждаемим. У среднеповреждаемих видів ділянки ушкоджень становлять до 50% і у сільноповреждаемих - понад 50%. Більш сприйнятливими до сірчистого ангідриду виявилися липа серцелиста (Tilia cordata L.), клен гостролистий (Acer platanoides L.), горобина звичайна (Sorbus aucuparia L.), черемха звичайна (Padus racemosa (Lam.) Gilib.), Смородина чорна (Ribes nigrum L.) та інші (Миколаївський, 1979).
Надходження. Діоксид сірки, перш за все, впливає на клітини, які регулюють відкривання продихів. Ступінь їх відкриття в початковий період є основним параметром, що визначає інтенсивність впливу забруднювача (Калверт, 1988). Навіть при дуже малих концентраціях діоксид сірки здатний надавати стимулюючу дію, в результаті якого продихи залишаються постійно відкритими. У той же час при високих концентраціях діоксиду сірки продихи закриваються. Крім того, у разі високої вологості продихи відкриваються, у разі низької - закриваються (Ількун, 1978).
Потрапивши у міжклітинний простір аркуша, забруднююча речовина вступає в контакт з мембраною оточує клітину. При порушенні цілісності цієї напівпроникною мембрани порушується баланс поживних речовин і процес надходження іонів. Пройшовши в клітку, діоксид сірки взаємодіє з мітохондріями і хлоропластами, в тому числі і з їх мембранами, що може призвести до дуже серйозних наслідків (Павлов, 2003).
Потреба. Сірка необхідна для нормального росту рослин, і присутність SO2 може впливати й на засвоюваність сірки. Рослини споживають сірку у відновленому стані (Горишіна, 1991). У присутності SO2 основним продуктом стає сульфат; присутній також цистеїн, глютатіон і, щонайменше, одне не ідентифіковане речовина. Основними проміжними сполуками при відновленні сульфатів є сульфіти (Лісові екосистеми .., 1990).
Механізм токсичної дії SO2 детально обговорюється в ряді монографій (Ількун, 1979; Миколаївський, 1979; Гудеріан, 1979) і наукових статей вітчизняних і зарубіжних авторів. Сірчистий ангідрид у повітрі поступово окисляється до сірчаного і розчиняється у воді, утворюючи дрібні крапельки сірчаної кислоти, що ушкоджує листя (Романова, 2005).
Механізм фототоксичні дії полягає в неспецифічному порушенні діяльності багатьох ферментів внаслідок підкислення цитоплазми і порушення іонного режиму. Спостерігаються порушення метаболізму органічних сполук, фотосинтетичних структур, відбувається накопичення баластних токсичних продуктів, транспортних шляхів міграції енергії від хлоропластів до центрів їх використання, з'являються автокаталітіческіе ланцюгові реакції вільнорадикального і фотодинамічної окислення (Миколаївський, 1978, 1979). Токсичність сірчистого газу значно збільшується в присутності інших забруднювачів - окислів азоту та озону.
Розрізняють 2 групи ушкоджень, пов'язаних з дією SO2:
1. видимі, що виражаються в деформації, плями і некрозах асиміляційних органів;
2. приховані, які проявляються у зниженні продуктивності за рахунок інгібування фотосинтезу, зміні метаболізму, збільшення сприйнятливості до хвороб і шкідників, прискоренні старіння рослин (Лісові екосистеми .., 1990).
Морфологічні ушкодження. Це з'єднання адсорбується на поверхні рослини, в основному на його листі, і робить на нього шкідливий вплив. Зазвичай уражаються краю листкової поверхні, а центральні зони аркуша, що примикають до осьової і головним бічним жилах, залишаються здоровими (Кулагін, 1974). З'являються плями на ділянках між жилками і краях аркуша. Потім ці ділянки набувають жовтого і червоно-оранжевий колір і відмирають. При тривалому впливі сірчистого газу пригнічується ріст рослин, у деяких випадках відмирають верхівки пагонів.
Фізіологічні ушкодження. Сірчистий ангідрид та інші кислі гази, проникаючи всередину листа, порушують процес фотосинтезу, пов'язуючи, зокрема, каталітично активну залізо. Процеси окислення протікають за участю вільних радикалів, утворених з двоокису сірки в результаті хімічних реакцій (Лісові екосистеми .., 1990). Вони окислюють ненасичені жирні кислоти мембран, тим самим, змінюючи їх проникність, що надалі негативно впливає на процеси дихання, фотосинтезу.
Фотосинтетичний апарат клітини проявляє високу чутливість до SO2, яка може порушувати світлову і темнова стадії фотосинтезу, впливаючи на стан хлорофілу, активність ферментів, електронно-транспортного ланцюг або ламеллярную структуру гран. SO2 зменшує швидкість виділення кисню, але не впливає на швидкість поглинання кисню в процесі дихання. На думку японських дослідників, SO2 інактивує первинний донор електронів або сам реакційний центр ланцюга перенесення електронів. 1 ∙ 10-6 SO2 протягом 6 годин обробки листя істотно знижує ациклічні фосфорилювання (Сергейчик, 1984). Акумуляція в тканинах надлишкової кількості сірки призводить до порушення роботи регуляторних механізмів і патологічним явищам, внаслідок чого спостерігається депресія росту клітин, тканин і органів, порушуються синтетичні і обмінні процеси. Причиною цьому є придушення синтезу АТФ і зміну активності ферментних систем (Ількун, 1978).
В умовах вимкненого фотосинтезу, але триваючого надходження сонячної енергії хлорофіл починає, як флуоресціююча речовина проявляти фототодінаміческое дія, яка зводиться до фотоокислення. Фотоокислення піддаються різноманітні речовини - білки, фосфатиди, амінокислоти та ін Тому під впливом сірчистого ангідриду відбувається їх руйнування, що веде до відмирання клітин і супроводжується зниженням окислюваності клітинного вмісту. З підвищенням інтенсивності освітлення токсичність сірчистого ангідриду зростає, і навпаки (Кулагін, 1974).
Анатомічні ушкодження. При частих або постійних діях низьких концентрацій газів в тканинах рослин поступово накопичуються токсичні сполуки сірки (Кулагін, 1974). Нінов Д. (1970) під впливом SO2 виявила зменшення обсягу міжклітинниками в губчастої тканини, посилений розвиток кутикули, подовження клітин палісадна тканини. Зменшується об'єм клітин асиміляційну паренхіми поряд зі зменшенням товщини столбчатой, губчастої тканини і всього аркуша (Сергейчик, 1984).
Біохімія. Сірчистий газ знижує вміст у рослинах дисахара і сприяє збільшенню кількості крохмалю. Причиною цього є активізація та дезактивація різних ферментів, стимуляція і придушення синтезу специфічних ДНК і РНК (Майснер, 1981). Згідно Мальхотра (1977), біохімічним порогом фітотоксичної дії SO2 є концентрація 0,05 ∙ 10-6. Однак існує думка, що порогової є величина, в 5 разів менша (0,01 ∙ 10-6), при якій виявляється зміни змісту галактоліпідів мембран тилакоїдів (Сергейчик, 1984). Діоксид сірки інгібує різні біохімічні реакції. Сульфіти, що володіють слабокислотних властивостями, дезактивують деякі ферменти, блокуючи активні центри, перешкоджаючи протіканню основної хімічної реакції; це явище відоме як конкурентна інгібірування (Ількун, 1978). Діоксид сірки є конкурентним інгібітором діфосфаткарбоксілази, перешкоджає фіксації СО2 в процесі фотосинтезу. Володіючи властивостями вільних радикалів, SO2 порушує протонний градієнт, з яким пов'язано утворення АТФ (Лісові екосистеми .., 1990).
Забруднення повітря SO2 викликає порушення азотного обміну деревних рослин, глибина і спрямованість якого залежать від віку і біологічних особливостей виду. Поява видимих ​​симптомів пошкодження корелює з накопиченням в листках значної кількості путресціна, глютамина, аміаку. Малі дози SO2 збільшують, а високі зменшують вміст загального та білкового азоту. Для стійких видів відзначається зростання вмісту водорозчинних білків альбумінів - білків нерозчинного залишку. У нестійких (відноситься горобина) - перетворення білків спрямовані у бік зменшення вмісту альбумінів, глобулінів та збільшення високомолекулярних білків (Шацька, 1983). Підвищення концентрації SO2 супроводжується зниженням загальної кількості фосфатів, які необхідні для росту і розвитку рослин. Одночасно зі збільшенням або зменшенням загального фосфору синхронно і в тому ж напрямку змінюється вміст неорганічного фосфору. При прихованих ураженнях листя кількість кіслотонерастворімих фосфорних сполук зменшується (Сергейчик, 1984). При наявності видимих ​​ушкоджень їх кількість спочатку швидко зростає, а з підвищенням ступеня пошкодження листя - перевищує контрольні величини незначно (Ількун, 1979). Забруднення повітря SO2 також порушує вуглеводний обмін. При прихованих і початкових пошкодженнях листя зменшується вміст дисахара, але значно збільшується вміст крохмалю. Більш сильні пошкодження - послаблюють гідроліз і синтез крохмалю з одночасним зменшенням вмісту моно-та дисахара (Лісові екосистеми .., 1990). У цьому випадку не тільки змінюється швидкість взаємоперетворення вуглеводів, але і відбувається придушення фотосинтетичної діяльності листя (Ількун, 1982).
Хоча точний механізм дії SO2 на молекулярному рівні невідомий, можна припустити, що основну роль грають присутність надлишкової кількості окислених форм сірки, порушення балансу з відновленими формами і вплив на життєво важливі ферменти.
Адаптації. Під впливом SO2 у рослин підсилюються ознаки ксероморфності: зменшується площа листкових пластинок, збільшується ступінь жилкування і кількість продихів, розміри клітин устьячкові апарату зменшуються (Сергейчик, 1984). Добровольський І.А., Щербак Н.О. (1976) встановили, що в процесі пристосування до умов забруднення у рослин спостерігається мелкоклетность, потовщення клітинних оболонок.
Наслідки від діоксиду сірки: обпалені листя після газової атаки не опадають відразу ж, а продовжують залишатися в кроні. Проте тривалість їх життя помітно скорочується, і вони опадають на 4-6 тижнів раніше у порівнянні зі здоровими листям (Миколаївський, 1969). При гострому ураженні (більше 2 мг/м3) вже через 1-2 години відбувається побуріння і загибель листя, частіше окремих їх ділянок у вигляді цяток з чітко окресленою межею між живими і відмерлими клітинами і тканинами. При слабкому ураженні (менше 0,5 мг/м3) і тривалій дії діоксиду сірки листя знебарвлюються (Хвастунов, 1999).
Вплив погодних умов. Встановлено, що ефект впливу SO2 на рослини залежить від особливостей супутніх метеорологічних факторів: повторюваності, тривалості та потужності температурних інверсій, швидкості вітру, наявності туманів. З підвищенням температури і відносної вологості повітря збільшується небезпека пошкодження рослин. Найбільшу чутливість до SO2 листя виявляють у діапазоні 18-400С, а найменшу - при температурі, близькій до 40С. У межах 4 - 180С зміни в газочутливого незначні (Крокер, 1950). Цан (1963) встановив, що стійкість кущів смородини до SO2 значно зростає в міру зниження вологості повітря. Так, 8-годинне вплив SO2 в концентрації 0,8 ∙ 10-6 при відносній вологості 87% супроводжувалося появою сильних некрозів асиміляційних органів. Ступінь ушкоджуючої дії SO2 в концентрації 4 ∙ 10-6 при 42% відносної вологості повітря зменшувалася удвічі. При зниженні вологості повітря до 29% пошкоджуючий ефект токсиканту був відсутній. Ці дані добре узгоджуються з висновками Томаса і Хендрікса про зниження газочутливого рослин в 10 раз у випадку падіння вологості повітря від 100 до 0%. Відмінності в газочутливого рослин залежно від умов вологості відображають неоднакове накопичення забруднювача в органах асиміляції. Воно збільшується у міру підвищення тургорного тиску і більш повного відкривання продихів (Сергейчик, 1984). Інверсії і слабкі вітри сприяють сильному зростанню фітотоксичності SO2 при скупченні в районах зі зниженим рельєфом місцевості. Фітотоксичність SO2 збільшується в умовах посухи (Миколаївський, 1969) і вкрай холодної зими.
Вплив часу доби. Газочутливого рослин змінюється протягом доби. Вона найбільш висока в предполуденное час, через 4-5 години, після світанку. Рано вранці, ввечері і вночі газочутливого падає (Лісові екосистеми .., 1990). В експериментах по визначенню кількості поглинається SO2 в темнової і світловий періоди було показано, що вночі в листках накопичується в 3 рази менше сірки, ніж вдень (Майснер, 1981). Є дані про різке ослаблення фітотоксичності SO2 в затіненні. Під пологом дубово-липового лісу в порівнянні з його опушкою газові опіки зникають не тільки у світлових, більш ксероморфних, а й у тіньових листя (Кулагін, 1974).

