Як забруднення впливає тварин. Вплив забруднення атмосферного повітря на тварин

Чим небезпечне брудне повітря?

Людина за добу вдихає до 24 кг повітря, це як мінімум у 16 ​​разів більше, ніж кількість води, що випивається на добу. Але чи думаємо ми про те, чим ми дихаємо? Адже при колосальній кількості машин, тютюнового диму, електроприладів, частинок, що випаровуються від миючих та чистячих засобів, і багато іншого повітря, яке ми вдихаємо, не є чистим. З чого ж складається брудне повітря і чим воно небезпечне?

Як відомо, частинки повітря мають електричні заряди. Процес утворення цих зарядів називається іонізацією, а заряджена молекула – іоном чи аероіоном. Якщо іонізована молекула осіла на частинці рідини або порошинці, такий іон називається важким.

Іони повітря бувають двох зарядів - позитивним та негативним.

Негативно заряджені іони благотворно впливають на здоров'я людини. У чистому повітрі абсолютно відсутні важкі іони, а отже, таке повітря сприятливе для людини. Саме тому людям необхідно частіше бувати на свіжому повітрі, на природі, далеко від міського смоку та впливу шкідливих факторів навколишнього середовища.

Найбільш чутливі до несприятливого впливу позитивних іонів (у домашньому пилу одних тільки металів виявлено кілька десятків, у тому числі і таких токсичних і небезпечних, як кадмій, свинець, миш'як та ін.) ті категорії людей, які тривалий час перебувають у закритому приміщенні, це діти (особливо молодшого віку), вагітні та годуючі жінки, хворі та літні.

Як впливає брудне повітря на людину?

Відомо, що все електронне та електричне обладнання виділяє позитивно заряджені іони, а відтворення негативно заряджених аероіонів, які постійно споживає людина та домашні тварини, у приміщенні немає.

Забруднення повітря разом із порушенням природного фізичного складу робить повітряне середовище навколишнє нас вкрай несприятливим для життя, що за останніми науковими даними змушує організм людини 80% своїх внутрішніх ресурсів витрачати тільки на забезпечення можливості існування в ній.

Якби ми тільки могли розташувати наші будинки в лісі та дозволити самій природі очищати, освіжати повітря!

Однак практично це нереально, але Ви можете використовувати Системи Очищення Повітря, що відтворюють природне очищення за допомогою іонізації та озону низької концентрації. Ці системи можуть використовуватися в будинках, офісах, готелях, домашніх тваринах, сільському господарстві і навіть автомобілях.

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з того часу, як з'явилося високоіндустріальне суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився обсяг цього втручання, воно стало різноманітнішим, і зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства.

Людині доводиться дедалі більше втручатися у господарство біосфери – тієї частини нашої планети, де існує життя. Біосфера Землі нині піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому можна виділити кілька найбільш суттєвих процесів, кожен з яких не покращує екологічну ситуацію на планеті.

Найбільш масштабним і значним є хімічне забруднення середовища невластивими речовинами хімічної природи. Серед них газоподібні та аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення вуглекислого газу атмосфері. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення ґрунту пестицидами та його підвищена кислотність, що веде до розпаду екосистеми. У цілому нині всі розглянуті чинники, яким можна приписати забруднює ефект, помітно впливають на процеси, які у біосфері.

Приказка «необхідна як повітря» не випадкова. Народна мудрість не помиляється. Без їжі людина може прожити 5 тижнів, без води – 5 діб, без повітря – трохи більше 5 хвилин. У більшості світу повітря важке. Те, чим він засмічений, на долоні не відчути, не побачити оком. Однак щороку на голови городян падає до 100 кг забруднюючих речовин. Це тверді частинки (пил, зола, сажа), аерозолі, вихлопні гази, пари, дим та ін. Багато речовин вступають в атмосфері в реакції між собою, утворюючи нові, часто ще токсичніші сполуки.

Серед речовин, що викликають хімічне забруднення міського повітря, найбільш поширені оксиди азоту, сірки (сірчистий газ), чадний газ (окис вуглецю), вуглеводні, важкі метали.

Забруднення повітря негативно впливає на стан здоров'я людини, на тваринах і рослинах. Наприклад, механічні частинки, дим і кіптяву в повітрі викликають легеневі захворювання. Чадний газ, що міститься у вихлопних викидах автомобілів, у тютюновому димі, призводить до кисневого голодування організму, тому що пов'язує гемоглобін крові. У вихлопних газах містяться сполуки свинцю, що викликають загальну інтоксикацію організму.

Що стосується ґрунту, то можна відзначити, що північні тайгові ґрунти відносно молоді та нерозвинені, тому часткове механічне руйнування не позначається суттєво на їх родючості по відношенню до деревної рослинності. Але зрізання гумусового горизонту або насипання ґрунту викликає загибель кореневищ ягідних чагарників брусниці та чорниці. А оскільки ці види розмножуються переважно кореневищами, вони зникають на трасах трубопроводів і дорогах. Їхнє місце займають господарсько менш цінні злаки та осоки, які викликають природне задернение грунту і ускладнюють природне відновлення хвойних порід. Така тенденція і характерна для нашого міста: кислий ґрунт за своїм початковим складом і без того малоплодородний (враховуючи бідну мікрофлору ґрунтів та видовий склад ґрунтових тварин), а також забруднений токсичними речовинами, що надходять з повітря та талих вод. Ґрунти у місті в більшості випадків перемішані та насипні з високим ступенем ущільнення. Небезпечним є і вторинне засолення, що виникає при застосуванні соляних сумішей проти дорожнього зледеніння, і процеси урбанізації, та застосування мінеральних добрив.

Безумовно, за допомогою методів хімічного аналізу можна встановити присутність шкідливих речовин у навколишньому середовищі навіть у незначних кількостях. Однак цього виявляється недостатньо для того, щоб визначити якісний вплив цих речовин на людину та навколишнє середовище, і тим більше віддалені наслідки. До того ж можна лише неповною мірою оцінити загрозу з боку містяться в атмосфері, воді, грунті забруднюючих речовин, розглядаючи вплив лише окремих речовин без їхньої можливої ​​взаємодії з іншими речовинами. Тому контроль за якістю компонентів природи повинен відстежуватися більш ранній стадії з метою попередження небезпеки. Навколишній світ рослин чутливіший і інформативніший за будь-які електронні прилади. Цій меті можуть бути спеціально підібрані види рослин, що містяться у відповідних умовах, так звані фітоіндикатори, які забезпечують раннє розпізнавання можливої ​​небезпеки для атмосфери та ґрунтів міста, що виходить від шкідливих речовин.

Основні забруднюючі речовини

Людина забруднює атмосферу вже тисячоліттями, проте наслідки вживання вогню, яким користувався весь цей період, були незначні. Доводилося миритися з тим, що дим заважав подиху, а сажа лягала чорним покривом на стелі та стінах житла. Тепло, що виходить, було для людини важливіше, ніж чисте повітря і не закопчені стіни печери. Це початкове забруднення повітря не було проблеми, бо люди мешкали тоді невеликими групами, займаючи велике незаймане природне середовище. І навіть значне зосередження людей на порівняно невеликій території, як це було в класичній старовині, не супроводжувалося ще серйозними наслідками.

Так було аж до початку ХІХ століття. Лише за останні сторіччя розвиток промисловості "обдарував" нас такими виробничими процесами, наслідки яких спочатку людина ще не могла собі уявити. Виникли міста-мільйонери, зростання яких зупинити не можна. Все це результат великих винаходів та завоювань людини.

В основному є три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного з цих джерел у забрудненні повітря дуже відрізняється залежно від місця. Зараз загальновизнано, що найбільше забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднень – теплоелектростанції, побутові котельні, які разом із димом викидають у повітря сірчистий та вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, що викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частинки та сполуки ртуті та миш'яку; хімічні та цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють у повітря внаслідок спалювання палива для потреб промисловості, опалення житла, роботи транспорту, спалювання та переробки побутових та промислових відходів. Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні, що надходять безпосередньо в атмосферу, і вторинні, що є результатом перетворення останніх. Так, сірчистий газ, що надходить в атмосферу, окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали амонію сульфату. Ось деякі із забруднювачів: а) Оксид вуглецю. Виходить при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітря він потрапляє під час спалювання твердих відходів, з вихлопними газами та викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менше ніж 1250млн. т. Оксид вуглецю є з'єднанням, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери і сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.

б) Сірчистий ангідрид. Виділяється у процесі згоряння сірковмісного палива чи переробки сірчистих руд (до 170 млн. т. на рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах. Тільки США загальна кількість викинутого у повітря сірчистого ангідриду становило 65% від загальносвітового викиду.

в) Сірчаний ангідрид. Утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових смолоскипів хімічних підприємств відзначається при низькій хмарності та високій вологості повітря. Листові платівки рослин, які ростуть з відривом менше 11км. від таких підприємств, зазвичай, буває густо усіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової та чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

г) Сірководень та сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду є підприємства з виробництва штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, і навіть нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами зазнають повільного окислення до сірчаного ангідриду.

д) Окиси азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту та нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що у атмосферу, становить 20 млн. т. на рік.

е) З'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторовмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук – фтороводню або пилу фториду натрію та кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

ж) З'єднання хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, пестициди, що містять хлор, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлору та парів соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук та їх концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну та при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних металів та отруйних газів.

з) Діоксид сірки (SO2) та сірчаний ангідрид (SO3). У комбінації із зваженими частинками та вологою надають найбільш шкідливий вплив на людину, живі організми та матеріальні цінності. SO2 - безбарвний і негорючий газ, запах якого починає відчуватися за його концентрації повітря 0,3-1,0 млн. , а за концентрації понад 3 млн. має гострий дратівливий запах. Це один із найпоширеніших забруднювачів атмосфери. Широко зустрічається як продукт металургійної та хімічної промисловості, напівпродукт виробництва сірчаної кислоти, головний компонент викидів теплових електростанцій та численних котелень, що працюють на сірчистих видах палива, особливо на вугіллі. Сірчистий газ – один із головних компонентів, що беруть участь в утворенні кислотних дощів. За своїми властивостями безбарвний, отруйний, канцерогенний, має гострий запах. Діоксид сірки в суміші з твердими частинками та сірчаною кислотою вже при середньорічному вмісті 0,04-0,09 млн. та концентрації диму 150-200 мкг/м3 призводить до збільшення симптомів утрудненого дихання та хвороб легень. Так при середньодобовому вмісті SO2 0,2-0,5 млн. та концентрації диму 500-750 мкг/м3 спостерігається різке збільшення числа хворих та смертельних наслідків.

