Wie sich Umweltverschmutzung auf Tiere auswirkt. Auswirkungen der Luftverschmutzung im Freien auf Tiere

Warum ist schmutzige Luft gefährlich?

Ein Mensch atmet täglich bis zu 24 kg Luft ein, das ist mindestens das 16-fache der täglich getrunkenen Wassermenge. Aber denken wir darüber nach, was wir atmen? Denn durch die Unmenge an Autos, Tabakrauch, Elektrogeräten, Partikeln, die aus Wasch- und Reinigungsmitteln ausdampfen, und vielem mehr, ist die Luft, die wir atmen, nicht sauber. Woraus besteht verschmutzte Luft und warum ist sie gefährlich?

Wie Sie wissen, haben Luftpartikel elektrische Ladungen. Der Prozess der Bildung dieser Ladungen wird als Ionisation bezeichnet, und ein geladenes Molekül wird als Ion oder Luftion bezeichnet. Setzt sich ein ionisiertes Molekül auf einem Flüssigkeits- oder Staubkorn ab, so wird ein solches Ion als Schwerion bezeichnet.

Luftionen haben zwei Ladungen - positiv und negativ.

Negativ geladene Ionen wirken sich positiv auf die menschliche Gesundheit aus. In sauberer Luft gibt es absolut keine Schwerionen, und daher ist solche Luft für den Menschen günstig. Deshalb müssen die Menschen öfter an die frische Luft, in die Natur, weg vom Stadtrauch und schädlichen Umwelteinflüssen.

Am empfindlichsten auf die negativen Auswirkungen positiver Ionen (allein im Hausstaub wurden mehrere Dutzend Metalle gefunden, darunter so giftige und gefährliche wie Cadmium, Blei, Arsen usw.), sind diejenigen Personengruppen, die sich schon lange in Innenräumen aufhalten Zeit sind Kinder (insbesondere jüngere), schwangere und stillende Frauen, Kranke und ältere Menschen.

Wie wirkt sich schmutzige Luft auf eine Person aus?

Es ist bekannt, dass alle elektronischen und elektrischen Geräte positiv geladene Ionen abgeben, und es gibt keine Reproduktion von negativ geladenen Luftionen, die von Menschen und Haustieren ständig verbraucht werden, im Raum.

Luftverschmutzung, zusammen mit der Verletzung der natürlichen physikalischen Zusammensetzung, macht die Luftumgebung um uns herum äußerst ungünstig für das Leben, was den menschlichen Körper nach den neuesten wissenschaftlichen Daten dazu zwingt, 80% seiner internen Ressourcen nur für die Gewährleistung der Möglichkeit aufzuwenden der Existenz darin.

Wenn wir nur unsere Häuser im Wald errichten und die Natur selbst reinigen und die Luft erfrischen lassen könnten!

Dies ist jedoch praktisch unrealistisch, aber Sie können Luftreinigungssysteme verwenden, die mit Hilfe von Ionisierung und Ozon in niedriger Konzentration eine natürliche Reinigung nachbilden. Diese Systeme können in Haushalten, Büros, Hotels, Haustieren, in der Landwirtschaft und sogar in Autos eingesetzt werden.

Auf allen Stufen seiner Entwicklung war der Mensch eng mit der Außenwelt verbunden. Doch seit der Entstehung einer hochindustrialisierten Gesellschaft hat der gefährliche Eingriff des Menschen in die Natur dramatisch zugenommen, die Tragweite dieses Eingriffs erweitert, er ist vielfältiger geworden und droht nun zu einer globalen Gefahr für die Menschheit zu werden.

Der Mensch muss immer stärker in die Ökonomie der Biosphäre eingreifen – jenem Teil unseres Planeten, auf dem Leben existiert. Die Biosphäre der Erde ist derzeit zunehmend anthropogenen Einflüssen ausgesetzt. Gleichzeitig lassen sich einige der wichtigsten Prozesse unterscheiden, von denen keiner die ökologische Situation auf dem Planeten verbessert.

Am umfangreichsten und bedeutsamsten ist die chemische Verschmutzung der Umwelt durch für sie ungewöhnliche Stoffe chemischer Natur. Darunter sind gasförmige und aerosolförmige Schadstoffe aus Industrie und Haushalt. Auch die Anreicherung von Kohlendioxid in der Atmosphäre schreitet voran. Es besteht kein Zweifel an der Bedeutung der chemischen Kontamination des Bodens mit Pestiziden und seiner erhöhten Versauerung, die zum Zusammenbruch des Ökosystems führt. Generell haben alle betrachteten Faktoren, die auf die Schadstoffwirkung zurückzuführen sind, einen erheblichen Einfluss auf die in der Biosphäre ablaufenden Prozesse.

Das Sprichwort „notwendig wie die Luft“ kommt nicht von ungefähr. Volksweisheit ist nicht falsch. Eine Person kann 5 Wochen ohne Nahrung leben, ohne Wasser - 5 Tage, ohne Luft - nicht länger als 5 Minuten. In den meisten Teilen der Welt ist die Luft schwer. Womit es verstopft ist, kann man nicht in der Handfläche fühlen, kann man nicht mit dem Auge sehen. Allerdings fallen jährlich bis zu 100 kg Schadstoffe auf die Köpfe der Bürger. Dies sind feste Partikel (Staub, Asche, Ruß), Aerosole, Abgase, Dämpfe, Rauch usw. Viele Stoffe reagieren in der Atmosphäre miteinander und bilden neue, oft noch giftigere Verbindungen.

Unter den Stoffen, die eine chemische Verschmutzung der Stadtluft verursachen, sind die häufigsten Stickoxide, Schwefel (Schwefeldioxid), Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid), Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle.

Die Luftverschmutzung beeinträchtigt die menschliche Gesundheit, Tiere und Pflanzen. Beispielsweise verursachen mechanische Partikel, Rauch und Ruß in der Luft Lungenerkrankungen. Kohlenmonoxid, das in den Abgasen von Autos, im Tabakrauch enthalten ist, führt zu Sauerstoffmangel des Körpers, da es Bluthämoglobin bindet. Abgase enthalten Bleiverbindungen, die eine allgemeine Vergiftung des Körpers verursachen.

Was den Boden betrifft, so ist festzustellen, dass die Böden der nördlichen Taiga relativ jung und unentwickelt sind, daher beeinträchtigt eine teilweise mechanische Zerstörung ihre Fruchtbarkeit in Bezug auf die Gehölzvegetation nicht wesentlich. Aber das Abschneiden des Humushorizonts oder das Auffüllen des Bodens führt zum Absterben der Rhizome der Beerensträucher von Preiselbeeren und Heidelbeeren. Und da sich diese Arten hauptsächlich durch Rhizome vermehren, verschwinden sie auf Pipelinerouten und Straßen. An ihre Stelle treten wirtschaftlich weniger wertvolle Getreide und Seggen, die eine natürliche Bodenvernässung verursachen und die natürliche Erneuerung der Nadelbäume behindern. Dieser Trend ist typisch für unsere Stadt: Saurer Boden ist bereits in seiner ursprünglichen Zusammensetzung unfruchtbar (in Anbetracht der schlechten Bodenmikroflora und der Artenzusammensetzung der Bodentiere) und zudem mit Giftstoffen aus der Luft und dem Schmelzwasser belastet. Die Böden in der Stadt sind in den meisten Fällen gemischt und voluminös mit einem hohen Verdichtungsgrad. Gefährliche und sekundäre Versalzung, die bei der Verwendung von Salzmischungen gegen Straßenvereisung und Verstädterungsprozessen sowie bei der Verwendung von Mineraldünger auftritt.

Natürlich ist es mit chemischen Analysemethoden möglich, Schadstoffe in der Umwelt auch in kleinsten Mengen nachzuweisen. Dies reicht jedoch nicht aus, um die qualitativen Auswirkungen dieser Stoffe auf Mensch und Umwelt und erst recht die langfristigen Folgen zu bestimmen. Darüber hinaus ist es möglich, die Gefährdung durch Schadstoffe in der Atmosphäre, im Wasser, im Boden nur teilweise zu bewerten, wenn man nur die Wirkung einzelner Stoffe betrachtet, ohne deren mögliche Wechselwirkung mit anderen Stoffen. Daher sollte die Qualitätskontrolle der Inhaltsstoffe der Natur früher überwacht werden, um Gefahren vorzubeugen. Die Pflanzenwelt um uns herum ist sensibler und informativer als jedes elektronische Gerät. Diesem Zweck können speziell ausgewählte Pflanzenarten dienen, die in entsprechenden Bedingungen enthalten sind, die sogenannten Phytoindikatoren, die eine mögliche Gefährdung der Atmosphäre und des Bodens der Stadt durch Schadstoffe frühzeitig erkennen lassen.

Hauptschadstoffe

Der Mensch verschmutzt die Atmosphäre seit Tausenden von Jahren, aber die Folgen des Gebrauchs von Feuer, das er während dieser ganzen Zeit benutzte, waren unbedeutend. Ich musste mich damit abfinden, dass der Rauch beim Atmen behinderte und der Ruß wie eine schwarze Decke auf Decke und Wände der Wohnung fiel. Die dabei entstehende Wärme war für den Menschen wichtiger als saubere Luft und nicht rußige Höhlenwände. Diese anfängliche Luftverschmutzung war kein Problem, denn die Menschen lebten damals in kleinen Gruppen und bewohnten eine riesige unberührte natürliche Umgebung. Und selbst eine erhebliche Konzentration von Menschen auf relativ kleinem Raum, wie es in der klassischen Antike der Fall war, war noch nicht von schwerwiegenden Folgen begleitet.

Dies war bis Anfang des 19. Jahrhunderts der Fall. Erst im letzten Jahrhundert hat uns die Entwicklung der Industrie solche Produktionsverfahren „beschenkt“, deren Folgen sich der Mensch zunächst noch nicht vorstellen konnte. Millionenstädte entstanden, deren Wachstum nicht aufzuhalten ist. All dies ist das Ergebnis großer Erfindungen und Eroberungen des Menschen.

Grundsätzlich gibt es drei Hauptquellen der Luftverschmutzung: Industrie, Haushaltskessel, Verkehr. Der Anteil jeder dieser Quellen an der Luftverschmutzung ist von Ort zu Ort sehr unterschiedlich. Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass die Industrieproduktion die Luft am stärksten belastet. Verschmutzungsquellen - Wärmekraftwerke, Haushaltskessel, die zusammen mit Rauch Schwefeldioxid und Kohlendioxid in die Luft abgeben; Hüttenbetriebe, insbesondere Nichteisenmetallurgie, die Stickoxide, Schwefelwasserstoff, Chlor, Fluor, Ammoniak, Phosphorverbindungen, Partikel und Verbindungen von Quecksilber und Arsen in die Luft abgeben; Chemie- und Zementfabriken. Schädliche Gase gelangen in die Luft als Ergebnis der Brennstoffverbrennung für industrielle Zwecke, Hausheizung, Transport, Verbrennung und Verarbeitung von Haushalts- und Industrieabfällen. Atmosphärische Schadstoffe werden unterteilt in primäre, die direkt in die Atmosphäre gelangen, und sekundäre, die aus der Umwandlung der letzteren resultieren. So wird in die Atmosphäre gelangendes Schwefeldioxid zu Schwefelanhydrid oxidiert, das mit Wasserdampf interagiert und Schwefelsäuretröpfchen bildet. Wenn Schwefelsäureanhydrid mit Ammoniak reagiert, werden Ammoniumsulfatkristalle gebildet. Hier sind einige der Schadstoffe: a) Kohlenmonoxid. Es wird durch unvollständige Verbrennung kohlenstoffhaltiger Substanzen gewonnen. Es gelangt bei der Verbrennung fester Abfälle, mit Abgasen und Emissionen von Industrieunternehmen in die Luft. Jedes Jahr gelangen mindestens 1250 Millionen Tonnen dieses Gases in die Atmosphäre. m. Kohlenmonoxid ist eine Verbindung, die aktiv mit den Bestandteilen der Atmosphäre reagiert und zu einem Temperaturanstieg auf dem Planeten und zur Entstehung eines Treibhauseffekts beiträgt.

b) Schwefeldioxid. Es entsteht bei der Verbrennung von schwefelhaltigem Brennstoff oder der Verarbeitung von schwefelhaltigen Erzen (bis zu 170 Millionen Tonnen pro Jahr). Ein Teil der Schwefelverbindungen wird bei der Verbrennung organischer Reststoffe in Bergbauhalden freigesetzt. Allein in den Vereinigten Staaten belief sich die Gesamtmenge des in die Atmosphäre emittierten Schwefeldioxids auf 65 % der globalen Emissionen.

c) Schwefelsäureanhydrid. Es entsteht bei der Oxidation von Schwefeldioxid. Das Endprodukt der Reaktion ist ein Aerosol oder eine Lösung von Schwefelsäure in Regenwasser, das den Boden ansäuert und menschliche Atemwegserkrankungen verschlimmert. Die Ausfällung von Schwefelsäureaerosolen aus Rauchfackeln von Chemiebetrieben wird bei geringer Bewölkung und hoher Luftfeuchtigkeit beobachtet. Blattspreiten von Pflanzen, die in einer Entfernung von weniger als 11 km wachsen. von solchen Unternehmen, ist normalerweise dicht mit kleinen nekrotischen Flecken übersät, die sich an den Sedimentationsstellen von Schwefelsäuretröpfchen bilden. Pyrometallurgische Unternehmen der Nichteisen- und Eisenmetallurgie sowie Wärmekraftwerke stoßen jährlich mehrere zehn Millionen Tonnen Schwefelsäureanhydrid in die Atmosphäre aus.

