отчет / Новая папка (2) / Монография Бухарина. Ассимиляционный аппарат растений это
Оздоровительная функция кроны
Лес — один из основных типов растительного покрова Земли, который играет огромную роль в поддержании гидрологического режима рек, предупреждения водной и ветровой эрозий почв, в борьбе е засухами и суховеями, регулировании кислородного баланса в атмосфере, а следовательно, в создании необходимых условий жизни на Земле.
Средообразующая роль леса проявляется не только на той территории, где он произрастает, но и за ее пределами.
В результате проведенных исследований установлено, что лес способствует улучшению климата, гигиенических условий, удовлетворяет эстетические запросы человека.
В лесном климате различают климаты ствола и кроны, которые изменяются в зависимости от погодных условий и даже от времени суток.
Листва — компонент кроны, мощный ассимиляционный аппарат растения.
При образовании 1 т абсолютно сухого органического вещества в атмосферу поступает в зависимости от породы деревьев 1393…1423 кг кислорода. В благоприятный летний день 1 га леса создает 120…150 кг новой сухой фитомассы, поглощая 220…275 кг CO2 и выделяя 180…215 кг кислорода. Это обеспечивает кислородом 430…450 человек, одновременно пребывающих в лесу в течение 10 ч.
По данным Н. И. Чеснокова и В. М. Долгошеева, объем кислорода, выделяемого в атмосферу при образовании годичного прироста 1 га древостоев составляет: сосна — 865, ель — 1043, кедр — 1066, пихта — 778, лиственница — 730, береза — 1653, осина — 1018 м3. Полученные данные свидетельствуют о разной кислородпроизводящей способности древостоев. Малоценные (с точки зрения оценки стволовой части), казалось бы, березовые и осиновые древостой являются ценными производителями кислорода. Этот факт позволил Н. И. Чеснокову и В. М. Долгошееву утверждать, что показатели кислородпродуцирующей способности древесных пород могут быть использованы для сравнительной оценки лесных ресурсов наряду с другими показателями экологического и экономического характера.
Мы не всегда задумываемся над тем, что выделяемый деревьями кислород имеет свою стоимость. С. В. Белов и В. П. Прохоров рассчитали, что стоимость 1 т получаемого промышленным путем кислорода составляет 230 руб. Поскольку исследуемые ими сосняки имеют средний бонитет II, среднее значение полезного выделения кислорода принимается равным 3 т, а его стоимость 230 руб Х 3 = 690 руб. Стоимость 1 т С. В. Белов рассчитал по методике определения кислорода, полученного путем электролиза морской воды.
К сожалению, обобщенных экспериментальных данных о кислородопродуцирующих свойствах отдельных древесных пород еще нет. Однако даже имеющиеся результаты дают возможность отбирать для посадки в рекреационных зонах древесные породы, обладающие наибольшим эффектом кислородообразования. Согласно данным польского исследователя В. Стажецкого, в течение годовой вегетации с 1 м2 листвы выделяется кислорода: сирень — 1,1 кг, осина — 1,0, граб — 0,9, ясень — 0,89, дуб — 0,85, сосна — 0,81; клен — 0,62, лещина — 0,59, бук — 0,55, липа мелколистная — 0,47, крушина — 0,33 кг.
На основании этих данных можно рассчитать потенциальные кислородообагащающие возможности 100-летнего бука: 800 тыс. листьев с общей площадью поверхности 1600 м2 выделяют на протяжении вегетационного периода 800 кг кислорода. Такую же поверхность имеют 1700 молодых буков с диаметром кроны 2 м. Этот простой расчет свидетельствует о больших возможностях старых ширококронных деревьев. По данным автора, стоимость продуцируемого столетним буком кислорода составляет 2 млн. злотых, тогда как стоимость его древесины едва превысит 2 тыс.
Следовательно, кроны деревьев играют огромную роль в улучшении воздушного бассейна. При этом следует помнить, что одновременно с выделением кислорода кроны деревьев поглощают такое же количество углекислого газа. Учитывая, что с начала века в связи с развитием промышленности и транспорта, потребляющих в большом количестве уголь, нефть и газ, содержание углекислоты в атмосфере увеличилось на 12%, газопоглощающую функцию листового ассимиляционного аппарата необходимо также включать в эколого-экономические расчеты.
Поскольку выделяемая углекислота рассеивается в атмосфере, подсчитать, сколько ее поглощается растениями, трудно. Н. Е. Романов утверждает, что для обеспечения оптимальной годовой нормы кислорода на человека (400 кг) необходима площадь зеленых насаждений 0,1…0,3 га. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), на одного городского жителя необходимо 50 м2 городских зеленых насаждений и 300 м2 загородных.