Малі концентрації SO2 при дії на організм подразнюють слизові оболонки, вищі – викликають запалення слизових носа, носоглотки, трахеї, бронхів, інколи ж призводять до носових кровотеч. При тривалому контакті відкривається блювання. Можливі гострі отруєння зі смертельними наслідками. Саме сірчистий газ був головним компонентом знаменитого Лондонського смогу 1952 року, коли загинула велика кількість людей.

Гранично допустима концентрація SO2 -10 мг/м3. поріг запаху – 3-6 мг/м3. Перша допомога при отруєнні сірчистим газом – свіже повітря, свобода дихання, кисневі інгаляції, промивання очей, носа, полоскання носоглотки 2%-ним розчином соди.

У межах нашого міста викиди в атмосферу здійснюються котельнею та автотранспортом. В основному це вуглекислий газ, сполуки свинцю, оксиди азоту, сірки (сірчистий газ), чадний газ (окис вуглецю), вуглеводні, важкі метали. Родовища практично не забруднюють атмосферу. Це підтверджують дані.

Але наявність далеко не всіх забруднювачів можна визначити за допомогою фітоіндикації. Однак цей метод забезпечує більш раннє порівняно з інструментальним розпізнаванням можливостей небезпеки, що виходить від шкідливих речовин. Специфікою цього є підбір рослин – індикаторів, що мають характерними чутливими властивостями при контакті зі шкідливими речовинами. Методи біоіндикації, з урахуванням кліматичних та географічних особливостей регіону, можуть бути успішно застосовані як складова галузевого виробничого екологічного моніторингу.

Проблема контролю викиду в атмосферу забруднюючих речовин промисловими підприємствами (ГДК)

Пріоритет у сфері розробки гранично допустимих концентрацій у повітрі належить СРСР. ГДК – такі концентрації, які впливають на людину та її потомство прямого чи непрямого впливу, не погіршують їх працездатності, самопочуття, а також санітарно-побутових умов життя людей.

Узагальнення всієї інформації з ГДК, одержуваної всіма відомствами, здійснюється у МГО – Головній геофізичній обсерваторії. Щоб за результатами спостережень визначити значення повітря, виміряні значення концентрацій порівнюють з максимальною разовою гранично допустимою концентрацією та визначають число випадків, коли були перевищені ГДК, а також у скільки разів найбільше значення було вище ГДК. Середнє значення концентрації протягом місяця чи протягом року порівнюють з ГДК тривалого дії – середньостійкої ГДК. Стан забруднення повітря декількома речовинами, які спостерігаються в атмосфері міста, оцінюється за допомогою комплексного показника – індексу забруднення атмосфери (ІЗА). Для цього нормовані на відповідне значення ГДК та середні концентрації різних речовин за допомогою нескладних розрахунків призводять до величини концентрацій сірчистого ангідриду, а потім підсумовують.

Ступінь забруднення повітря основними забруднювальними речовинами перебуває у прямої залежності від промислового розвитку міста. Найбільші максимальні концентрації притаманні міст із чисельністю населення понад 500тис. жителів. Забруднення повітря специфічними речовинами залежить від виду промисловості, розвиненої у місті. Якщо у великому місті розміщено підприємства кількох галузей промисловості, то створюється дуже високий рівень забруднення повітря, проте проблема зниження викидів досі залишається невирішеною.

ГДК (гранично допустимі концентрації) деяких шкідливих речовин. ГДК, розроблені та затверджені законодавством нашої країни, - це максимальний рівень вмісту даної речовини, яку людина може переносити без шкоди здоров'ю.

В межах нашого міста та за його межами (на родовищах) викиди діоксиду сірки від виробництва (0,002-0,006) не перевищують ГДК (0,5), викиди загальних вуглеводнів (менше 1) не перевищують ГДК (1). За даними УНІР концентрація масових викидів СО, NO, NO2 від котелень (парових та водогрійних котлів) не перевищує норми ПДВ.

2. 3. Забруднення атмосфери викидами рухомих джерел (автотранспорт)

Основний внесок у забруднення повітря роблять автомобілі, що працюють на бензині (у США на їхню частку припадає близько 75%), потім літаки (приблизно 5%), автомобілі з дизельними двигунами (близько 4%), трактори та сільськогосподарські машини (близько 4%) , залізничний та водний транспорт (приблизно 2%). До основних забруднюючих атмосферу речовин, які викидають рухомі джерела (загальна кількість таких речовин перевищує 40%), відноситься оксид вуглецю, вуглеводні (приблизно 19%) та оксиди азоту (близько 9%). Оксид вуглецю (СО) і оксиди азоту (NОх) надходять в атмосферу тільки з вихлопними газами, тоді як не повністю згорілі вуглеводні (HnCm) надходять як разом з вихлопними газами (це становить приблизно 60% від загальної маси вуглеводнів, що викидаються). картера (близько 20%), паливного бака (близько 10%) та карбюратора (приблизно 10%); тверді домішки надходять переважно з вихлопними газами (90%) і з картера (10%).

Найбільше забруднюючих речовин викидається при розгоні автомобіля, особливо при швидкому, а також при русі з малою швидкістю (з діапазону найбільш економічних). Відносна частка (від загальної маси викидів) вуглеводнів та оксиду вуглецю найбільш висока при гальмуванні та на холостому ході, частка оксидів азоту – при розгоні. З цих даних випливає, що автомобілі особливо сильно забруднюють повітряне середовище при частих зупинках і під час руху з малою швидкістю.

Створювані в містах системи руху в режимі "зеленої хвилі", що істотно скорочують зупинку транспорту на перехрестях, покликані скоротити забруднення атмосферного повітря в містах. Великий вплив на якість та кількість викидів домішок надає режим роботи двигуна, зокрема, співвідношення між масами палива та повітря, момент запалення, якість палива, відношення поверхні камери згоряння до її об'єму та ін. згоряння, скорочуються викиди оксиду вуглецю та вуглеводнів, але зростає викид оксидів азоту.

Незважаючи на те, що дизельні двигуни більш економічні, таких речовин, як СО, HnCm, NOх, викидають не більше ніж бензинові, вони істотно більше викидають диму (переважно незгорілого вуглецю), який до того ж володіє неприємним запахом, що створюється деякими незгорілими вуглеводнями. У поєднанні ж із створюваним шумом дизельні двигуни не тільки сильніше забруднюють середовище, але й впливають на здоров'я людини набагато більшою мірою, ніж бензинові.

Основні джерела забруднення атмосфери у містах – автотранспорт та промислові підприємства. У той час як промислові підприємства в межах міста неухильно знижують кількість шкідливих викидів, автомобільний парк є справжнім лихом. Вирішенню цієї проблеми допоможе переведення транспорту на високоякісний бензин, грамотна організація руху.

Іони свинцю накопичуються в рослинах, але не проявляються зовні, тому що іони зв'язуються зі щавлевою кислотою, утворюючи оксолати. Ми ж у своїй роботі використовували фітоіндикацію за зовнішніми змінами (макроскопічними ознаками) рослин.

2. 4. Вплив забруднення атмосфери на людину, рослинний та тваринний світ

Всі забруднюючі атмосферне повітря речовини більш чи меншою мірою надають негативний вплив на здоров'я людини. Ці речовини потрапляють до людини переважно через систему дихання. Органи дихання страждають від забруднення безпосередньо, оскільки близько 50% частинок домішки радіусом 0,01-0,1 мкм, що проникають у легені, осідають у них.

Частки, що проникають в організм, викликають токсичний ефект, оскільки вони: а) токсичні (отруйні) за своєю хімічною або фізичною природою; б) є ​​перешкодою для одного або декількох механізмів, за допомогою яких нормально очищається респіраторний (дихальний) тракт; в) служать носієм поглинутого організмом отруйної речовини.

3. ДОСЛІДЖЕННЯ АТМОСФЕРИ З ДОПОМОГЮ

РОСЛИН-ІНДИКАТОРІВ

(ФІТОІНДИКАЦІЯ СКЛАД ПОВІТРЯ)

3. 1. Про методи фітоіндикації забруднень наземних екосистем

Одним із найважливіших напрямів екологічного моніторингу виступає сьогодні фітоіндикація. Фітоіндикація - це один із способів біоіндикації, тобто оцінка стану навколишнього середовища по реакції рослин. Якісний та кількісний склад атмосфери впливає на життя та розвиток усіх живих організмів. Присутність шкідливих газоподібних речовин у повітрі дуже впливає на рослини.

Метод біоіндикації як інструмент спостереження за станом довкілля набув останніми роками великого поширення в Німеччині, Нідерландах, Австрії, Центральній Європі. Необхідність біоіндикації зрозуміла в аспекті контролю за екосистемою загалом. Особливої ​​ваги методи фітоіндикації набувають у межах міста та її околиць. Як фітоіндикатори використовуються рослини, при цьому досліджується цілий комплекс їх макроскопічних ознак.

На основі теоретичного аналізу та власних нами зроблено спробу опису деяких оригінальних, доступних в умовах школи методів фітоіндикації забруднень наземних екосистем на прикладі змін зовнішніх ознак рослин.

Незалежно від видової приналежності рослин можна в процесі індикації виявити наступні морфологічні зміни

Хлороз – бліда забарвлення листя між жилками, що спостерігається у рослин на відвалах, що залишилися після видобутку важких металів, або хвої сосни при слабкому впливі газових викидів;

Почервоніння – плями на листі (накопичення антоціану);

Пожовтіння країв та ділянок листя (у листяних дерев під впливом хлоридів);

Побуріння чи побронзовування (у листяних дерев часто показник початкової стадії важких некротичних ушкоджень, у хвойних – служить подальшої розвідки зон димових ушкоджень);

Некрози – відмирання ділянок тканини – важливий симптом при індикації (зокрема: точкові, міжжилкові, крайові та інших.);

Опадіння листя – деформація – зазвичай відбувається після некрозів (наприклад, зменшення тривалості життя хвої, її осипання, опадіння листя у лип та каштанів під впливом солі для прискорення танення льоду або у чагарників під дією оксиду сірки);

Зміна розмірів органів рослин, плодючості.