d) Schwefelwasserstoff und Schwefelkohlenstoff. Sie gelangen getrennt oder zusammen mit anderen Schwefelverbindungen in die Atmosphäre. Hauptemissionsquellen sind Unternehmen zur Herstellung von Kunstfasern, Zucker, Koks, Ölraffinerien und Ölfelder. In der Atmosphäre werden sie bei Wechselwirkung mit anderen Schadstoffen langsam zu Schwefelsäureanhydrid oxidiert.

e) Stickoxide. Hauptemissionsquellen sind Betriebe, die Stickstoffdünger, Salpetersäure und Nitrate, Anilinfarben, Nitroverbindungen, Viskoseseide und Zelluloid herstellen. Die Menge an Stickoxiden, die in die Atmosphäre gelangen, beträgt 20 Millionen Tonnen pro Jahr.

f) Fluorverbindungen. Verschmutzungsquellen sind Unternehmen, die Aluminium, Emaille, Glas, Keramik, Stahl und Phosphatdünger herstellen. Fluorhaltige Substanzen gelangen in Form gasförmiger Verbindungen in die Atmosphäre - Fluorwasserstoff oder Staub aus Natrium- und Calciumfluorid. Die Verbindungen zeichnen sich durch eine toxische Wirkung aus. Fluorderivate sind starke Insektizide.

g) Chlorverbindungen. Sie gelangen aus Chemieunternehmen in die Atmosphäre, die Salzsäure, chlorhaltige Pestizide, organische Farbstoffe, hydrolytischen Alkohol, Bleichmittel und Soda herstellen. In der Atmosphäre kommen sie als Beimischung von Chlormolekülen und Salzsäuredämpfen vor. Die Toxizität von Chlor wird durch die Art der Verbindungen und deren Konzentration bestimmt. In der metallurgischen Industrie werden beim Schmelzen von Roheisen und bei seiner Verarbeitung zu Stahl verschiedene Metalle und giftige Gase in die Atmosphäre freigesetzt.

h) Schwefeldioxid (SO2) und Schwefelsäureanhydrid (SO3). In Kombination mit Schwebstoffen und Feuchtigkeit wirken sie am schädlichsten auf Menschen, Lebewesen und Sachwerte. SO2 ist ein farbloses und nicht brennbares Gas, dessen Geruch bei einer Konzentration in der Luft von 0,3 bis 1,0 Millionen zu spüren ist und bei einer Konzentration von mehr als 3 Millionen einen scharfen, irritierenden Geruch hat. Es ist einer der häufigsten Luftschadstoffe. Es ist weit verbreitet als Produkt der metallurgischen und chemischen Industrie, als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Schwefelsäure und als Hauptbestandteil der Emissionen von Wärmekraftwerken und zahlreichen Kesseln, die mit sauren Brennstoffen, insbesondere Kohle, betrieben werden. Schwefeldioxid ist eine der Hauptkomponenten, die an der Bildung von saurem Regen beteiligt sind. Es ist farblos, giftig, krebserregend, hat einen stechenden Geruch. Schwefeldioxid im Gemisch mit Feststoffpartikeln und Schwefelsäure führt bereits bei einem durchschnittlichen Jahresgehalt von 0,04-0,09 Mio. und einer Rauchkonzentration von 150-200 µg/m3 zu einer Verstärkung der Symptome von Atemnot und Lungenerkrankungen. Bei einem durchschnittlichen täglichen SO2-Gehalt von 0,2-0,5 Millionen und einer Rauchkonzentration von 500-750 µg/m3 steigt also die Zahl der Erkrankten und Todesfälle stark an.

Niedrige Konzentrationen von SO2 reizen die Schleimhäute, wenn sie dem Körper ausgesetzt werden, während höhere Konzentrationen Entzündungen der Schleimhäute der Nase, des Nasenrachenraums, der Luftröhre und der Bronchien verursachen und manchmal zu Nasenbluten führen. Längerer Kontakt verursacht Erbrechen. Akute Vergiftungen mit tödlichem Ausgang sind möglich. Es war Schwefeldioxid, das der Hauptwirkstoff des berühmten Londoner Smogs von 1952 war, als eine große Anzahl von Menschen starben.

Die maximal zulässige SO2-Konzentration beträgt 10 mg/m3. Geruchsschwelle - 3-6 mg/m3. Erste Hilfe bei Schwefeldioxidvergiftung - frische Luft, Atemfreiheit, Sauerstoffinhalationen, Augenspülung, Nase, Nasen-Rachen-Spülung mit 2%iger Sodalösung.

Innerhalb der Grenzen unserer Stadt werden Emissionen in die Atmosphäre durch das Kesselhaus und Fahrzeuge durchgeführt. Dies sind hauptsächlich Kohlendioxid, Bleiverbindungen, Stickoxide, Schwefeloxide (Schwefeldioxid), Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid), Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle. Die Ablagerungen belasten die Atmosphäre praktisch nicht. Dies wird durch die Daten bestätigt.

Aber das Vorhandensein von bei weitem nicht allen Schadstoffen kann mit Phytoindikation bestimmt werden. Allerdings bietet diese Methode im Vergleich zur instrumentellen Methode eine frühere Erkennung der Gefahrenmöglichkeiten durch Schadstoffe. Die Besonderheit dieser Methode ist die Auswahl von Pflanzen - Indikatoren, die charakteristische empfindliche Eigenschaften bei Kontakt mit Schadstoffen haben. Bioindikationsmethoden können unter Berücksichtigung der klimatischen und geografischen Besonderheiten der Region erfolgreich als integraler Bestandteil des industriellen industriellen Umweltmonitorings eingesetzt werden.

Das Problem der Kontrolle der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre durch Industrieunternehmen (MPC)

Die Priorität bei der Entwicklung der maximal zulässigen Konzentrationen in der Luft liegt bei der UdSSR. MPC - solche Konzentrationen, die eine Person und ihre Nachkommen durch direkte oder indirekte Exposition beeinträchtigen, verschlechtern nicht ihre Leistung, ihr Wohlbefinden sowie die Hygiene- und Lebensbedingungen für Menschen.

Die Verallgemeinerung aller Informationen über MPC, die von allen Abteilungen erhalten werden, wird im MGO - dem Main Geophysical Observatory - durchgeführt. Um die Luftwerte auf der Grundlage der Beobachtungsergebnisse zu bestimmen, werden die gemessenen Konzentrationswerte mit der maximal einmalig maximal zulässigen Konzentration und der Anzahl der Fälle, in denen der MPC überschritten wurde, sowie wie oft verglichen der größte Wert höher als der MPC war, bestimmt. Der Durchschnittswert der Konzentration für einen Monat oder ein Jahr wird mit dem Langzeit-MPC – einem mittelstabilen MPC – verglichen. Der Zustand der Luftverschmutzung durch mehrere Substanzen, die in der Atmosphäre der Stadt beobachtet werden, wird anhand eines komplexen Indikators bewertet - dem Luftverschmutzungsindex (API). Dazu wird der MPC auf den entsprechenden Wert normiert und die durchschnittlichen Konzentrationen verschiedener Substanzen mit Hilfe einfacher Berechnungen zum Wert der Konzentrationen von Schwefeldioxid geführt und dann aufsummiert.

Der Grad der Luftverschmutzung durch die Hauptschadstoffe ist direkt abhängig von der industriellen Entwicklung der Stadt. Die höchsten Maximalkonzentrationen sind typisch für Städte mit mehr als 500.000 Einwohnern. Bewohner. Die Luftverschmutzung mit bestimmten Stoffen hängt von der Art der in der Stadt entwickelten Industrie ab. Wenn Unternehmen mehrerer Branchen in einer Großstadt angesiedelt sind, entsteht eine sehr hohe Luftverschmutzung, aber das Problem der Emissionsminderung ist noch ungelöst.

MPC (maximal zulässige Konzentration) bestimmter Schadstoffe. MPC, entwickelt und von der Gesetzgebung unseres Landes genehmigt, ist die maximale Menge einer bestimmten Substanz, die eine Person ohne Gesundheitsschäden vertragen kann.

Innerhalb der Grenzen unserer Stadt und darüber hinaus (auf den Feldern) überschreiten die Schwefeldioxidemissionen aus der Produktion (0,002-0,006) den MPC (0,5) nicht, die Emissionen von Gesamtkohlenwasserstoffen (weniger als 1) überschreiten nicht den MPC (1) . Laut UNIR überschreitet die Konzentration der Massenemissionen von CO, NO, NO2 aus Kesseln (Dampf- und Heißwasserkessel) nicht den MPE.

2. 3. Luftverschmutzung durch Emissionen mobiler Quellen (Fahrzeuge)

Hauptverursacher der Luftverschmutzung sind benzinbetriebene Fahrzeuge (ca. 75 % in den USA), gefolgt von Flugzeugen (ca. 5 %), dieselbetriebenen Autos (ca. 4 %), Traktoren und landwirtschaftlichen Fahrzeugen (ca. 4 %), Eisenbahn und Wassertransport (ca. 2 %). Zu den wichtigsten Luftschadstoffen, die von mobilen Quellen emittiert werden (die Gesamtzahl dieser Substanzen übersteigt 40 %), gehören Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe (etwa 19 %) und Stickoxide (etwa 9 %). Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) gelangen nur mit Abgasen in die Atmosphäre, während unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe (HnCm) sowohl mit Abgasen (das sind ungefähr 60 % der Gesamtmasse der emittierten Kohlenwasserstoffe) als auch aus dem Kurbelgehäuse (ca 20%), Kraftstofftank (ca. 10%) und Vergaser (ca. 10%); feste Verunreinigungen kommen hauptsächlich mit Abgasen (90 %) und aus dem Kurbelgehäuse (10 %).

Die meisten Schadstoffe werden beim Beschleunigen des Fahrzeugs, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, sowie beim Fahren mit niedrigen Geschwindigkeiten (aus dem sparsamsten Bereich) emittiert. Der relative Anteil (an der Gesamtmasse der Emissionen) von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid ist beim Bremsen und im Leerlauf am höchsten, der Anteil der Stickoxide beim Beschleunigen am höchsten. Aus diesen Daten folgt, dass Autos bei häufigen Stopps und bei langsamer Fahrt die Luft besonders stark belasten.

In Städten entstehen grüne Wellenverkehrssysteme, die die Anzahl der Haltestellen an Kreuzungen erheblich reduzieren, um die Luftverschmutzung in Städten zu verringern. Einen großen Einfluss hat die Betriebsweise des Motors, insbesondere das Verhältnis zwischen den Massen von Kraftstoff und Luft, der Zündzeitpunkt, die Kraftstoffqualität, das Verhältnis der Oberfläche des Brennraums zu seinem Volumen usw die Qualität und Menge der Emissionen von Verunreinigungen Mit zunehmendem Verhältnis der Masse von Luft und Brennstoff, die in die Kammerverbrennung eintreten, werden die Emissionen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen verringert, aber die Emissionen von Stickoxiden erhöht.

Obwohl Dieselmotoren sparsamer sind, stoßen sie keine Stoffe wie CO, HnCm, NOx mehr aus als Benzinmotoren, sie emittieren deutlich mehr Rauch (hauptsächlich unverbrannter Kohlenstoff), der durch einige unverbrannte Kohlenwasserstoffe auch einen unangenehmen Geruch hat. In Kombination mit der Geräuschentwicklung belasten Dieselmotoren nicht nur die Umwelt stärker, sondern belasten auch die menschliche Gesundheit in weitaus höherem Maße als Benzinmotoren.

Die Hauptquellen der Luftverschmutzung in Städten sind Fahrzeuge und Industrieunternehmen. Während Industriebetriebe in der Stadt die Schadstoffemissionen stetig reduzieren, ist der Parkplatz eine echte Katastrophe. Die Lösung dieses Problems wird dazu beitragen, den Transport auf hochwertiges Benzin umzustellen und den Verkehr kompetent zu organisieren.

Bleiionen reichern sich in Pflanzen an, erscheinen aber nicht äußerlich, weil die Ionen an Oxalsäure binden und Oxalate bilden. In unserer Arbeit haben wir die Phytoindikation durch äußere Veränderungen (makroskopische Merkmale) von Pflanzen verwendet.

2. 4. Die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf Mensch, Flora und Fauna

Alle Luftschadstoffe wirken sich mehr oder weniger negativ auf die menschliche Gesundheit aus. Diese Stoffe gelangen hauptsächlich über die Atemwege in den menschlichen Körper. Die Atmungsorgane leiden direkt unter der Verschmutzung, da etwa 50 % der Verunreinigungspartikel mit einem Radius von 0,01–0,1 Mikrometer, die in die Lunge eindringen, in ihnen abgelagert werden.

In den Körper eindringende Partikel verursachen eine toxische Wirkung, da sie: a) ihrer chemischen oder physikalischen Natur nach toxisch (giftig) sind; b) einen oder mehrere der Mechanismen beeinträchtigen, durch die die Atemwege (Atemwege) normalerweise gereinigt werden; c) als Träger einer vom Körper aufgenommenen giftigen Substanz dienen.

3. UNTERSUCHUNG DER ATMOSPHÄRE MIT

Indikator Pflanzen

(PHYTOINDIKATION DER LUFTZUSAMMENSETZUNG)

3. 1. Über die Methoden der Phytoanzeige der Verschmutzung terrestrischer Ökosysteme

Einer der wichtigsten Bereiche der Umweltüberwachung ist heute die Phytoindikation. Die Phytoindikation ist eine der Methoden der Bioindikation, d. h. der Beurteilung des Zustands der Umwelt durch die Reaktion von Pflanzen. Die qualitative und quantitative Zusammensetzung der Atmosphäre beeinflusst das Leben und die Entwicklung aller lebenden Organismen. Das Vorhandensein gasförmiger Schadstoffe in der Luft wirkt sich unterschiedlich auf Pflanzen aus.