1.3.2 Окис вуглецю

Окис вуглецю малотоксична для рослин, але вважається, що зелені насадження не здатні очищати від неї атмосферу (Ніколайкіна, 2003). Підвищення концентрації CO2 в атмосфері, навіть без урахування глобального потепління, здатне призвести до значної зміни структури і функціонування екосистем, що позначиться несприятливо на рослинах (Алексєєв та ін, 1999). Подвоєння концентрації CO2 в атмосфері впливає на деревні рослини за рахунок:
· Зниження обміну речовин, через устьячкові апарат;
· Посилення фотосинтезу.
У більшості випадків це призводить до посилення приросту дерев та ефективності водопоглинання.
Морфологія. Тривале витримування рослин при високій концентрації CO2 супроводжується збільшенням площі та товщини листа, стимуляцією росту пагонів другого порядку, посиленням розгалуження або кущення (Павлов, 2003), також збільшується довжина стебел і коріння, кількість квіток, плодів і насіння, зростає частка коренів і запасающих органів . Спостерігається збільшення тривалості життя, зміна часу зміни фаз розвитку, збільшується число клітин мезофілу і хлоропластів (Романова, 2005).
Біохімія. Виходячи з фізіологічних особливостей, користь від підвищення CO2 можуть витягти С3-рослини, до яких відносяться практично всі дерева. У С3-рослин на першій стадії фіксації молекула CO2 зв'язується з рібулозодіфосфатом, що містить 5-вуглецевий цукор. У результаті реакції, що відбувається під дією ферменту рибулозодифосфаткарбоксилазы, утворюються короткоживучі нестабільне з'єднання, що включає 6-вуглецевий цукор. Воно розпадається на два похідних, які містять по три атома вуглецю - звідси і назва «С3-рослини». З діоксидом вуглецю за активний центр рибулозодифосфаткарбоксилазы конкурує кисень атмосферного повітря. Якщо перемагає кисень, рослина втрачає енергію, тому що під час утилізації кисню не відбувається фіксації CO2 (Калверт, 1988). У міру збільшення концентрації CO2 ймовірність зв'язатися з активним центром ферменту підвищується. Однак у цих рослин, в умовах зростаючої концентрації CO2 спочатку відбувається посилення фотосинтезу, але після тимчасової активації настає його гальмування (Соловйов і ін, 1989). Транспортна система рослини полігенна і залежить від багатьох факторів (енергетичних, гормональних та ін), тому не може швидко перебудуватися. Тому при тривалій дії на рослину CO2, в умовах підвищеної концентрації, фотосинтез знижується через надмірне накопичення крохмалю в хлоропластах (Мокроносов, 1992).
Фізіологія. Найбільш часто спостерігається реакція рослин на підвищення концентрації CO2 - зменшення устьячкові щілини і, як наслідок, зменшення провідності водяної пари. Експериментальні дані про зміни числа продихів на одиниці площі листя при підвищенні концентрації CO2 в сучасних умовах ще вкрай обмежені і суперечливі. У той же час, встановлено, що в попередні геологічні епохи число продихів на одиниці поверхні листа при низькому вмісті CO2 в атмосфері збільшувалася, а при високому - знижувалося (Романова, 2005).
При зміні концентрації CO2 в широких межах, в рослинах, що представляють найбільш північні ліси помірної смуги, посилюється фотосинтез (Соловйов і ін, 1989).
Зміна концентрації CO2 повинно бути строго збалансоване з споживання азоту, фосфору, інших поживних речовин, світла, води, без порушення екологічної рівноваги (Алексєєв та ін, 1999). Порушення балансу, безумовно, позначиться на стійкості рослин та їх продуктивності (Павлов, 2003).

1.3.3 Оксиди азоту

Серед них найбільш поширеними забруднювачами повітря є оксид азоту NO (II) і діоксид азоту NO2 (IY).
Оксид азоту NO - безбарвний важкий газ, киснем повітря окислюється до діоксиду азоту.
Діоксид азоту NO2 - газ коричнево-бурого кольору (щільністю 1,49 кг/м3), який, реагуючи з вологою повітря, перетворюється в азотну й азотисту кислоти. Час життя NO2 в атмосфері близько 3 доби. NO2 обумовлює фотохімічні забруднення атмосфери, оскільки реагує з іншими речовинами: з діоксидом сірки SO2, киснем, вуглеводнями. Діоксид азоту в п'ять разів більш токсична оксиду азоту. В атмосфері оксид і діоксид азоту знаходяться в динамічній рівновазі, перетворюючись одне в одного в результаті фотохімічних реакцій, в яких беруть участь як каталізатора. Їх співвідношення в повітрі залежить від інтенсивності сонячного випромінювання, концентрації окислювачів та інших факторів (Косулина, 1993).
Оксиди азоту викликають схожі з діоксидом сірки фізико-біохімічні ушкодження у деревних порід (Хвастунов, 1999).
Морфологія. У міському повітрі, в зонах з підвищеним вмістом оксидів азоту, спостерігається «позеленіння» стовбурів і нижніх гілок дерев, що сприяє інтенсивному розростанню на корі дерев дрібних водоростей зеленого кольору. Вони отримують необхідне їм рясне азотне живлення безпосередньо з повітря. На листках з'являються темно-коричневі або темні нирки, розташовані між жилками і по краю листа (Косулина, 1993). У концентраціях більше 2 мг/м3 викликають глибокі пошкодження листя. Відмінною особливістю їх є буро-чорні ділянки, найчастіше у вершини і у периферії листової пластинки (Хвастунов, 1999).
Фізіологія. Двоокис азоту інгібує транспірацію в освітлених листі, викликаючи часткове закривання продихів (Ількун, 1978). Дія газоподібних NO2 і NO2 у концентраціях не приводять до появи видимих ​​пошкоджень, викликає зниження інтенсивності фотосинтезу. Комбінована дія цих газів адитивно, однак ефект впливу NO проявляється швидше, ніж ефект дії NO2. Інгібування фотосинтезу під дією NOx може бути викликане конкуренцією за НАДФН, що відбуваються в хлоропластах процесів відновлення нітриту і асиміляцією СО2. Закислення, викликане NO2 впливає на транспорт електронів і фотофосфорілірованіе (Трахтенберг, 1994). Під дією NO2 відбувається розбухання мембран хлоропластів (Забруднення повітря .., 1988).
За повідомленням Г. Хаутен (1975) NO2 в 1,5-5 разів менш токсичний для рослин в порівнянні з SO2. Хаут вважає, що нешкідлива концентрація NO2 становить 0,35 мг/м3, при тривалій дії на рослини і 0,8 мг/м3 при газації 30 хв. Фітотоксичність окислів азоту підвищується при одночасному проникненні їх в листя разом з сірчистим газом і озоном (Ількун, 1978).

1.3.4 Аміак

Аміак для рослин менш токсичний, ніж сірчистий газ, однак при тривалому впливі навіть низьких його концентрацій виявляються помітні ознаки пошкодження рослин (Соловйова, 2003).
Морфологія. Підвищені концентрації аміаку викликають появу темних, майже чорних, плям некрозів на обох поверхнях листа, опадання листя (Павлов, 2003).
Фізіологія. Біохімічні та структурні зміни мембран можуть відбуватися під дією утворюється з діоксиду азоту NH3, не включеного до аміносполуки. NH3 інгібує фотосинтез шляхом роз'єднання електронного транспорту і призводить до структурних порушень (Забруднення повітря .., 1988).

1.3.5 Пил

Пил, являє собою зважені в повітрі, що осіли на поверхні тих чи інших об'єктів тверді частинки наземного (у тому числі промислового), вулканічного, органічного чи космічного походження. Найбільшою фітотоксичність мають пилові викиди алюмінієвих заводів, електростанцій, металургійних підприємств, азбестових, цементних заводів, підприємств побутової хімії та ряду інших. У загальному обсязі антропогенних викидів промисловий пил різноманітних виробництв складає всього 10% і більше, але наслідки її фітотоксичної дії часом буває важко оцінити (Хвастунов, 1999).
Ступінь негативного впливу промислового пилу на рослини залежить від ряду чинників, серед яких основними є її хімічний склад і розчинність у воді, швидкість осідання частинок пилу та тривалість утримування їх на поверхні, можливість утворення повітронепроникних корок (Соловйова, 2001).
Токсична дія промислового пилу надає на рослини прямий і непрямий ефект. Прямий ефект звичайно пов'язаний з наявністю гострих ушкоджень, викликаних трьома типами фітотоксичної впливів: механічних, фізичних, хімічних (Соловйов і ін, 1989).
Механічний вплив пилу оцінюється не тільки кількістю пилу осіла на надземних органах рослин, але і характером розподілу пилових частинок на листових пластинках. При цьому важливо враховувати зв'язок осілого пилу зі структурними елементами аркуша - устьицами, через які здійснюється газообмін рослин (Тищенко, 1993). Тверді частинки звичайно розподіляються по поверхні осередками, накопичуючись на кінчику листа і по його периферії. Механічна закупорка твердими частинками устьячкові щілини може порушити устьячкові регуляцію і відповідно процеси газообміну і транспірації (Косулина, 1993).
Фізична дія пилу може проявитися в зміні оптичних властивостей світла, що проходить через шар пилу. Це призводить до різкого підвищення адсорбції довгохвильового випромінювання. У результаті запилені листя сумарно поглинають більше променистої енергії за рахунок інфрачервоного випромінювання, що призводить до підвищення температури запилених листя. Чим щільніше шар пилу, тим вище температурний градієнт листа, а, отже, більша витрата води на транспірацію. Підвищення транспірації призводить до посиленого витрачання запасу вологи з кореневмісного шару грунту і при обмеженому запасі вологи в посушливі періоди сприяє встановленню глибокого водного дефіциту. Підвищення температури запилених листя в поєднанні з водним дефіцитом є причиною придушення фотосинтетичної активності та інших фізіологічних функцій рослин (Соловйова, 2001).
Хімічна дія пилу обумовлено фітотоксичність складових її частинок і їх розчинність в воді, гідратованої з повітря або Транспіраціонний, присутньої на поверхні листя (Хван, 2003). Проникаючи через продихи чи кутикулярним покриви у внутрішні тканини аркуша, розчини солей, зазвичай у вигляді іонів, викликають різноманітні структурні пошкодження тканин і зелених пігментів.
Непрямий ефект впливу промислового пилу завжди буває важко оцінити, так як пошкодження проявляються зазвичай після тривалого часу, носять хронічний характер і часто приховані від очей спостерігача (Ількун, 1978). Це пояснюється тим, що депрессірующее вплив пилу може позначатися на різноманітних компонентах рослинних ценозів, приводячи до пригнічення їх росту, виникнення морфологічних аномалій, зникнення нестійких видів, зміни хімічного складу грунтів, загибелі мікрофлори та інше (Рунова, 2004).
Навіть слабке, але постійне вплив пилових викидів на певні структурні та функціональні ланки екосистеми викликає порушення природних біологічних співтовариств і зниження загальної стійкості до інших зовнішніх пошкоджуючим впливів. Ослаблені дерева, як правило, стають об'єктами масового заселення стовбуровими шкідниками або грибних інфекцій, що призводять до швидкого відмирання деревостанів (Соловйова, 2003).
Фізіологія. Пил сильно послаблює газообмін, процеси дихання і фотосинтезу, викликає пригнічення рослин і утрудняє їх зростання, знижує продуктивність і швидкість відновлення, спрощує породний склад у результаті зникнення нестійких видів спільноти (Соловйов, 1989).

1.4 Стійкість горобини звичайної

На початку була поширена думка про можливість швидко і легко виявити високодимоустойчівие види шляхом огляду зелених насаджень на задимляються територіях, а потім рекомендувати їх для інших задимляються територій. Таким шляхом надходили в Німеччині та Бельгії наприкінці XIX - початку XX ст. Так, наприклад, Шредер і Реусс (1883) за ступенем стійкості до сірчистому газу, для умов Західної Європи, мали в своєму розпорядженні горобину звичайну на 5 місці, починаючи з найменш стійких, після ялини європейської (Picea abies (L.) Karst.), Сосни звичайної (Pinus sylvestris L.), берези повислої (Betula pendula Roth.) та вільхи чорної (Alnus glutinosa (L.) Gaerth.). Є вказівки, що горобину звичайну можна розводити в промислових містах з просоченої димом атмосферою (Henry, 1920) і рекомендувати для озеленення промислових підприємств (Гетта, 1957). На думку інших авторів, горобина страждає від забруднення повітря димом і газами (Вехов, 1954; Галактіонов, 1967).
Результати досліджень, виконані Н.П. Красінський (1940) та низкою його співробітників і послідовників, показали, що горобина звичайна відноситься до ряду видів з украй низькою газоустойчівостью. Також Красінський надавав великого значення фактору освітлення.
Результати І.Р. Ілюшина (1953), засновані на теорії Красінського показали, що горобина звичайна відноситься до среднеповреждаемим видів, поряд з тополею бальзамічним (Populus balsamifera L.), в'язом гладким (Ulmus laevis PaII.), Смородиною чорної (Ribes nigrum L.) та іншими. Він проводив дослідження в околиці заводу, забруднюючої повітря кислими газами (сірчистий ангідрид, окисли азоту і вуглецю).
На вельми широкій географічній основі проведено рекогносцирувальні обстеження І.П Кунцевич. і Т.М. Турчинської (1957). Ними були обстежені різні промислові підприємства в різних областях Росії і на основі отриманих даних складена єдина шкала порівняльної оцінки димоустойчивістю багатьох дерев і чагарників. Горобина звичайна, згодна цій шкалі, відноситься до среднеповреждаемим видами (ступінь пошкодження до 40%).
Аналогічне спостереження провели В.М. Іонін і В.Ф. Колташева (1961). Автори не рекомендують використовувати горобину звичайну як стійкий вигляд при забрудненні атмосферного повітря викидами промислових підприємств. (Кулагін, 1974). Тома вважає, що горобина звичайна здатна до тривалого опору в умовах задимлення (Thomae, 1959).
Горобина звичайна, за одними спостереженнями, добре росте і розвивається в умовах досить високу загазованість повітря (Булгаков, 1964; Глумов, 1964), придатна для зон помірного ураження (Рябінін, 1965), за іншими - є среднеповреждаемой (Кунцевич, Турчинська, 1957; Кулагін, 1966). Горобину звичайну відносять також до малостійкі (Герасимов та ін, 1950), сільноповреждаемим і чутливим видами (Шабліовський, Красінський, 1950). Відзначається дуже повільне відновлення декоративності.
Таким чином, відомості про газоустойчівості горобини суперечливі, але вказівки на високу газоустойчівость зустрічаються рідше, ніж на низьку (Антипов, 1979).