Для того, щоб визначити, про що свідчать дані морфологічні зміни рослин-фітоіндикаторів, ми застосовували деякі методики.

При обстеженні ушкоджень хвої сосни важливими параметрами вважаються приріст пагонів, верхівкові некрози та тривалість життя хвої. Одним із позитивних моментів на користь даного методу є можливість проводити обстеження цілий рік, у тому числі й у межах міста.

У районі, що вивчається, вибиралися або молоді дерева, віддалені один від одного на відстані 10 - 20 м, або бічні пагони в четвертій зверху мутовці дуже високих сосен. В обстеженні виявлялися два важливі біоіндикаційні показники: клас пошкодження та всихання хвої та тривалість життя хвої. Внаслідок експрес-оцінки визначився ступінь забруднення повітря.

В основу описаної методики були покладені дослідження С. В. Алексєєва, А. М. Беккер.

Для визначення класу пошкодження та усихання хвої об'єктом розгляду виступала верхівкова частина стовбура сосни. Станом хвоїнок ділянки центральної втечі (другої зверху) попереднього року визначали клас пошкодження хвої за шкалою.

Клас ушкодження хвої:

I – хвоїнки без плям;

II – хвоїнки з невеликою кількістю дрібних плям;

III – хвоїнки з великою кількістю чорних і жовтих плям, деякі з них великі, на всю ширину хвоїнки.

Клас усихання хвої:

I – немає сухих ділянок;

II – усох кінчик, 2 – 5 мм;

III – усохла 1/3 хвоїнки;

IV - вся хвоїнка жовта або наполовину суха.

Оцінка тривалості життя хвої нами робилася станом верхівкової частини стовбура. Приріст брався за кілька останніх років, причому вважається, що за кожен рік життя утворюється одна мутовка. Для отримання результатів необхідно було визначити повний вік хвої – кількість ділянок стовбура з повністю збереженою хвоєю плюс частка збереженої хвої на наступній ділянці. Наприклад, якщо верхівкова частина і дві ділянки між мутовками повністю зберегли свою хвою, а на наступному збереглася половина хвої, то результат дорівнюватиме 3,5 (3 + 0, 5 = 3,5).

Визначивши клас пошкодження та тривалість життя хвої, можна було оцінити клас забруднення повітря за таблицею

В результаті проведених нами досліджень хвої сосни на предмет класу пошкодження та всихання хвої з'ясувалося, що у місті невелика кількість дерев, у яких спостерігається всихання кінчиків хвої. В основному це був хвоя 3-4 років життя, хвоїнки були без плям, але в деяких спостерігалося усихання кінчика. Зроблено висновок, що повітря в межах міста чисте.

З використанням даної методики біоіндикації протягом ряду років можна мати можливість отримати достовірні відомості про газодимові забруднення як у самому місті, так і його околицях.

Іншими рослинними об'єктами біоіндикації забруднень наземних екосистем можуть бути:

➢ крес-салат як тест-об'єкт для оцінки забруднення ґрунту та повітря;

➢ лишайникова рослинність – при картуванні місцевості за їх видовим різноманіттям;

Лишайники дуже чутливі до забруднення повітря і гинуть при високому вмісті в ньому чадного газу, сполук сірки, азоту та фтору. Ступінь чутливості у різних видів неоднаковий. Тому їх можна використовувати як живі індикатори чистоти навколишнього середовища. Цей метод дослідження називається ліхеноіндикація.

Існує два способи застосування методу ліхеноіндикації: активний та пасивний. У разі активного методу листові лишайники типу Гіпогімнії виставляються на спеціальних дошках по сітці спостережень, а пізніше визначаються пошкодження на тілі лишайників шкідливими речовинами (приклад був взятий з даних щодо визначення методом біоіндикації ступеня забруднення повітря поблизу алюмінієвого металургійного заводу. Це дозволяє зробити безпосередньо У межах міста Когалима були знайдені Пармелія здута і Ксанторія настінна, але в малих кількостях.За межами міста ці види лишайників зустрінуті у великих кількостях, причому з неушкодженими тілами.

У разі пасивного методу використовують картування лишайників. Вже в середині 19 століття спостерігалося таке явище, що через забруднення повітря шкідливими речовинами лишайники зникали з міст. Лишайники можуть бути використані для диференційованого відображення ділянок забруднення повітряного середовища на великих просторах, так і джерел забруднення, що діють на невеликих територіях. Нами було проведено оцінку забруднення повітря за допомогою лишайників-індикаторів. Ступінь забруднення повітря в місті ми оцінювали по різноманіттю різних лишайників.

У нашому випадку було зібрано різні види лишайників як на території міста, так і на прилеглій до міста території. Результати були занесені до окремої таблиці.

Нами відмічено слабке забруднення у місті та не відзначено зону забруднення за межами міста. Про це свідчать виявлені види лишайників. Враховувалося також повільне зростання лишайників, розрідженість крон міських дерев на відміну лісу, дію прямих сонячних променів на стовбури дерев.

І все ж рослини-фітоіндикатори говорили нам про слабке забруднення повітря в місті. Але чим? Щоб визначити, яким газом забруднена атмосфера, ми використовували таблицю № 4 . З'ясувалося, що кінці хвоїнок набувають бурого відтінку при забрудненні атмосфери сірчистим газом (від котельні), а при сильніших його концентраціях відбувається загибель лишайників.

Для порівняння ми провели досвідчені роботи, які показали нам наступні результати: дійсно зустрічалися знебарвлені пелюстки садових квіток (петунія), але помічена була їх невелика кількість, тому що вегетаційні процеси та процеси цвітіння в нашій місцевості нетривалі, а також некритична концентрація сірчистого газу .

Щодо досвіду № 2 «Кислотні дощі та рослини» то, судячи з зібраних нами гербарних зразків, зустрічалося листя з некротичними плямами, але плями проходили по краю листка (хлороз), а при дії кислотних дощів спостерігається поява бурих некротичних плям по всій платівці листка .

3. 2. Дослідження ґрунту за допомогою рослин-індикаторів – ацидофілів та кальцефобів

(Фітоіндикація складу ґрунту)

У процесі історичного розвитку склалися види чи спільноти рослин, пов'язані з певними умовами проживання настільки міцно, що екологічні умови можуть бути розпізнані за присутністю цих видів рослин або їх угруповань. У зв'язку з цим виділені групи рослин, пов'язаних з наявністю у складі ґрунту хімічних елементів:

➢ нітрофіли (мар біла, кропива дводомна, кипрей вузьколистий та ін.);

➢ кальцефіли (модерниця сибірська, мордовник, венерин черевичок, ін.);

➢ кальцефоби (верес, сфагнові мохи, гармата, вейник очеретяний, плаун сплюснутий, плаун булавоподібний, хвощі, папороті).

У процесі дослідження нами було встановлено, що на території міста сформувалися ґрунти, бідні на азот. Цей висновок був зроблений завдяки зазначеним нами видами наступних рослин: кипрей вузьколистий, конюшина лучна, вейник очеретяний, ячмінь гривастий. А в прилеглих до міста лісових районах багато рослин-кальцефобів. Це види хвощів, папоротей, мохів, гармати. Представлені види рослин оформлені у гербарну папку.

Кислотність ґрунтів визначається наявністю наступних груп рослин:

Ацидофільні – кислотність ґрунту від 3,8 до 6,7 (овес посівний, жито посівне, седмичник європейський, білоус, що стирчить, ячмінь гривастий, ін.);

Нейтрофільні – кислотність грунту від 6,7 до 7,0 (їжака збірна, тимофіївка степова, материнка звичайна, таволга шестилепестна, ін.);

Базофільні – від 7,0 до 7,5 (конюшина лучна, лядвенець рогатий, тимофіївка лучна, багаття безосте, ін.).

Про присутність кислих ґрунтів ацидофільного рівня нам говорять такі види рослин, як конюшина лучна, ячмінь гривастий, знайдені нами на території міста. На невеликій відстані від міста про такі ґрунти свідчать види осок, журавлина болотна, підбіл. Це види, які історично склалися на вологих і болотистих територіях, що виключають присутність у ґрунті кальцію, які віддають перевагу лише кислим, торф'яним ґрунтам.

Іншою апробованою нами методикою є вивчення стану беріз як індикаторів засоленості ґрунту в умовах міста. Така фітоіндикація здійснюється з початку липня до серпня. На вулицях та в лісопарковій зоні міста зустрічається береза ​​пухнаста. Пошкодження листя берези під дією солі, що застосовується для танення льоду, проявляється таким чином: з'являються яскраво – жовті, нерівномірно розташовані крайові зони, потім край листа відмирає, а жовта зона просувається від краю до середини та основи листка.

Нами були проведені дослідження листя берези пухнастої, а також горобини звичайної. В результаті дослідження виявлено крайовий хлороз листя, точкові вкраплення. Це говорить про 2 ступені ушкодження (незначний). Результатом такого прояву є внесення солі для танення льоду.

Аналіз видового складу флори в контексті визначення хімічних елементів та кислотності ґрунту в умовах екологічного моніторингу виступає як доступний та найпростіший метод фітоіндикації.

На закінчення відзначимо, що рослини виступають важливими об'єктами біоіндикації забруднень екосистем, а дослідження їх морфологічних ознак при розпізнаванні екологічної обстановки є особливо ефективним і доступним у межах міста та його околицях.

4. Висновки та прогнози:

1. На території міста методом фітоіндикації та ліхеноіндикації виявлено слабке забруднення повітряного середовища.

2. На території міста методом фітоіндикації виявлено кислі ґрунти. За наявності кислих ґрунтів для поліпшення родючості використовувати вапнування за навішуванням (розрахунковим способом), вносити доломітове борошно.

3. На території міста виявлено незначне забруднення (засолення) ґрунту соляними сумішами проти дорожнього зледеніння.

4. Однією із складних проблем промисловості є оцінка комплексного впливу різних забруднюючих речовин та їх сполук на довкілля. У зв'язку з цим є надзвичайно важливою оцінка здоров'я екосистем та окремих видів за допомогою біоіндикаторів. Як біоіндикатори, що дозволяють спостерігати за забрудненням атмосфери на промислових об'єктах та в міських умовах, ми можемо рекомендувати:

➢ Листуватий лишайник Гіпогімнія здута, який найбільш чутливий до кислотних забруднювачів, сірчистого газу, важких металів.