Die Bioindikationsmethode als Instrument zur Umweltzustandsüberwachung hat sich in den letzten Jahren in Deutschland, den Niederlanden, Österreich und Mitteleuropa durchgesetzt. Die Notwendigkeit einer Bioindikation ist im Hinblick auf die Überwachung des Ökosystems als Ganzes klar. Phytoindikationsmethoden sind innerhalb der Stadt und ihres Umlandes von besonderer Bedeutung. Pflanzen werden als Phytoindikatoren verwendet und ein ganzer Komplex ihrer makroskopischen Merkmale wird untersucht.

Auf der Grundlage theoretischer und eigener Analysen haben wir versucht, einige der ursprünglichen Methoden der Phytoindikation der Verschmutzung terrestrischer Ökosysteme, die unter Schulbedingungen verfügbar sind, am Beispiel der Veränderung der äußeren Merkmale von Pflanzen zu beschreiben.

Unabhängig von der Art können bei Pflanzen im Verlauf der Indikation folgende morphologische Veränderungen festgestellt werden

Chlorose ist eine blasse Färbung der Blätter zwischen den Adern, die bei Pflanzen auf Halden beobachtet wird, die nach der Extraktion von Schwermetallen zurückgelassen wurden, oder bei Kiefernnadeln, die wenig Gasemissionen ausgesetzt sind;

Rötung - Flecken auf den Blättern (Ansammlung von Anthocyanen);

Vergilbung der Blattränder und Blattbereiche (bei Laubbäumen unter Chlorideinfluss);

Bräunung oder Bronzierung (bei Laubbäumen oft ein Indikator für das Anfangsstadium schwerer nekrotischer Schäden, bei Nadelbäumen zur weiteren Erkundung von Rauchschadenszonen);

Nekrose - der Tod von Gewebebereichen - ein wichtiges Symptom in der Indikation (einschließlich: punktiert, intervenal, marginal usw.);

Laubfall - Verformung - tritt normalerweise nach Nekrose auf (z. B. eine Verkürzung der Lebensdauer von Nadeln, Abwurf, Laubfall bei Linden und Kastanien unter dem Einfluss von Salz, um das Schmelzen von Eis zu beschleunigen, oder bei Sträuchern unter dem Einfluss von Schwefeloxid) ;

Veränderungen in der Größe von Pflanzenorganen, Fruchtbarkeit.

Um festzustellen, wovon diese morphologischen Veränderungen in Pflanzen-Phytoindikatoren zeugen, haben wir einige Methoden angewendet.

Bei der Untersuchung von Schäden an Kiefernnadeln gelten Sprosswachstum, apikale Nekrose und Nadellebensdauer als wichtige Parameter. Einer der positiven Aspekte, die für diese Methode sprechen, ist die Möglichkeit, ganzjährig Befragungen durchzuführen, auch in der Stadt.

Im Untersuchungsgebiet wurden entweder junge Bäume in einem Abstand von 10–20 m voneinander ausgewählt oder Seitentriebe im vierten Quirl von der Spitze sehr hoher Kiefern. Die Umfrage ergab zwei wichtige bioindikative Indikatoren: die Schadensklasse und das Austrocknen der Nadeln und die Lebensdauer der Nadeln. Als Ergebnis der Expressbegutachtung wurde der Grad der Luftverschmutzung ermittelt.

Die beschriebene Technik basierte auf den Studien von S. V. Alekseev, A. M. Becker.

Zur Bestimmung der Schadensklasse und Austrocknung der Nadeln war der apikale Teil des Kiefernstammes Gegenstand der Betrachtung. Entsprechend dem Zustand der Nadeln des mittleren Triebabschnitts (zweiter von oben) des Vorjahres wurde die Nadelschadensklasse auf einer Skala bestimmt.

Nadelschadensklasse:

I - Nadeln ohne Flecken;

II - Nadeln mit einer kleinen Anzahl kleiner Flecken;

III - Nadeln mit einer großen Anzahl schwarzer und gelber Flecken, von denen einige groß sind, die gesamte Breite der Nadeln.

Nadeltrocknungsklasse:

I - keine trockenen Bereiche;

II - geschrumpfte Spitze, 2 - 5 mm;

III - 1/3 der Nadeln sind eingetrocknet;

IV - alle Nadeln sind gelb oder halbtrocken.

Wir bewerteten die Lebensdauer von Nadeln basierend auf dem Zustand des apikalen Teils des Rumpfes. Die Zunahme wurde in den letzten Jahren vorgenommen, und es wird angenommen, dass für jedes Lebensjahr ein Wirbel gebildet wird. Um die Ergebnisse zu erhalten, war es notwendig, das Gesamtalter der Nadeln zu bestimmen - die Anzahl der Abschnitte des Rumpfes mit vollständig erhaltenen Nadeln sowie den Anteil erhaltener Nadeln im nächsten Abschnitt. Wenn zum Beispiel der apikale Teil und zwei Abschnitte zwischen den Windungen ihre Nadeln vollständig behalten und der nächste Teil die Hälfte der Nadeln behält, dann wäre das Ergebnis 3,5 (3 + 0, 5 = 3,5).

Nachdem die Schadensklasse und die Lebensdauer der Nadeln ermittelt wurden, konnte die Klasse der Luftverschmutzung gemäß der Tabelle abgeschätzt werden

Als Ergebnis unserer Untersuchungen von Kiefernnadeln für die Schadensklasse und Austrocknung der Nadeln stellte sich heraus, dass es in der Stadt eine kleine Anzahl von Bäumen gibt, bei denen die Nadelspitzen ausgetrocknet sind. Grundsätzlich waren es Nadeln im Alter von 3-4 Jahren, die Nadeln waren ohne Flecken, aber einige zeigten ein Austrocknen der Spitze. Daraus wird geschlossen, dass die Luft in der Stadt sauber ist.

Mit dieser Bioindikationstechnik ist es seit einigen Jahren möglich, zuverlässige Informationen über die Gas- und Rauchbelastung sowohl in der Stadt selbst als auch in ihrem Umland zu erhalten.

Andere Pflanzenobjekte für die Bioindikation der Verschmutzung in terrestrischen Ökosystemen können sein:

➢ Brunnenkresse als Testobjekt zur Beurteilung von Boden- und Luftverschmutzung;

➢ Flechtenvegetation – bei der Kartierung des Gebiets nach ihrer Artenvielfalt;

Flechten reagieren sehr empfindlich auf Luftverschmutzung und sterben bei hohen Konzentrationen an Kohlenmonoxid, Schwefelverbindungen, Stickstoff und Fluor. Der Grad der Empfindlichkeit ist bei verschiedenen Arten nicht gleich. Daher können sie als lebende Indikatoren für die Umweltsauberkeit verwendet werden. Diese Forschungsmethode wird Flechtenindikation genannt.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Flechten-Indikationsmethode anzuwenden: aktiv und passiv. Bei der aktiven Methode werden Blattflechten vom Typ Hypohymnia auf speziellen Tafeln nach dem Beobachtungsraster ausgestellt und die spätere Schädigung des Flechtenkörpers durch Schadstoffe bestimmt (das Beispiel wurde Daten zur Bestimmung des Grads entnommen). In der Stadt Kogalym wurden Parmelia swollt und Xanthoria walla gefunden, jedoch in geringen Mengen gefunden in großen Mengen und mit intakten Körpern.

Bei der passiven Methode wird Flechtenkartierung verwendet. Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts wurde ein solches Phänomen beobachtet, dass aufgrund der Luftverschmutzung mit Schadstoffen Flechten aus den Städten verschwanden. Flechten können verwendet werden, um zwischen Luftverschmutzungsgebieten in großen Gebieten und Verschmutzungsquellen in kleinen Gebieten zu unterscheiden. Wir haben eine Bewertung der Luftverschmutzung anhand von Indikatorflechten durchgeführt. Wir schätzten den Grad der Luftverschmutzung in der Stadt anhand der Fülle verschiedener Flechten.

In unserem Fall wurden verschiedene Arten von Flechten sowohl auf dem Territorium der Stadt als auch auf dem an die Stadt angrenzenden Territorium gesammelt. Die Ergebnisse wurden in eine separate Tabelle eingetragen.

Wir haben eine schwache Verschmutzung in der Stadt festgestellt und die Verschmutzungszone außerhalb der Stadt nicht markiert. Dies wird durch die gefundenen Flechtenarten belegt. Auch das langsame Wachstum von Flechten, die im Gegensatz zum Wald spärlichen Kronen von Stadtbäumen und die Wirkung direkter Sonneneinstrahlung auf Baumstämme wurden berücksichtigt.

Und doch haben uns Phytoindikatorpflanzen von der schwachen Luftverschmutzung in der Stadt erzählt. Aber was? Um zu bestimmen, welches Gas die Atmosphäre verschmutzt hat, haben wir Tabelle Nummer 4 verwendet. Es stellte sich heraus, dass die Enden der Nadeln eine braune Färbung annehmen, wenn die Atmosphäre mit Schwefeldioxid (aus dem Heizraum) verschmutzt ist, und bei höheren Konzentrationen der Flechtentod eintritt.

Zum Vergleich führten wir experimentelle Arbeiten durch, die uns folgende Ergebnisse zeigten: Es gab zwar verfärbte Blütenblätter von Gartenblumen (Petunien), aber eine kleine Anzahl von ihnen wurde bemerkt, weil die vegetativen Prozesse und Blüteprozesse in unserer Gegend kurz sind, und die Konzentration von Schwefeldioxid ist nicht kritisch.

Was Experiment Nr. 2 „Saurer Regen und Pflanzen“ betrifft, so gab es nach den von uns gesammelten Herbarproben Blätter mit nekrotischen Flecken, aber die Flecken gingen am Blattrand entlang (Chlorose) und unter der Einwirkung von saurem Regen, Überall auf der Blattspreite erscheinen braune nekrotische Flecken.

3. 2. Bodenuntersuchung mit Indikatorpflanzen - Acidophile und Calcephobe

(Phytoindikation der Bodenzusammensetzung)

Im Verlauf der historischen Entwicklung haben sich Pflanzenarten oder Lebensgemeinschaften herausgebildet, die mit bestimmten Lebensraumbedingungen so stark verbunden sind, dass ökologische Bedingungen am Vorkommen dieser Pflanzenarten oder ihrer Lebensgemeinschaften erkennbar sind. In diesem Zusammenhang wurden Pflanzengruppen identifiziert, die mit dem Vorhandensein chemischer Elemente in der Bodenzusammensetzung in Verbindung gebracht werden:

➢ Nitrophile (weiße Gaze, Brennnessel, Schmalblättriges Weidenröschen usw.);

➢ Calcephiles (Sibirische Lärche, Maulkorb, Frauenschuh usw.);

➢ Calcephobes (Heidekraut, Sphagnummoose, Wollgras, Schilfrohr, plattgedrücktes Bärlapp, Bärlapp, Schachtelhalm, Farne).

Im Laufe der Untersuchung haben wir festgestellt, dass sich auf dem Gebiet der Stadt stickstoffarme Böden gebildet haben. Diese Schlussfolgerung wurde dank der von uns festgestellten Arten der folgenden Pflanzen gezogen: Schmalblättriges Weidenröschen, Wiesenklee, Schilfrohrgras, Mähnengerste. Und in den an die Stadt angrenzenden Waldgebieten gibt es viele calcephobe Pflanzen. Dies sind Arten von Schachtelhalmen, Farnen, Moosen und Wollgras. Die vorgestellten Pflanzenarten werden in einer Herbariumsmappe präsentiert.

Der Säuregehalt des Bodens wird durch das Vorhandensein der folgenden Pflanzengruppen bestimmt:

Acidophil - Bodensäure von 3,8 bis 6,7 (Saat von Hafer, Saat von Roggen, Europäisches Wochengras, hervorstehendes Weiß, Mähnengerste usw.);

Neutrophil - Bodensäure von 6,7 bis 7,0 (kombinierter Igel, Steppen-Lieschgras, gemeiner Oregano, sechsblättriges Mädesüß usw.);

Basophil - von 7,0 bis 7,5 (Wiesenklee, gehörnter Vogel, Wiesen-Lieschgras, grannenloses Lagerfeuer usw.).

Das Vorhandensein von sauren Böden mit einem acidophilen Niveau wird durch Pflanzenarten wie Rotklee und Gerste belegt, die wir in der Stadt gefunden haben. In kurzer Entfernung von der Stadt sind solche Böden durch Seggenarten, Sumpfpreiselbeeren und Podbel belegt. Dies sind Arten, die sich historisch in feuchten und sumpfigen Gebieten entwickelt haben, wobei das Vorhandensein von Kalzium im Boden ausgeschlossen ist und nur saure, torfige Böden bevorzugt werden.

Eine weitere von uns getestete Methode ist die Untersuchung des Zustands von Birken als Indikatoren für den Salzgehalt des Bodens unter städtischen Bedingungen. Eine solche Phytoindikation wird von Anfang Juli bis August durchgeführt. Flaumbirke ist auf den Straßen und im Waldgebiet der Stadt zu finden. Schäden an Birkenlaub unter Einwirkung von Salz, das zum Schmelzen von Eis verwendet wird, äußern sich wie folgt: Es erscheinen hellgelbe, ungleichmäßig angeordnete Randzonen, dann stirbt der Blattrand ab und die gelbe Zone wandert vom Rand zur Blattmitte und -basis .

Wir haben die Blätter der Flaumbirke sowie der Eberesche untersucht. Als Ergebnis der Studie wurden Randchlorosen der Blätter, Punkteinschlüsse gefunden. Dies weist auf einen Schadensgrad von 2 (gering) hin. Das Ergebnis dieser Manifestation ist die Einführung von Salz, um das Eis zu schmelzen.

Eine Analyse der Artenzusammensetzung der Flora im Rahmen der Bestimmung der chemischen Elemente und des Bodensäuregehalts unter Bedingungen des Umweltmonitorings dient als zugängliche und einfachste Methode der Phytoindikation.