2. Об'єкт і методи дослідження

2.1. Об'єкт дослідження

Систематика: CORMOPHYTA - Вищі рослини
Відділ: Maqnoliophyta (Anthophyta) - Квіткові або покритонасінні
Клас: Maqnoliopsida (Dicotyledones) - Магноліопсіди або дводомні
Підклас: Rosidae - Розиди
Порядок: Rosales - Розоцвіті
Сімейство: Rosaceae - Рожеві (розоцвіті)
Підродина: Maloideae - Яблуневі
Рід: Sorbus - Горобина
Вид: Sorbus aucuparia L. - Горобина звичайна (Сергіївська, 2002).
Ареал. Область розповсюдження горобини звичайної охоплює майже всю Європу. Вона займає велику частину лісової і лісостепової зон європейської частини СНД. Росте в лісах Сибіру, ​​Далекого Сходу, в гірських лісах Карпат, Криму і Кавказу (Бродович, 1979). Також відрізняється дуже широкою екологічною амплітудою (Онтогенетіческій.., 2000). У підліску хвойних і змішаних лісів окремими деревами або групами, по лісових узліссях, вирубках і гарям, ярах, по берегах річок і струмків, (Восточно-европейскіе.., 1994). У РМЕ горобина звичайна зустрічається по всій території дуже часто, в листяних, змішаних і хвойних лісах (Абрамов, 2000). Існує 84 види горобини, в нашій країні зростає 43 види.
Морфологічний опис.
Життєва форма. Одностовбурна або многоствольное дерево або великий чагарник до 15 - 20 м висотою, 30 - 40 см в діаметрі. Стовбур прямий. Кора гладка, сіра. Крона ажурна, куляста або яйцеподібна (Онтогенетіческій.., 2000).
Коренева система у горобини має неглибокий стрижневий корінь і добре розвинені в радіальному напрямку розгалужені корені (Харитонович, 1968).
Пагони двох типів: подовжені вегетативні і укорочені генеративні голі й покриті зверху блискучою сіруватою плівкою (Атрохін та ін, 1982). Часто зустрічаються укорочені пагони (Валягіна-Малютіна, 2001).
Нирки повстяні-пухнасті, загострені, 0,8 - 2 см завдовжки, з 4-6 кроющими лусками. Розташування нирок спіральне. Листовий рубець вузький, з 5 слідами, але зовні, частіше видно 3-4 сліду (Валягіна-Малютіна, 2001).
Листя складні, непарноперисті (Сергіївська, 2002), чергові, довгасто-еліптичні з 9-15 (рідше 17) листочками (Бродович, 1979), покриті у підстави залозками. Загальний черешок довжиною 8-17см (Онтогенетіческій.., 2000). Листочки довгасті, гострі, довжиною 2-7см і шириною близько 2 см , По краях просто-і двоякопільчатие, біля основи цілокраї, зверху темно-зелені, з нижньої - сіро-зелені, жилкування несовершенноперістое (Атрохін та ін, 1982). Кінцевий листочок часто до основи більш звужений, іноді зрощений з 1-2 верхніми боковими листочками (Онтогенетіческій.., 2000).
Квіти з п'ятичленних оцвітиною двостатеві, дрібні, діаметром до 1см., Зібрані у великі щитковидні суцвіття 10-15см в діаметрі (Кречетова, 1997) на кінцях укорочених пагонів жовтувато-білі або зеленкуваті, довжиною 5-10см, ароматні, гірко-мигдального запаху. Квітки з'являються після розпускання листя, у травні-червні. Запилюється жуками, мухами (Сергіївська, 2002).
Плоди округлі яблучка, дрібні, діаметром 6 - 10 мм ., 2-5-гніздова, оранжево-червоні, блискучі (Бродович, 1979). На смак гірко-кислі, з 2-6 насінням терпкі, зі своєрідним запахом, дозрівають у вересні-жовтні.
Насіння з ендоспермом, зазвичай в кількості 3 штук, дрібні, сплюсненою форми, на кінцях гострі або з загнутими кінцями, тригранні, коричневі, довжиною близько 4 мм , Шириною 2 мм , Товщиною 1мм (Онтогенетіческій.., 2000). Насіннєва шкірка світло-або темно-коричнева, блискуча. Схожість висока.
Проростки однопобеговие з двома овальними сім'ядольних і двома асиміляційні листям. Сім'ядольні листя еліптичної або злегка яйцевидної форми, з коротким черешком, звуженим підставою, 6 - 7 мм завдовжки і 3 - 4 мм шириною (Онтогенетіческій.., 2000).
Ритм сезонного розвитку. Живе горобина до 150 і більше років. Росте швидко, за 1 рік виростає на 0,5 м. У першому десятилітті в сприятливих екологічних умовах горобина звичайна яка швидко деревної породою. У другому - енергія її зростання у висоту знижується. Під пологом лісу, особливо на бідних грунтах, вона зростає невеликим деревцем або чагарником (Харитонович, 1968).
Відновлення. Після рубки горобина успішно відновлюється пневою порослю, що відрізняється в перші роки швидким зростанням.
Розмноження відведеннями. У лісові культури горобину висаджують 2-річними сіянцями. У межах свого великого природного ареалу успішно розмножується насіннєвим шляхом (Харитонович, 1968). Утворює пнев поросль і кореневі нащадки (Атрохін та ін, 1982).
Розселення. По лісах, узліссях і відкритим місцям сприяють птиці. Самосів горобини з'являється не тільки в листяних і хвойно-листяних лісах, а й у суто хвойних. Однак найкраще вона розростається на вирубках і інших більш освітлених місцях. Під пологом її кущів і чагарників часто поселяється ялина і ялиця, які потім її переростають. У штучних степових лісопосадках горобина розселяється за допомогою птахів.
Екологія виду. Одні автори відносять горобину звичайну до тіньовитривалим видами (Харитонович, 1968; Атрохін та ін, 1982), інші навпаки до досить світлолюбні (Бродович, 1979), проте і ті й інші вважають, що вона може миритися з великим затіненням, але не цвіте в таких місцях і виглядає пригнобленою. Морозостійка і заморозками не пошкоджується, посухо-і жаростійкість (Харитонович, 1968) До грунту горобина невимоглива. (Атрохін та ін, 1982).
Едафічний фактор: до грунту горобина невимоглива. (Атрохін та ін, 1982). Задовільно росте на підзолистих і дерново-підзолистих, суглинних і супіщаних грунтах лісової зони, на сірих і темно-сірих суглинках і деградованих чорноземах лісостепу, на чорноземних грунтах степової зони і в горах на гірничо-лісових бурих грунтах (Харитонович, 1968). Однак інтенсивніше вона росте на свіжих глибоких родючих супіщаних і суглинистих грунтах (Бродович, 1979). Для зростання цієї породи непридатні засолені, торф'яно-болотні грунти і глибокі вилужені піски (Харитонович, 1968).
Застосування. Горобина - цінна деревна порода, дає якісну червонувату деревину (Бродович, 1979), яка йде на виготовлення різних столярних виробів, меблів, музичних інструментів, вона вогнестійка і насилу загоряється. Кора застосовується для вичинки найдорожчих і тонких шкір. Листя горобини виділяють леткі речовини, що вбивають бактерії (Онтогенетіческій.., 2000).
У медицині. Містяться в ягодах горобини речовини підвищують стійкість організму до кисневого голодування. Горобина зміцнює організм, сприяє налагодженню обміну речовин, за допомогою препаратів горобини лікують головний біль. Завдяки вмісту в горобині біологічно активних речовин її використовують у боротьбі з раком. За допомогою відвару квіток горобини лікують зоб. Сорбіт знижує вміст жиру в печінці, холестерину в крові і використовується як замінник цукру.
У народній медицині використовують плоди, квітки, листя горобини звичайної. Вони мають жовчогінну та сечогінну властивостями, а також протизапальну, вітамінним, потогінну дію, знижують кров'яний тиск, підвищують згортання крові.
В озелененні. Рябина і її форми - гарні декоративні рослини, широко використовуються в зеленому будівництві (Бродович, 1979). Часто розводиться в садах і парках. Вирощується у вигляді промислової культури повсюдно (Валягіна-Малютіна, 2001).

2.2. Методи дослідження

Дослідження проводилися на базі філії «Центр лабораторного аналізу і технічних вимірювань по Республіці Марій Ел» (філія «ЦЛАТІ по РМЕ» ФДМ «ЦЛАТІ по Приволзькому федеральному округу»).
Для визначення району дослідження використовували Державний доповідь про стан навколишнього природного середовища Республіки Марій Ел в 2003 році і Щорічна доповідь про стан навколишнього природного середовища Республіки Марій Ел в 2004 році.

2.2.1 Методи аналізу атмосферного повітря

Паркани повітря виробляли в наступних районах дослідження:
· Райони помірного забруднення: вул. Суворова (біля заводу «ММЗ»); вул. Крилова (АТ «Іскож»); вул. Карла Маркса (кільце м'ясокомбінату);
· Райони слабкого забруднення: Парк культури і відпочинку XXX-річчя ВЛКСМ; вул. Героїв Сталінградської битви (ВАТ «Будкераміка»);
· Район умовного контролю - вул. Цегляна, 86 (Сосновий гай);
з використанням електроаспіратора (ТУ 25-11-1414-78).
В атмосферному повітрі визначали пил (тверді частки), оксид азоту (IV), оксид сірки (IV), оксид вуглецю (II), аміак.
Оксид азоту (IV) та оксид вуглецю (II) визначали експрес-методом з використанням газоаналізатора Анкат 7654-01.

2.2.1.1. Визначення діоксиду сірки в атмосфері

Методика призначена для визначення разових концентрацій двоокису сірки. Межа виміру 0,08 - 1,5 мкг/м3 при відборі проби повітря об'ємом 80 дм3.
Суть методу полягає в окислюванні сірчистого газу в процесі його уловлювання з повітря розчином хлората калію або перекисом водню з подальшим турбодіметріческім визначенням утворюється сульфат-іона з хлоридом барію. Чутливість методу в аналізованому обсязі проби 5 мкг (Керівництво з контролю ..., 1979).
Побудова градуювального графіка. Для побудови калібрувального графіка готують серію стандартних розчинів в мірних колбах ємністю 100 см3 згідно з таблицею 1.
Для приготування шкали стандартів відбирають у пробірки по 5 см3 кожного стандарту і проводять всі операції згідно з ходу аналізу. Одночасно проводять вимірювання оптичної щільності нульової проби. Калібрувальний графік будують за середнім значенням, обчисленому з результатів вимірів 3 - 5 шкал (= 400 нм).
Таблиця 1 - Приготування розчинів
Номер стандартного розчину
Розчин
Робочий стандартний розчин, мкг/см3
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
4
6
8
12
16
20
Насичення розчин, см3
До 100 см3 в кожну пробу
Вміст двоокису сірки в 5 см3 стандартного розчину, мкг
5
10
20
30
40
60
80
100
Відбір проб. Для визначення разової концентрації двоокису сірки досліджуваний повітря простягають зі швидкістю 4 дм3/хв протягом 20 хв через насиченість прилад Ріхтера, що містить 6 см3 поглотительного розчину. При використанні U-образних поглиначів швидкість аспірації не повинна перевищувати 2 дм3/хв. Для очищення повітря від аерозолів сульфатів і сірчаної кислоти перед поглиначем поміщають пластмасовий патрон з фільтром АФА-В-10, приєднаний встик.
Аналіз проб. У лабораторії доводять рівень розчину в насичення приладі до 6 см3 дистильованою водою. Для аналізу 5 см3 розчину проби переносять у пробірку і додають по 1 см3 розчину ВаСl2. Вміст пробірок ретельно струшують і через 15 хв, попередньо струсивши, визначають оптичну щільність розчинів у кюветах шириною 10 мм при довжині хвилі 400 нм відносно води. Час від додавання останнього реактиву до вимірювання оптичної щільності для всіх проб повинна бути однаковим. Одночасно проводять вимір «нульовий» проби, для чого 5 см3 поглотительного розчину аналізують аналогічно пробам. Оптична щільність нульової проби повинна бути не більше 0,01.
Кількість двоокису сірки в пробах знаходять за допомогою калібрувального графіка по різниці результатів вимірювань оптичної щільності розчину проби і нульового розчину.
Розрахунок результатів аналізу. Концентрацію двоокису сірки (С) у мкг/дм3 в аналізованій пробі знаходять за формулою:
В ∙ М
С = ----------
V • К • а
де В - загальний обсяг проби в насичення приладі, см3;
М - кількість речовини, знайдене в а дм3 проби, взятої для аналізу, мкг;
V - обсяг простягнутого повітря, дм3;
К - коефіцієнт перерахунку для приведення обсягу відібраного повітря до нормальних умов;
а - об'єм проби, взятої для аналізу, см3.