➢ Стан хвої сосни для біоіндикації газодимових забруднень.

5. Як біоіндикатори, що дозволяють оцінити кислотність ґрунтів та спостерігати за забрудненням ґрунту на промислових об'єктах та в міських умовах, можна рекомендувати:

➢ Міські види рослин: конюшина лучна, ячмінь гривастий для визначення кислих грунтів ацидофільного рівня. На невеликій відстані від міста про такі ґрунти свідчать види осок, журавлина болотна, підбіл.

➢ Береза ​​пухнаста як біоіндикатор антропогенної засоленості ґрунтів.

5. Широке застосування методу біоіндикації підприємствами дозволить більш оперативно та достовірно оцінювати якість природного середовища та в комплексі з інструментальними методами стати суттєвою ланкою у системі промислового екологічного моніторингу (ПЕМ) об'єктів промисловості.

При реалізації систем промислового екологічного моніторингу важливо враховувати економічні чинники. Вартість приладів та апаратів для ПЕМ тільки для однієї лінійної КС становить 560 тисяч рублів

Охорона тваринного світу

Вже ні для кого не є секретом, що в усьому світі зараз жахлива екологія. Вона завдає шкоди всьому - людям, тваринам, і взагалі всьому тваринному світу. Зі шкідливими викидами вже не справляються ні ліси Амазонки, ні тайга Сибіру.

Через погану екологію починається мутація тварин. Біля берегів Японії знайшли 50 кілограмового кальмара. У Мексиці відбулася мутація кенгуру. Вони стали мати голову собаки та великі ікла. А на Північному Уралі почала гинути худоба. Всі ці мутації негативно позначаються як на тварин, а й у людини.

Забруднення повітря викликає у тварин флюороз. Це хронічне отруєння, спричинене забрудненням повітря фтористими сполуками. Фтористі сполуки також були виявлені у воді та в їжі тварин. Серед тварин флюороз вражає овець і велика рогата худоба.

Забруднення пасовищ такими сполуками є кілька чинників. Це природний ґрунтовий пил, який спостерігається в деяких місцевостях. Це і газоподібні та пилоподібні відходи підприємств, а також спалювання вугілля. Сучасні підприємства, які випускають емаль, цемент, алюміній та фосфорну кислоту, містять у собі фтористі сполуки, у тому числі фтористий водень.

Тварини взагалі відчувають стрес, коли параметри природного середовища різко змінюються. Навіть за малого рівня забруднення завжди настає негативна реакція на забруднення. Реакція зачіпає молекулярно-генетичні основи в організмі, виявляють особливості етології та онтогенезу у тварин, а також змінює характеристику міжвидових взаємодій.

Радіація теж негативно впливає на тваринний світ. Під час випробування ядерної зброї у повітря виходять радіоактивні опади. Радіація впливає на тварин так само як і на людей. Радіоактивні опади потрапляють у продукти харчування. Спочатку опади потрапляють із ґрунту в рослини, а там накопичуються та споживаються в їжу тварин. В даний час таке забруднення незначне, але відомостей про результат споживаної їжі з радіоактивними елементами недостатньо. Сучасні подальші дослідження життєво потрібні.

Стічні промислові та побутові води піддаються механічній, біологічній та фізичній обробці. Речовини, які містяться у стічних водах, також негативно впливають на тваринний світ.

Сучасна екологія все більше і більше згубно впливає на людину, на тваринний і рослинний світ. Саме тому потрібно зберігати природу. Організація заповідників сприяє збереженню тваринного світу. Рідкісні та зникаючі види надійно охороняються. До того ж заповідники приручають диких тварин, які мають цінні властивості. Заповідники також займаються розселенням тварин, що зникли, тим самим збагачують місцеву фауну.

Державна Загальноосвітня Установа

Вища Професійна Освіта

Вятський Державний Університет

Біологічний факультет

Кафедра мікробіології

Реферат на тему:

Рослини та тварини – індикатори забруднення навколишнього середовища

Кіров, 2010

Вступ

Останнім часом дуже актуальні спостереження за змінами стану навколишнього середовища, викликаними антропогенними причинами. Система цих спостережень та прогнозів становить суть екологічного моніторингу. З цією метою дедалі частіше застосовується і використовується досить ефективний і недорогий спосіб моніторингу середовища – біоіндикація, тобто. використання живих організмів з метою оцінки стану довкілля.

Наслідки забруднення довкілля відбиваються на зовнішньому вигляді рослин. У рослин під впливом шкідливих речовин відбувається збільшення числа продихів, товщини кутикули, густоти опушення, розвивається хлороз і некроз листя, раннє опадання листя. Деякі рослини найбільш чуйно реагують на характер та ступінь забруднення атмосфери. Це означає, що вони можуть бути живими індикаторами стану середовища. В даний час розроблено концепцію комплексного екологічного моніторингу природного середовища, складовою якого є біологічний моніторинг. Індикаторні рослини можуть використовуватися як виявлення окремих забруднювачів повітря, так оцінки якісного стану природного середовища. Виявивши станом рослин присутність у повітрі специфічних забруднювачів, приступають до вимірювання кількості цих речовин різними методами, наприклад, випробуванням рослин у лабораторних умовах.

На рівні виду та співтовариства про стан природного середовища можна судити за показниками продуктивності рослин. Індикаторами присутності сірчистого газу є лишайники і хвойні породи, що найбільше страждають від забруднень. Багато промислових містах навколо заводів виникають зони, де лишайники взагалі відсутні – «лишайникові пустелі». Хвоя сосни утворює на своїй поверхні тим більш товстий шар воску, чим вища концентрація або триваліша дія на неї сірчистого газу. На цій підставі був розроблений метод індикації в атмосфері сірчистого газу - "тест помутніння Гертель". Інша ознака дії двоокису сірки на рослини – зниження рН вмісту клітин.

Весь комплекс екологічних факторів (температура повітря та ґрунту, вологозабезпеченість, рН середовища, забруднення ґрунтів та повітря металами) позначається на біосинтезі пігментів, змінюючи забарвлення різних частин рослини. Цей біоіндикатор може бути найбільш інформативним.

Дослідження, проведені на деревних рослинах, показали, що важкі метали можуть накопичуватися в рослинах, і за їх змістом можна оцінити екологічну обстановку території. Забруднення міддю позначається зростання рослин, цинком – призводить до відмирання листя в рослин, кобальтом – до ненормального розвитку тощо. Індикаторами присутності фтору є чутливі рослини, що накопичують його і реагують на цей фітотоксікант некрозом листя (гладіолуси, фрезія).

Наведені приклади свідчать, що селекціонери можуть зробити багато для створення біоіндикаторів різного роду забруднень. Чутливі рослини можуть замінити дорогу установку для газових аналізів. Такий «газоаналізатор» виявиться доступним кожній людині.

1. Біологічні індикатори

(Б.і.) – організми, які реагують на зміни навколишнього середовища своєю присутністю чи відсутністю, зміною зовнішнього вигляду, хімічного складу, поведінки.

При екологічному моніторингу забруднень використання Б.І. часто дає ціннішу інформацію, ніж пряма оцінка забруднення приладами, оскільки Б.і. реагують одразу на весь комплекс забруднень. Крім того, володіючи<памятью>, Б.І. своїми реакціями відбивають забруднення за тривалий період. На листі дерев при забрудненні атмосфери з'являються некрози (відмираючі ділянки). За присутністю деяких стійких до забруднення видів та відсутності нестійких видів (наприклад, лишайників) визначається рівень забруднення атмосфери міст.

З використанням Б.і. важливу роль відіграє здатність деяких видів акумулювати забруднюючі речовини. Наслідки аварії на Чорнобильській АЕС були зафіксовані у Швеції під час аналізу лишайників. Сигналізувати про підвищений вміст барію та стронцію у навколишньому середовищі можуть береза ​​та осика неприродно зеленим кольором листя. Аналогічно в ареалі розсіювання урану навколо родовищ пелюстки іван-чаю стають білими (у нормі - рожеві), у лохини темно-сині плоди набувають білого кольору і т.д.

Для виявлення різних забруднюючих речовин використовуються різні види Б.і.: для загального забруднення - лишайники та мохи, для забруднення важкими металами - зливу та квасолю, діоксидом сірки - ялина та люцерна, аміаком - соняшник, сірководнем - шпинат та горох, поліциклічними ароматами (ПАУ) - недоторкання та ін.

Використовуються і так звані<живые приборы>- рослини-індикатори, висаджені на грядках, поміщені у вегетаційні судини або спеціальних коробочках (в останньому випадку використовують мохи, коробочки з якими називаються бриометрами).<Живые приборы>встановлюють у найбільш забруднених частинах міста.

Оцінюючи забруднення водних екосистем як Б.і. можуть використовуватися вищі рослини або мікроскопічні водорості, організми зоопланктону (інфузорії-туфельки) та зообентосу (молюски та ін.). У середній смузі Росії у водоймах при забрудненні води розростаються роголістник, плаваючий рдест, ряски, а в чистій воді - водофарб жаб і сальвінія.

За допомогою Б.І. можна оцінювати засолення грунту, інтенсивність випасу, зміна режиму зволоження тощо. буд. У разі як Б.і. найчастіше використовується весь склад фітоценозу. Кожен вид рослин має певні межі поширення (толерантності) по кожному фактору середовища, і тому сам факт їхнього спільного зростання дозволяє досить повно оцінювати екологічні фактори.

Можливості оцінки середовища по рослинності вивчаються спеціальним розділом ботаніки – індикаційною геоботанікою. Її основний метод - використання екологічних шкал, тобто спеціальних таблиць, в яких для кожного виду зазначені межі його поширення за факторами зволоження, багатства ґрунту, засолення, випасу і т. д. .

Широкого поширення набуло використання дерев як Б.І. зміни клімату та рівня забруднення навколишнього середовища. Враховується товщина річних кілець: у роки, коли мало опадів або в атмосфері підвищувалася концентрація забруднюючих речовин, утворювалися вузькі кільця. Таким чином, на спилі ствола можна побачити відображення динаміки екологічних умов.