Биологическая активность кислорода, которая стимулирует физиологическую деятельность человека, определяется степенью ионизации. Установлено, что ионизация воздуха (кислород, как его компонент обладает самой высокой степенью ионизации) в наибольшей мере проявляется в лесной и горной местности: в два-три раза больше, чем в морской, и в пять-десять — чем в городской.
Для здоровья людей полезны легкие ионы, способствующие улучшению сердечно-сосудистой деятельности. Тяжелые ионы возникают в результате соединения легких ионов с тяжелыми ядрами конденсации. Повышенная их концентрация отрицательно влияет на дыхание людей, вызывает усталость, действует угнетающе.
Е. С. Лахно, изучавшая ионный режим воздуха под кронами деревьев, установила, что количество легких ионов резко колеблется — 500…2500 в 1 мл. Уровень ионизации воздуха под кронами преобладающего количества деревьев был значительно выше (21…349%), чем в контроле. Самые большие отклонения в концентрации легких ионов воздуха были выявлены под кронами дуба красного (+ 349%), клена белого (+ 164%), сосны обыкновенной (+ 127%), ивы белой (+ 112%), березы (+ 58%). Если учесть, что в контроле было 500 легких ионов, то приведенные выше данные свидетельствуют о существенном влиянии крон на уровень ионизации.
Исследованиями также установлено и обратное явление: отдельные растения (дуб болотный, липа крупнолистная, орех серый, черный и грецкий, айлант высочайший) уменьшают количество легких ионов в атмосфере. Наиболее благоприятно влияют на улучшение ионного режима смешанные хвойно-лиственные насаждения.
Ионизирующую способность леса можно оценить. По данным В. Н. Власюк, она составляет 250 руб. на 1 га/год. Луга и поля, по подсчетам С. В. Белова и В. П. Прохорова, выделяют в год легких ионов на 177 руб. с 1 га.
Зная степень и характер изменения ионизации воздуха под влиянием древесных насаждений, можно более эффективно вести озеленение, особенно в местах массового отдыха и санаторно-курортных зонах.
При этом следует учитывать еще одно целебное свойство древесных растений — фитонцидность. Фитонциды угнетают развитие или убивают многие болезнетворные бактерии и другие простейшие организмы. Летучие выделения растений, которые в химическом отношении представляют собой различные эфирные масла и алкалоиды, состоящие в основном из углеводородов, убивают таких злостных возбудителей болезней человека, как туберкулезная палочка, белый и золотистый стафилококк, гемолитичный стрептококк, холерный вибрион и др.
По данным Е. С. Лахно, бактериальная загрязненность воздуха в сосново-лиственном лесу с преобладанием сосен (80%). была почти в два раза меньше, чем в лиственном. Под влиянием летучих фитогенных соединений, выделяемых сосной обыкновенной, количество колоний белого стафилококка понижалось в среднем на 60,6%, а золотистого — на 53,6% по сравнению с контрольными цифрами.
В. Н. Власюк отмечает, что фитонциды лиственницы сибирской, ели обыкновенной, тополя бальзамического и дуба летнего значительно снижают, а сосны обыкновенной полностью подавляют рост и развитие колоний кишечной палочки. При этом большинство растений действует избирательно. По отношению к белому стафилококку высокий уровень фитонцидности проявили 15 из 34 исследуемых растений, а именно: акация белая, барбарис обыкновенный, дубы зимний, болотный и красный, ель обыкновенная, ива белая, лиственница сибирская, сосна обыкновенная и др. Развитие золотистого стафилококка в наибольшей мере угнетают вяз, дуб болотный, ива белая, клены остролистный, серебристый и клен-явор, сосна обыкновенная, лиственница сибирская. Фитонциды дубовой листвы губительны для возбудителей дизентерии, пихтовой хвои — дифтерии, сосновой — туберкулеза и т. д.
В процессе изучения летучих фракций фитонцидов, выделяемых древесными растениями, одновременно с угнетающим действием отмечают и стимулирующее. Такие свойства были обнаружены у айланта высочайшего, бархата амурского, дуба летнего, катальпы, липы мелколистной и крупнолистной по отношению к росту культур тест-микробов.
Степень фитонцидности зависит от вегетационного состояния растений. В пригородных лесах Киева, например, она проявляется лучше всего в период почкования и цветения. Имеют значение при этом и метеоролические условия. При температуре воздуха в пределах 20…30 °С и скорости ветра выше 5 м/с противобактериальное действие летучих фитонцидов органических веществ превышало 50% всех наблюдений.