Abschließend stellen wir fest, dass Pflanzen wichtige Objekte für die Bioindikation der Verschmutzung von Ökosystemen sind und die Untersuchung ihrer morphologischen Merkmale zur Erkennung der ökologischen Situation besonders effektiv und innerhalb der Stadt und ihrer Umgebung zugänglich ist.

4. Schlussfolgerungen und Prognosen:

1. Auf dem Territorium der Stadt ergab die Methode der Phytoindikation und Lichenoindikation eine leichte Luftverschmutzung.

2. Auf dem Territorium der Stadt wurden saure Böden durch die Phytoindikationsmethode entdeckt. Verwenden Sie bei sauren Böden zur Verbesserung der Fruchtbarkeit eine Kalkung nach Gewicht (berechnete Methode) und fügen Sie Dolomitmehl hinzu.

3. Auf dem Gebiet der Stadt wurde eine leichte Verschmutzung (Versalzung) des Bodens mit Salzmischungen gegen Straßenvereisung festgestellt.

4. Eines der komplexen Probleme der Industrie ist die Bewertung der komplexen Auswirkungen verschiedener Schadstoffe und ihrer Verbindungen auf die Umwelt. Dabei ist es enorm wichtig, die Gesundheit von Ökosystemen und einzelnen Arten anhand von Bioindikatoren zu beurteilen. Als Bioindikatoren zur Überwachung der Luftverschmutzung in Industrieanlagen und in städtischen Gebieten können wir Folgendes empfehlen:

➢ Blattflechte Hypohymnia geschwollen, die am empfindlichsten auf saure Schadstoffe, Schwefeldioxid, Schwermetalle reagiert.

➢ Zustand von Kiefernnadeln zur Bioindikation von Gas- und Rauchbelastung.

5. Als Bioindikatoren, die es ermöglichen, den Säuregehalt des Bodens zu beurteilen und die Bodenverschmutzung in Industrieanlagen und in städtischen Gebieten zu überwachen, können wir empfehlen:

➢ Städtische Pflanzenarten: Rotklee, Mähnengerste zur Bestimmung saurer Böden des acidophilen Grades. In kurzer Entfernung von der Stadt sind solche Böden durch Seggenarten, Sumpfpreiselbeeren und Podbel belegt.

➢ Flaumbirke als Bioindikator für den anthropogenen Bodensalzgehalt.

5. Die flächendeckende Anwendung der Bioindikationsmethode durch Unternehmen ermöglicht eine schnellere und zuverlässigere Beurteilung der Qualität der natürlichen Umwelt und wird in Kombination mit instrumentellen Methoden zu einem wesentlichen Bindeglied im System der industriellen Umweltüberwachung (UM). Industrieanlagen.

Bei der Implementierung industrieller Umweltüberwachungssysteme ist es wichtig, wirtschaftliche Faktoren zu berücksichtigen. Die Kosten für Instrumente und Geräte für TEM für nur eine Linearkompressorstation betragen 560.000 Rubel

Tierschutz

Es ist für niemanden ein Geheimnis, dass die ganze Welt jetzt eine schreckliche Umwelt ist. Es schadet allem – Menschen, Tieren und überhaupt der gesamten Tierwelt. Weder die Amazonas-Wälder noch die Taiga Sibiriens können mit schädlichen Emissionen fertig werden.

Aufgrund der schlechten Ökologie beginnt die Mutation der Tiere. Vor der Küste Japans fanden sie einen 50 Kilogramm schweren Tintenfisch. Känguru-Mutation trat in Mexiko auf. Sie fingen an, den Kopf eines Hundes und große Reißzähne zu haben. Und im nördlichen Ural begannen die Rinder zu sterben. All diese Mutationen wirken sich nicht nur auf Tiere, sondern auch auf Menschen negativ aus.

Luftverschmutzung verursacht bei Tieren Fluorose. Dies ist eine chronische Vergiftung, die durch Luftverschmutzung mit Fluoridverbindungen verursacht wird. Auch in Wasser und Tierfutter wurden Fluoridverbindungen nachgewiesen. Bei Tieren betrifft Fluorose Schafe und Rinder.

Die Kontamination von Weiden durch solche Verbindungen sind mehrere Faktoren. Dies ist ein natürlicher Bodenstaub, der in einigen Gebieten beobachtet wird. Dies sind gasförmige und staubige Abfälle von Unternehmen sowie Kohleverbrennung. Moderne Unternehmen, die Emaille, Zement, Aluminium und Phosphorsäure herstellen, enthalten Fluoridverbindungen, einschließlich Fluorwasserstoff.

Tiere erfahren im Allgemeinen Stress, wenn sich die Parameter der natürlichen Umgebung dramatisch ändern. Auch bei einer geringen Verschmutzung kommt es immer zu einer negativen Reaktion auf die Verschmutzung. Die Reaktion beeinflusst die molekulargenetischen Grundlagen im Körper, zeigt die Merkmale der Ethologie und Ontogenese bei Tieren und verändert auch die Eigenschaften der Wechselwirkungen zwischen den Arten.

Strahlung wirkt sich auch negativ auf die Tierwelt aus. Beim Testen von Atomwaffen wird radioaktiver Niederschlag in die atmosphärische Luft freigesetzt. Strahlung wirkt sich auf Tiere genauso aus wie auf Menschen. Radioaktiver Fallout landet in Lebensmitteln. Zunächst gelangt Niederschlag aus dem Boden in die Pflanzen, wo er sich ansammelt und von Tieren verzehrt wird. Derzeit ist eine solche Kontamination vernachlässigbar, aber es gibt nicht genügend Informationen über das Ergebnis des Verzehrs von Lebensmitteln mit radioaktiven Elementen. Moderne weitere Forschung ist unerlässlich.

Abwässer aus Industrie und Haushalt werden einer mechanischen, biologischen und physikalischen Behandlung unterzogen. Auch Stoffe, die im Abwasser enthalten sind, beeinträchtigen die Tierwelt.

Die moderne Ökologie wirkt sich zunehmend nachteilig auf den Menschen, auf die Tier- und Pflanzenwelt aus. Deshalb ist es notwendig, die Natur zu erhalten. Die Organisation von Reservaten trägt zur Erhaltung der Tierwelt bei. Seltene und gefährdete Arten werden zuverlässig geschützt. Darüber hinaus erhalten zahme Wildtiere wertvolle Eigenschaften. Die Reservate engagieren sich auch für die Wiederansiedlung ausgestorbener Tiere und bereichern dadurch die lokale Fauna.

Staatliche Bildungseinrichtung

Höhere Berufsbildung

Staatsuniversität Wjatka

Fachbereich Biologie

Institut für Mikrobiologie

Zusammenfassung zum Thema:

Pflanzen und Tiere sind Indikatoren für Umweltverschmutzung

Kirow, 2010

Einführung

In jüngster Zeit sind Beobachtungen von Veränderungen des Umweltzustands, die durch anthropogene Ursachen verursacht werden, sehr relevant geworden. Das System dieser Beobachtungen und Vorhersagen ist das Wesen der Umweltüberwachung. Für diese Zwecke wird zunehmend eine ziemlich effektive und kostengünstige Methode zur Überwachung der Umwelt verwendet und verwendet - die Bioindikation, d. H. die Verwendung lebender Organismen zur Beurteilung des Zustands der Umwelt.

Die Folgen der Umweltverschmutzung spiegeln sich im Erscheinungsbild der Pflanzen wider. Bei Pflanzen, die unter dem Einfluss von Schadstoffen stehen, nehmen die Anzahl der Spaltöffnungen, die Dicke der Kutikula, die Pubertätsdichte zu, es entwickeln sich Chlorosen und Nekrosen der Blätter und es kommt zu einem frühen Abfall der Blätter. Einige Pflanzen reagieren am empfindlichsten auf die Art und den Grad der Luftverschmutzung. Damit können sie als lebendige Indikatoren für den Zustand der Umwelt dienen. Gegenwärtig wurde das Konzept der integrierten Umweltüberwachung der natürlichen Umwelt entwickelt, zu deren integralem Bestandteil die biologische Überwachung gehört. Indikatorpflanzen können sowohl zur Identifizierung einzelner Luftschadstoffe als auch zur Beurteilung der Qualität der natürlichen Umwelt eingesetzt werden. Nachdem sie das Vorhandensein bestimmter Schadstoffe in der Luft durch den Zustand der Pflanzen festgestellt haben, beginnen sie, die Menge dieser Substanzen mit verschiedenen Methoden zu messen, beispielsweise durch Testen von Pflanzen unter Laborbedingungen.

Auf der Ebene von Arten und Gemeinschaften kann der Zustand der natürlichen Umwelt anhand von Indikatoren der Pflanzenproduktivität beurteilt werden. Indikatoren für das Vorhandensein von Schwefeldioxid sind Flechten und Nadelbäume, die am stärksten von der Verschmutzung betroffen sind. In vielen Industriestädten rund um Fabriken gibt es Zonen, in denen Flechten überhaupt nicht vorkommen – „Flechtenwüsten“. Kiefernnadeln bilden eine dickere Wachsschicht auf ihrer Oberfläche, je höher die Konzentration oder je länger die Einwirkung von Schwefeldioxid auf sie ist. Auf dieser Grundlage wurde ein Verfahren zur Anzeige in einer Sauergasatmosphäre entwickelt – der „Hertel-Trübungstest“. Ein weiteres Zeichen für die Wirkung von Schwefeldioxid auf Pflanzen ist eine Abnahme des pH-Werts des Zellinhalts.

Der gesamte Komplex von Umweltfaktoren (Luft- und Bodentemperatur, Feuchtigkeitsverfügbarkeit, pH-Wert der Umgebung, Boden- und Luftverschmutzung mit Metallen) beeinflusst die Biosynthese von Pigmenten und verändert die Farbe verschiedener Pflanzenteile. Dieser Bioindikator ist möglicherweise der informativste.

Untersuchungen an Gehölzen haben gezeigt, dass sich Schwermetalle in Pflanzen anreichern können und ihr Gehalt zur Beurteilung der ökologischen Situation des Territoriums herangezogen werden kann. Die Verschmutzung mit Kupfer beeinträchtigt das Pflanzenwachstum, Zink führt zum Absterben der Blätter in Pflanzen, Kobalt führt zu einer abnormalen Entwicklung usw. Indikatoren für das Vorhandensein von Fluor sind empfindliche Pflanzen, die Fluor anreichern und auf diesen Phytotoxin mit Blattnekrosen reagieren (Gladiolen, Freesien).

Diese Beispiele zeigen, dass Züchter viel tun können, um Bioindikatoren für verschiedene Arten von Verschmutzungen zu entwickeln. Anfällige Pflanzen können teure Gasanalysegeräte ersetzen. Ein solcher "Gasanalysator" wird jedem zur Verfügung stehen.

1. Biologische Indikatoren

(B.i.) - Organismen, die auf Umweltveränderungen mit ihrer Anwesenheit oder Abwesenheit, Änderungen im Aussehen, der chemischen Zusammensetzung und im Verhalten reagieren.

Bei der Überwachung der Umweltverschmutzung ist die Verwendung von B.i. liefert oft wertvollere Informationen als eine direkte Bewertung der Verschmutzung durch Geräte, da B.i. sofort auf den gesamten Verschmutzungskomplex reagieren. Außerdem haben<памятью>, B.i. Ihre Reaktionen spiegeln die Verschmutzung über einen langen Zeitraum wider. Auf den Blättern von Bäumen treten bei verschmutzter Atmosphäre Nekrosen (Absterbestellen) auf. Das Vorhandensein einiger schadstoffresistenter Arten und das Fehlen nicht resistenter Arten (z. B. Flechten) bestimmen das Ausmaß der städtischen Luftverschmutzung.

Bei Verwendung von B. u. Die Fähigkeit einiger Arten, Schadstoffe anzureichern, spielt eine wichtige Rolle. Die Folgen des Unfalls im Kernkraftwerk Tschernobyl wurden in Schweden bei der Analyse von Flechten erfasst. Birke und Espe können durch unnatürlich grüne Blätter einen erhöhten Gehalt an Barium und Strontium in der Umwelt signalisieren. In ähnlicher Weise werden im Uranstreugebiet um die Lagerstätten die Blütenblätter von Weidenröschen weiß (normalerweise rosa), Blaubeeren werden dunkelblaue Früchte weiß usw.

Um verschiedene Schadstoffe zu identifizieren, werden verschiedene Arten von biologischen Arbeitsstoffen verwendet: für die allgemeine Verschmutzung - Flechten und Moose, für die Verschmutzung mit Schwermetallen - Pflaumen und Bohnen, Schwefeldioxid - Fichte und Luzerne, Ammoniak - Sonnenblumen, Schwefelwasserstoff - Spinat und Erbsen, polyzyklisch aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) - empfindlich usw.

Die sogenannte<живые приборы>- Indikatorpflanzen, die in Beete gepflanzt, in Wachstumsgefäße oder in spezielle Kisten gestellt werden (im letzteren Fall werden Moose verwendet, Kisten mit denen Briometer genannt werden).<Живые приборы>in den am stärksten verschmutzten Teilen der Stadt installiert.

Bei der Bewertung der Verschmutzung aquatischer Ökosysteme als B.i. Höhere Pflanzen oder mikroskopisch kleine Algen, Zooplankton-Organismen (Infusorien-Schuhe) und Zoobenthos (Weichtiere etc.) können verwendet werden. In Zentralrussland wachsen in Gewässern, wenn das Wasser verschmutzt ist, Hornkraut, schwimmendes Laichkraut, Wasserlinsen und in sauberem Wasser - Froschbrunnenkresse und Salvinia.