2.2.1.2. Визначення аміаку в атмосфері

Фотометричний метод визначення масової концентрації аміаку заснований на утворенні забарвленого в жовтий колір сполуки при взаємодії аміаку з реактивом Несслера і наступному вимірюванні оптичної щільності розчинів при довжині хвилі 450 нм.
Побудова градуювального графіка. Для побудови градуювального графіка необхідно приготувати зразки для градуювання з масою амонію від 1,0 до 20,0 мкг на 5 см3 розчину. Склад і кількість зразків для градуювання наведені в таблиці 5.
Аналіз градуювальних зразків проводять у порядку зростання їх концентрації. Кожну штучну суміш необхідно фотометріровать 3 рази з метою виключення випадкових результатів і усереднення даних. За результатами отриманих вимірів може бути розраховане рівняння лінійної залежності за методом «найменших квадратів». При побудові градуювального графіка по осі ординат відкладають значення оптичної щільності, а по осі абцісс - величину концентрації речовини в мкг / пробі.
Таблиця 2 - Склад і кількість зразків для градуювання
Номер зразка
Аліквотна частину робочого розчину (С = 10 мкг / см3), см3
Обсяг поглотительного розчину, см3
Маса амонію в град. розчинах, мкг в 5 см3
0
0,0
5,0
0,0
1
0,1
4,9
1.0
2
0,2
4,8
2,0
3
0,3
4,7
3.0
4
0,4
4,6
4,0
5
0,5
4,5
5,0
6
0,6
4,4
6.0
7
0,7
4,3
7.0
8
0,8
4,2
8,0
9
0,9
4,1
9,0
10
1,0
4,0
10,0
11
1,5
3,5
15.0
12
2,0
3,0
20,0
Відбір проб. У поглинальні прилади вносять по 6 см3 поглотительного розчину. Аналізований газ відбирають у два з'єднаних послідовно поглинальних приладу. Витрата газу встановлюють 0,5-1,0 дм3/хв при концентраціях аміаку менше 0,4 мг/м3 або 0,2-0,5 дм3/хв при концентраціях аміаку більше 0,4 мг/м3. У процесі відбору проб стежать за показаннями ротаметра електроаспіратора, а також вимірюють температуру і тиск (розрідження) газу у ротаметра і атмосферний тиск.
Після закінчення відбору закривають вхід і вихід поглиначів гумовими шлангами з пробками для запобігання втрат поглотительного розчину.
Аналіз проб. Поглинальні прилади після відбору витримують при кімнатній температурі не менше 30 хвилин. З кожного поглотительного приладу відбирають піпеткою 5 см3 розчину, переносять у колориметрические пробірки, доливають по 0,5 см3 реактиву Несслера. Вміст пробірки ретельно перемішують, витримують 10 хвилин і вимірюють оптичну густину розчинів у кюветі з товщиною оптичного шару 10 мм при довжині хвилі 450 нм відносно «холостий проби». У якості «холостий проби» використовується насичення розчин. За градуювальним графіком визначають вміст іонів амонію в пробі.
Приведення відібраного об'єму газу до нормальних умов. Об'єм відібраної проби газу до нормальних умов приводять за формулою:

де Vo - обсяг газу, приведений до нормальних умови, дм3;
V - об'єм газу за умов відбору проби, дм3;
Р - атмосферний тиск, кПа;
д Р - надлишковий тиск (розрідження перед ротаметром), кПа;
t - температура газу у ротометра, ° С.
Розрахунок результатів аналізу. Розрахунок масової концентрації аміаку Х (мг/м3) проводять за формулою:

де m1 і m2 - вміст іонів амонію в пробах, узятих для аналізу з першого і другого поглиначів відповідно, знайдене за градуювальним графіком, мкг в пробі;
0,94 - коефіцієнт перерахунку іонів амонію на аміак;
а - обсяг поглотительного розчину, залитого в насичення прилад, см3;
b - об'єм проби, взятий на аналіз, см3;
Vo - обсяг газу, приведений до нормальних умов, дм3 (Збірник методик .., 1993).

2.2.1.3. Визначення вмісту діоксиду азоту

Методика призначена для визначення концентрації діоксиду азоту в атмосферному повітрі населених пунктів в діапазоні 0,02 - 1,40 мг/м3 при обсязі проби повітря 5 дм3.
Метод заснований на уловлюванні діоксиду азоту з повітря розчином йодиду калію. Утворений нітрит-іон визначається фотометричним по азобарвники, отриманому в результаті взаємодії нітрит-іона з сульфаниловой кислотою і 1-нафтиламином (Збірник методик .., 1993).

2.2.1.4. Визначення масової концентрації пилу в атмосферному повітрі.

При визначенні концентрації пилу досліджуваний повітря за допомогою аспіраційного приладу простягається через попередньо зважений фільтр з фільтруючої тканини. За кілька днів до відбору проб фільтри зважуються неодноразово на аналітичних вагах до досягнення постійної ваги кожного фільтра. На кожному фільтрі записується номер і його маса. В якості фільтруючих матеріалів використовувалися аналітичні аерозольні фільтри (АФА), вагові з перхлорвініла (ВП), з робочою поверхнею фільтра 20 см , Які володіють високою ефективністю фільтрації і малим аеродинамічним опором. Ці фільтри затримують частинки розмірами 0,1 - 0,2 мкм при об'ємній швидкості протягування повітря до 6 м3 / ч. При проведенні досліджень час пропускання повітря через фільтр становило 20 хвилин при швидкості протягування 12 л / хв. Після закінчення відбору проб фільтри направляються в лабораторію для вторинного зважування на аналітичних вагах (ГОСТ 17.2.4.05-83).
Обробка результатів вимірювань.
По різниці мас фільтрів до і після відбору проб повітря встановлюється концентрація пилу за формулою:

Де З - концентрація пилу, мг/м3;
m1-маса фільтру без пилу, мг;
m2 - маса фільтру з пилом, мг;
Vo - обсяг пропущеного через фільтр повітря, приведений до нормальних умов, м3 (Керівний документ .., 1991).

2.2.2. Визначення вмісту сірки в листі горобини звичайної

Вміст сірки в листках визначали фотометричним методом. Метод заснований на здатності сульфат-іонів (SO42-) утворювати з іоном (Ba2 +) нерозчинний у кислотах білий осад сульфату барію BaSO4.
Брали дві наважки листя (без черешків). Одну наважку масою 500 мг поміщали в фарфоровий тигель для озоления. Озолення проводили в муфельній печі при температурі 8000C протягом 30 хвилин. Наважку масою 1,0 - 5,0 г для визначення гігроскопічної вологи в аналізованих листі поміщали в бюкс. Обчислення вмісту сірки виробляли на абсолютно суху речовину. Брали порожній бюкс і зважували на аналітичних вагах, поміщали в бюкс наважку листя, попередньо зважену на технічних терезах, і знову зважували. Зважування виробляли з точністю до четвертого знака (0,0001 г). Потім поміщали бюкс з наважкою в сухий термостат і виробляли висушування при температурі 1050С протягом 6 годин, після чого проводили повторне зважування.
Далі брали тигель з наважкою після озоления й виробляли відмивання осаду. Для цього брали колбу на 50 мл і воронку з фільтром (фільтр змочений дистильованою водою). Золу з тигля висипали в лійку з фільтром, тигель промивали два рази, воду зливали у воронку. Промивали золу, додаючи воду з промивалки. При відмиванні осаду сульфати із золи переходять у фільтрат, який збирається в колбі. Повноту відмивання осаду від сульфатів перевіряли за допомогою проб: брали на предметне скло кілька крапель фільтрату з воронки, вносили в нього одну краплю соляної кислоти і 1-2 краплі 5% розчину барію. Відсутність помутніння свідчило про повне відмиванні сульфатів.
Потім зібраний в колбі фільтрат доводили до 50 мл дистильованою водою, і переливали в стакан об'ємом 100-150 мл, додавали 1-2 краплі соляної кислоти (для створення кислого середовища, в якій краще йде осадження). Через одну хвилину додавали 5 мл осадителя, залишали на двадцять хвилин для осадження сульфатів. У присутності сульфатів з'являється біла суспензія - осад сульфату барію.
Одночасно проводили «холостий» досвід («нульова проба»), для чого в склянку наливали 50 мл дистильованої води і додавали всі реактиви в описаній вище послідовності. Через 20 хвилин вимірювали оптичну щільність досвідчених проб на фотоелектроколориметри КФК-2 проти «нульовий» проби, з синім світлофільтром. Довжина хвилі 400 нм, товщина кювети 10 мм . За калібрувальним графіком визначали вміст SO2 в 1 мл розчину.
Розрахунок вмісту сірки в листі виробляли за формулою:
C = А ּ У ּ К1 ּ К2 / М ּ 104
де С - вміст сірки в листі на абсолютно суху речовину в%;
А - концентрація сульфатів за калібрувальним графіком, мкг / мл;
В - об'єм фільтрату, взятий для аналізу, мл;
К1 - коефіцієнт переведення сульфату у чисту сірку, дорівнює 0,333;
К2 - коефіцієнт гігроскопічності;
М - навішування листя, узята для озоления, г;
104 - множник для перекладу мкг на г і%.
Для розрахунку коефіцієнта гігроскопічності К2 використовували результати зважувань навішування номер два. Розрахунок виробляли за формулою: К2 = 100/100- (Д / Е ּ 100%)
де К2 - коефіцієнт гігроскопічності аналізованого рослинного матеріалу;
Д - різниця мас наважки до і після висушування, г;
Е - маса сирих листків, м.

2.2.3. Дослідження зміни морфометричних показників горобини звичайної

Основним порівнюваним елементом ми взяли річний втечу. Під річним втечею ми розуміємо втечу, що розвивається із бруньки відновлення протягом одного вегетаційного періоду (Серебряков, 1952). В якості досліджуваних морфометричних ознак були обрані довжина і ширина листової пластинки, довжина черешка, число листочків на складному аркуші, площа листової пластинки і питома поверхнева щільність листа (УППЛ).
В основу роботи покладена концепція дискретного опису онтогенезу (Работнов, 1950, б; Ураном, 1975; Ценопопуляції .., 1976, 1988; Жукова, 1995). Дослідження морфологічної мінливості здійснювалося на десяти деревах средневозрастной онтогенетичного стану в кожній точці дослідження. Виділення вікових станів проводилося на підставі онтогенезу горобини звичайної, описаного Ю.А. Дорогова і Л.В. Прокоп (Онтогенетіческій. .., 2000). З кожного дерева бралося по 10 пагонів на висоті 2 м .
Площа листової пластинки і питому поверхневу щільність складного листа горобини звичайної визначали методом вирубування. З кожної точки брали листя без черешків. Зважували їх з точністю до 0,01 г . Потім з листя з допомогою гостро заточеного циліндричного свердла діаметром 1 см вирізали висічки і зважували їх на аналітичних терезах. Для визначення УППЛ поміщали висічки у сушильну шафу при температурі 100 ° С до повного висушування і потім знову зважували на аналітичних вагах.
Площа вирубування S вис., Визначали за формулою, мм2:
S вис = π D 2 / 4
де π = 3,14;
D - діаметр свердла, мм.
Далі визначали площа листкових пластинок S лисиць., За формулою, мм2:
S лисиць. = S вис с / в
де у - маса вирубування, мг;
с - маса листя, мг.
УППЛ визначали за формулою, мг:
УППЛ = а / S лисиць
а - маса висушених вирубування, мг.
Статистична обробка проводилася з використанням пакету програм Statistic for Windows 5.0.

3. Результати дослідження та обговорення результатів

3.1.Характерістіка атмосферного повітря в місті Йошкар-Ола

Програмою моніторингових спостережень за станом атмосфери в містах РФ передбачається вимір концентрацій основних (неспецифічних) забруднювачів: пилу, ангідриду сірчистого, азоту діоксиду і вуглецю оксиду, а так само визначених для кожного міста речовин (Гелашвілі, 2000; Воскресенська, 2004).
Основні стаціонарні джерела забруднення міста - це об'єкти енергетики, хіміко-фармацевтична, машинобудівна, харчова промисловість і промисловість будівельних матеріалів. Найбільший внесок у забруднення міста Йошкар-Оли вносять електроенергетика і хіміко-фармацевтична промисловість і транспорт (Державний доповідь ..., 2003). Основними шкідливими інгредієнтами забруднюють повітря є пил, ацетон, діоксид азоту, діоксид сірки, вуглеводні, фтористі сполуки (Хвастунов, 1999).
Для забезпечення екологічної безпеки населення та природного середовища необхідно, щоб кількість викидається в атмосферу речовини в одиницю часу (потужність викиду) джерелом забруднення атмосфери не призводило до перевищення ГДК цієї сполуки. З цією метою для кожного джерела забруднення встановлюється гранично допустимий викид шкідливих речовин в атмосферу (ПДВ). При цьому викиди шкідливих речовин, від даного джерела і від сукупності джерел, з урахуванням перспективи розвитку промислових підприємств і розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері, не створюють приосадкувату концентрацію. Тобто на висоті 1,5 - 2,5 м від поверхні землі, що перевищує їх ГДК для населення, рослинного і тваринного світу (Гелашвілі, 2000) (табл. 4).
Таблиця 4 - ГДК деяких забруднюючих речовин в атмосферному повітрі для рослин і людини (за В. С. Миколаївському, 1988), мг/м3
Забруднююча речовина
Рослини в цілому
Деревні види
Людина *
Діоксид сірки (SO2)
0,02
0,03
0,5
Діоксид азоту (NO2)
0,02
0,04
0,085
Аміак (NH3)
0,05
0,1
0,2
Бензол
0,1
0,1
1,5
Хлор
0,25
0,025
0,1
Сірководень (H2S)
0,02
0,008
0,008
Формальдегід
0,02
0,02
0,035
Пил, цемент
-
0,2
0,5
Оксид вуглецю
-
3,0
5,0
* Для людини наведені ГДК максимально разові
Нами було проведено дослідження з виявлення пилу, ангідриду сірчистого, азоту діоксиду, вуглецю оксиду та аміаку в атмосферному повітрі міста Йошкар-Оли.