Имеются сведения о количестве фитонцидов, выделяемых растениями. Есть основания утверждать, что в большинстве случаев их выделяют ассимиляционные органы растений. Так, Б. П. Токин утверждает, что 1 га можжевеловых зарослей может выделить за сутки 30 кг летучих фитонцидов.
По данным В. Д. Пряхина и В. Т. Николаенко, 1 га лиственного леса выделяет в сутки 2 кг летучих органических веществ, а хвойного — 5.
С. В. Белов и В. П. Прохоров, учитывая стоимость фитонцидов, получаемых искусственным путем с помощью установки «Арефит» (30 руб./кг), определили, что стоимость фитонцидов, выделенных на протяжении сезона с 1 га соснового леса, составляет 200 руб.
Исходя из этого, можно подсчитать фитонцидную продуктивность древесных насаждений. Однако важно также установить гигиеническую эффективность фитонцидности отдельных фитоценозов. Отмечено, что в молодом сосняке воздух не содержит почти никаких бактерий. Практически стерилен воздух в кедровом лесу. Известно, что в 1 м3 воздуха в лесу содержится в среднем не более 500 патогенных бактерий, а в городе — более 36 тыс.
Наличие чистой от вредоносных бактерий лесной среды — важный показатель рекреационных функций леса.
Особыми оздоровительными свойствами обладают хвойные породы, выделяющие в воздух смолобальзамические вещества. Сосновый древостой выделяет за сутки 3,8…4,0 кг/га летучих органических веществ. Количество эфирных масел, выделяемых кедром за вегетационный период, колеблется от 6…11,6 кг/га.
Исследование агрохимических особенностей хвойного леса позволяет экспериментальным путем наиболее полно определить количество выделяемого скипидара. Так, содержание скипидара в воздухе хвойного леса при тепературе 9…15 °С составляло 365 мкг/м3, при 21…26 °С — 638 мкг/м3, при 30…42 °С — 943 мкг/м3. В случае падения температуры до 12 °С и ниже смолопродуктивность и испарение скипидара резко снижаются. Концентрацию испарений уменьшают также ветер и дождь. Наименьшее количество испарений скипидара наблюдается ночью (279 мкг/м3), а наивысшее — около 18 ч (707 мкг/м3).
По мнению авторов, метеофакторы не определяют высокую концентрацию скипидара в воздухе. При одинаковых температуре и влажности воздуха, атмосферном давлении и скорости ветра в июне и августе более высокое содержание скипидара в воздухе обнаружено в июне, т. е. в период наиболее выраженной биологической активности растений.
В работах Е. С. Бурксера и других исследователей уделялось большое внимание проблеме окисления скипидара, в результате чего в хвойном лесу наблюдается повышенная концентрация озона. Развивая это направление, К. С. Терновой и Л. З. Гейхман доказывают, что в конце весны—начале лета деревья, в частности сосна, выделяют в окружающую среду максимальное количество летучих фитонцидов, содержащих эфиромасляные вещества, обусловливающие образование лесного озона.
По мнению К. С. Тернового и Л. З. Гейхман, факт существования специального лесного озона вызывает большой интерес, поскольку именно агрохимический фактор, возможно, влияет на больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. Как обыкновенный (производственный), так и лесной озон не всегда благотворно воздействуют на человека. Если исходить из того, что концентрация озона в воздухе 100 мкг/м3 — предельно допустимая, то концентрацию, которая была обнаружена авторами в конце весны — в начале лета в воздухе хвойного леса (60…70 мкг/м3), следует считать весьма близкой к предельно допустимой, причем приведенные значения относятся к здоровому человеку с ненарушенным адаптационно-приспособительным механизмом. У больных сердечно-сосудистыми заболеваниями отмечается повышенная чувствительность к озону.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Соотношение корней и ассимиляционного аппарата деревьев
Соотношение массы корней и массы или поверхности ассимиляционного аппарата (хвоя, листья) называют корнеобеспеченностью.
Этот показатель определяется для деревьев различных древесных пород, имеющих одинаковый возраст и произрастающих в одинаковых почвенно-климатических условиях; одной породы и одинакового возраста, но произрастающих в различных почвенно-климатических условиях; одной породы, произрастающих в одинаковых почвенно-климатических условиях, но имеющих различный возраст. При этом соответственно устанавливаются различия в корнеобеспеченности у различных древесных пород; у деревьев одной породы, но в различных экологических условиях; у деревьев одной породы в зависимости от возраста.