Mit Hilfe von B. u. Es ist möglich, den Salzgehalt des Bodens, die Intensität der Beweidung, die Änderung des Feuchtigkeitsregimes usw. zu bewerten. In diesem Fall, da B.i. Meistens wird die gesamte Zusammensetzung der Phytocenose verwendet. Jede Pflanzenart hat bestimmte Verbreitungsgrenzen (Toleranz) für jeden Umweltfaktor, und daher ermöglicht uns die Tatsache ihres gemeinsamen Wachstums, Umweltfaktoren vollständig zu bewerten.

Die Möglichkeiten der Bewertung der Umwelt durch die Vegetation werden von einem speziellen Zweig der Botanik - der Indikator-Geobotanik - untersucht. Seine Hauptmethode ist die Verwendung ökologischer Skalen, d. H. Spezieller Tabellen, in denen für jede Art die Grenzen ihrer Verbreitung durch Faktoren wie Feuchtigkeit, Bodenreichtum, Salzgehalt, Beweidung usw. angegeben sind. In Russland wurden ökologische Skalen von L. G. Ramensky zusammengestellt .

Die Verwendung von Bäumen als B.i. ist weit verbreitet. Klimawandel und das Ausmaß der Umweltverschmutzung. Dabei wird die Dicke der Jahresringe berücksichtigt: In Jahren mit wenig Niederschlag oder erhöhter Schadstoffkonzentration in der Atmosphäre bildeten sich schmale Ringe. Somit kann man ein Spiegelbild der Dynamik der Umgebungsbedingungen auf dem Stammsägenschnitt sehen.

1.2 Biologische Kontrolle der Umwelt

Die biologische Kontrolle der Umwelt umfasst zwei Hauptgruppen von Methoden: Bioindikation und Biotests. Die Verwendung von Pflanzen, Tieren und sogar Mikroorganismen als Bioindikatoren ermöglicht ein Biomonitoring von Luft, Wasser und Boden.

Bioindikation ( Bioindikation ) – Erfassung und Bestimmung umweltrelevanter natürlicher und anthropogener Belastungen anhand der Reaktionen lebender Organismen auf diese direkt in ihrem Lebensraum. Biologische Indikatoren weisen für ein System oder einen Prozess charakteristische Merkmale auf, anhand derer eine qualitative oder quantitative Bewertung von Veränderungstendenzen, eine Bestimmung oder Bewertungsklassifizierung des Zustands ökologischer Systeme, Prozesse und Phänomene durchgeführt wird. Derzeit kann als allgemein anerkannt gelten, dass der Hauptindikator für eine nachhaltige Entwicklung letztlich die Qualität der Umwelt ist.

Biotests ( Bioassay ) - das Verfahren zur Feststellung der Toxizität der Umwelt anhand von Gefahr signalisierenden Prüfobjekten, unabhängig davon, welche Stoffe und in welcher Kombination Vitalfunktionen in Prüfobjekten verändern. Zur Bewertung von Umweltparametern werden standardisierte Reaktionen lebender Organismen (einzelner Organe, Gewebe, Zellen oder Moleküle) verwendet.In einem Organismus, der für eine kontrollierte Zeit unter Schadstoffbedingungen bleibt, treten Veränderungen im physiologischen, biochemischen, genetischen, morphologischen oder Immunsystem auf. Das Objekt wird aus dem Habitat entfernt und die notwendige Analyse im Labor durchgeführt.

Obwohl die Ansätze im Hinblick auf das übergeordnete Forschungsziel sehr nah beieinander liegen, muss beachtet werden, dass Biotests auf der Ebene eines Moleküls, einer Zelle oder eines Organismus durchgeführt werden und die möglichen Folgen einer Umweltverschmutzung für Biota charakterisieren, während eine Bioindikation durchgeführt wird auf der Ebene des Organismus, der Population und der Gemeinschaft und charakterisiert in der Regel das Ergebnis der Verschmutzung. Lebende Objekte sind offene Systeme, durch die Energie fließt und Substanzen zirkulieren. Alle sind für Biomonitoring-Zwecke mehr oder weniger geeignet.

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Umweltqualitätskontrolle unter Verwendung biologischer Objekte als eine aktuelle wissenschaftliche und angewandte Richtung herausgebildet. Gleichzeitig ist festzuhalten, dass es zu diesen Themen an pädagogischer Literatur mangelt und ein großer Bedarf besteht.

1.3 Grundsätze der Organisation des biologischen Monitorings

Die ökologische Qualität der menschlichen Umwelt wird als integrales Merkmal der natürlichen Umwelt verstanden, das die Erhaltung der Gesundheit und das angenehme Leben einer Person sicherstellt.

Da eine Person angepasst ist und nur in einer modernen biologischen Umgebung, in natürlichen Ökosystemen, bequem existieren kann, impliziert das Konzept der "ökologischen Qualität der Umwelt" die Erhaltung des ökologischen Gleichgewichts in der Natur (die relative Stabilität der Artenzusammensetzung von Ökosystemen und der Zusammensetzung der Lebenswelten), die die menschliche Gesundheit gewährleistet.

Es ist notwendig, zwischen den Zielen und Methoden der Normalisierung und Bewertung der Qualität der menschlichen Umwelt in Bezug auf die wichtigsten physikalischen und chemischen Parameter einerseits und der ökologischen Prognose zukünftiger Veränderungen des Zustands des Ökosystems und des Menschen zu unterscheiden Gesundheit unter anthropogenen Belastungen andererseits.

Für eine allgemeine Bewertung des Umweltzustands und die Bestimmung des Anteils der Beteiligung einzelner Quellen an seiner Verschmutzung werden hygienisch-hygienische und toxikologische Standards verwendet (maximal zulässige Konzentrationen - MPC - Schadstoffe, maximal zulässige Expositionsmengen - MPS). Um jedoch die Ergebnisse der Auswirkungen anthropogener Faktoren sowohl auf Ökosysteme als auch auf die menschliche Gesundheit vorherzusagen, müssen auch viele Indikatoren berücksichtigt werden, die die Reaktion einzelner Organismen und des Ökosystems als Ganzes auf die technogenen Auswirkungen charakterisieren.

Die anthropogene Verschmutzung beeinflusst lebende Organismen, einschließlich des Menschen, in verschiedenen Kombinationen auf komplexe Weise. Ihr integraler Einfluss kann nur durch die Reaktion lebender Organismen oder ganzer Gemeinschaften beurteilt werden. Die Vorhersage der Auswirkungen von verschmutztem Wasser, chemischen Zusätzen in Lebensmitteln oder verschmutzter Luft auf den Menschen ist valide, wenn die Toxizitätsbeurteilung neben analytischen Methoden auch die biologische Diagnostik der Umwelteinwirkung auf Tiere umfasst. Außerdem reichern sich viele Xenobiotika (biosphärenfremde Stoffe) im Körper an, wodurch eine längere Einwirkung selbst geringer Konzentrationen dieser Stoffe zu pathologischen Veränderungen im Körper führt. Schließlich ist die paradoxe Wirkung kleiner Dosen vieler biologisch aktiver Verbindungen bekannt, wenn superniedrige Dosen (unter MPC) eine stärkere Wirkung auf den Körper haben als ihre durchschnittlichen Dosen und Konzentrationen.

Ein universeller Indikator für eine Veränderung der Homöostase eines Testorganismus ist der Stresszustand, wenn er aus einer „sauberen“ Umgebung in eine „kontaminierte“ Umgebung eintritt.

Unter Stress versteht man in der Biologie die Reaktion eines biologischen Systems auf extreme Umwelteinflüsse (Stressoren), die je nach Stärke, Intensität, Moment und Dauer der Einwirkung mehr oder weniger stark auf das System einwirken können.

Der stressige Einfluss der Umwelt führt zu einer Abweichung der Hauptparameter des Körpers vom optimalen Niveau.

Derzeit erfolgt die Bewertung des Grades der Umweltgefährdung traditionell dadurch, dass einzelne potenziell schädliche Stoffe oder Wirkungen in der Umwelt identifiziert und die erhaltenen Ergebnisse mit den gesetzlich festgelegten Höchstwerten für diese verglichen werden.

Die Umsetzung der Grundprinzipien der nachhaltigen Entwicklung der Zivilisation unter modernen Bedingungen ist nur möglich, wenn geeignete Informationen über den Zustand des Lebensraums als Reaktion auf anthropogene Einflüsse vorliegen, die im Rahmen des biologischen Monitorings gesammelt werden. Die Bewertung der Umweltqualität ist eine zentrale Aufgabe aller Aktivitäten im Bereich der Ökologie und des rationellen Naturmanagements. Schon allein der Begriff „Monitoring“ (aus dem Englischen. Überwachung - Kontrolle) bezeichnet die Durchführung von Tätigkeiten zur kontinuierlichen Überwachung, Messung und Bewertung des Zustands der Umwelt.

Gegenstand der Überwachung sind biologische Systeme und diese beeinflussende Faktoren. Gleichzeitig ist eine gleichzeitige Erfassung der anthropogenen Beeinflussung des Ökosystems und der biologischen Reaktion auf die Beeinflussung des gesamten Indikatorensets lebender Systeme wünschenswert.

Das grundlegende Prinzip des biologischen Monitorings ist die Festlegung eines optimalen - Kontroll- - Niveaus, von dem jede Abweichung auf eine Belastung hindeutet. Üblicherweise stellt sich bei der Bewertung des Optimums für einen Parameter die Frage, ob diese Bedingungen auch für andere Eigenschaften des Organismus optimal sind. Wenn die untersuchten Parameter jedoch die Haupteigenschaften des gesamten Organismus charakterisieren, ist ihr optimales Niveau ähnlich. Beispielsweise können sich so unterschiedliche und scheinbar völlig unabhängige Parameter wie die Asymmetrie morphologischer Merkmale, Blutparameter, Intensität des Sauerstoffverbrauchs, Wachstumsrhythmus und Häufigkeit von Chromosomenaberrationen synchron ändern, wenn sich unter einer bestimmten Stresseinwirkung das häufigste Grundmerkmal auswirkt der Organismus verändert sich tatsächlich - Entwicklungshomöostase.

2. Bioindikation der Umgebung

2.1 Allgemeine Grundsätze für die Verwendung von Bioindikatoren

Bioindikatoren(von bio und lat. indico - angeben, bestimmen) - Organismen, deren Vorhandensein, Anzahl oder Entwicklungsmerkmale als Indikatoren für natürliche Prozesse, Bedingungen oder anthropogene Veränderungen im Lebensraum dienen. Ihre Indikatorwertigkeit wird durch die ökologische Verträglichkeit des biologischen Systems bestimmt. Innerhalb der Toleranzzone ist der Körper in der Lage, seine Homöostase aufrechtzuerhalten. Jeder Faktor, der die "Komfortzone" für einen bestimmten Organismus überschreitet, ist stressig. In diesem Fall reagiert der Organismus mit einer Reaktion unterschiedlicher Intensität und Dauer, deren Manifestation von der Art abhängt und ein Indikator für seinen Indikatorwert ist. Es ist die Reaktion, die durch Bioindikationsmethoden bestimmt wird. Das biologische System reagiert auf den Einfluss der Umwelt als Ganzes und nicht nur auf einzelne Faktoren, und die Amplitude der Schwankungen der physiologischen Toleranz wird durch den inneren Zustand des Systems modifiziert - Ernährungsbedingungen, Alter, genetisch gesteuerte Resistenzen.

Die langjährige Erfahrung von Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern bei der Überwachung des Umweltzustands hat gezeigt, welche Vorteile lebende Indikatoren haben:

· sie können unter Bedingungen chronischer anthropogener Belastungen aufgrund der kumulativen Wirkung auch auf relativ schwache Einwirkungen reagieren; Reaktionen manifestieren sich während der Akkumulation bestimmter kritischer Werte der Gesamtdosisbelastungen;

· die Auswirkungen aller biologisch bedeutsamen Einwirkungen ausnahmslos zusammenfassen und den Zustand der Umwelt als Ganzes einschließlich ihrer Verschmutzung und anderer anthropogener Veränderungen widerspiegeln;

Beseitigung der Notwendigkeit, chemische und physikalische Parameter zu registrieren, die den Zustand der Umwelt charakterisieren;

die Geschwindigkeit der stattfindenden Änderungen festlegen;

Trends in der Entwicklung der natürlichen Umwelt aufzeigen;

die Wege und Orte der Anhäufung verschiedener Arten von Verschmutzungen und Giften in Ökosystemen und die möglichen Wege ihres Eintritts in die menschliche Nahrung angeben;

ermöglichen es, den Grad der Schädlichkeit aller vom Menschen synthetisierten Substanzen für wild lebende Tiere und für sich selbst zu beurteilen und gleichzeitig ihre Wirkung zu kontrollieren.

Es gibt zwei Reaktionsformen lebender Organismen, die für Bioindikationszwecke verwendet werden - Spezifisch Und unspezifisch. Im ersten Fall sind die laufenden Änderungen mit der Wirkung eines der Faktoren verbunden. Bei unspezifischer Bioindikation verursachen verschiedene anthropogene Faktoren die gleichen Reaktionen.

Je nach Art der Reaktion werden Bioindikatoren unterteilt in empfindlich Und kumulativ. Empfindliche Bioindikatoren reagieren auf Stress mit einer signifikanten Abweichung von der Lebensnorm, während kumulative Bioindikatoren anthropogene Auswirkungen akkumulieren, die das normale Niveau in der Natur ohne sichtbare Veränderungen deutlich überschreiten.

Seien Sie typisch für gegebene Bedingungen;

· im untersuchten Ökotop sehr häufig vorkommen;

· mehrere Jahre an diesem Ort leben, was es ermöglicht, die Dynamik der Verschmutzung zu verfolgen;

sich in für die Probenahme geeigneten Bedingungen befinden;

· direkte Analyse ohne Vorkonzentration von Proben ermöglichen;

durch eine positive Korrelation zwischen der Schadstoffkonzentration im Organismus-Indikator und dem Untersuchungsobjekt gekennzeichnet sein;

unter den natürlichen Bedingungen seiner Existenz verwendet werden; »haben eine kurze Ontogenese, um den Einfluss des Faktors auf nachfolgende Generationen verfolgen zu können.