3.1.1. Вміст пилу

Пилоподібні частки, що містяться в повітрі у зваженому стані, осідають на надземних органах рослин при зіткненні з ними або під дією гравітаційних і електричних сил. Осіли на листках пилоподібні частки створюють додатковий екран на шляху проникнення променів до хлоропластам, більшою чи меншою мірою надходять у внутрішні тканини аркуша і тим самим порушують його нормальну життєдіяльність (Соловйова, 2001).
Багато рослин мають пилеустойчівостью, наприклад, такі як: в'яз гладкий (Uimus laevis L.), липа серцелиста (Tilia cordata L.), ялина колюча (Picea pungens Engelm.), Каштан кінський (Aesculus hippocastanum L.), клен гостролистий (Acer platanoides L.), ялівець звичайний (Juniperus communis L.), черемха звичайна (Padus racemosa (Lam.) Gilib.) та інші (Хвастунов, 1999). Затримці пилу сприяє наявність на листках опушення, так само протидіють процесу осідання пилу, часто випадають опади, змиваючі з поверхні листа осіли частинки і вимиваються адсорбовані поверхневими тканинами інгредієнти.
Запиленість атмосфери порушує роботу устьячкові апарату рослин, обмежує процес транспірації, слабшає процес фотосинтезу, знижує рівень цукру в тканинах, темпи накопичення сухої речовини і росту рослин (Артамонов, 1986).
Нами був проведений лабораторний аналіз відібраних проб повітря на наявність пилу в атмосферному середовищі міста Йошкар-Оли.

Рис SEQ Рисунок \ * ARABIC 1. Вміст пилу в атмосферному повітрі.
Як можна бачити з рисунка 1, висока концентрація пилу в повітряному середовищі міста була виявлена ​​на всіх досліджуваних вулицях, крім Сосновій гаї. На вулиці Суворова зміст досліджуваного забруднювача було найбільшим і склало 0,69 мкг/м3. На вулиці Крилова вміст пилу склало 0,56 мкг/м3. Для вулиць Карла Маркса і Героїв Сталінградської битви показники по даному забруднювачі мали приблизно однакові середні значення і склали 0,37 і 0,35 мкг/м3 відповідно. Досить низькі показники по концентрації пилу були отримані в Парку культури і відпочинку XXX-річчя ВЛКСМ і становили 0,28 мкг/м3.
Таким чином, зміст досліджуваного забруднювача в повітрі коливалося в межах від 0,28 до 0,69 мкг/м3. Причому перевищення вмісту пилу в порівнянні з ГДК було виявлено на всіх досліджуваних вулицях, за винятком контрольної. Встановлена ​​гранично-допустима концентрація для даного забруднювача в атмосферному повітрі становить 0,2 мкг/м3 (табл. 4) (Керівництво з контролю ..., 1991). На вулиці Суворова вміст пилу в порівнянні з ГДК склало 3,45 ГДК. В інших же самих районах спостереження концентрація пилу набагато нижче, але й там спостерігається перевищення гранично допустимої концентрації.

3.1.2. Вміст діоксиду азоту

Іншим не менш небезпечним забруднювачем повітря є і діоксид азоту. Навіть при незначних його концентраціях відбувається зміна кольору листя і хвої, а при короткочасному дії великих доз виявляються буро - чорні ділянки, зміни епідерми рослин (на вершині і по периферії листової пластинки з'являються буро - чорні ділянки, кінчики хвоїнок набувають темно-червоний колір). За А.І. Хвастунова (1999), порогова концентрація діоксиду азоту, яка приймається в якості максимальної разової для рослин, становить 0,02 мг/м3. Двоокис азоту навіть в дуже слабких концентраціях (0,01 мг/м3) викликає порушення азотного обміну у рослин, а так само вплив оксидів азоту чинить негативний вплив на процес фотосинтезу (Артамонов, 1986). ГДК, встановлене для діоксиду азоту, складає 0,04 мг/м3 (табл. 4) (Керівництво з контролю ..., 1991).
Таким чином, з результатів виконаної нами роботи видно, що показники даного забруднювача ні на одній з вулиць не перевищили ГДК (рис. 2). Найбільший ступінь забруднення діоксидом азоту характерна для вулиці Крилова (біля заводу ММЗ) і склала 0,033 мг/м3, а найменша для Сосновій гаї, де дорівнювала 0,004 мг/м3. Також низькі значення відзначені в Парку культури і відпочинку XXX-річчя ВЛКСМ - 0,009 мг/м3. Лабораторний аналіз проб повітря, відібраних біля м'ясокомбінату і на вулиці Героїв Сталінградської битви, показав наступні результати - 0,017 і 0,013 мг/м3 відповідно.

Рис. 2. Вміст діоксиду азоту в атмосферному повітрі.
Необхідно відзначити, що рослини, інтенсивно поглинають і засвоюють окисли азоту і дають велику біомасу, можуть відігравати важливу роль в очищенні навколишнього середовища від цих фітотоксікантов.

3.1.3. Зміст вуглецю оксиду

Сполуки вуглецю є найбільш поширеними речовинами, що надходять в атмосферу в результаті спалювання і переробки органічного палива. Особливо висока концентрація чадного газу в повітрі спостерігається на перехрестях великих автомагістралей при скупченні автотранспорту, а так само на вулицях з інтенсивним рухом. Чадний газ є порівняно малотоксичних для рослин, оскільки вони мають здатність окислювати його до вуглекислого газу і пов'язувати потім у фотосинтетичних циклі. Негативний вплив СО на рослини проявляється при порівняно високих концентраціях - більше 1%.
Показано, що чадний газ викликає зменшення проникності клітинних мембран. Одна з характерних особливостей дії чадного газу - його здатність до утворення комплексів з залізо-і медьпротеідамі (наприклад, цитохромоксидази), що пригнічує процес дихання рослин (Артамонов, 1986).
Наші дослідження з виявлення оксиду вуглецю в атмосферному повітрі міста Йошкар-Оли показали найбільш високе його зміст на вулиці Карла Маркса, концентрація аналізованого речовини дорівнювала 2,0 мг/м3. На вулицях Крилова, Суворова (біля заводу «ММЗ») та у Парку культури і відпочинку XXX-річчя ВЛКСМ концентрація оксиду вуглецю мала однакове значення і дорівнювала 1,7 мг/м3. Мінімальне значення за даним показником виявлено нами для вулиці Героїв Сталінградської битви і в Сосновій гаю, де становило 1,3 та 1,4 мг/м3. Встановлена ​​гранично-допустима концентрація для даного забруднювача дорівнює 3,0 мг/м3 (Керівництво з контролю ..., 1991). За період нашого спостереження перевищення концентрації оксиду вуглецю щодо рівня ГДК не спостерігалося.

Рис. 4. Вміст оксиду вуглецю в атмосферному повітрі.
Слід нагадати, що вплив чадного газу негативно позначається на життєдіяльності рослин, але більшою мірою на здоров'я людини. За вмістом у вихлопних газах оксид вуглецю займає перше місце, проте він так само ефективно поглинається рослинами. Інтенсивність зв'язування СО у різних видів рослин різна. Відзначено активне засвоєння чадного газу, кленом, осикою, ялиною (Артамонов, 1986). У результаті первинного окислення з окису вуглецю утворюється вуглекислий газ, який споживається рослинами під час фотосинтезу.

3.1.4. Зміст аміаку

В останні роки все частіше виявляються ураження на рослинах, викликані дією аміаку. У безпосередньому близькості від великих тваринницьких комплексів пошкоджуються хвойні дерева в результаті розкладання сечовини і сечової кислоти або при спалюванні нечистот, що містять аміак. У менших розмірах ті ж явища спостерігаються поблизу коксохімічних заводів і підприємств з виробництва добрив і сечовини (Ількун, 1978).
ГДК, встановлена ​​для аміаку складає 0,1 мг/м3 (табл. 4) (Керівництво з контролю ..., 1991). Таким чином, з результатів виконаної нами роботи видно, що показники даного забруднювача ні на одній з вулиць не перевищили ГДК (рис. 5). Найбільший ступінь забруднення аміаком характерна для вулиць Суворова (біля заводу ММЗ) і для Парку культури і відпочинку XXX-річчя ВЛКСМ і склала 0,053 і 0,051 мг/м3 відповідно, Трохи менше виявлено на вулиці Крилова (біля заводу Іскож) - 0,04 мг / м3. Для вулиці Карла Маркса ступінь забруднення склала 0,032 мг/м3, а найменший ступінь забруднення NH3 була виявлена ​​на вулиці Героїв Сталінградської битви і дорівнювала 0,022 мг/м3, в Сосновій гаю середнє значення концентрації цього газу дорівнює 0,019 мг/м3.

Рис. 5. Зміст аміаку в атмосферному повітрі.

3.1.5. Вміст ангідриду сірчистого

За чотирьох бальною шкалою небезпеки сірчистий ангідрид ставитися до третього класу токсикантів. Сірчаний ангідрид завдяки високій гігроскопічності швидко реагує з водяною парою атмосфери і перетворюється на аерозоль сірчаної кислоти, який проникає в хлоропласти і взаємодіє із зеленим пігментів хлорофілом, викликаючи перетворення його в феофетін. Цей процес супроводжується падінням рівня каратиноидов, зниженням рівня фотосинтезу (Соловйова, 2003).
Як свідчать отримані в ході лабораторного аналізу показники концентрацій ангідриду сірчистого, найбільш високе його вміст в атмосферному повітрі виявлено на вулиці Крилова - 0,45 мг/м3 (рис. 3). У порівнянні з ГДК, встановленої для ангідриду сірчистого, рівної 0,03 мг/м3 (табл. 4), спостерігається перевищення в 15 разів. На вулицях Карла Маркса і Суворова виявлено перевищення концентрації сірчистого ангідриду в повітрі в 12,3 і 5 рази відповідно. Найнижче зміст SO2 в повітрі виявлено у Парку культури і відпочинку XXX-річчя ВЛКСМ і на вулиці Героїв Сталінградської битви рівне 0,09 і 0,07 мг/м3 відповідно, але навіть тут спостерігається перевищення в 3-2,3 рази. Тільки в Сосновій гаю, обраної нами в якості контрольної точки, вміст в атмосферному повітрі сірчистого ангідриду нами практично не виявлено.

Рис. 3. Зміст сірчистого ангідриду в атмосферному повітрі.
Дуже важливо враховувати при створенні санітарно-захисних зон і при озелененні міста газопоглотітельную здатність і стійкість рослин до SO2. Прекрасними об'єктами для озеленення загазованих районів за Н.П. Красинський і Є.І. Князєвої (1950) є тополя сріблястий (Populus alba L.), клен яснелістний (Acer negundo L.), верба біла (Ulmus laevus L.). Горобину звичайну (Sorbus aucuparia L.) дані автори віднесли до нерекомендуемому увазі для озеленення промислових територій, так як даний вид має вкрай низьку газоустойчівость (Кулагін, 1974).

3.1.6. Розрахунок одиничного індексу забрудненості атмосфери

Екологічний стан атмосферного повітря визначається цілою системою показників, враховуючи які можна зробити оцінку ступеня забруднення повітря різними речовинами і сполуками, які надходять в атмосферу в результаті викидів забруднюючих речовин (ЗР) промисловими і транспортними джерелами (Гелашвілі, 2000).
Основним критерієм якості атмосферного повітря є ГДК, затверджені Мінздравом Росії (табл. 4). Тому для оцінки стану чи ступеня забруднення атмосфери, в якості інтегрального показника, використовуються поодинокі осереднені і разові показники забруднення атмосфери, які при нормуванні на ГДК, називаються одиничними індексами забруднення атмосфери (ІЗА). Так як нами була визначена разова концентрація забруднюючих речовин в атмосфері, виміряна шляхом відбору проб за 20ч30 хвилинний період, тому розрахунок ІЗА встановлюємо по співвідношенню для кожної забруднюючої речовини:
qi / ПДКм.р. <1
де qi - разова концентрація забруднюючих речовин
У курортних зонах і в містах з чисельністю більше 200 тис. чоловік повітря повинне бути чистішою: для них у вище представленому нерівності замість одиниці застосовують 0,8 (Санітарні норми і правила ..., 1971).
Таблиця 5 - Поодинокі індекси забрудненості атмосфери
Райони дослідження
ІЗА по SO2
ІЗА по NO2
ІЗА по CO
ІЗА по NH3
ІЗА по пилу
вул. Крилова
15
0,83
0,57
0,4
2,8
вул. Карла Маркса
12,3
0,43
0,67
0,32
1,85
вул. Суворова
5
0,48
0,57
0,49
3,45
вул. Героїв Сталінградської битви
2,3
0,3
0,44
0,22
1,75
Парк культури і відпочинку ХХХ-річчя ВЛКСМ
3,1
0,2
0,57
0,48
1,4
Сосновий гай
0,03
0,1
0,47
0,19
0
Отримані результати дозволяють зробити висновок про те, що найбільше токсичний вплив на деревні рослини в нашому місті надає діоксид сірки і пил, так як ІЗА перевищено в усіх точках, крім Сосновій гаї.