1.2 Біологічний контроль довкілля

Біологічний контроль довкілля включає дві основні групи методів: біоіндикацію та біотестування. Застосування як біоіндикатори рослин, тварин і навіть мікроорганізмів дозволяє проводити біомоніторинг повітря, води та ґрунту.

Біоіндикація ( bioindication ) - Виявлення та визначення екологічно значущих природних і антропогенних навантажень на основі реакцій на них живих організмів безпосередньо в їхньому середовищі. Біологічні індикатори мають ознаки, властиві системі чи процесу, виходячи з яких виробляється якісна чи кількісна оцінка тенденцій змін, визначення чи оцінна класифікація стану екологічних систем, процесу явищ. В даний час можна вважати загальноприйнятим, що основним індикатором сталого розвитку в кінцевому підсумку є якість довкілля.

Біотестування ( bioassay ) – процедура встановлення токсичності середовища за допомогою тест-об'єктів, що сигналізують про небезпеку незалежно від того, які речовини та в якому поєднанні викликають зміни життєво важливих функцій у тест-об'єктів. Для оцінки параметрів середовища використовуються стандартизовані реакції живих організмів (окремих органів, тканин, клітин або молекул). В організмі, що перебуває контрольний час в умовах забруднення, відбуваються зміни фізіологічних, біохімічних, генетичних, морфологічних або імунних систем. Об'єкт витягується з довкілля, й у лабораторних умовах проводиться необхідний аналіз.

Хоча підходи дуже близькі за кінцевою метою досліджень, треба пам'ятати, що біотестування здійснюється на рівні молекули, клітини або організму і характеризує можливі наслідки забруднення навколишнього середовища для біоти, а біоіндикація - а рівні організму, популяції та спільноти і характеризує, як правило, результат забруднення . Живі об'єкти - відкриті системи, через які йде потік енергії та кругообіг речовин. Всі вони тією чи іншою мірою придатні для цілей біомоніторингу.

Контроль якості довкілля з використанням біологічних об'єктів останні десятиліття оформився як актуальний науково-прикладний напрям. При цьому необхідно відзначити дефіцит навчальної літератури з цих питань та велику потребу у ній.

1.3 Принципи організації біологічного моніторингу

Під екологічною якістю довкілля розуміють інтегральну характеристику природного середовища, що забезпечує збереження здоров'я та комфортне проживання людини.

Оскільки людина адаптована і може комфортно існувати тільки в сучасному біологічному оточенні, в природних екосистемах, поняття «екологічна якість середовища» передбачає збереження екологічної рівноваги в природі (відносної стійкості видового складу екосистем та складу середовищ життя), яке й забезпечує здоров'я людини.

Необхідно розрізняти цілі та способи нормування та оцінки якості довкілля людини за основними фізико-хімічними параметрами, з одного боку, та екологічного прогнозу майбутнього зміни стану екосистеми та здоров'я людей в умовах антропогенного преса - з іншого.

Для загальної оцінки стану навколишнього середовища та визначення частки участі окремих джерел у її забрудненні застосовують санітарно-гігієнічні та токсикологічні нормативи (гранично допустимі концентрації – ГДК – полютантів, гранично допустимі рівні впливу – ПДК). Однак для прогнозу результатів впливу антропогенних факторів як на екосистеми, так і на здоров'я людей необхідно враховувати також і багато показників, що характеризують реакцію окремих організмів та екосистеми в цілому на техногенний вплив.

Антропогенні забруднення діють на живі організми, і в тому числі на людину, в різних поєднаннях, комплексно. Їх інтегральний вплив можна оцінити лише з реакції живих організмів чи цілих угруповань. Прогноз впливу на людину забрудненої води, хімічних добавок у їжі чи за забрудненого повітря правомочний, якщо оцінку токсичності входять як аналітичні методи, а й біологічна діагностика впливу середовища на тварин. Крім того, багато ксенобіотиків (чужні для біосфери речовини) накопичуються в організмі, і в результаті тривалий вплив навіть малих концентрацій цих речовин викликає патологічні зміни в організмі. Нарешті, відомий парадоксальний ефект малих доз багатьох біологічно активних сполук, коли надслабкі дози (нижче ГДК) мають на організм сильнішу дію, ніж їх середні дози та концентрації.

Універсальним показником зміни гомеостазу тест-організму є стан стресу при потраплянні з «чистого» середовища до «забрудненого».

У біології під стресом розуміється реакція біологічної системи на екстремальні фактори середовища (стресори), які можуть залежно від сили, інтенсивності, моменту та тривалості впливу більш-менш сильно впливати на систему.

Стресова дія середовища призводить до відхилення основних параметрів організму від оптимального рівня.

В даний час оцінка ступеня екологічної небезпеки традиційно здійснюється шляхом визначення у навколишньому середовищі окремих потенційно шкідливих речовин або впливів та порівняння отриманих результатів із законодавчо встановленими для них гранично допустимими величинами.

Реалізація основних принципів сталого розвитку цивілізації в сучасних умовах можлива лише за наявності відповідної інформації про стан довкілля у відповідь на антропогенну дію, зібрану в ході проведення біологічного моніторингу. Оцінка якості середовища є ключовим завданням будь-яких заходів у галузі екології та раціонального природокористування. Сам термін "моніторинг" (від англ. monitoring - контроль) передбачає проведення заходів щодо безперервного спостереження, вимірювання та оцінки стану навколишнього середовища.

Об'єктами моніторингу є біологічні системи та фактори, що впливають на них. При цьому бажана одночасна реєстрація антропогенного впливу на екосистему та біологічного відгуку на вплив по всій сукупності показників живих систем.

Основним принципом біологічного моніторингу є встановлення оптимального - контрольного - рівня, будь-які відхилення від якого свідчать про стресовий вплив. Зазвичай в оцінці оптимуму по якомусь одному параметру виникає питання, чи будуть ці умови оптимальними також інших характеристик організму. Проте якщо досліджувані параметри характеризують основні властивості організму загалом, їх оптимальний рівень виявляється подібним. Наприклад, такі різні і, здавалося б, абсолютно незалежні параметри, як асиметрія морфологічних ознак, показники крові, інтенсивність споживання кисню, ритміка росту та частота хромосомних аберацій, можуть змінюватися синхронно, коли при певному стресовому впливі насправді змінюється найбільш загальна базова характеристика організму гомеостаз розвитку.

2. Біоіндикація навколишнього середовища

2.1 Загальні принципи використання біоіндикаторів

Біоіндикатори(Від біо та лат. indico - вказую, визначаю) - організми, присутність, кількість або особливості розвитку яких служать показниками природних процесів, умов або антропогенних змін довкілля. Їхня індикаторна значимість визначається екологічною толерантністю біологічної системи. У межах зони толерантності організм здатний підтримувати свій гомеостаз. Будь-який фактор, якщо він виходить за межі зони комфорту для даного організму, є стресовим. У цьому випадку організм реагує реакцією у відповідь різної інтенсивності і тривалості, прояв якої залежить від виду і є показником його індикаторної цінності. Саме реакцію у відповідь визначають методи біоіндикації. Біологічна система реагує на вплив середовища в цілому, а не лише на окремі фактори, причому амплітуда коливань фізіологічної толерантності модифікується внутрішнім станом системи – умовами харчування, віком, генетично контрольованою стійкістю.

Багаторічний досвід вчених різних країн щодо контролю стану навколишнього середовища показав переваги, які мають живі індикатори:

· В умовах хронічних антропогенних навантажень можуть реагувати навіть на відносно слабкі дії внаслідок кумулятивного ефекту; реакції проявляються при накопиченні не якихось критичних значень сумарних дозових навантажень;

· Підсумовують вплив всіх без винятку біологічно важливих впливів і відображають стан навколишнього середовища в цілому, включаючи його забруднення та інші антропогенні зміни;

· виключають необхідність реєстрації хімічних та фізичних параметрів, що характеризують стан навколишнього середовища;

· фіксують швидкість змін, що відбуваються;

· Розкривають тенденції розвитку природного середовища;

· Вказують шляхи та місця скупчень в екологічних системах різного роду забруднень та отрут, можливі шляхи їх потрапляння в їжу людини;

· дозволяють судити про ступінь шкідливості будь-яких речовин, що синтезуються людиною для живої природи і для нього самого, при чому дають можливість контролювати їх дію.

Виділяють дві форми відгуку живих організмів, що використовуються з метою біоіндикації, - специфічнуі неспецифічну.У першому випадку зміни, що відбуваються, пов'язані з дією одного будь-якого фактора. При неспецифічній біоіндикації різні антропогенні фактори викликають однакові реакції.

Залежно від типу реакції у відповідь біоіндикатори під поділяють на чутливіі кумулятивні.Чутливі біоіндикатори реагують на стрес значним відхиленням від життєвих норм, а кумулятивні накопичують антропогенний вплив, який значно перевищує нормальний рівень у природі, без видимих ​​змін.

· бути типовим для даних умов;

· мати високу чисельність у досліджуваному екотопі;

· Жити в цьому місці протягом ряду років, що дає можливість простежити динаміку забруднення;

· Перебувати в умовах, зручних для відбору проб;

· Надавати можливість проводити прямі аналізи без попереднього концентрування проб;

· Характеризуватися позитивною кореляцією між концентрацією забруднюючих речовин в організмі-індикаторі та об'єкті дослідження;

· Використовуватися в природних умовах його існування; »мати короткий період онтогенезу, щоб була можливість відстеження впливу фактора на наступні покоління.

У відповідь реакція біоіндикатора на певну фізичну чи хімічну дію має бути чітко виражена, тобто. специфічна, легко реєструватись візуально або за допомогою приладів.

Для біоіндикації необхідно вибирати найбільш чутливі спільноти, що характеризуються максимальними швидкістю відгуку та виразністю параметрів. Наприклад, у водних екосистемах найбільш чутливими є планктони з суспільства, які швидко реагують на зміну середовища завдяки короткому життєвому циклу і високій швидкості відтворення. Бентосні угруповання, де організми мають досить довгий життєвий цикл, більш консервативні: перебудови відбуваються в них при тривалому хронічному забрудненні, що призводить до незворотності процесів.

До методів біоіндикації, які можна застосовувати при дослідженні екосистеми, відноситься виявлення в зоні, що вивчається, рідкісних і зникаючих видів. Список таких організмів є набором індикаторних видів, найбільш чутливих до антропогенного впливу.

