Биохимические и клеточные эффекты

Последствия от диоксида серы: обожженные листья после газовой атаки не опадают сразу же, а продолжают оставаться в кроне. Однако продолжительность их жизни заметно сокращается, и они опадают на 4-6 недель раньше по сравнению со здоровыми листьями (Николаевский, 1969). При остром поражении (более 2 мг/м3) уже через 1-2 часа происходит побурение и гибель листьев, чаще отдельных их участков в виде пятнышек с четко очерченной границей между живыми и отмершими клетками и тканями. При слабом поражении (менее 0,5 мг/м3) и длительном действии диоксида серы листья обесцвечиваются (Хвастунов, 1999).

Влияние погодных условий. Установлено, что эффект влияния SO2 на растения зависит от особенностей сопутствующих метеорологических факторов: повторяемости, продолжительности и мощности температурных инверсий, скорости ветра, наличия туманов. С повышением температуры и относительной влажности воздуха увеличивается опасность повреждения растений. Наибольшую чувствительность к SO2 листья обнаруживают в диапазоне 18-400С, а наименьшую – при температуре, близкой к 40С. В пределах 4 – 180С изменения в газочувствительности незначительны (Крокер, 1950). Цан (1963) установил, что устойчивость кустов смородины к SO2 значительно возрастает по мере снижения влажности воздуха. Так, 8-часовое воздействие SO2 в концентрации 0,8∙10-6 при относительной влажности 87% сопровождалось появлением сильных некрозов ассимиляционных органов. Степень повреждающего действия SO2 в концентрации 4∙10-6 при 42% относительной влажности воздуха уменьшалась вдвое. При понижении влажности воздуха до 29% повреждающий эффект токсиканта отсутствовал. Эти данные хорошо согласуются с выводами Томаса и Хендрикса о снижении газочувствительности растений в 10 раз в случае падения влажности воздуха от 100 до 0%. Различия в газочувствительности растений в зависимости от условий влажности отражают неодинаковое накопление загрязнителя в органах ассимиляции. Оно увеличивается по мере повышения тургорного давления и более полного открывания устьиц. Инверсии и слабые ветры способствуют сильному возрастанию фитотоксичности SO2 при скоплении в районах с пониженным рельефом местности. Фитотоксичность SO2 увеличивается в условиях засухи  и крайне холодной зимы.

Влияние времени суток. Газочувствительность растений изменяется в течение суток. Она наиболее высока в предполуденное время, спустя 4-5 часа, после рассвета. Ранним утром, вечером и ночью газочувствительность падает (Лесные экосистемы.., 1990). В экспериментах по определению количества поглощаемой SO2 в темновой и световой периоды было показано, что ночью в листьях накапливается в 3 раза меньше серы, чем днем. Имеются данные о резком ослаблении фитотоксичности SO2 в затенении. Под пологом дубово-липового леса по сравнению с его опушкой газовые ожоги исчезают не только у световых, более ксероморфных, но и у теневых листьев.

2.2 Фториды.

         Последствия воздействия фторидов  на процессы обмена в клетке  в

общих чертах схожи с воздействием диоксида серы, хотя их механизмы,

естественно различаются. Фториды содержатся во всех растительных тканях,

однако их избыток может оказывать  токсическое действие. Большинство

растений способно накапливать в листьях концентрации фторидов  до 100 – 200

млн.-1 и более, без каких – либо отрицательных последствий. Некоторые виды,

например, чай и камелия, могут накапливать фториды в листьях в очень

высоких концентрациях – нормальное содержание их составляет несколько сот

миллионных долей.

         Для большинства растений порог  токсичности равен 50 – 100 млн.-1

фторидов и при более высоких концентрациях могут происходить изменения в

процессах обмена и в структуре клетки. Гранулирование, плазмолиз и

сплющивание хлоропластов являются первыми симптомами, которые можно

наблюдать под микроскопом. В сосновых иглах наблюдается гипертрофия

питающих клеток флоэмы  и передающей ткани; аналогичные симптомы

наблюдаются  и в других стрессовых ситуациях, например при увядании и 

засыхании.

         Фториды воздействуют на целый  ряд ферментов и обменных процессов.

В растениях, окуренных парами HF, могут  наблюдаться изменения в содержании

органических кислот, аминокислот, свободных сахаров, крахмала и других

полисахаридов; эти изменения происходят до проявления видимых симптомов.

Фториды изменяют механизм распада глюкозы, что может вызвать отклонения от

нормального развития листьев.

2.3 Аммиак

Аммиак для растений менее токсичен, чем сернистый газ, однако при длительном воздействии даже низких его концентраций обнаруживаются заметные признаки повреждения растений.

Морфология. Повышенные концентрации аммиака вызывают появление темных, почти черных, пятен некрозов на обеих поверхностях листа, опадание листьев.

Физиология. Биохимические и структурные изменения мембран могут происходить под действием образующегося из диоксида азота NH3 , не включенного в аминосоединения. NH3 ингибирует фотосинтез путем разобщения электронного транспорта и приводит к структурным нарушениям.