3.2. Вміст сірки в листі горобини звичайної

На відміну від деякого регулювання корінням поглинання катіонів та аніонів з грунту, рослини практично не здатні регулювати поглинання шкідливих речовин асиміляційні органами з повітря. Це призводить до того, що шкідливі компоненти накопичуються в листовому апараті рослин (Кулагін, 1974).
Дія шкідливих речовин залежить від їх виду, концентрації, тривалості впливу, а так само від відносної сприйнятливості видів рослин до різних забруднювачів. Для рослин одним з найбільш небезпечних забруднювачів атмосфери є, сірчистий ангідрид (Методичні вказівки .., 1992). Максимально допустима разова концентрація SO2 для рослин дорівнює 0,02 мг/м3. Придушення фотосинтезу у наземних рослин уже відчутно при концентрації SO2 0,03 - 0,05 мг/м3. Концентрація SO2 понад 0,4 мг/м3 навіть при короткочасному впливі може викликати важкі порушення в органах асиміляції і некрозние зміни (Майснер, 1981).
У той же час сірка входить до числа основних поживних елементів, необхідних для життя рослини. Вона вступає у них, головним чином, у вигляді сульфатів. Останнім часом з'явилися дані про те, що рослини в якості джерела сірки здатні використовувати SO2 атмосфери. Сприятливий ефект низьких концентрацій SO2 в повітрі спостерігається на ріст рослин при відсутності SO4 у живильному середовищі (Гудеріан, 1979). Однак подібна дія діоксид сірки може чинити лише у концентраціях, що не перевищують 0,2 мг/м3. У більшості сірковмісних органічних сполук сірка знаходиться у відновленій формі. Процес відновлення сульфату, що забезпечує включення сірки в сірковмісні амінокислоти, локалізована переважно в листі (в хлоропластах) і є ключовим у асиміляції сірки вищими рослинами. Включення сірки в органічні речовини відбувається таким шляхом: активування сульфату, відновлення сірки і, нарешті, саме включення (Лісові екосистеми .., 1990).
Сірка входить до складу найважливіших амінокислот - цистеїну і метіоніну, які можуть перебувати в рослинах як у вільному вигляді, так і в складі білків. Одна з основних функцій сірки в білках і поліпептиди - участь SH-груп в освіті ковалентних, водневих, меркаптідних зв'язків, підтримують тривимірну структуру білка. Інша найважливіша функція сірки в рослинному організмі полягає в підтримці певного рівня окислювально-відновного потенціалу клітини. Сірка входить також до складу найважливіших біологічних сполук - коензиму А і вітамінів (ліпоєвої кислоти, біотину, тіаміну).
Недостатнє постачання рослин сірою гальмує синтез сірковмісних амінокислот і білків, знижує фотосинтез і швидкість росту рослин, особливо надземної частини. У гострих випадках порушується формування мітохондрій та можливий їх розпад (Сергейчик, 1984).
Нами був проведений лабораторний аналіз по виявленню вмісту сірки в листі горобини звичайної, в шести різних районах міста. Наші дослідження показали, що найвища концентрація сірки, виявлена ​​в листі горобини звичайної, що росте на вулиці Крилова і дорівнювала 1,4 мг / м. Цікаво, що для цієї ж вулиці характерна найвища концентрація сірчистого ангідриду в повітрі 0,45 мг/м3 (табл. 6). На вулиці Карла Маркса концентрація сірки в листі становила 1,2 мг / г, а концентрація сірчистого ангідриду в повітрі мала значення 0,37 мг/м3. Різниця між цими двома точками статистично не значима (Р> 0,05). На вулиці Суворова (біля заводу «ММЗ»), концентрація сірки в листі склала 1,0 мг / г, а концентрація сірчистого ангідриду в повітрі - 0,15 мг/м3. Майже однакові значення концентрації сірки в листі були отримані в Парку культури і відпочинку XXX-річчя ВЛКСМ і на вулиці Героїв Сталінградської битви і дорівнювали 0,86 і 0,85 мг / г, у той час як вміст сірчистого ангідриду в повітрі на цих же вулицях склало 0,09 і 0,07 мг/м3 відповідно (табл. 6). Найменша концентрація сірки в листі була виявлена ​​на вулиці цегляної (Сосновий гай) і дорівнювала 0,47 мг / г, а в повітрі вміст SO2 нами практично не виявлено (табл. 6).
Таблиця 6 - Вміст сірки в листі горобини звичайної
Райони дослідження
Концентрація сірки в листі, мг / г
Концентрація SO2 в атмосфері, мг/м3
вул. Крилова
1,4 ± 0,025
0,45 ± 0,051
вул. Карла Маркса
1,2 ± 0,023
0,37 ± 0,043
вул. Суворова
1,0 ± 0,018
0,15 ± 0,021
вул. Героїв Сталінградської битви
0,85 ± 0,005
0,070 ± 0,0011
Парк культури і відпочинку ХХХ-річчя ВЛКСМ
0,86 ± 0,004
0,094 ± 0,0015
Сосновий гай
0,47 ± 0,001
0,001
Таким чином, з результатів нашої роботи видно, що існує пряма залежність між вмістом сірчистого ангідриду в повітрі та вмістом сірки в листі. Дана залежність встановлена ​​за допомогою кореляційного аналізу r = 0,94 (Р <0,005) (рис. 6).

Рис. 6. Залежність між змістом сірчистого ангідриду в повітрі і сірки в листі горобини звичайної.

3.3. Зміна довжини річного втечі горобини звичайної

Одним з перспективних підходів у вивченні компонентів екосистем є оцінка стану їх популяцій та стабільності розвитку, яка забезпечується складним регуляторним апаратом, що захищає нормальне формоутворення від можливих порушень як з боку відхилень у внутрішніх чинниках, так і з боку змін у факторах зовнішнього середовища (Вплив забруднення. ., 1989). Різні показники можуть бути використані для оцінки стану організму та виявлення його можливих змін (Ількун, 1978, Косулина, 1993).
Ми простежили зміна довжини річного втечі у горобини звичайної і отримали наступні результати. Найвищий приріст довжини річного втечі спостерігався у рослин, які ростуть у Сосновій гаю, і склав 81,8 ± 3,13 мм . Важливо відзначити, що на даній вулиці нами виявлено мінімальний вміст сірчистого ангідриду в повітрі - 0,001 мг/м3 (додаток 2). Трохи нижче приріст довжини річного втечі спостерігався у Парку культури і відпочинку XXX-річчя ВЛКСМ і дорівнював 71 ± 3,54 мм , А зміст SO2 в повітрі склало 0,09 мг/м3. Аналогічна залежність була характерною і для вулиць Героїв Сталінградської Битви і Суворова, але відзначимо, що різниця між цими трьома точками статистично незначущі (табл. 7). Найменший приріст був помічений на вулицях Крилова і Карла Маркса і склав 48 ± 1,67 і 52 ± 1,96 мм відповідно, а вміст сірчистого ангідриду на цих вулицях було найвищим (0,45 і 0,37 мг/м3) (додаток 2). Відзначено, що різниця між цими двома точками статистично незначущі (Р> 0,05). Різниця в довжині річного приросту горобини звичайної між усіма іншими точками статистично значуща (Р <0,05) (табл. 7).

Таблиця 7 - Результати множинних порівнянь довжини річного приросту
Річний
приріст
вул. Крилова
вул.Карла Маркса
вул.
Суворова
вул.
ГСБ
Парк ВЛКСМ
Сосновий гай
вул.Крилова
0,123037
0,000003
0,000002
0,000001
0,0000001
вул.Карла Маркса
0,000309
0,000011
0,000009
0,0000001
вул.Суворова
0,922774
0,370383
0,001333
вул. ГСБ
0,261347
0,000129
Парк ВЛКСМ
0,024286
Таким чином, розглядаючи зміна довжини приросту річного втечі у горобини звичайної, ми бачимо чітку обернену залежність даного параметра від концентрації сірчистого ангідриду в повітрі, так як за літературними даними (Миколаївський, 1979; Сергейчик, 1984; Гелашвілі, 2000) відомо, що SO2 надає гальмує дію на ростові процеси. Залежність встановлена ​​за допомогою кореляційного аналізу, r = -0,95 (P <0,005). При побудові графіка залежності узятий десятковий логарифм довжини річного втечі (рис 7).

Рис. 7. Залежність між змістом сірчистого ангідриду в повітрі і довжиною річного втечі.

3.4 Зміна морфометричних показників листової пластинки горобини звичайної

Рослини як продуценти екосистем протягом всього життя, прив'язані до локальної території та підвладні впливу двох середовищ - грунтової та повітряної, найбільш повно відображають весь комплекс впливів на систему (Рунова, 2001). Наочними морфометричними показниками стану деревних популяцій є: довжина і ширина листової пластинки, довжина черешка, площа листкової поверхні і питома щільність листа, що відображають все розмаїття діючих факторів. Нами було проаналізовано зміна цих показників на прикладі горобини звичайної.
Зміна довжини і ширини листової пластинки
Вже давно помічено, що поблизу підприємств, що викидаються в атмосферу велику кількість пилоподібних частинок, лінійні розміри асиміляційних органів і приріст пагонів рослин менше в 2 - 5 разів у порівнянні з рослинами поза зоною запилення (Ількун, 1978).
Проведені нами вимірювання довжини складного листа горобини звичайної показують, що максимальна довжина листової пластинки відзначена у дерев, які ростуть у Сосновій гаю та у Парку ХХХ-річчя ВЛКСМ (190,5 ± 2,19 і 185,2 ± 2,82 мм), і різниця між цими точками незначущі (Р> 0,05) (табл. 8). На цих же вулицях нами виявлено саме мінімальний вміст сірчистого ангідриду в повітрі (додаток 3). Близькі значення мають показники, отримані на вулицях Героїв Сталінградської Битви (183,4 ± 2,78 мм) і Суворова (183,2 ± 2,97 мм) (рис. 8). Достовірна різниця у зміні довжини листа на цих вулицях статистично значимо відрізняється від умовного контролю (табл. 8). І, нарешті, сама мінімальна довжина листової пластинки була помічена в найбільш забруднених районах дослідження, на вулицях Крилова (171 ± 2,71 мм) і Карла Маркса (170,8 ± 1,96 мм), де виявлено найвищий вміст SO2 (додаток 3 ). Ці значення статистично значимо відрізняються від всіх інших (табл.8).

Рис. 8. Зміна довжини листа горобини звичайної.
Таблиця 8 - Результати множинних порівнянь значення довжини листової пластинки
Довжина листа
вул. Крилова
вул.Карла Маркса
вул.
Суворова
вул.
ГСБ
Парк ВЛКСМ
Сосновий гай
вул.Крилова
0,482531
0,002857
0,001678
0,000362
0,000001
вул. Карла Маркса
0,002191
0,001251
0,000259
0,000006
вул.Суворова
0,95302
0,141261
0,047651
вул. ГСБ
0,645001
0,046115
Парк ВЛКСМ
0,613902
Аналогічна картина характерна і для ознаки - «ширина листової пластинки». Також нами відмічено, що найбільш широке листя на деревах у Сосновій гаю і Парку культури і відпочинку (185 ± 3,32 і 180 ± 3,10 мм) (рис. 9). А найменший розмір ширини листової пластинки горобини звичайної знову відзначений на вулицях Крилова (158,6 ± 3,26 мм) і Карла Маркса (162,4 ± 2,77 мм) (додаток 3). Двофакторний дисперсійний аналіз показав статистично значиму різницю по ширині листа горобини звичайної між двома останніми районами дослідження та іншими районами (табл. 9).

Рис. 9. Зміна ширини листа горобини звичайної.
Таким чином, дані двофакторного дисперсійного аналізу показують статистично значимий вплив району дослідження на довжину і ширину листової пластинки горобини звичайної.
Таблиця 9 - Результати множинних порівнянь значення ширини листової пластинки
Ширина листа
вул. Крилова
вул.Карла Маркса
вул.
Суворова
вул.
ГСБ
Парк ВЛКСМ
Сосновий гай
вул. Крилова
0,376061
0,004142
0,000258
0,000371
0,000022
вул. Карла Маркса
0,0261
0,002268
0,000371
0,000186
вул.Суворова
0,520017
0,58621
0,140605
вул. ГСБ
0,883456
Парк ВЛКСМ
0,282404
Також нами встановлено зворотна кореляційна залежність між вмістом сірчистого ангідриду в атмосферному повітрі і зміною довжини (r = - 0,97) і ширини (r = - 0,99) аркуша горобини звичайної. Крім того, ми бачимо, що ці ознаки скореліровани між собою (r = 0,98) (рис. 10).

Рис. 10. Залежність між довжиною і шириною листа горобини звичайної.
Зміна площі листової пластинки і питомої поверхневої щільності листа горобини звичайної
За літературними даними відомо, що площа листкової поверхні і питома поверхнева щільність листа (УППЛ) є діагностичними ознаками стійкості деревних рослин в умовах міського середовища (Андрєєва, 2005). Інтенсивність фотосинтезу залежить від площі листкової пластинки, яка впливає і на продуктивність (Briggs, 1999; Ahmad, 1999; Lin, 2000). Непрямим показником продуктивності є УППЛ.
При вивченні такого морфометричного показника, як площа листової пластинки нами отримані наступні результати: найменше значення площі листа характерно для району заводу Іскож (727,7 ± 35,42 мм2), де і виявлено високий вміст діоксиду сірки (додаток 4), потім по зростанням площі і зменшення вмісту SO2 в повітрі йдуть вулиця Суворова (932,43 ± 31,16 мм2) та район м'ясокомбінату (936,16 ± 40,19 мм2) з майже однаковими результатами (рис. 11) Парк, вулиця Героїв Сталінградської Битви і Сосновий гай - це райони з найбільшою площею листової пластинки і найменшою кількістю сірчистого ангідриду в повітрі (рис. 11).