Die Reaktion eines Bioindikators auf eine bestimmte physikalische oder chemische Wirkung muss klar zum Ausdruck kommen, d. h. spezifisch, einfach visuell oder mit Hilfe von Instrumenten zu registrieren.

Für die Bioindikation ist es notwendig, die empfindlichsten Gemeinschaften auszuwählen, die durch die maximale Ansprechrate und den Schweregrad der Parameter gekennzeichnet sind. Beispielsweise sind in aquatischen Ökosystemen Planktongemeinschaften am empfindlichsten, die aufgrund eines kurzen Lebenszyklus und einer hohen Reproduktionsrate schnell auf Umweltveränderungen reagieren. Benthische Gemeinschaften, in denen Organismen einen ziemlich langen Lebenszyklus haben, sind konservativer: In ihnen kommt es während einer chronischen Langzeitverschmutzung zu Umlagerungen, die zu irreversiblen Prozessen führen.

Zu den Methoden der Bioindikation, die bei der Untersuchung eines Ökosystems verwendet werden können, gehört die Identifizierung seltener und gefährdeter Arten im untersuchten Gebiet. Die Liste solcher Organismen ist in der Tat eine Reihe von Indikatorarten, die am empfindlichsten gegenüber anthropogenen Einflüssen sind.

2.2 Merkmale der Verwendung von Pflanzen als Bioindikatoren

Mit Hilfe von Pflanzen ist es möglich, die Bioindikation aller natürlichen Umgebungen durchzuführen. Indikatorpflanzen dienen zur Beurteilung der mechanischen und sauren Zusammensetzung von Böden, ihrer Fruchtbarkeit, Feuchtigkeit und Versalzung, des Grades der Mineralisierung des Grundwassers und des Grades der Belastung der atmosphärischen Luft mit gasförmigen Verbindungen sowie zur Bestimmung der trophischen Eigenschaften von Gewässern und der Grad ihrer Belastung mit Schadstoffen. Beispielsweise wird der Bleigehalt im Boden durch Schwingelarten angegeben (Festuca Eizelle usw.), gebogen (Agrotis tenuis usw.); Zink - Arten von Veilchen ( Viola dreifarbig usw.), Yarutki (Tlaspi Alpestre usw.); Kupfer- und Kobaltharze (Schweigen gemein etc.), viele Getreidearten und Moose.

Empfindliche Phytoindikatoren zeigen das Vorhandensein eines Schadstoffs in der Luft oder im Boden durch frühe morphologische Reaktionen an - eine Veränderung der Blattfarbe (Auftreten von Chlorose; gelbe, braune oder bronzene Farbe), verschiedene Formen von Nekrose, vorzeitiges Welken und Blattfall. Bei mehrjährigen Pflanzen verursachen Verunreinigungen Veränderungen in Größe, Form, Anzahl der Organe, Richtung des Sprosswachstums oder Veränderungen der Fruchtbarkeit. Solche Reaktionen sind normalerweise unspezifisch.

B. V. Vinogradov klassifizierte die Indikatorzeichen von Pflanzen als floristisch, physiologisch, morphologisch und phytocenotisch. Floristische Merkmale sind Unterschiede in der Zusammensetzung der Vegetation der untersuchten Gebiete, die durch bestimmte Umweltbedingungen entstanden sind. Sowohl das Vorhandensein als auch das Fehlen einer Art sind bezeichnend. Zu den physiologischen Merkmalen gehören Merkmale des Pflanzenstoffwechsels, anatomische und morphologische Merkmale - Merkmale der inneren und äußeren Struktur, verschiedene Entwicklungsanomalien und Neoplasmen, phytozönotische Merkmale - Merkmale der Struktur der Vegetationsdecke: Häufigkeit und Verbreitung von Pflanzenarten, Schichtung, Mosaik, Grad der Nähe.

Sehr oft werden für die Zwecke der Bioindikation verschiedene Anomalien des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung verwendet - Abweichungen von allgemeinen Mustern. Wissenschaftler systematisierten sie in drei Hauptgruppen, verbunden mit: (1) Hemmung oder Stimulierung des normalen Wachstums (Zwergwuchs und Riesenwuchs); (2) mit Verformungen von Stängeln, Blättern, Wurzeln, Früchten, Blüten und Blütenständen; (3) mit dem Auftreten von Neoplasmen (zu dieser Gruppe von Wachstumsanomalien gehören auch Tumore).

Gigantismus und Zwergwuchs werden von vielen Forschern als Missbildungen angesehen. Beispielsweise halbiert ein Überschuss an Kupfer im Boden die Größe des kalifornischen Mohns, und ein Überschuss an Blei führt zu einem Zwergwuchs des Teers.

Für die Zwecke der Bioindikation sind folgende Pflanzendeformationen von Interesse:

· Faszination - bandartige Abflachung und Verschmelzung von Stängeln, Wurzeln und Stielen;

· Frottee Blumen, bei denen sich die Staubblätter in Blütenblätter verwandeln;

· Verbreitung - Keimung von Blumen und Blütenständen;

· Seescheide- trichterförmige, becherförmige und röhrenförmige Blätter bei Pflanzen mit Lamellenblättern;

· die Ermäßigung- Rückentwicklung von Pflanzenorganen, Degeneration;

· Filiformität- fadenförmige Form der Blattspreite;

· Phyllodium Staubblätter - ihre Umwandlung in eine flache blattförmige Formation.

Biomonitoring kann durchgeführt werden, indem einzelne Leitpflanzen, eine Population einer bestimmten Art und der Zustand der Phytozönose insgesamt beobachtet werden. Auf Artenebene wird in der Regel ein spezifischer Hinweis auf einen einzelnen Schadstoff erzeugt, und auf Populations- oder Phytozönoseebene der allgemeine Zustand der natürlichen Umwelt.

2.3 Merkmale der Verwendung von Tieren als Bioindikatoren

Wirbeltiere dienen aufgrund der folgenden Merkmale auch als gute Indikatoren für den Zustand der Umwelt:

· Als Verbraucher befinden sie sich auf unterschiedlichen trophischen Ebenen von Ökosystemen und akkumulieren Schadstoffe über Nahrungsketten;

einen aktiven Stoffwechsel haben, der zur schnellen Manifestation der Auswirkungen negativer Umweltfaktoren auf den Körper beiträgt;

· über gut differenzierte Gewebe und Organe mit unterschiedlicher Fähigkeit zur Akkumulation toxischer Substanzen und mehrdeutige physiologische Reaktionen verfügen, was dem Forscher eine breite Palette von Tests auf der Ebene von Geweben, Organen und Funktionen ermöglicht;

· Komplexe Anpassungen von Tieren an Umweltbedingungen und deutliche Verhaltensreaktionen reagieren am empfindlichsten auf anthropogene Veränderungen, was es ermöglicht, schnelle Reaktionen auf die Auswirkungen direkt zu beobachten und zu analysieren;

An Tieren mit kurzem Entwicklungszyklus und zahlreichen Nachkommen lassen sich eine Reihe von Langzeitbeobachtungen durchführen und die Auswirkungen des Faktors auf nachfolgende Generationen verfolgen; für langlebige Tiere können besonders sensitive Tests entsprechend besonders gefährdeten Stadien der Ontogenese ausgewählt werden.

Der Hauptvorteil der Verwendung von Wirbeltieren als Bioindikatoren liegt in ihrer physiologischen Nähe zum Menschen. Die Hauptnachteile sind mit der Komplexität ihres Nachweises in der Natur, der Erfassung, der Artenidentifikation sowie der Dauer morphoanatomischer Beobachtungen verbunden. Zudem sind Tierversuche oft teuer und erfordern mehrfache Wiederholungen, um statistisch belastbare Aussagen zu erhalten.

Die Bewertung und Prognose des Zustands der natürlichen Umwelt unter Einbeziehung von Wirbeltieren erfolgt auf allen Ebenen ihrer Organisation. Auf organismischer Ebene werden mit Hilfe einer vergleichenden Analyse morphoanatomische, verhaltensbezogene und physiologisch-biochemische Parameter ausgewertet.

Morpho-anatomische Indikatoren beschreiben die Merkmale der äußeren und inneren Strukturen von Tieren und deren Veränderung unter dem Einfluss bestimmter Faktoren (Depigmentierung, Veränderungen der Haut, Gewebestruktur und Lage der Organe, Auftreten von Missbildungen, Tumoren und anderen pathologischen Manifestationen).

Verhaltens- und physiologisch-biochemische Parameter reagieren besonders empfindlich auf Veränderungen der äußeren Umgebung. Giftstoffe, die in die Knochen oder das Blut von Wirbeltieren eindringen, beeinträchtigen sofort die Funktionen, die die lebenswichtige Aktivität gewährleisten. Selbst bei einer eng begrenzten Wirkung eines Giftstoffes auf eine bestimmte Funktion spiegeln sich seine Verschiebungen aufgrund der Verflechtung lebenswichtiger Prozesse im Zustand des gesamten Organismus wider. Das Vorhandensein von Giftstoffen zeigt sich ganz deutlich in der Verletzung des Atemrhythmus, der Herzkontraktionen, der Verdauungsgeschwindigkeit, des Sekretionsrhythmus und der Dauer der Reproduktionszyklen.

Um das von verschiedenen Forschern in verschiedenen Gebieten gesammelte Material vergleichen zu können, sollte die Menge der Indikatorarten einheitlich und klein sein. Hier sind einige Kriterien für die Eignung verschiedener Säugetierarten für bioindikative Studien:

· Zugehörigkeit zu verschiedenen Teilen der trophischen Kette - pflanzenfressende, insektenfressende, räuberische Säugetiere;

Ansiedlung oder Fehlen großer Migrationen;

· breites Verbreitungsgebiet (relativ hohe Eurytopizität), d.h. dieses Kriterium schließt die Verwendung von Endemiten als Testindikatoren aus;

· Zugehörigkeit zu natürlichen Lebensgemeinschaften: Das Kriterium schließt synanthropische Arten aus, die sich in der Nähe menschlicher Behausungen ernähren und die Mikroelementzusammensetzung der Verschmutzung in einer bestimmten Region unzureichend charakterisieren;

· der Artenreichtum sollte ausreichend Material für die Analyse bieten;

· Einfachheit und Zugänglichkeit von Methoden zur Gewinnung von Arten.

Analysiert man nach diesen Kriterien Vertreter aller auf dem Territorium der GUS-Staaten vorkommenden Säugetierordnungen, kann man auf sieben Arten eingehen: die gemeine Spitzmaus (Wunden areneus), Europäischer Maulwurf (Talpa europaea), Altai-Maulwurf (Talpa Altaika), Braunbär (Ursus arctos), Elch (Alces Alces), Bank Wühlmaus (Clethrionomys Glareole), Rotrückenmaus (Clethrionomys rubulus).

2.4 Symbiotische Methoden in der Bioindikation

2.5 Anwendungen von Bioindikatoren

2.5.1 Beurteilung der Luftqualität

Luftverschmutzung betrifft alle lebenden Organismen, insbesondere aber Pflanzen. Aus diesem Grund eignen sich Pflanzen, auch die niederen, am besten, um die anfängliche Veränderung der Luftzusammensetzung zu erkennen. Die entsprechenden Indizes geben eine quantitative Vorstellung von der toxischen Wirkung von Luftschadstoffen.

Flechten sind symbiotische Organismen. Viele Forscher haben ihre Eignung für Bioindikationszwecke gezeigt. Sie haben sehr spezifische Eigenschaften, da sie auf Änderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre reagieren, eine andere Biochemie als andere Organismen haben, auf verschiedenen Arten von Substraten weit verbreitet sind, angefangen bei Felsen bis hin zu Rinde und Blättern von Bäumen, und sind bequem für die Exposition in verschmutzten Bereichen.

Es gibt vier ökologische Hauptgruppen von Flechten: epiphytisch - wächst auf der Rinde von Bäumen und Sträuchern; Pixel - wächst auf nacktem Holz; epigäisch- auf dem Boden; epilithisch- auf den Felsen. Von diesen sind epiphytische Arten am empfindlichsten gegenüber Luftverschmutzung. Mit Hilfe von Flechten ist es möglich, recht zuverlässige Daten über die Luftverschmutzung zu erhalten. Gleichzeitig kann eine Gruppe chemischer Verbindungen und Elemente unterschieden werden, für deren Wirkung Flechten eine überhöhte Empfindlichkeit aufweisen: Schwefel- und Stickstoffoxide, Fluorwasserstoff und Chlorid sowie Schwermetalle. Viele Flechten sterben bereits bei geringer Luftverschmutzung mit diesen Stoffen ab. Das Verfahren zur Bestimmung der Luftqualität anhand von Flechten wird als Flechtenindikation bezeichnet.

Die Luftreinheit kann mit höheren Pflanzen beurteilt werden. Zum Beispiel sind Gymnospermen hervorragende Indikatoren für die Reinheit der Atmosphäre. Es ist auch möglich, Mutationen in den Haaren der Tradescantia-Filamente zu untersuchen. Französische Wissenschaftler stellten fest, dass sich mit zunehmendem Ausstoß von Kohlenmonoxid und Stickoxiden, die von Verbrennungsmotoren in die Luft abgegeben werden, die Farbe seiner Filamente von blau nach rosa ändert. Die Folgen von Störungen in der individuellen Entwicklung von Pflanzen lassen sich auch durch die Häufigkeit des Auftretens morphologischer Abweichungen (Phänodevianten), den Wert schwankender Asymmetrieindikatoren (Abweichung von perfekter bilateraler und radialer Symmetrie) und die Methode der komplexen Analyse komplexer Strukturen aufzeigen organisiert (fraktale Analyse). Die Abweichungen von der Norm sind nur unter optimalen Bedingungen minimal und nehmen unter Stresseinflüssen zu.