Являясь саморегулирующейся биологической системой, дерево обладает способностью в определенных пределах перестраивать соотношение своих морфологических частей применительно к окружающим условиям. Это соотношение различно у разных древесных пород, изменяется с возрастом и зависит от положения дерева в древостое. Так, у 12-летних деревьев дуба, сосны, липы, клена, произрастающих на среднедерново-слабоподзолистых почвах, отношение массы корней к массе листьев (хвои) составляет соответственно 3,3—8,1; 1,1—3,2; 1,2—1,5; 0,6—1,2. Отношение площади (м2) поверхности листьев (хвои) на 1 кг массы корней составляет у клена 6,3—18,2; липы 9,7—11,4; дуба 3,3—8,1; сосны 1,7—3,8 м2/кг. Аналогичные различия наблюдаются и для других пород. Например, на серых лесных почвах в 18-летнем возрасте отношение массы корней к массе хвои у пихты составляет 0,6—1,1, а у ели 0,5—0,8. На каждый килограмм корней у пихты приходится 12,8—20,3 м2 площади поверхности хвои, у ели 9,5—15,3 м2.
Об изменении соотношения корней и ассимиляционного аппарата с возрастом можно проследить по данным для сосны обыкновенной и дуба черешчатого. В одинаковых почвенно-гидрологических условиях на среднедерново-слабоподзолистых почвах у сосны в 12-летнем возрасте отношение массы корней к массе хвои составляет 1,1—3,2 в зависимости от положения дерева в древостое, а в 90-летнем возрасте 4,9—16,0. Площади (м2) поверхности хвои на 1 кг массы корней имеют значения соответственно 1,7—3,8 и 1,1—3,6 м2. С увеличением возраста отношение масс ассимиляционного аппарата и масс корней существенно увеличивается, а отношение площади поверхности хвои к массе корней несколько уменьшается.
У дуба черешчатого в 12-летнем возрасте на серых лесных почвах указанные показатели составляют соответственно 3,3—8,1 и 3,3—7,3 м2/кг, а в 27-летнем возрасте 5,2—8,9 и 15,7—34,5 м2/кг. В период интенсивного роста дуба при относительно небольшом увеличении соотношения масс корней и масс листьев происходит существенное (в 4,8—4,1 раза) увеличение площади поверхности листьев, приходящейся на 1 кг массы корней.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Монография Бухарина - Стр 10
ром – процессы роста. При разных видах стресса продуктивность процесса может ограничиваться как активностью листьев, так и активностью аттрагирующихцентров.
При сопоставлении показателей фотосинтеза и роста годичных побегов у изучаемых видов древесно-кустарниковыхрастений выявлено, что под влиянием техногенной нагрузки происходит нарушение ДАО по следующим типам: у клена ясенелистного рост подавлен в большей степени, чем фотосинтез; у других видов, реагирующих удлинением побега, наоборот, в большей степени, нежели рост, подавлена фотосинтетическая деятельность. Карагана древовидная характеризуется постоянством интенсивности фотосинтеза без изменения ростовых процессов, что свидетельствует обееустойчивости кменяющимся условиямсреды.
5.3.7 Водоудерживающая способность листьев древесных растений
Растения, произрастающие в урбанизированной среде, недостаток влаги испытывают на фоне влияния загрязнения. В свою очередь водный стресс существенно влияет на все физиологические процессы, в том числе и на фотосинтез, дыхание, и, как следствие, на рост растений.
Водообмен растительных организмов зависит от способности клеток удерживать влагу. Наиболее чувствительным к атмосферному загрязнению является лист, через который осуществляется газообмен растений. Основными загрязняющими веществами, существенно влияющими на метаболизм листьев и, соответственно, всего растения, являются хорошо растворимые в воде кислые газы (SO2, NOx, Cl2, F2 и др.). Они снижают химический потенциал воды апопласта листьев, вызывая плазмолиз клеток. Это приводит к повышению химического потенциала воды симпласта и повышению концентрации загрязняющих веществ в цитоплазме (Илькун, 1978; Крамер, Козловский,1983; Васфилов, 2003; Kocon, 1990).
Биомембраны клеток листьев контролируют водный режим за счет антиоксидантов, встроенных в мембраны, благодаря чему предохраняют ее от разрушения окислителями и поддерживают оптимальные регуляторные функции.
Многие промышленные газы обладают свойствами сильных окислителей, поэтому, адсорбируясь на поверхности мембраны и проникая через нее, вызывают свободное радикальное окисление. Окислительное разрушение мембран наблюдается также под действием других экстре-
studfiles.net