2.2 Особливості використання рослин як біоіндикатори

За допомогою рослин можна проводити біоіндикацію всіх природних середовищ. Індикаторні рослини використовуються при оцінці механічного та кислотного складу ґрунтів, їх родючості, зволоження та засолення, ступеня мінералізації ґрунтових вод та ступеня забруднення атмосферного повітря газоподібними сполуками, а також при виявленні трофічних властивостей водойм та ступеня їх забруднення поллютантами. Наприклад, на вміст у ґрунті свинцю вказують види вівсяниці. (Festuca ovina та ін), мітлиці (Agrostis tenuis та ін.); цинку - види фіалки ( Viola tricolor та ін), ярутки (Tlaspi alpestre та ін.); міді та кобальту - смолівки (Silene vulgaris та ін), багато злаків і мохів.

Чутливі фітоіндикатори вказують на присутність забруднюючої речовини в повітрі або ґрунті ранніми морфологічними реакціями - зміною забарвлення листя (поява хлорозів; жовте, буре або бронзове забарвлення), різної форми некрозами, передчасним в'яненням і опаданням листя. У багаторічних рослин забруднюючі речовини викликають зміну розмірів, форми, кількості органів, напрями росту пагонів або зміну плодючості. Подібні реакції зазвичай неспецифічні.

Б. В. Виноградов класифікував індикаторні ознаки рослин як флористичні, фізіологічні, морфологічні та фітоценотичні. Флористичними ознаками є відмінності складу рослинності ділянок, що вивчаються, сформовані внаслідок певних екологічних умов. Індикаторне значення має як присутність, і відсутність виду. До фізіологічних ознак відносяться особливості обміну речовин рослин, до анатомо-морфологічних ознак - особливості внутрішньої та зовнішньої будови, різного роду аномалії розвитку та новоутворення, до фітоценотичних при знаків - особливості структури рослинного покриву: велика кількість і розсіяність видів рослин, ярусність, мозаїчність, ступінь .

Найчастіше з метою біоіндикації використовуються різні аномалії росту та розвитку рослини - відхилення від загальних закономірностей. Вчені систематизували їх у три основні групи, пов'язані: (1) з гальмуванням або стимулюванням нормального зростання (карликовість та гігантизм); (2) з деформаціями стебел, листя, коріння, плодів, квіток та суцвіть; (3) із виникненням новоутворень (до цієї групи аномалій росту відносяться також пухлини).

Гігантизм і карликовість багато дослідників вважають потворністю. Наприклад, надлишок у ґрунті міді вдвічі зменшує розміри каліфорнійського маку, а надлишок свинцю призводить до карликовості смолівки.

З метою біоіндикації цікавлять такі деформації рослин:

· фасціація -стрічкоподібне сплощення та зрощення стебел, коренів та квітконосів;

· махровістьквіток, у яких тичинки перетворюються на пелюстки;

· проліфікація -проростання квіток та суцвіть;

· асцидія- воронкоподібне, чашоподібне та трубчасте листя у рослин з пластинчастим листям;

· редукція- зворотний розвиток органів рослин, виродження;

· ниткоподібність- Нитчаста форма листової пластинки;

· філодійтичинок - перетворення їх у плоску листоподібну освіту.

Біомоніторинг може здійснюватися шляхом спостережень за окремими рослинами-індикаторами, населенням певного виду та станом фітоценозу в цілому. На рівні виду зазвичай виробляють специфічну індикацію якогось одного забруднювача, а на рівні популяції чи фітоценозу – загального стану природного середовища.

2.3 Особливості використання тварин як біоіндикаторів

Хребетні тварини також є хорошими індикаторами стану середовища завдяки наступним особливостям:

· Будучи консументами, вони знаходяться на різних трофічних рівнях екосистем і акумулюють через харчові ланцюги забруднюючі речовини;

· Мають активний обмін речовин, що сприяє швидкому прояву впливу негативних факторів середовища на організм;

· мають добре диференційовані тканини та органи, які володіють різною здатністю до накопичення токсичних речовин та неоднозначністю фізіологічного відгуку, що дозволяє досліднику мати широкий набір тестів на рівні тканин, органів та функцій;

· Складні пристосування тварин до умов середовища і чіткі поведінкові реакції найбільш чутливі до антропогенних змін, що дає можливість безпосередньо спостерігати і аналізувати швидкі відгуки на вплив, що надається;

· Тварин з коротким циклом розвитку та численним потомством можна використовувати для проведення низки тривалих спостережень та простежувати вплив фактора на наступні покоління; для довгоживучих тварин можна вибрати особливо чутливі тести відповідно до особливо вразливих етапів онтогенезу.

Основна перевага використання хребетних тварин як біоіндикатори полягає в їх фізіологічній близькості до людини. Основні недоліки пов'язані зі складністю їх виявлення в природі, упіймання, визначення виду, а також з тривалістю морфо-анатомічних спостережень. Крім того, експерименти з тваринами часто-густо дороги, вимагають багаторазової повторюваності для отримання статистично достовірних висновків.

Оцінка та прогнозування стану природного середовища з залученням хребетних тварин проводяться на всіх рівнях їх організації. На організмовому рівні за допомогою порівняльного аналізу оцінюються морфо-анатомічні, поведінкові та фізіолого-біохімічні показники.

Морфо-анатомічні показники описують особливості зовнішнього та внутрішнього будов тварин та їх зміну під впливом певних факторів (депігментація, зміна покривів, структури тканин та розташування органів, виникнення каліцтв, пухлин та інших патологічних проявів).

Поведінкові та фізіолого-біохімічні параметри особливо чутливі до зміни зовнішнього середовища. Токсиканти, проникаючи в кістки або кров хребетних тварин, відразу ж впливають на функції, що забезпечують життєдіяльність. Навіть при вузькоспецифічному впливі токсиканту на певну функцію її зрушення відбиваються на стані всього організму внаслідок взаємопов'язаності процесів життєдіяльності. Досить чітко присутність токсикантів проявляється у порушенні ритму дихання, серцевих скорочень, швидкості їжі варіння, ритміці виділень, тривалості циклів розмноження.

Для того щоб мати можливість порівнювати матеріал, зібраний різними дослідниками в різних районах, набір видів-індикаторів повинен бути єдиним і невеликим. Ось деякі критерії придатності різних видів ссавців для біоіндикаційних досліджень:

· Приналежність до різних ланок трофічного ланцюга - растительноядным, комахоїдним, хижим ссавцям;

· Осілість або відсутність великих міграцій;

· Широкий ареал поширення (порівняно висока евритопність), тобто. цей критерій виключає використання як тест-індикаторів ендеміків;

· Приналежність до природних спільнот: критерій виключає синантропні види, що живляться поблизу житла людини і неадекватно характеризують мікроелементний склад забруднення цього регіону;

· Чисельність виду повинна забезпечувати достатній матеріал для аналізу;

· Простота і доступність методів добування видів.

Аналізуючи за даними критеріями представників усіх загонів ссавців, що зустрічаються на території країн СНД, можна зупинитися на семи видах: звичайна бурозубка (Sores areneus), європейський кріт (Talpa europaea), алтайський кріт (Talpa altaica), бурий ведмідь (Ursus arctos), лось (Alces alces), руда полівка (Clethrionomys glareolus), червона полівка (Clethrionomys rubilus).

2.4 Симбіотичні методи у біоіндикації

2.5 Області застосування біоіндикаторів

2.5.1 Оцінка якості повітря

Від забруднення повітря страждають усі живі організми, але особливо рослини. Тому рослини, у тому числі нижчі, найбільш придатні для виявлення початкової зміни складу повітря. Відповідні індекси дають кількісне уявлення про токсичний ефект речовин, що забруднюють повітря.

Лишайники є симбіотичними організмами. Багатьма дослідниками показано їхню придатність для цілей біоіндикації. Вони мають дуже специфічні властивості, тому що реагують на зміну складу атмосфери, мають відмінну від інших організмів біохімію, широко поширені за різними типами субстратів, починаючи зі скель і кінчаючи корою і листям дерев, зручні для експозиції в забруднених районах.

Виділяють чотири основні екологічні групи лишайників: епіфітні -що ростуть на корі дерев та чагарників; зіксильні -що ростуть на оголеній деревині; епігейні- на грунті; епілітні- На каменях. З них найбільш чутливі до забруднення повітря епіфітні види. За допомогою лишайників можна отримувати достовірні дані про рівень забруднення повітря. При цьому можна виділити групу хімічних сполук і елементів, до дії яких лишайники мають надвищу чутливість: оксиди сірки та азоту, фторо- і хлороводень, а також важкі метали. Багато лишайників гинуть при невисоких рівнях забруднення атмосфери цими речовинами. Процедура визначення якості повітря за допомогою лишайників зветься ліхеноіндикації.

Оцінку чистоти повітря можна проводити за допомогою найвищих рослин. Наприклад, голонасінні – відмінні індикатори чистоти атмосфери. Можливе також вивчення мутацій у волосках тичинкових ниток традесканції. Французькі вчені підмітили, що при збільшенні в повітрі окису вуглецю та оксидів азоту, що викидаються двигунами внутрішнього згоряння, забарвлення її тичинкових ниток змінюється від синього до рожевого. За наслідками порушень в індивідуальному розвитку рослин можуть бути виявлені також за частотою морфологічних відхилень (фенодевіантів), величиною показників флуктуючої асиметрії (відхилення від досконалої білатеральної та радіальної симетрії), методом аналізу складноорганізованих комплексних структур (фрактал-аналіз). Рівні будь-яких відхилень від норми виявляються мінімальними лише за оптимальних умов і зростають за будь-яких впливів, що стресують.

навколишнє середовище забруднення біоіндикатор

2.5.2 Оцінка якості води

Для біологічної індикації якості вод можуть бути використані практично всі групи організмів, що населяють водоймища: планктонні та бентосні безхребетні, найпростіші, водорості, макрофіти, бактерії та риби. Кожна з них, виступаючи в ролі біологічного індикатора, має свої переваги та недоліки, які визначають межі її використання при вирішенні завдань біоіндикації, оскільки всі ці групи відіграють провідну роль у загальному кругообігу речовин у водоймі. Організми, які зазвичай використовують як біоіндикатори, відповідальні за самоочищення водойми, беруть участь у створенні первинної продукції, здійснюють трансформацію речовин та енергії у водних екосистемах. Будь-який висновок за результатами біологічного дослідження будується виходячи з сукупності всіх отриманих даних, а чи не виходячи з одиничних знахідок індикаторних організмів. Як і виконанні дослідження, і оцінці отриманих результатів необхідно пам'ятати можливість випадкових, місцевих забруднень у точці спостереження. Наприклад, рослинні залишки, що розкладаються, труп жаби або риби можуть викликати місцеві зміни в характері населення водойми.