2.4 Пыль

Пыль, представляет собой взвешенные в воздухе или осевшие на поверхности тех или иных объектов твердые частицы наземного (в том числе промышленного), вулканического, органического или космического происхождения. Наибольшей фитотоксичностью обладают пылевые выбросы алюминиевых заводов, электростанций, металлургических предприятий, асбестовых, цементных заводов, предприятий бытовой химии и ряда других. В общем объеме антропогенных выбросов промышленная пыль разнообразных производств составляет всего 10% и более, но последствия ее фитотоксического действия подчас бывает трудно оценить.

Степень отрицательного воздействия промышленной пыли на растения зависит от ряда факторов, среди которых основными являются ее химический состав и растворимость в воде, скорость оседания пылевых частиц и продолжительность удерживания их на поверхности, возможность образования воздухонепроницаемых корок.

Токсическое действие промышленной пыли оказывает на растения прямой и косвенный эффект. Прямой эффект обычно связан с наличием острых повреждений, вызванных тремя типами фитотоксических воздействий: механическим, физическим, химическим.

Механическое воздействие пыли оценивается не только количеством пыли осевшей на надземных органах растений, но и характером распределения пылевых частиц на листовых пластинках. При этом важно учитывать связь осевшей пыли со структурными элементами листа – устьицами, через которые осуществляется газообмен растений. Твердые частицы обычно распределяются по поверхности очагами, скапливаясь на кончике листа и по его периферии. Механическая закупорка твердыми частицами устьичной щели может нарушить устьичную регуляцию и соответственно процессы газообмена и транспирации.

Физическое действие пыли может проявиться в изменении оптических свойств света, проходящего через слой пыли. Это приводит к резкому повышению адсорбции длинноволнового излучения. В результате запыленные листья суммарно поглощают больше лучистой энергии за счет инфракрасного излучения, что приводит к повышению температуры запыленных листьев. Чем плотнее слой пыли, тем выше температурный градиент листа, а, следовательно, больший расход воды на транспирацию. Повышение транспирации приводит к усиленному расходованию запаса влаги из корнеобитаемого слоя почвы и при ограниченном запасе влаги в засушливые периоды способствует установлению глубокого водного дефицита. Повышение температуры запыленных листьев в сочетании с водным дефицитом является причиной подавления фотосинтетической активности и других физиологических функций растений.

Химическое действие пыли обусловлено фитотоксичностью составляющих ее частиц и их растворимостью в воде, гидратированной из воздуха

Заключение

На сегодняшний день в мире существует множество экологических проблем: начиная от исчезновения некоторых видов растений и животных и заканчивая угрозой вырождения человеческой расы. Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному: оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне), либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологических функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

 

Литература

1. Агаджанян, Н.А., Торшин, В.И. Экология  человека / Под ред. В. И. Торшина. - М.,1994.

2. Агесс, П. Ключи к экологии / П. Агесс. - Л., 1982.

3. Артамонов, В.И. Растения и чистота  природной среды / В. И. Артамонов. –  М., 1986.

4. Богдановский, Г. А. Химическая экология / Отв. ред. Г. А. Богдановский. – М., 1994.

5. Болбас, М. М. Основы промышленной  экологии / Под ред. М. М. Болбас. –  М., 1993.

6. Владимиров, А. М. Охрана окружающей  среды / А. М. Владимиров и др. –  СПб., 2001.

7. Добровольский, Г. В., Гришина, Л. А. Охрана почв / Г. В. Добровольский. - М., 1985.

8. Дронова, Т. Я. Влияние атмосферного  загрязнения на свойства почв / Т. Я. Дронова. - М., 1990.

9. Израэль, Ю.А., Ровинский Ф.Я. Берегите  биосферу / Ю. А. Израэль и др. –  М., 1987.

10. Ильин, В. Б. Тяжёлые металлы в системе «почва-растение» / В. Б. Ильин. - Новосибирск, 1991.

11. Криксунов, Е. А., Пасечник, В.В., Сидорин, А.П. Экология. Уч. пособие / Под ред. Е. А. Криксунова и др. – М., 1995.

12. Круглов, Ю. В. Микрофлора почвы  и пестициды / Ю. В. Круглов. - М., 1991.

13. Куллини, Дж. Леса. Моря / Дж. Куллини. – Л., 1981.

14. Плотников, В.В. На перекрестках  экологии / В. В. Плотников. – М., 1985.

15. Протасов, В. Ф. и др. Экология, здоровье  и природопользование в России / Под ред. В. Ф. Протасова. – М., 1995.

16. Рэуце, Н., Кырста, С. Борьба с загрязнением  почвы / Н. Рэуце и др. - М., 1986.

17. Соколова, Т. А. и др. Изменение  почв под влиянием кислотных  выпадений / Под ред. Т. А. Соколовой. - М., 1993.