Рис. 11. Зміна площі листа горобини звичайної
Двофакторний дисперсійний аналіз показав достовірну різницю у зміні площі листа і впливу районів дослідження (Р <0,05) (табл. 10).
Таблиця 10 - Результати множинних порівнянь значення площі листової пластинки
Площа листа
вул. Крилова
вул.Карла Маркса
вул.
Суворова
вул.
ГСБ
Парк ВЛКСМ
Сосновий гай
вул.Крилова
0,162458
0,000035
0,000182
0,000253
0,000004
вул. Карла Маркса
0,941682
0,000043
0,013985
0,000003
вул.Суворова
0,021634
0,005149
0,000001
вул. ГСБ
0,063519
0,003308
Парк ВЛКСМ
0,158310
Провівши кореляційний аналіз даної ознаки, ми побачили, що існує зворотна залежність між площею листкової пластинки і вмістом діоксиду сірки в повітрі. (R = - 0,904). При побудові графіка залежності узятий десятковий логарифм площі листкової поверхні (рис.12).

Рис. 12. Залежність між змістом сірчистого ангідриду в повітрі і площею листкової пластинки
Існують відомості, що питома поверхнева щільність листа пов'язує процеси росту і фотосинтезу, тому що відображає накопичення сухої речовини одиницею поверхні. Чим вище УППЛ, тим ефективніше йдуть процеси фотосинтезу, так як у розрахунку на одиницю поверхні листа синтезується велика біомаса. (Кузьміна, Кузьміна, 2001). Збільшення сухої маси листя можна пояснити зміною первинних процесів фотосинтезу, пов'язаних зі швидкістю електронного транспорту в хлоропластах (Черигін, 2005).
Наші дослідження з виміру УППЛ показали, що зі збільшенням вмісту сірчистого ангідриду і пилу в повітрі збільшується щільність аркуша. Так, на вулицях Крилова і Суворова відзначені максимальні значення УППЛ, які склали 76,13 мг і 61,7 мг відповідно, тоді як у Парку і Сосновій гаю всього 40,8 мг і 44,4 мг, що в 1,5-2 рази більше (додаток 4). Крім того, саме на Крилова і Суворова нами виявлено найвищий вміст SO2 і пилу (додаток 1). Також ми бачимо, що на вулиці Карла Маркса щільність листа склала 55,9 мг (рис. 13), що приблизно в 1,3 рази більше ніж у Сосновій гаю. Статистична обробка результатів показала, що вулиці Крилова і Суворова значимо відрізняється від всіх досліджуваних районів (Р <0,05), за винятком вулиці Карла Маркса (Р> 0,05). А Сосновий гай відрізняється від усіх точок, за винятком Парку ВЛКСМ (табл. 11).

Рис. 13. Питома поверхнева щільність листа горобини звичайної.
Таблиця 11 - Результати множинних порівнянь значення УППЛ
УППЛ
вул. Крилова
вул.Карла Маркса
вул.
Суворова
вул.
ГСБ
Парк ВЛКСМ
Сосновий гай
вул.Крилова
0,058426
0,013361
0,000488
0,000074
0,000002
вул. Карла Маркса
0,069068
0,012082
0,003473
0,000008
вул.Суворова
0,000521
0,000026
0,0001
вул. ГСБ
0,341307
0,006337
Парк ВЛКСМ
0,344876
Двофакторний дисперсійний аналіз показав достовірну різницю у зміні питомої поверхневої щільності листа і впливу районів дослідження (Р <0,05) (табл. 11). Провівши кореляційний аналіз даної ознаки, ми побачили, що існує зворотна залежність між УППЛ листової пластинки і вмістом діоксиду сірки в повітрі. (R = - 0,82). При побудові графіка залежності узятий десятковий логарифм УППЛ листкової поверхні (рис. 14).

Рис. 14. Залежність між змістом сірчистого ангідриду в повітрі і питомої поверхневою щільністю аркуша.
Зміна довжини черешка
Наступним досліджуваним параметром для нас була довжина черешка горобини звичайної. Ряд досліджень з газоустойчівості рослин (Кулагін, 1974; Ількун, 1978; Миколаївський, 1978) показують, що черешки, жилки листя, розпустилися квіти, нирки слабко пошкоджуються кислими газами, так як ці органи не беруть помітного участі у фотосинтезі. Ми вирішили перевірити, чи існує взаємозв'язок зі зміною довжини черешка і концентрацією сірчистого ангідриду в повітрі. Так, наприклад, на вулиці Крилова довжина черешка склала 35,96 мм , А в Сосновій гаю 37,1 мм (Додаток 5), причому достовірної різниці між цими точками не виявлено (табл. 12). Також не достовірними є результати між вулицею Крилова і Парком ХХХ-річчя ВЛКСМ (рис. 14). Існує лише залежність між вулицями Крилова та Героїв Сталінградської битви, де довжина черешка склала 38,85 мм . Друга за забруднення сірчистим ангідридом точка - вулиця Карла Маркса, де довжина черешка склала 32,27 мм , Значимо відрізняється від вул. ГСБ, Парку ВЛКСМ і Сосновій гаю (табл. 12). Кореляційний аналіз показав, що залежність даної ознаки з забрудненням повітря сірчистим ангідридом не виявлена ​​(r = -0,54).
Таблиця 12 - Результати множинних порівнянь значення довжини черешка
Довжина черешка
вул. Крилова
вул.Карла Маркса
вул.
Суворова
вул.
ГСБ
Парк ВЛКСМ
Сосновий гай
вул. Крилова
0,523471
0,083144
0,013248
0,644244
0,305484
вул. Карла Маркса
0,093439
0
0,000398
0,000007
вул.Суворова
0,000052
0,13404
0,006636
вул. ГСБ
0,001501
0,13516
Парк ВЛКСМ
0,10816

Рис. 14. Зміна довжини черешка горобини звичайної.
Таким чином, на прикладі горобини звичайної ми показали, що не тільки за допомогою фізіологічних та біофізичних критеріїв можна оцінити екологічний стан міського середовища. У зв'язку з проведеними дослідженнями ми пропонуємо використовувати критерії річний приріст, довжина, ширина, площа листової пластинки і питома поверхнева щільність листа для діагностики порушення життєдіяльності деревних рослин, підданих впливу забруднення сірчистим ангідридом.

Висновки

Проведені нами дослідження дозволяють зробити наступні висновки:
1. Встановлено перевищення вмісту сірчистого ангідриду в атмосферному повітрі. На вулиці Крилова в 15 разів, на вулиці Карла Маркса в 12,3 рази, на вулиці Суворова - в 5 разів, у Парку ХХХ річчя ВЛКСМ - в 3,13 рази, на вулиці Героїв Сталінградської битви - в 2,3 рази. Концентрація пилу на всіх п'яти досліджуваних вулицях також перевищувала гранично-допустимі значення. Решта забруднюючі речовини утримуватися в межах норми.
2. Виявлено пряму кореляційну залежність між вмістом сірчистого газу в атмосферному повітрі та вмістом сірки в листі горобини звичайної.
3. Встановлено зворотна кореляційна залежність довжини приросту річного втечі, довжини і ширини листової пластинки і площі складного листа горобини звичайної від вмісту діоксиду сірки в атмосферному повітрі.
4. Ознака довжина черешка складного листа горобини звичайної не залежить від забруднення атмосферного повітря сірчистим ангідридом.