2.5.3 Діагностика ґрунтів

Теоретичною передумовою застосування ґрунтово-зоологічного методу для цілей діагностики ґрунтів є сформульоване М.С.Гіляровим у 1949 р. уявлення про «екологічний стандарт» виду – потреби виду у певному комплексі умов середовища. Кожен вид у межах свого ареалу зустрічається тільки в тих місцеперебування, які забезпечують повний комплекс необхідних для прояву життєдіяльності умов. Амплітуда варіювання окремих факторів середовища характеризує екологічну пластичність виду. Еврібіонти мало придатні для індикаційних цілей, тоді як стенобіонти є хорошими індикаторами певних умов середовища та властивостей субстрату. Це становище є загальним теоретичним принципом у біологічній діагностиці. Однак використання для індикації одного виду не дає повної впевненості у правильності висновків (тут має місце «правило зміни місцеперебування» і як наслідок зміна екологічних характеристик виду). Краще дослідити весь комплекс організмів, з яких одні можуть бути індикаторами на вологість, інші – на температуру, треті – на хімічний чи механічний склад. Чим більше загальних видів ґрунтових тварин зустрічається на порівнюваних ділянках, тим з більшою часткою ймовірності можна будувати висновки про схожість їх режимів, отже, про єдність почвообразовательного процесу. Менш інших корисні мікроскопічні форми - найпростіші та мікроартроподи (кліщі, ногохвостки). Їхні представники відрізняються космополітизмом через те, що ґрунт для них не виступає як єдине місце існування: вони живуть у системі пір, капілярів, порожнин, які можна знайти в будь-якому ґрунті. З мікроартропод найбільш добре вивчені індикаторні властивості панцирних кліщів. Склад їх комплексів угруповань залежить не тільки від ґрунтових умов, а й від характеру та флористичного складу рослинності, тому даний об'єкт перспективно використовувати для індикації шкідливих впливів на ґрунт.

Особливо цінні та зручні для індикаційних робіт спільноти великих безхребетних (дощові черв'яки, багатоніжки, личинки комах). Так, стафілініди роду Bledius та чорнотелки роду Belopus показові для солончаково-солонцевих ґрунтів, багатоніжки-кивсяки, деякі мокреці та легеневі молюски служать індикаторами вмісту в ґрунті вапна. Дощові хробаки Octolasium lacteum та деякі види дротяників є показниками високого вмісту кальцію у ґрунтових водах.

Інтерес представляє ґрунтово-альгологічна діагностика, в основі якої лежить положення про те, що зональності ґрунтів та рослинності відповідає зональність водоростевих угруповань. Вона проявляється у загальному видовому складі та комплексі домінантних видів водоростей, наявності специфічних видів, характері поширення за ґрунтовим профілем, переважанням певних життєвих форм.

3. Біотестування навколишнього середовища

3.1 Завдання та прийоми біотестування якості середовища

У виявленні антропогенного забруднення середовища поряд з хіміко-аналітичними методами знаходять застосування прийоми, засновані на оцінці стану окремих особин, що піддаються впливу забрудненого середовища, а також їх органів, тканин та клітин. Їх застосування викликано технічною ускладненістю та обмеженістю інформації, яку можуть надати хімічні методи. Крім того, гідрохімічні та хіміко-аналітичні методи можуть виявитися неефективними через недостатньо високу їх чутливість. Живі організми здатні сприймати більш високі концентрації речовин, ніж будь-який аналітичний датчик, у зв'язку з чим біота може бути схильна до токсичних впливів, що не реєструються технічними засобами.

Біоіндикація передбачає виявлення забруднення, що вже відбулося, або накопичується за індикаторними видами живих організмів та екологічними характеристиками угруповань організмів. Пильну увагу нині приділяється прийомам біотестування, тобто. використання у контрольованих умовах біологічних об'єктів як засіб виявлення сумарної токсичності середовища. Біотестування є методичний прийом, заснований на оцінці дії фактора середовища, в тому числі і токсичного, на організм, його окрему функцію або систему органів та тканин. Крім вибору біотесту істотну роль відіграє вибір тест-реакції – того параметра організму, який вимірюється під час тестування.

3.2 Основні підходи біотестування

"Підходами" можна умовно назвати групи методів, що характеризують подібні процеси, що відбуваються з тест-об'єктами під впливом антропогенних факторів. Основні підходи:

· Біохімічний підхід

· Генетичний підхід

· Морфологічний підхід

· Фізіологічний підхід

· Біофізичний підхід

· Імунологічний підхід

Біохімічний підхід

Стресовий вплив середовища можна оцінювати за ефективністю біохімічних реакцій, рівнем ферментативної активності та накопиченням певних продуктів обміну. Зміна вмісту в організмі певних біохімічних сполук, показників базових біохімічних процесів та структури ДНК внаслідок біохімічних реакцій можуть забезпечити необхідну інформацію про реакцію організму у відповідь на стресовий вплив.

Генетичний підхід

Наявність та ступінь прояву генетичних змін характеризує мутагенну активність середовища, а можливість збереження генетичних змін у популяціях відбиває ефективність функціонування імунної системи організмів.

У нормі більшість генетичних порушень розпізнаються та елімінуються клітиною, наприклад, шляхом апоптозу за рахунок внутрішньоклітинних систем або за допомогою імунної системи. Вірогідне перевищення спонтанного рівня таких порушень є індикатором стресу. Генетичні зміни можуть виявлятися на генному, хромосомному та геномному рівнях. Прийнято виділяти такі типи мутацій. Генні,або точкові, -їх ділять на дві групи: заміни основ у ДНК та вставки або випадання нуклеотидів, що призводять до зсуву рамки зчитування генетичного коду. Генні мутації ділять також на прямі та зворотні (реверсії). Мутації типу зсуву рамки зчитування значно менш схильні до спонтанних реверсій, аніж мутації типу замін основ. Хромосомніперебудови (аберації) полягають у різних порушеннях структури хромосом. Геномнімутації – зміна кількості хромосом у ядрі.

Для діагностики впливу забруднень на морфологічні характеристикизастосовуються методи оцінки флуктуюючої асиметрії.

Як тест-функції застосовуються фізіологічні параметрипрісноводних безхребетних гідробіонтів різних рівнів філогенезу.

Імунологічний підхідпри оцінці стану навколишнього середовища полягає у вивченні змін вродженого та набутого імунітету у безхребетних та хребетних тварин.

Список літератури

1.Біологічний контроль довкілля: біоіндикація та біотестування: навчальний посібник для студ. вищ. навч. Закладів/О.П. Мелехова, Є.І. Сарапульцева, Т.І. Євсєєва та ін; за ред. О.П. Єлехової та Є.І. Сарапульцевий. – 2-ге видання, випр. - М.: Видавничий центр «Академія», 2008

2.Біологічні методи оцінки природного середовища/За редакцією Н.М. Смирнова - М.: видавництво "Наука", 1978 р.

3.Біологічна роль мікроелементів. - М.: Наука, 1983, 238с.

Державна Загальноосвітня Установа Вища Професійна Освіта Вятський Державний Університет Біологічний факультет Кафедра мікробіології Реферат на тему: Рослини та ж

В даний час негативний вплив забруднення атмосферного повітря на рослинність очевидний. Повітря ніколи не буває чистим. Атмосферне повітря є дивовижною сумішшю газів і парів, а також мікроскопічних частинок різного походження. Звичайно, не кожен компонент атмосферного повітря є забруднюючою речовиною. До них слід віднести ті складові атмосфери, які надають несприятливий вплив на рослини. Ефекти впливу деяких речовин на рослини можуть бути вловимими, але призводять до фізіологічних порушень, а в окремих випадках і повного відмирання та загибелі рослини. Негативний вплив на рослини надають практично всі атмосферні викиди, однак, на особливу увагу заслуговують так звані пріоритетні забруднюючі речовини:

Окисли сірки, що утворюються при згорянні викопного палива та при виплавці металів;

Дрібні частки важких металів;

Вуглеводні та окис вуглецю, що містяться у вихлопних газах автотранспорту;

З'єднання фтору, що утворюються при виробництві алюмінію та фосфатів;

фотохімічне забруднення.

Саме ці сполуки завдають найбільшої шкоди рослинності, проте перелік забруднюючих речовин ними не обмежується. Хлориди, аміак, оксиди азоту, пестициди, пил, етилен, і навіть комбінації всіх цих речовин можуть завдавати шкоди рослинності.

Серед зазначених вище забруднюючих речовин найбільшу небезпеку для рослин, що виростають у межах міста, становлять викиди в атмосферу, а також вуглеводні та окис вуглецю.

Дія кожної забруднюючої речовини на рослини залежить від її концентрації та тривалості впливу; у свою чергу кожен вид рослинності по-різному реагує на дію різних речовин. Більше того, кожна реакція рослини на забруднення повітря може бути ослаблена або посилена впливом багатьох геофізичних факторів. Таким чином, кількість можливих поєднань забруднюючих речовин, зміна часу їхнього впливу, при якому з'являються негативні ефекти, є нескінченними.

Загальновідомо, що значну кількість забруднюючих речовин у міру їхнього випадання з атмосфери осаджується на рослинність. Далі ці речовини проникають у рослини та їх внутрішньоклітинний простір, де деякі абсорбуються клітинами рослини і може виникнути взаємодія з компонентами клітини. Очевидно, що після завершення всіх цих процесів можна виявити токсичність забруднюючої речовини.