Bioindikator für Umweltverschmutzung

2.5.2 Bewertung der Wasserqualität

Nahezu alle Gruppen von Gewässerbewohnern können zur biologischen Anzeige der Wasserqualität herangezogen werden: planktonische und benthische Wirbellose, Protozoen, Algen, Makrophyten, Bakterien und Fische. Jede von ihnen, die als biologischer Indikator fungiert, hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, die die Grenzen ihrer Verwendung bei der Lösung von Bioindikationsproblemen bestimmen, da alle diese Gruppen eine führende Rolle bei der allgemeinen Zirkulation von Substanzen in einem Reservoir spielen. Organismen, die üblicherweise als Bioindikatoren verwendet werden, sind für die Selbstreinigung des Reservoirs verantwortlich, beteiligen sich an der Schaffung der Primärproduktion und führen die Umwandlung von Stoffen und Energie in aquatischen Ökosystemen durch. Jede Schlussfolgerung auf der Grundlage der Ergebnisse einer biologischen Studie basiert auf der Gesamtheit aller gewonnenen Daten und nicht auf der Grundlage einzelner Befunde von Indikatororganismen. Sowohl bei der Durchführung der Studie als auch bei der Bewertung der erzielten Ergebnisse ist die Möglichkeit einer zufälligen lokalen Kontamination am Beobachtungspunkt zu berücksichtigen. Beispielsweise können verrottende Pflanzenreste, der Kadaver eines Frosches oder Fisches lokale Veränderungen in der Art der Population des Stausees verursachen.

2.5.3 Bodendiagnostik

Die theoretische Voraussetzung für die Anwendung der bodenzoologischen Methode für die Zwecke der Bodendiagnostik ist die von M. S. Gilyarov 1949 formulierte Idee des „ökologischen Standards“ einer Art - die Notwendigkeit einer Art für bestimmte Umweltbedingungen. Jede Art in ihrem Verbreitungsgebiet kommt nur in solchen Lebensräumen vor, die eine vollständige Palette von Bedingungen bieten, die für die Manifestation lebenswichtiger Aktivität erforderlich sind. Die Variationsbreite einzelner Umweltfaktoren charakterisiert die ökologische Plastizität der Art. Eurybionten sind für Indikatorzwecke nicht sehr geeignet, während Stenobionten als gute Indikatoren für bestimmte Umweltbedingungen und Substrateigenschaften dienen. Diese Bestimmung ist ein allgemeines theoretisches Prinzip in der biologischen Diagnostik. Die Verwendung einer Art als Hinweis gibt jedoch kein volles Vertrauen in die Richtigkeit der Schlussfolgerungen (hier gibt es eine „Regel der Lebensraumänderung“ und als Folge eine Änderung der ökologischen Eigenschaften der Art). Es ist besser, den gesamten Komplex von Organismen zu untersuchen, von denen einige Indikatoren für die Feuchtigkeit, andere für die Temperatur und wieder andere für die chemische oder mechanische Zusammensetzung sein können. Je häufiger Arten von Bodentieren in den verglichenen Gebieten vorkommen, desto eher lässt sich die Ähnlichkeit ihrer Lebensweise und damit die Einheitlichkeit des Bodenbildungsprozesses beurteilen. Mikroskopische Formen sind weniger nützlich als andere - Protozoen und Mikroarthropoden (Zecken, Springschwänze). Ihre Vertreter sind weltoffen, weil der Boden für sie kein einziger Lebensraum ist: Sie leben in einem System von Poren, Kapillaren, Hohlräumen, die in jedem Boden zu finden sind. Von den Mikroarthropoden sind die Indikatoreigenschaften von Panzermilben am besten untersucht. Die Zusammensetzung ihrer Lebensgemeinschaften hängt nicht nur von der Bodenbeschaffenheit, sondern auch von der Beschaffenheit und floristischen Zusammensetzung der Vegetation ab, daher ist es vielversprechend, dieses Objekt zu nutzen, um schädigende Einwirkungen auf den Boden aufzuzeigen.

Gemeinschaften großer wirbelloser Tiere (Regenwürmer, Tausendfüßler, Insektenlarven) sind besonders wertvoll und praktisch für die Indikatorarbeit. Also Staphyliniden der Gattung Bledius und Dunkellinge der Gattung Belopus weisen auf Solonchak-alkalische Böden hin, Tausendfüßler-Kivsyaki, einige Gnitzen und Lungenmollusken dienen als Indikatoren für den Kalkgehalt im Boden. Regenwürmer Oktolasium Laktat und einige Arten von Drahtwürmern sind Indikatoren für einen hohen Kalziumgehalt im Grundwasser.

Von Interesse ist die bodenalgologische Diagnostik, die auf der Annahme beruht, dass die Zonalität von Böden und Vegetation der Zonalität von Algengruppen entspricht. Sie manifestiert sich in der allgemeinen Artenzusammensetzung und dem Komplex dominanter Algenarten, dem Vorhandensein bestimmter Arten, der Art der Verbreitung entlang des Bodenprofils und dem Vorherrschen bestimmter Lebensformen.

3. Umweltbiotests

3.1 Aufgaben und Methoden der Biotestung der Umweltqualität

Beim Nachweis der anthropogenen Umweltverschmutzung werden neben chemisch-analytischen Methoden Methoden eingesetzt, die auf der Beurteilung des Zustands einzelner Personen, die einer belasteten Umwelt ausgesetzt sind, sowie ihrer Organe, Gewebe und Zellen beruhen. Ihre Verwendung ist auf die technische Komplexität und die begrenzten Informationen zurückzuführen, die chemische Methoden liefern können. Darüber hinaus können hydrochemische und chemisch-analytische Methoden aufgrund ihrer unzureichend hohen Empfindlichkeit unwirksam sein. Lebende Organismen können höhere Konzentrationen von Stoffen wahrnehmen als jeder analytische Sensor, und daher können die Biota toxischen Wirkungen ausgesetzt sein, die mit technischen Mitteln nicht erfasst werden.

Bei der Bioindikation geht es um die Identifizierung bereits bestehender oder kumulierender Belastungen durch Indikatorarten lebender Organismen und ökologischer Merkmale von Organismengemeinschaften. Besonderes Augenmerk wird derzeit auf Biotesttechniken gelegt, d.h. Verwendung biologischer Objekte unter kontrollierten Bedingungen als Mittel zur Bestimmung der Gesamttoxizität der Umwelt. Biotesting ist eine methodologische Technik, die auf der Bewertung der Wirkung eines Umweltfaktors, einschließlich eines toxischen, auf den Körper, seine separate Funktion oder sein System von Organen und Geweben basiert. Neben der Wahl eines Bioassays spielt die Wahl einer Testreaktion, also jenes Parameters des Körpers, der bei der Untersuchung gemessen wird, eine wichtige Rolle.

3.2 Grundlegende Bioassay-Ansätze

„Ansätze“ können bedingt Gruppen von Methoden genannt werden, die ähnliche Prozesse charakterisieren, die an Testobjekten unter dem Einfluss anthropogener Faktoren auftreten. Hauptansätze:

Biochemischer Ansatz

· Genetischer Ansatz

Morphologischer Ansatz

Physiologischer Ansatz

Biophysikalischer Ansatz

Immunologischer Ansatz

Biochemischer Ansatz

Der Stresseinfluss der Umwelt lässt sich anhand der Wirksamkeit biochemischer Reaktionen, der Höhe der enzymatischen Aktivität und der Akkumulation bestimmter Stoffwechselprodukte abschätzen. Änderungen des Gehalts bestimmter biochemischer Verbindungen im Körper, Indikatoren grundlegender biochemischer Prozesse und der DNA-Struktur als Ergebnis biochemischer Reaktionen können die notwendigen Informationen über die Reaktion des Körpers auf Stress liefern.

genetischer Ansatz

Das Vorhandensein und der Grad der Manifestation genetischer Veränderungen charakterisieren die mutagene Aktivität der Umwelt, und die Möglichkeit, genetische Veränderungen in Populationen aufrechtzuerhalten, spiegelt die Effizienz des Funktionierens des Immunsystems von Organismen wider.

Normalerweise werden die meisten genetischen Störungen von der Zelle erkannt und beseitigt, beispielsweise durch Apoptose durch intrazelluläre Systeme oder durch das Immunsystem. Ein signifikantes Überschreiten des spontanen Niveaus solcher Störungen ist ein Indikator für Stress. Genetische Veränderungen können auf Gen-, Chromosomen- und Genomebene nachgewiesen werden. Es ist üblich, die folgenden Arten von Mutationen zu unterscheiden. genetisch, oder Punkt, - Sie werden in zwei Gruppen eingeteilt: Basensubstitutionen in der DNA und Insertionen oder Deletionen von Nukleotiden, die zu einer Verschiebung des Leserahmens des genetischen Codes führen. Genmutationen werden auch in direkte und umgekehrte (Reversion) unterteilt. Frameshift-Mutationen sind viel weniger anfällig für spontane Reversionen als Basensubstitutionsmutationen. Chromosomal Umlagerungen (Aberrationen) bestehen in verschiedenen Verletzungen der Chromosomenstruktur. Genomisch Mutationen - eine Veränderung der Anzahl der Chromosomen im Zellkern.

Um die Auswirkungen von Schadstoffen zu diagnostizieren morphologische Merkmale Methoden zur Schätzung fluktuierender Asymmetrien werden angewendet.

Als Testfunktionen werden verwendet physiologische Parameter Wirbellose Süßwasser-Hydrobionten unterschiedlicher Phylogenese.

Immunologischer Ansatz bei der Beurteilung des Zustands der Umwelt ist die Untersuchung von Veränderungen der angeborenen und erworbenen Immunität bei Wirbellosen und Wirbeltieren.

Referenzliste

1. Biologische Kontrolle der Umwelt: Bioindikation und Biotest: ein Lehrbuch für Studenten. höher Lehrbuch Institutionen / O.P. Melechova, E.I. Sarapultseva, T.I. Evseeva und andere; ed. OP elekhova und E.I. Sarapulzewa. – 2. Auflage, rev. - M.: Verlagszentrum "Akademie", 2008

2. Biologische Methoden zur Bewertung der natürlichen Umwelt / Herausgegeben von N.N. Smirnova - M .: Verlag "Nauka", 1978

3. Die biologische Rolle von Spurenelementen. – M.: Nauka, 1983, 238f.

Staatliche Bildungseinrichtung Höhere Berufsbildung Vyatka State University Fakultät für Biologie Abteilung für Mikrobiologie Essay zum Thema: Pflanzen und Zh

Gegenwärtig sind die negativen Auswirkungen der atmosphärischen Luftverschmutzung auf die Vegetation offensichtlich. Die Luft ist nie sauber. Atmosphärische Luft ist eine erstaunliche Mischung aus Gasen und Dämpfen sowie mikroskopisch kleinen Partikeln unterschiedlicher Herkunft. Natürlich ist nicht jeder Bestandteil der atmosphärischen Luft ein Schadstoff. Dazu gehören diejenigen Bestandteile der Atmosphäre, die sich nachteilig auf Pflanzen auswirken. Die Wirkungen bestimmter Substanzen auf Pflanzen können spürbar sein, führen aber zu physiologischen Störungen, in manchen Fällen zum vollständigen Absterben und Absterben der Pflanze. Fast alle atmosphärischen Emissionen wirken sich negativ auf Pflanzen aus, jedoch verdienen die sogenannten prioritären Schadstoffe besondere Aufmerksamkeit:

Schwefeloxide aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe und der Metallschmelze;

Kleine Partikel von Schwermetallen;

Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in Fahrzeugabgasen;

Fluorverbindungen, die bei der Herstellung von Aluminium und Phosphaten entstehen;

photochemische Verschmutzung.

Es sind diese Verbindungen, die der Vegetation den größten Schaden zufügen, die Liste der Schadstoffe ist jedoch nicht auf sie beschränkt. Chloride, Ammoniak, Stickoxide, Pestizide, Staub, Ethylen und Kombinationen all dieser Substanzen können die Vegetation schädigen.

Unter den oben genannten Schadstoffen sind die größten Gefahren für Pflanzen, die in der Stadt wachsen, Emissionen in die Atmosphäre sowie Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid.

Die Wirkung jedes Schadstoffs auf Pflanzen hängt von seiner Konzentration und Expositionsdauer ab; wiederum reagiert jede Vegetationsart unterschiedlich auf die Einwirkung verschiedener Substanzen. Darüber hinaus kann jede pflanzliche Reaktion auf Luftverschmutzung durch den Einfluss vieler geophysikalischer Faktoren abgeschwächt oder verstärkt werden. So ist die Zahl der möglichen Kombinationen von Schadstoffen, die Änderung des Zeitpunkts ihrer Exposition, zu dem negative Auswirkungen auftreten, endlos.

Es ist allgemein bekannt, dass eine beträchtliche Menge an Schadstoffen, wenn sie aus der Atmosphäre austreten, auf der Vegetation abgelagert werden. Außerdem dringen diese Substanzen in Pflanzen und ihren intrazellulären Raum ein, wo einige von Pflanzenzellen absorbiert werden und eine Wechselwirkung mit Zellbestandteilen auftreten kann. Es liegt auf der Hand, dass es erst nach Abschluss all dieser Prozesse möglich ist, die Toxizität des Schadstoffs aufzudecken.