Список літератури

1. Абрамов, Н.В. Флора Республіки Марій Ел: інвентаризація, районування, охорона і проблеми раціонального використання її ресурсів / Н.В. Абрамов. - Йошкар-Ола: Марго, 2000. - 164 с.
2. Андрєєва, М.В. Зміна морфології аркуша Populus tremula L. в забрудненому повітрі / М.В. Андрєєва, М. М. Семчук / / Учений. зап. ІСХіПР новго. Великий Новгород, 2005. Т. 13, вип. 2. С. 107-110.
3. Антипов, В.Г. Стійкість деревних рослин до промислових газів / В.Г. Антипов. - Мінськ: Наука і техніка, 1979 - 216 с.
4. Артамонов, В.І. Рослини і чистота природного середовища / В.І. Артамонов. - М.: Наука, 1986. - 172 с.
5. Атрохін, В.Г. Деревні породи світу. Т. 3 Деревні породи СРСР / В.Г. Атрохін, К.К. Калуцький, Ф.Т. Тюріков. - М.: Лісова. пром-сть, 1982. - 264 с.
6. Бітюкова, В.Р. Тенденції атмосферного забруднення в містах Росії / В.Р. Бітюкова, А.А. Попов / / Екол. пром-ть Росії. - 2004. С.4 - 7.
7. Благоустрій міст і селищ / Герасимов М. А. [и др.]. М - Л., 1950 - 160 с.
8. Бродович, Т.М. Дерева і чагарники заходу УРСР. Атлас / Т.М. Бродович, М.М. Бродович. - Львів: Вища школа, 1979. - 251 с.
9. Булгаков, М.В. Досвід створення захисних насаджень у місті Красноуральске / М.В. Булгаков / / Рослинність і промислові забруднення. Охорона природи на Уралі. - Свердловськ, 1964, - Вип. 4. С. 153-169.
10. Валягіна-Малютіна, Є.Т. Дерева і чагарники взимку. Визначник деревних і чагарникових порід за пагонам і ниркам в безлистий стані / Є.Т. Валягіна - Малютіна .- М.: КМК, 2001. - 281 с.
11. Вехов, Н.К. Декоративні дерева і чагарники. В зб.: Озеленення міст / М.К. Вехов. - М., 1954 - 167 с.
12. Вплив забруднення атмосфери на лісові екосистеми. Лекції / В. Соловйов [и др.]. - Л.: ЛТА, 1989. - 48с.
13. Воскресенська, О.Л. Організм і середовище: факторіальна екологія / О.Л. Воскресенська, Е.А. Скочілова та ін - Йошкар-Ола, 2005. - 175 с.
14. Воскресенська, О.Л. Екологія міста Йошкар-Оли / О.Л. Воскресенська, Е.А. Алябишева та ін - Йошкар-Ола, 2004. - 200 с.
15. Галактионов, І.І. Декоративна дендрологія / І.І. Галактионов, А.В. Ву, В.В. Осін. - М., 1967,. - 240 с.
16. Гейнріх, Д. Екологія / Д. Гейнріх, М. Гергт; пер. з нім. М. М. Грінченко. - М.: Рибар, 2003. - 287 с.
17. Гелашвілі, Д.Б. Кількісні методи оцінки забруднення атмосферного повітря / Екологічний моніторинг. Методи біологічного та фізико-хімічного моніторингу. Ч IV. - Н. Новгород: Изд-во ННДУ, 2000 - 427 с.
18. Гетко, Н.В. Рослини в техногенному середовищі: Структура та функція асиміляційного апарату / Н.В. Гетко. - Мінськ: Наука і техніка, 1989. - 208 с.
19. Гетта, Я.К. Озеленення промислових підприємств / Я.К. Гетта. - Кемерово, 1957. - 170 с.
20. Голіцин, О.М. Основи промислової екології: підручник / О.М. Голіцин. - М.: Академія, 2002. - 240 с.
21. Горишіна, Т.К. Рослина в місті / Т.К. Горишіна. - Л.: Вид-во ЛДУ, 1991. - 148 с.
22. ГОСТ 17.2.4.05 - 83. Гравіметричний метод визначення зважених часток пилу.
23. Державний доповідь про стан навколишнього природного середовища Республіки Марій Ел в 2003 році. - Йошкар-Ола, 2004. - 179 с.
24. Гудеріан, Р. Забруднення повітряного середовища / Р. Гудеріан. - М.: Світ, 1979. - 200 с.
25. Життя рослин в 6 томах. Квіткові рослини / Под ред. Акад. АН СРСР А.Л. Тахтаджяна. - М.: Просвещение, 1981. - Т. 5, Ч. 2. - 512с.
26. Жукова, Л.А. Популяційна життя лугових рослин / Л.А. Жукова. - Йошкар-Ола: РІІК «Ланар», 1995. - 225 с.
27. Забруднення повітря і життя рослин / За ред. Майкла Трешоу. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 535 с.
28. Ількун, Г.М. Забруднювачі атмосфери і рослини / Г.М. Ількун. - Київ: Наукова думка, 1978. - 246 с.
29. Ількун, Г.М. Відфільтровування повітря від полютантів деревними рослинами / Г.М. Ількун. - Таллінн, 1982. - 138 с.
30. Ісаченко, Х.М. Вплив задимляемості на ріст і стан деревної рослинності / Х.М. Ісаченко / / Рад. ботаніка - 1938. - № 1. - С. 118-123.
31. Калверт, С. Захист атмосфери від промислових забруднень / С Калверт, Г. Інглунд. - М.: Металургія, 1988. - 286 с.
32. Косулина, Л.Г. Фізіологія стійкості рослин до несприятливих факторів середовища / Л.Г. Косулина, Е.К. Луценко, В.А. Аксьонова. - Ростов н / Д: Вид-во Зростання. ун-ту, 1993. - 240 с.
33. Кречетова, Н.В. Дендрологія, лісові культури. Квітки, стробіли, насіння, проростки (сходи) деревних і чагарникових порід / Н.В. Кречетова. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1997. - 52 с.
34. Крокер, В. Ріст рослин / В. Крокер. - М.: Изд-во іноз. літ-ри, 1950. - 250 с.
35. Кузьміна, Н.А., Кузьміна О.І. / / Вісник Башкирського університету. Фоторегуляція зростання і деяких фізіологічних показників проростків і калюсна тканини твердої пшениці. 2001. № 2 (I). С. 140-142.
36. Кулагін, Ю.З. Деревні рослини і промислова середовище / Ю.З. Кулагін. М.: Наука, 1974. - 127 с.
37. Кулагін, Ю.З. Лесообразующие види, техногенез і прогнозування / Ю.З. Кулагін. - М. Наука, 1980. - 114 с.
38. Кулагін, Ю.З. Про здатність деревних рослин до повторного облистнені / Ю.З. Кулагін / / Ботанічний журнал - 1966. - № 51.
39. Кунцевич, І.П. Асортимент газоустойчівих деревно-чагарникових рослин / І.П. Кунцевич, Т.М. Турчинська / / Інформаційний лист. Акад. комун. госп. ім. К.Д. Памфілова - 1954. - № 39. С. 12-15.
40. Лакин, Г.Ф. Біометрія / Г.Ф. Лакин - М.: Вищ. шк., 1980. - 293 с.
41. Лісові екосистеми і атмосферне забруднення / В. А. Алексєєв [и др.]. - Л.: Наука, 1990. - 197 с.
42. Майснер, А.Д. Життя рослин у несприятливих умовах / А.Д. Майснер. - Мінськ: Вищ. школа, 1981. - 98с.
43. Мокроносов, О.Т. Фотосинтез: фізіолого-екологічні та біохімічні аспекти / А.Т. Мокроносов, В.Ф. Гавриленко. - М., 1992. - 236 с.
44. Миколаївський, В.С. Біологічні основи газоустойчівості рослин / В.С. Миколаївський. - К.: Наука, 1979. - 280 с.
45. Миколаївський, В.С. Роль рослинності у регуляції чистоти атмосферного повітря / В. С. Миколаївський. - Л., 1978. - 277 с.
46. Миколаївський, В.С. Сучасний стан проблеми газоустойчівості рослин / В.С. Миколаївський. - Пермський. ун-т, 1969.
47. Ніколайкін, Н.І. Екологія / Н.І. Ніколайкін, Н.Є. Ніколайкіна, О.П. Мелехова .- М.: Дрофа, 2003. - 624 с.
48. Одум, Ю. Основи екології. / Ю. Одум. - М.: Світ, 1975. - 345 с.
49. Онтогенетический атлас лікарських рослин. - Йошкар-Ола: Мар.гос.ун-т, 2000. - 268 с.
50. Степановских, А.С. Охорона навколишнього середовища: / А.С. Степановских. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 559 с.
51. Павлов, І.М. Глобальні зміни середовища проживання деревних рослин. Монографія / І.М. Павлов. - Красноярськ: СібГТУ, 2003. - 156 с.
52. Работнов, Т.А. Питання вивчення складу популяцій для цілей фітоценології / / Проблеми ботаніки. - 1950б. - Вип.1. - С. 465 - 483.
53. Романова, А.К. Фізіолого-біохімічні ознаки та молекулярні механізми адаптації рослин до підвищеної концентрації CO2 в атмосфері / А.К. Романова / / Фізіологія рослин. - 2005. - Т. 52, № 1. - С. 123-132.
54. Зростання концентрації CO2 в атмосфері - загальне благо? / Алексєєв [и др.] / / Природа. - 1999. - № 9. С. 13 - 16.
55. Керівництво по контролю забруднення атмосфери. - Л.: Гідрометіздат, 1979. - 448 с.
56. Керівний документ: Керівництво з контролю забруднень атмосфери РД 52.04.186 - 89. - М.: 1991. - 694 с.
57. Рунова, Є.М. Екологічний моніторинг лісових біоценозів у зонах промислових викидів / О.М. Рунова / / Природні та інтелектуальні ресурси Сибіру. - Томськ: ТГУ, 2004. - С. 132 - 135.
58. Рябінін, В.М. Ліс і промислові гази / В.М. Рябінін. - М., 1965. - 297 с.
59. Збірник методик та інструктивних матеріалів щодо визначення шкідливих речовин для контролю джерел забруднення навколишнього середовища. - Краснодар: Північний Кавказ, 1993. - 224 с.
60. Сергейчик, С.А. Деревні рослини та оптимізація промислового середовища / С.А. Сергейчик. - Мінськ: Наука і техніка, 1984. - 168 с.
61. Сергіївська, Є.В. Систематика вищих рослин. Практичний курс / Є.В. Сергіївська .- СПб.: Лань, 2002. - 448 с.
62. Соловйова, О.С. Пилозатримуючою здатність деревних рослин в зонах різного забруднення м. Йошкар-Оли / О.С. Соловйова / / Актуальні проблеми екології та охорони навколишнього середовища. Ч. 1 .- Тольятті: ВуіТ, 2004. - С. 256 - 261.
63. Соловйова, О.С. Функціональні і фізіологічні особливості деревних рослин в умовах міського середовища: автореферат / О.С. Соловйова. - Йошкар-Ола, 2003. - 22 с.
64. Тарабрін, В.П. Стійкість деревних рослин в умовах промислового забруднення середовища: автореферат / В.П Тарабрін. - Київ, 1974. - 364 с.
65. Тищенко, Н.Ф. Охорона атмосферного повітря: довідник: у 2-х ч. Ч. 1. Виділення шкідливих речовин / Н.Ф. Тищенко, А.Н. Тищенко. - М.: Хімія, 1993. - 192 с.
66. Тищенко, Н.Ф. Охорона атмосферного повітря: довідник: у 2-х ч. Ч. 2. Розподіл шкідливих речовин / Н.Ф. Тищенко, А.Н. Тищенко. - М.: Хімія, 1993. - 314 с.
67. Трахтенберг, І.М. Важкі метали у зовнішньому середовищі: сучасні гігієнічні та токсикологічні аспекти / І.М. Трахтенберг, В.С. Колесніков, В.П. Луковенко. - Мінськ: Наука і техніка, 1994. - 286 с.
68. Трифонова, Т.А. Прикладна екологія / Т.А. Трифонова, Н.В. Селіванова, Н.В. Міщенко. - М.: Академічний Проект: Традиція, 2005. - 384 с.
69. Тутаюк, В.Х. Анатомія і морфологія рослин / В.Х. Тутаюк. - М., 1972. - 335 с.
70. Ураном, А.А. Віковий спектр фітоценопопуляцій як функція часу та енергетичних хвильових процесів / / Бюлл. Науки, 1975. - № 2. - С. 17 - 29.
71. Харитонович, Ф.Н. Біологія та екологія деревних порід / Ф.Н. Харитонович. - М.: Лісова промисловість, 1968. - 304 с.
72. Хван, Т.А. Промислова екологія / Т.А. Хван. - Ростов-на-Дону: Фенікс, 2003. - 315 с.
73. Хвастунов, А.І. Екологічні проблеми малих і середніх промислових міст: оцінка антропогенного впливу / А.І. Хвальків. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1999. - 248 с.
74. Ценопопуляції рослин (основні поняття і структура) - М.: Наука, 1976. - 216 с.
75. Ценопопуляції рослин (нариси популяційної біології) - М.: Наука, 1988. - 236 с.
76. Чекригін, В.В. Особливості регулювання світлового режиму в насадженнях яблуні Західного Передкавказзя / В.В Чекригін, к.б.н. / / Автореферат. - Краснодар, 2005. - 250 с.
77. Шабліовський, В.В. Пошкодження димовими відходами на проммайданчиках кольорової металургії / В.В. Шабліовський. - М., 1950. - 257 с.
78. Шацька, Р.М. Вплив промислового середовища на утримання азотистих сполук в деревних рослинах / Р.М. Шацька, к.б.н. / / Автореферат. - Кишинів, 1983. - 22 с.
79. Екологія та охорона природи: Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт для студентів спеціальності 31.12 Частина 1. / Р.Р. Іванова, Є.М. Романов, Є.М. Щеглова .- Йошкар-Ола.: Марпа, 1992. - 64 с.
80. Henry A. Forests and trees in relation of hyqiene / A. Henry. L., 1920.
81. Thomae K. Von der Industriefestiqkeit unserer Geholze / K. Thomae / / Gartenwelt, Hannover - Wulfel, 1959. - № 14.
82. Briggs WR / / Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1999. V. 15. P. 33-62
83. Ahmad M. / / Current Opinion in Plant Biology. 1999. V. 2. P. 230-235
84. Lin C. / / Trends in plant science. 2000. V. 5. № 8. P. 337-342

ДОДАТОК 1
Вміст забруднюючих речовин у різних районах міста
Райони дослідження
Концентрація SO2 в атмосфері, мг/м3
Концентрація NO2 в атмосфері, мг/м3
Концентрація CO2 в атмосфері, мг/м3
Концентрація NH3 в атмосфері, мг/м3
Концентрація пилу в атмосфері, мг/м3
вул. Крилова
0,45 ± 0,051
0,033 ± 0,0041
1,7 ± 0,25
0,04 ± 0,005
0,56 ± 0,062
вул. Карла Маркса
0,37 ± 0,043
0,017 ± 0,0021
2,01 ± 0,3
0,032 ± 0,004
0,37 ± 0,041
вул. Суворова
0,15 ± 0,021
0,019 ± 0,0022
1,7 ± 0,25
0,049 ± 0,0053
0,69 ± 0,072
вул. Героїв Сталінградської битви
0,070 ± 0,0011
0,013 ± 0,0020
1,3 ± 0,2
0,022 ± 0,0034
0,35 ± 0,040
Парк культури і відпочинку ХХХ-річчя ВЛКСМ
0,094 ± 0,0015
0,009 ± 0,00011
1,7 ± 0,25
0,048 ± 0,0051
0,28 ± 0,032
Сосновий гай
0,001 ± 0,009
0,004 ± 0,007
1,4 ± 0,3
0,019 ± 0,0022
0
ГДК (для деревних видів)
0,03
0,04
3,0
0,1
0,2

ДОДАТОК 2

Середні значення приросту довжини річного втечі горобини звичайної
Райони дослідження
Х ± m, мм
Сv ± m,%
Концентрація SO2, мг/м3
вул. Крилова
48 ± 1,67
24,5 ± 2,45
0,45 ± 0,051
вул. Карла Маркса
52 ± 1,96
26,6 ± 2,66
0,37 ± 0,043
вул. Суворова
66 ± 3,38
36,2 ± 3,62
0,15 ± 0,021
вул. Героїв Сталінградської битви
66,2 ± 2,35
25,2 ± 2,52
0,07 ± 0,0011
Парк культури і відпочинку ХХХ-річчя ВЛКСМ
71 ± 3,54
35,2 ± 3,52
0,094 ± 0,0015
Сосновий гай
81,8 ± 3,13
27,0 ± 2,70
0,001

ДОДАТОК 3
Середні значення показників довжини і ширини листової пластинки горобини звичайної
Райони дослідження
Довжина листа
Ширина листа
Концентрація SO2, мг/м3
Х ± m, мм
Сv ± m,%
Х ± m, мм
Сv ± m,%
вул. Крилова
171 ± 2,71
15,9 ± 1,2
167,6 ± 3,26
19,6 ± 1,8
0,45 ± 0,051
вул. Карла Маркса
170,8 ± 1,96
15,6 ± 1,3
170,4 ± 2,77
16,3 ± 1,6
0,37 ± 0,043
вул. Суворова
183,2 ± 2,97
16,2 ± 1,5
180 ± 3,26
18,1 ± 1,7
0,15 ± 0,021
вул. Героїв Сталінградської битви
183,4 ± 2,78
15,2 ± 1,5
182,3 ± 2,66
14,7 ± 1,5
0,070 ± 0,001
Парк культури і відпочинку ХХХ-річчя ВЛКСМ
185,2 ± 2,82
15,2 ± 1,4
183 ± 3,10
16,9 ± 1,4
0,094 ± 0,001
Сосновий гай
190,5 ± 2,19
11,5 ± 1,2
187 ± 3,32
17,8 ± 1,6
0,001

ДОДАТОК 4

Середні значення показників площі листової пластинки і питомої поверхневої щільності
Райони дослідження
Площа листової пластинки
УППЛ
Х ± m, мм2
Х ± m, мг
вул. Крилова
727,7 ± 35,42
76,13 ± 5,21
вул. Карла Маркса
936,16 ± 40,19
55,88 ± 2,09
вул. Суворова
932,43 ± 31,16
61,7 ± 2,38
вул. Героїв Сталінградської битви
1194,1 ± 44,88
48,34 ± 2,08
Парк культури і відпочинку ХХХ-річчя ВЛКСМ
1079,95 ± 41,06
40,80 ± 1,42
Сосновий гай
1302,08 ± 61,28
44,42 ± 3,53

\ S
ДОДАТОК 5
Середні значення показників довжини черешка горобини звичайної
Райони дослідження
Довжина черешка
Концентрація SO2
мг/м3
Х ± m, мм
вул. Крилова
35,96 ± 0,78
0,45 ± 0,051
вул. Карла Маркса
32,27 ± 0,68
0,37 ± 0,043
вул. Суворова
34,03 ± 0,79
0,15 ± 0,021
вул. Героїв Сталінградської битви
38,85 ± 0,86
0,070 ± 0,001
Парк культури і відпочинку ХХХ-річчя ВЛКСМ
35,51 ± 0,59
0,094 ± 0,001
Сосновий гай
37,1 ± 0,79
0,001
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Екологія та охорона природи | Диплом
414.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Забруднення атмосферного повітря
Біоіндикація забруднення атмосферного повітря та грунту
Забруднення атмосферного повітря атомобільним транспортом в м Києві
Забруднення атмосферного повітря вихлопами газу автомобільного транспорту
Оцінка забруднення атмосферного повітря створюваного діяльністю локомотивного депо станції Перерва
Визначення розмірів плати за забруднення атмосферного повітря та розробки заходів щодо очистки шкідливих
Плоди горобини звичайної
Забруднюючі речовини атмосферного повітря та їх вплив на морфофізіологічні показники рослин
Високоефективна рідинна хроматографія забруднювачів атмосферного повітря і повітря робочої зони
© Усі права захищені
написати до нас