Токсична дія різних видів забруднень на рослинність може виявлятися кількома шляхами, але найчастіше вона призводить до порушення обміну речовин. Кожна речовина по-своєму впливає на біохімічні та фізіологічні процеси у рослинах. Їхня реакція на ці впливи проявляється в порушеннях структури та функцій всієї системи або її окремих компонентів. Ці порушення можна побачити за низкою ознак, які видно при уважному погляді на природний об'єкт. На підставі аналізу низки літературних джерел та вивчення рослинних угруповань серед найзагальніших ознак порушення деревної рослинності в умовах антропогенних та техногенних забруднень можна виділити:

Поява сухостою та ослаблених дерев серед порід - домінантів (ялина в ялиннику, дуб у діброві, берези в березняку);

Зменшення (помітне) розмірів хвої та листя цього року порівняно з минулими роками;

Передчасне (задовго до осені) пожовтіння та опадіння листя;

Уповільнення приросту дерев за висотою та діаметром;

Поява хлорозів (т. е. раннього старіння листя чи хвої під впливом поллютантов) і некрозів (т. е. омертвіння ділянок тканин рослин також під впливом забруднюючих речовин) хвої і листя. Причому становище на рослині та колір некрозу іноді дозволяють зробити висновок про ступінь та вид впливу. Прийнято розрізняти: а) крайовий некроз – відмирання тканини по краях листка; б) серединний некроз – відмирання листової тканини між жилками; в) точковий некроз - омертвіння тканини листка у вигляді крапок та невеликих плям, розсипаних по всій поверхні листка;

Скорочення терміну життя хвої;

Помітне збільшення, ушкоджене дерев хворобами та ентомошкідниками (грибами та комахами);

Впадання з лісової спільноти трубчастих грибів (макроміцетів) та зниження видового складу та чисельності пластинчастих грибів;

Зменшення видового складу та народження основних видів епіфітних лишайників (що живуть на стовбурах дерев) та зменшення ступеня покриття площі стовбурів дерев лишайниками.

Відомо кілька видів (типів) ефектів впливу забруднення повітря на рослини, які можна умовно розділити на ефекти гострого впливу високих концентрацій забруднюючих речовин за короткий проміжок часу та ефекти хронічного впливу низьких концентрацій протягом тривалого періоду. Прикладами ефектів гострого впливу є хлороз, що виразно спостерігається, або некроз тканини листя, опадіння листя, плодів, пелюсток квіток; згортання листя; викривлення стебел. До ефектів хронічного впливу відноситься уповільнення або припинення нормального зростання або розвитку рослини (що зумовлює, зокрема, зменшення обсягу біомаси); хлороз чи некроз верхівок листя; повільне в'янення рослини чи її органів. Найчастіше прояв хронічного чи гострого впливу бувають специфічними окремих забруднюючих речовин чи його поєднань.

В даний час згубна дія забруднення атмосфери на різні компоненти рослинності, наприклад, на лісові породи дерев, є загальновизнаною. До пріоритетних забруднюючих речовин відносяться: двоокис сірки, озон, пероксацетилнітрат (ПАН), фториди.

Ці речовини порушують різні біохімічні та фізіологічні процеси та структурну організацію клітин рослин. Помилково вважати, що рослини не ушкоджуються до появи видимих ​​симптомів фітотоксичності. Пошкодження в першу чергу проявляються на біохімічному рівні (торкаються фотосинтезу, дихання, біосинтезу жирів і білків та ін), потім поширюються на ультраструктурний (деструкція клітинних мембран) і клітинний (деструкція ядра, клітинних мембран) рівні. Лише після цього розвиваються видимі симптоми ушкодження.

При гострому пошкодженні деревних насаджень двоокисом сірки типово поява некротичних ділянок в основному між жилками листя, але іноді - у рослин з вузьким листям - на кінчиках листя і по краях. Некротичні поразки видно з обох сторін листа. Зруйновані ділянки тканин листа спочатку виглядають сірувато-зеленими, як би змоченими водою, але потім стають сухими і змінюють колір на червонувато-коричневий. Крім того, можуть з'явитися крапки кольору блідої слонової кістки. Великі некротичні плями та ділянки часто зливаються, утворюючи смугастість між жилками. Оскільки ураження некрозом тканини листа стає крихкою, рветься і випадає з навколишньої тканини, листя набуває перфорованої форми, що є характерною реакцією гострого пошкодження двоокисом сірки. Роль зелених насаджень у запобіганні забруднення повітря пилом та промисловими викидами важко переоцінити; затримуючи тверді та газоподібні домішки, вони є своєрідним фільтром, що очищає атмосферу. У 1 м3 повітря індустріальних центрів міститься від 100 до 500 тис. частинок пилу, сажі, а лісі їх майже тисячу разів менше. Насадження здатні затримати на кронах від 6 до 78 кг/га твердих опадів, що становить 40...80 % завислих домішок у повітрі. Вчені підрахували, що крони ялинових деревостанів щорічно фільтрують 32 т/га пилу, соснових-36, дубових-56, букових-63 т/га.

Під деревами пилу менше у середньому на 42,2 % у вегетаційний період та на 37,5 % за відсутності листя. Лісові насадження зберігають пилозахисну здатність і в безлистому стані. Одночасно з пилом дерева поглинають і шкідливі домішки: на деревах і чагарниках осідає до 72% пилу та 60% сірчистого газу.

Фільтруюча роль зелених насаджень пояснюється тим, що одна частина газів поглинається в процесі фотосинтезу, інша розсіюється у верхні шари атмосфери завдяки вертикальним та горизонтальним повітряним потокам, що виникають у зв'язку з перепадом температур повітря на відкритих ділянках та під пологом лісу.

Пилозахисна здатність зелених насаджень полягає в механічному затриманні пилу та газів та подальшому змиванні їх дощем. Один гектар лісу протягом року очищає 18 млн. м3 повітря.

Дослідження пилозатримуючої здатності дерев поблизу цементних заводів показали, що за вегетаційний період тополя чорна тримає в облогу до 44 кг/га, тополя біла- 53, верба біла- 34, клен ясенелистний-30 кг/га пилу. Під впливом зелених насаджень концентрація сірчистого газу з відривом 1000 м від ТЕЦ, металургійного заводу та хімічного комбінату знижується на 20...29 %, але в відстані 2000 м на 38...42 %. У Московській області найбільш ефективно поглинають сірчистий ангідрид березові насадження.

Активно поглинають сірчисті сполуки з атмосферного повітря насадження липи дрібнолистої (зміст сірки в її листі становив 3,3 % сухого листя), клена (3 %), каштана кінського (2,8 %), дуба (2,6 %), тополі білого (2,5%).

За вегетаційний період 1 га насаджень тополі бальзамічної в умовах Передуралля поглинає 100 кг сірчистого газу; у менш загазованому районі 1 га насаджень липи дрібнолиста накопичує в листі до 40...50 кг сірки. Вченими було встановлено, що в зоні сильної постійної загазованості найбільше поглинає сірчисті сполуки тополя бальзамічна, а менш - в'яз гладкий, черемха звичайна і ясенелистний клен. У зоні помірно загазованості найкращі показники характерні для липи дрібнолистої, ясена, бузку та жимолості. У зоні слабкої періодичної загазованості зберігається видовий склад перших двох груп. Багато високостійких до сірчистого ангідриду видів деревних порід відрізняються низькими газопоглинальними властивостями. Крім сірчистого газу, насадження поглинають оксиди азоту. Крім цих основних речовин, що забруднюють повітря, зелені насадження поглинають і інші. Тополя, верба, ясен, що мають до 5 кг і більше листя, за вегетаційний період засвоюють до 200...250 г, чагарники - до 100...150 г хлору.

Одне дерево за вегетаційний період знешкоджує сполуки свинцю, що містяться у 130 кг бензину. У рослин уздовж шосе вміст свинцю дорівнює 35...50 мг на 1 кг сухої речовини, а зоні чистої атмосфери - 3... 5 мг. Активно поглинаються рослинами алкаїн, ароматичні вуглеводні, кислоти, ефіри, спирти тощо.

Встановлено зниження зеленими насадженнями небезпеки зараження канцерогенними речовинами.

На збіднених міських ґрунтах насадження більш сприйнятливі до газових інтоксикантів. Внесення в такі ґрунти мінеральних та органічних добрив підвищує газостійкість деревних порід.

Насадження, що мають фільтруючу здатність (що поглинають в середньому до 60 т/га шкідливих забруднюючих речовин), може справитися з ліквідацією забруднення повітря промисловими агломераціями, максимальна величина яких досягає 200 т/га.

Наведені приклади переконливо доводять, що зелені насадження поряд із застосуванням технічних засобів очищення та вдосконаленням технології виробництва відіграють істотну роль у ліквідації та локалізації шкідливих домішок атмосферного повітря. Несучи величезну санітарно-гігієнічну службу, лісові насадження самі страждають від запиленості та загазованості повітря.

Висновок

Рослинні організми відіграють ключову роль біосфері, щорічно накопичуючи величезні маси органічної речовини і продукуючи кисень. Людство використовує рослини як головне джерело живлення, технічної сировини, палива, будівельних матеріалів. Завданням фізіології рослин є розкриття сутності процесів, що протікають у рослинному організмі, встановлення їх взаємного зв'язку, зміни під впливом навколишнього середовища, механізмів їх регулювання з метою управління цими процесами для отримання більшого обсягу продукції.

Останнім часом великий вплив на фізіологію рослин справили досягнення в галузі молекулярної біології, селекції, генетики, клітинної та генної інженерії. Саме завдяки досягненням молекулярної біології отримали нову інтерпретацію відомі раніше факти про роль фітогормонів у процесах росту та розвитку рослин. Нині фітогормонам відводиться найважливіша роль регуляції найважливіших фізіологічних процесів. У зв'язку з цим одним із найважливіших завдань, що стоять перед фізіологією рослин, полягає у розкритті механізму гормональної регуляції.

Вивчення на молекулярному рівні внесло багато нового в пояснення процесів надходження поживних речовин у рослину. Проте. Необхідно сказати, що питання надходження і особливо пересування поживних речовин рослиною багато в чому залишаються неясними.

За останні роки великі успіхи у розумінні первинних процесів фотосинтезу, хоча багато питань потребує подальшого вивчення. Коли повністю розкритий механізм процесу фотосинтезу – тоді здійсниться мрія людства про відтворення цього процесу в штучній установці.

Таким чином, все більш широке застосування принципів, відкритих завдяки молекулярно-біологічним дослідженням у вивченні процесів на рівні цілої рослини та рослинних угруповань, дозволить підійти до управління зростанням, розвитком, а відтак і продуктивністю рослинних організмів.