К вопросу о целесообразности биоиндикации загрязнения атмосферы урбосистем с помощью высших растений

К ВОПРОСУ О ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ БИОИНДИКАЦИИ загрязнения атмосферы УРБОСИСТЕМ с помощью высших растений

Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха урбосистем c помощью высших растений представляет собой неограниченные в пространстве и во времени наблюдения за их состоянием по различным показателям: длине и ширине листовых пластин, размерам ожоговых зон ассимилирующих органов, длине и массе годового прироста веток, соотношение видов травянистых растений и т. д. [1−17]. Подобная биоиндикация осуществляется с помощью визуальных методов, а также с дополнительным применением физических и физико-химических методов. Научной основой для разработки программ подобной биоиндикации служат исследования механизмов влияния атмосферных примесей на зелёные растения.

С точки зрения рационального природопользования изучение чувствительности растений к действию загрязняющих атмосферу веществ важно для дальнейшего совершенствования градостроительных методов реабилитации урбосистем с помощью озеленения, а также для совершенствования приёмов экологического нормирования с учётом реакции экологических мишеней на действие антропогенной нагрузки [18−20].

Наиболее просты и доступны визуальные методы биоиндикации, позволяющие оценить наличие примесей в атмосферном воздухе по внешнему виду ассимилирующих (зелёных) органов растений. К таким методам определения относятся: а) визуальная оценка наличия на листьях и хвои растений ожогов красного и оранжевого цветов, обуславливаемых действием на растения диоксида азота выхлопов автотранспорта б) наличие апикального охвоения веток елей и сосен, вызываемого действием щелочного аэрозоля, в совокупности со щелочной реакцией хвойного опада [4;7−12].

Достоинства таких методов очевидны:

• 1) высокая экспрессность,
• 2) простота и доступность широкому кругу наблюдателей,
• 3) низкая себестоимость,
• 4) относительно небольшая трудоёмкость,
• 5) возможность исключить пробоотбор листьев, хвои, веток и кернов древесины,
• 6) возможность избирательного определения присутствие повышенных количеств только одного вещества (NO2), если цвет ожогов листьев и хвои (например, вызванных действием NO2) обусловлен высокоселективной биохимической реакцией,
• 7) при высокой селективности показателя можно ограничится только визуальным наблюдением без использования физико-химических методов.

Визуальное определение наличия в атмосферном воздухе щелочного аэрозоля связано с дополнительным использованием экспрессного и широко распространённого метода рН-метрии для оценки реакции хвойного опада. Использование этого физико-химического метода незначительно увеличивает трудоёмкость и себестоимость биоиндикационных наблюдений.

Для биоиндикации состояния урбосистем используют также визуально-измерительные методы. С их помощью определяют следующие показатели:

• -длина и ширина листовых пластин,
• -длина черешка листа,
• -длина хвои,
• -длина годичного прироста веток,
• -масса листьев и хвои,
• -масса годичного прироста веток,
• -величина радиального прироста стволов деревьев,
• -количество зубчиков на листьях одуванчика, [17]
• -расстояние между основаниями жилок второго порядка листовых пластин некоторых пород деревьев [16],
• -количество следов хвоинок на продольном разрезе годичных колец сосновых веток [15].

Последний показатель определяется с помощью метода, называемого методом следов хвои [15] и позволяет определить года максимального хвойного опада, что может быть полезным с точки зрения восстановления хронологии событий, являющихся причиной хвойного опада. Однако получаемые данным методом результаты не обладают высокой селективностью по отношению к действию атмосферных примесей и в условиях города представляют собой интегральную оценку неблагоприятного воздействия множества экологических факторов на сосновые лесопосадки. Кроме того, метод следов хвои является очень трудоёмким и требует значительных временных затрат.

Несомненными достоинствами визуально-измерительных методов служат простота измерений и доступность широкому кругу наблюдателей. Существенным недостатком визуально-измерительных методов [15−17] являются высокая трудоёмкость и, как следствие этого, большие временные затраты.

Особенность всех визуальных методов биоиндикации — полуколичественная оценка загрязнённости атмосферного воздуха, то есть оценка в довольно широких диапазонах концентраций.

Существует два подхода к изучению механизмов влияния атмосферного загрязнения на растения: 1) модельные эксперименты в лабораторных условиях [4;7−9],.

2) наблюдения в полевых условиях [1−17].

Вторая разновидность наблюдений может представлять собой как наблюдения самостоятельно складывающихся (несмоделированнных в научно-исследовательских целях) ситуаций, так и полевой модельный эксперимент.

Недостатком лабораторных наблюдений служат специфичные условия, создаваемые в камерах искусственной фумигации, но отсутствующие в естественных условиях.

К недостаткам второго подхода (наблюдения в полевых условиях несмоделированных ситуаций) следует отнести одновременное воздействие на растения множества атмосферных примесей. При этом весьма затруднительно выявление идентификационных признаков повреждения растений, однозначно указывающих на негативное действие одного какого-либо вещества. Полевой модельный эксперимент в ряде случаев позволяет избежать эти недостатки.

Исследование идентификационных признаков и составление программ биоиндикации загрязнения атмосферы, в том числе тех, на основе которых осуществляется экологическое зонирование застраиваемых территорий, представляет собой сложную задачу и различными авторами решается по-разному.

Основные трудности в выборе показателей следующие: 1) их природа, селективность и чувствительность к данной атмосферной примеси,.