Die toxische Wirkung verschiedener Arten von Verschmutzungen auf die Vegetation kann sich auf verschiedene Weise manifestieren, führt jedoch meistens zu Stoffwechselstörungen. Jeder Stoff beeinflusst auf seine Weise die biochemischen und physiologischen Prozesse in Pflanzen. Ihre Reaktion auf diese Einflüsse äußert sich in Verletzungen der Struktur und Funktion des Gesamtsystems oder seiner einzelnen Komponenten. Diese Verletzungen können durch eine Reihe von Anzeichen gesehen werden, die sichtbar sind, wenn man ein natürliches Objekt genau betrachtet. Basierend auf der Analyse einer Reihe von literarischen Quellen und dem Studium von Pflanzengemeinschaften können unter den häufigsten Anzeichen einer Störung der Gehölzvegetation unter Bedingungen anthropogener und technogener Verschmutzung die folgenden unterschieden werden:

Das Auftreten von Totholz und geschwächten Bäumen unter den dominierenden Arten (Fichte in einem Fichtenwald, Eiche in einem Eichenwald, Birke in einem Birkenwald);

Eine (merkliche) Abnahme der Nadel- und Blattgröße in diesem Jahr im Vergleich zu den Vorjahren;

Vorzeitige (lange vor dem Herbst) Vergilbung und Laubfall;

Verlangsamung des Baumwachstums in Höhe und Durchmesser;

Das Auftreten von Chlorosen (d. h. vorzeitiges Altern von Blättern oder Nadeln unter Einfluss von Schadstoffen) und Nekrosen (d. h. Nekrosen von Pflanzengewebeabschnitten auch unter Einfluss von Schadstoffen) von Nadeln und Blättern. Außerdem lassen die Lage an der Pflanze und die Farbe der Nekrose mitunter Rückschlüsse auf Ausmaß und Art der Einwirkung zu. Es ist üblich zu unterscheiden zwischen: a) Randnekrose - dem Absterben von Gewebe an den Rändern des Blattes; b) mittlere Nekrose - der Tod von Blattgewebe zwischen den Venen; c) Punktnekrose - Nekrose des Blattgewebes in Form von Punkten und kleinen Flecken, die über die gesamte Oberfläche des Blattes verstreut sind;

Verkürzung der Lebensdauer von Nadeln;

Eine merkliche Zunahme von Bäumen, die durch Krankheiten und Insektenschädlinge (Pilze und Insekten) geschädigt sind;

Zuzug von Röhrenpilzen (Makromyceten) aus der Waldgesellschaft und Abnahme der Artenzusammensetzung und Abundanz von Agaric-Pilzen;

Abnahme der Artenzusammensetzung und des Vorkommens der wichtigsten Arten von epiphytischen Flechten (auf Baumstämmen lebend) und Abnahme des Bedeckungsgrades der Fläche von Baumstämmen durch Flechten.

Es sind mehrere Arten (Typen) der Auswirkungen von Luftverschmutzung auf Pflanzen bekannt, die bedingt in die Auswirkungen einer akuten Exposition gegenüber hohen Schadstoffkonzentrationen in einem kurzen Zeitraum und die Auswirkungen einer chronischen Exposition gegenüber niedrigen Konzentrationen über einen langen Zeitraum unterteilt werden können Zeitraum. Beispiele für Wirkungen einer akuten Exposition sind deutlich beobachtete Chlorosen oder Nekrosen von Blattgewebe, Abszission von Blättern, Früchten, Blütenblättern; Einrollen von Blättern; Stammkrümmung. Zu den Auswirkungen einer chronischen Exposition gehören die Verlangsamung oder das Anhalten des normalen Wachstums oder der normalen Entwicklung der Pflanze (was insbesondere zu einer Verringerung des Volumens der Biomasse führt); Chlorose oder Nekrose der Blattspitzen; langsames Absterben der Pflanze oder ihrer Organe. Manifestationen chronischer oder akuter Wirkungen sind häufig spezifisch für einzelne Schadstoffe oder deren Kombinationen.

Gegenwärtig ist die schädliche Wirkung der Luftverschmutzung auf verschiedene Bestandteile der Vegetation, wie beispielsweise Waldbaumarten, allgemein anerkannt. Zu den vorrangigen Schadstoffen gehören: Schwefeldioxid, Ozon, Peroxacetylnitrat (PAN), Fluoride.

Diese Substanzen stören verschiedene biochemische und physiologische Prozesse und die strukturelle Organisation von Pflanzenzellen. Es ist ein Fehler anzunehmen, dass Pflanzen erst geschädigt werden, wenn sichtbare Symptome der Phytotoxizität auftreten. Die Schädigung manifestiert sich hauptsächlich auf biochemischer Ebene (beeinflusst Photosynthese, Atmung, Biosynthese von Fetten und Proteinen usw.) und breitet sich dann auf die ultrastrukturelle (Zerstörung von Zellmembranen) und zelluläre (Zerstörung des Zellkerns, der Zellmembranen) Ebene aus. Erst dann entwickeln sich sichtbare Schadenssymptome.

Bei akuten Schäden an Baumbeständen durch Schwefeldioxid ist das Auftreten von nekrotischen Stellen typisch, hauptsächlich zwischen den Blattnerven, aber manchmal - bei Pflanzen mit schmalen Blättern - an den Blattspitzen und entlang der Ränder. Nekrotische Läsionen sind auf beiden Seiten des Blattes sichtbar. Zerstörte Bereiche des Blattgewebes sehen zunächst graugrün aus, als wären sie mit Wasser befeuchtet, werden dann aber trocken und verfärben sich rotbraun. Außerdem können helle Elfenbeinpunkte erscheinen. Große nekrotische Flecken und Flecken verschmelzen oft und bilden Streifen zwischen den Venen. Wenn die Nekroseläsion des Blattgewebes spröde wird, reißt und aus dem umgebenden Gewebe herausfällt, nehmen die Blätter eine perforierte Form an, was eine charakteristische Reaktion einer akuten Schwefeldioxidverletzung ist. Die Rolle von Grünflächen bei der Vermeidung von Luftverschmutzung durch Staub und Industrieemissionen kann nicht hoch genug eingeschätzt werden; Sie halten feste und gasförmige Verunreinigungen zurück und dienen als eine Art Filter, der die Atmosphäre reinigt. 1 m3 Luft in Industriezentren enthält 100 bis 500.000 Staub- und Rußpartikel, und im Wald sind es fast tausendmal weniger. Plantagen können auf den Kronen 6 bis 78 kg/ha festen Niederschlag zurückhalten, was 40 ... 80% der schwebenden Verunreinigungen in der Luft entspricht. Wissenschaftler haben berechnet, dass die Kronen von Fichtenbeständen jährlich 32 t/ha Staub filtern, Kiefer - 36, Eiche - 56, Buche - 63 t/ha.

Unter Bäumen ist der Staub während der Vegetationsperiode im Durchschnitt um 42,2 % und ohne Laub um 37,5 % geringer. Waldplantagen behalten ihre Staubdichtheit auch in einem blattlosen Zustand bei. Neben Staub nehmen Bäume auch schädliche Verunreinigungen auf: Bis zu 72 % Staub und 60 % Schwefeldioxid setzen sich auf Bäumen und Sträuchern ab.

Die Filterfunktion von Grünflächen erklärt sich aus der Tatsache, dass ein Teil der Gase während der Photosynthese absorbiert wird, der andere durch vertikale und horizontale Luftströmungen, die aufgrund der unterschiedlichen Lufttemperaturen entstehen, in die oberen Schichten der Atmosphäre abgegeben wird Freiflächen und unter dem Blätterdach des Waldes.

Die Staubdichtheit von Grünflächen besteht in der mechanischen Zurückhaltung von Staub und Gasen und deren anschließender Auswaschung durch Regen. Ein Hektar Wald reinigt 18 Millionen m3 Luft pro Jahr.

Untersuchungen zum Staubspeichervermögen von Bäumen in der Nähe von Zementwerken haben gezeigt, dass Schwarzpappel während der Vegetationsperiode bis zu 44 kg/ha Staub ablagert, Silberpappel - 53, Silberweide - 34, Eschenahorn - 30 kg/ha aus Staub. Unter dem Einfluss von Grünflächen nimmt die Schwefeldioxidkonzentration in einer Entfernung von 1000 m von einem Wärmekraftwerk, einem Hüttenwerk und einer Chemiefabrik um 20 ... 29% und in einer Entfernung von 2000 m um 38 ab. .. 42%. In der Region Moskau absorbieren Birkenbestände am effektivsten Schwefeldioxid.

Nehmen Sie aktiv Schwefelverbindungen aus der atmosphärischen Luft auf Plantagen von kleinblättriger Linde (der Schwefelgehalt in ihren Blättern betrug 3,3% der trockenen Blätter), Ahorn (3%), Rosskastanie (2,8%), Eiche (2,6%), Pappelweiß (2,5 %).

Während der Vegetationsperiode absorbiert 1 ha Balsamico-Pappelplantagen im Cis-Ural 100 kg Schwefeldioxid; In einem weniger belasteten Gebiet reichert sich auf 1 Hektar kleinblättriger Lindenplantagen bis zu 40 ... 50 kg Schwefel in den Blättern an. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Balsampappel in der Zone starker konstanter Gaskontamination am meisten Schwefelverbindungen absorbiert und weniger - glatte Ulme, Vogelkirsche und Ahorn. In der Zone mit mäßiger Gasverschmutzung sind die besten Indikatoren typisch für kleinblättrige Linde, Esche, Flieder und Geißblatt. Die Artenzusammensetzung der ersten beiden Gruppen bleibt in der Zone schwacher periodischer Gasbelastung erhalten. Viele Baumarten, die gegenüber Schwefelsäureanhydrid sehr resistent sind, haben geringe Gasabsorptionseigenschaften. Pflanzungen nehmen neben Schwefeldioxid auch Stickoxide auf. Neben diesen Hauptluftschadstoffen nehmen Grünflächen auch andere auf. Pappel, Weide, Esche mit bis zu 5 kg oder mehr Blättern nehmen während der Vegetationsperiode bis zu 200 ... 250 g Chlor auf, Sträucher - bis zu 100 ... 150 g Chlor.

Ein Baum neutralisiert während der Vegetationsperiode Bleiverbindungen, die in 130 kg Benzin enthalten sind. In Anlagen entlang der Autobahn beträgt der Bleigehalt 35 ... 50 mg pro 1 kg Trockenmasse und in der Zone einer sauberen Atmosphäre - 3 ... 5 mg. Alkalische, aromatische Kohlenwasserstoffe, Säuren, Ester, Alkohole usw. werden aktiv von Pflanzen aufgenommen.

Eine Verringerung der Gefahr einer Kontamination mit krebserzeugenden Stoffen durch Grünpflanzen wurde festgestellt.

Plantagen auf ausgelaugten städtischen Böden sind anfälliger für Rauschgase. Das Einbringen von mineralischen und organischen Düngemitteln in solche Böden erhöht die Gasresistenz von Baumarten.

Plantagen mit einer Filterkapazität (die durchschnittlich bis zu 60 t/ha Schadstoffe aufnehmen) sind in der Lage, die Beseitigung der Luftverschmutzung durch industrielle Ballungsräume zu bewältigen, deren Höchstwert 200 t/ha erreicht.

Die obigen Beispiele belegen überzeugend, dass Grünflächen zusammen mit dem Einsatz technischer Mittel zur Reinigung und Verbesserung der Produktionstechnologie eine bedeutende Rolle bei der Beseitigung und Lokalisierung schädlicher Verunreinigungen in der atmosphärischen Luft spielen. Die Waldplantagen selbst, die einen enormen Sanitär- und Hygienedienst leisten, leiden unter Staub- und Gasverschmutzung der Luft.

Abschluss

Pflanzenorganismen spielen eine Schlüsselrolle in der Biosphäre, indem sie jährlich riesige Mengen an organischem Material ansammeln und Sauerstoff produzieren. Die Menschheit nutzt Pflanzen als Hauptnahrungsquelle, technische Rohstoffe, Brennstoffe, Baustoffe. Die Aufgabe der Pflanzenphysiologie besteht darin, das Wesen der im Pflanzenorganismus ablaufenden Prozesse aufzudecken, ihre Verbindung, Veränderungen unter dem Einfluss der Umwelt und die Mechanismen ihrer Regulation festzustellen, um diese Prozesse zu steuern, um ein größeres Volumen zu erhalten Produktions.

Neuerdings haben Fortschritte in Molekularbiologie, Züchtung, Genetik, Zell- und Gentechnik einen großen Einfluss auf die Pflanzenphysiologie gehabt. Es ist den Errungenschaften der Molekularbiologie zu verdanken, dass bisher bekannte Fakten über die Rolle der Phytohormone in den Prozessen des Pflanzenwachstums und der Entwicklung eine neue Interpretation erfahren haben. Nun spielen Phytohormone eine wichtige Rolle bei der Regulation der wichtigsten physiologischen Prozesse. Eine der wichtigsten Aufgaben der Pflanzenphysiologie ist dabei die Aufklärung des Mechanismus der Hormonregulation.

Die Untersuchung auf molekularer Ebene hat viel zur Erklärung der Prozesse des Nährstoffeintrags in die Pflanze beigetragen. Jedoch. Es muss gesagt werden, dass die Fragen der Aufnahme und insbesondere der Bewegung von Nährstoffen durch die Pflanze weitgehend ungeklärt sind.

In den letzten Jahren wurden große Fortschritte beim Verständnis der primären Prozesse der Photosynthese erzielt, obwohl viele Fragen weiterer Untersuchungen bedürfen. Wenn der Mechanismus des Prozesses der Photosynthese vollständig aufgedeckt ist, wird der Traum der Menschheit, diesen Prozess in einer künstlichen Installation zu reproduzieren, wahr.

Somit wird die immer breitere Anwendung der durch molekularbiologische Forschung entdeckten Prinzipien bei der Untersuchung von Prozessen auf der Ebene der ganzen Pflanze und Pflanzengemeinschaften es ermöglichen, sich der Kontrolle des Wachstums, der Entwicklung und folglich der Produktivität von Pflanzen zu nähern Organismen.