• 2) пространственное и временное варьирование значений показателей. Чем выше коэффициент варьирования значений показателя, тем больше объём исследуемой выборки, а следовательно выше трудоёмкость и временные затраты определения этого параметра;
• 3) степень повреждения растений в момент пробоотбора,
• 4) выбор объекта исследования.

Например, оценка длины и массы хвои прироста веток сосен и елей позволяет проводить пробоотбор с наименьшим повреждением растений по сравнению с пробоотбором кернов древесины, сопровождающимся бурением ствола дерева. Оценка состояния ассимилирующих органов растений исключительно визуально, без пробоотбора, по цвету ожогов или степени охвоения веток (по размеру фрагмента веток с хвоей), длине прироста, измеряемого линейкой в полевых условиях, позволяет провести исследования практически без ущерба для растений с малой трудоёмкостью и в предельно короткие сроки. Подобные преимущества визуально определяемых показателей [6−12] позволяют их рекомендовать к практическому использованию во всех программах атмосферного мониторинга. Выбор объекта исследований представляет собой самостоятельную и довольно сложную задачу, так как один и тот же показатель, наблюдаемый у разных видов растений, может характеризоваться весьма различной чувствительностью. В качестве объекта исследований целесообразно использовать наиболее чувствительные к действию атмосферных примесей растения, выбирая их либо по литературным данным, либо по результатам предварительных наблюдений. Наилучшим образом для таких целей подходят экологические мишени. Однако их поиск связан с большим объёмом наблюдений и глубоким серьёзным анализом полученных данных. Выбор вида растений, который можно было бы использовать в качестве экомишени, как правило, совпадает с изучением природы показателя, его чувствительности и селективност. Поэтому эти критерии выбора показателя при составлении программ биоиндикации загрязнения атмосферы урбосистем можно объединить.

Результаты биоиндикации загрязнения атмосферы могут быть использованы:

• 1)экологическими службами для оценки экологической ситуации в городах и регионах, 2) градостроительными организациями в виде карт экологического зонирования, учитываемые на этапе проектирования различного уровня,
• 3)научными исследователями и экологическими организациями с целью совершенствования системы экомониторинга и принципов экологического нормирования показателей качества окружающей среды.

биоиндикация атмосферный растение щелочный.

• 1. Лаптев А. А., Глазачев Б. А., Маяк А. С. Работник зелёного строительства. — Киев, 1974.
• 2. Маргус М. М., Имелик О. И., Савр И. Ф., Янес Х. Я. Лес и здоровье человека. — М.: Лесная промышленность, 1979.
• 3. Машинский В. Л., Залогина Е. Г. Проектирование озеленения жилых районов. — М.: Стройиздат, 1978.
• 4. Мэннинг У., Федер У. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью высших растений — Л.: Гидрометеоиздат, 1985.
• 5. Елизарова Л. В. Экология и градостроительство //Промышленное строительство, 1992, № 6//
• 6. Коробова Н. Л. Почему засохли ёлки? //Проблемы экологии Южного Урала — Челябинск, 1999, № 1//
• 7. Коробова Н. Л., Миронов О. А., Кочкешова Т. В. Оценка устойчивости некоторых пород деревьев к действию выхлопов автотранспорта//Экология и промышленность России, 2003, № 10//
• 8. Коробова Н. Л. Экологический мониторинг NO2 выхлопов автотранспорта с помощью лесопосадок городов Южного Урала //Инженерная экология, 2003, № 6//
• 9. Кочкешова Т. В., Миронов О. А., Коробова Н. Л. Лесопосадки городов Южного Урала как биомониторы NO2 выхлопов автотранспорта// Экологические системы и приборы, 2004, № 4 //
• 10. Коробова Н. Л. Лесопосадки городов Южного Урала как биомониторы известково-доломитового аэрозоля //Экологические системы и приборы, 2005, № 1//
• 11. Коробова Н. Л. Оценка устойчивости сосен и елей к действию известкового аэрозоля в связи с задачами озеленения промышленных городов//промышленно-гражданское строительство, 2004, № 9 //
• 12. Коробова Н. Л. Влияние известково-доломитового аэрозоля на хвойные //Лесное хозяйство, 2005, № 1 //
• 13. Хлонов Ю. П. Некоторые экологические ососбенности липы сердцевидной //Сибирский экологический журнал. — Новосибирск, 2002, № 2//
• 14. Шейлухо В. П. Динамика состояния хвойных древостоев в районе влияния выбросов щелочной промышленной пыли//Лесное хозяйство, 2004, № 4 //
• 15. Федорков А. А. Ретроспективная оценка параметров сохранности хвои сосны обыкновенной //Экология — Екатеринбург, 2002, № 6//
• 16. Субботина Н. Н., Липатова Л. Н. Биоиндикация экологического состояния окружающей среды с помощью берёзы повислой. — В сб.: Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии. — Томск, 2004.
• 17. Петухова Г. А., Дмитриева С. Н., Петухова Е. С., Кочергин И. А. Мониторинг уровня загрязнённости атмосферы в г. Тюмени с помощью растительных тестобъектов. — В сб.: Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии. — Томск, 2004.
• 18. Жаворонкова И. А. Эколого-градостроительные принципы формирования городской среды//промышленно-гражданское строительство, 1993, № 6//
• 19. Опекунов А. Ю., Грацианский Е. В., Холмянский М. А. Перспективы развития экологического нормироваия в Российской Федерации.// Экология и промышленность России, 2000, № 6//
• 20. Овчинникова И. Н., Василевская В. Д. Нормирование загрязнения почв на основе концепции критических нагрузок//Экологические системы и приборы, 2003, № 12//