Вадим Артамонов - Растения и чистота природной среды

• Название: Растения и чистота природной среды
• Автор: Вадим Артамонов
• Издательство: Наука
• Жанр: Экология
• Год: 1986

В книге рассматриваются основные источники загрязнения окружающей среды, влияние загрязнителей на растения, роль растений в индикации загрязненности окружающей среды, значение растительного мира в очистке атмосферы и гидросферы от токсических примесей, устойчивость растений к фитотоксикантам, некоторые проблемы озеленения территорий.

Для широкого круга читателей.

---

ПАУ оказывают влияние на рост и другие физиологические процессы растений. Такие вещества, как бензпирен, бензантрацен, при увеличении концентрации вызывают деструкцию клеток корня кукурузы. Наиболее заметные изменения наблюдались в рибосомах, митохондриях, пластидах и ядрах клеток. Определенные концентрации ПАУ приводят к возникновению у растений различных аномалий, в том числе опухолей.

Наряду с ПАУ в природной среде встречается ряд химических канцерогенов иной природы, главным образом гетероциклических и азотсодержащих соединений, например алкилнитрозамины, бензидин, аминоазосоединения. Эти вещества имеют сравнительно простое строение, легко растворимы в воде. Во внешнюю среду они поступают в результате некоторых производственных процессов, имеющих место, например, в резиновой промышленности. Нитрозосоединения легко синтезируются в организмах и в природной среде из предшественников, которыми могут быть нитриты, нитраты, а также вторичные амины. Некоторые пестициды могут представлять канцерогенную опасность, поскольку обладают способностью превращаться в канцерогенные продукты. Среди гербицидов, подвергающихся нитрозированию, в первую очередь следует отметить карбаматы, производные мочевины и триазинов.

Канцерогенной активностью обладают также свободные радикалы различных соединений, обнаруженные в атмосфере ряда городов, например, в Лос-Анджелесе. Неудивительно, что имеется тенденция к повышению частоты заболеваемости раком легких в городах по сравнению с сельской местностью.

В Институте физики АН Грузинской ССР установлено, что концентрация ионов металлов в молекулах ДНК и РНК заметно возрастает при злокачественной трансформации клеток. Исследователи обнаружили, что повышенная концентрация того или иного металла прямо связана с возникновением опухоли в том или ином органе. По этой причине ученые полагают, что загрязнение окружающей среды металлами приводит к накоплению их в молекулах нуклеиновых кислот, в результате чего нарушается нормальное функционирование клеток.

Несмотря на незначительное в ряде случаев содержание канцерогенов во всевозможных выбросах, общее их поступление в биосферу Земли в настоящее время выражается значительными цифрами.

Радиоактивные вещества

Пристальное внимание исследователей привлекает проблема загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Радиоактивные элементы могут попадать в окружающую среду в результате взрывов атомных и водородных бомб. Испытания ядерного оружия в 50-х годах привели к выпадению радиоактивных осадков. В них был обнаружен стронций-90, который, поступая в организм вместе с кальцием, накапливается в костях людей. В результате этого повышается вероятность заболевания раком, возникновения генетических аномалий, уменьшения продолжительности жизни.

В 1963 г. был подписан договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, сыгравший важную роль в прекращении эскалации загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Однако нельзя сказать, что проблема эта снята с повестки дня. И сегодня некоторые страны, не присоединившиеся к договору, продолжают проведение ядерных испытаний.

В наземные растения радиоактивные вещества могут поступать как через листья, стебли и соцветия, так и через корни. В среднем за вегетационный период травянистым покровом зоны умеренного климата задерживается около 25 % общего количества радиоактивных веществ, поступивших на земную поверхность. В хвойных лесах выпадающие радиоактивные вещества почти полностью задерживаются в кронах древесных растений.

Радиоактивные вещества, задержанные растениями, смываются осадками, сдуваются ветром, удаляются вместе с опадающими листьями и ветвями, отделяющимися частицами коры. К концу вегетации в растениях остается лишь 2—10 % общего количества радиоактивных веществ, поступивших на поверхность растительного покрова в течение вегетационного периода.

Поглощение радиоактивного цезия—137 оказалось зависимым от содержания калия в питательном растворе: чем его больше, тем слабее поступает радиоактивный цезий. В связи с этим удобрение почв калием может служить средством ограничения поступления цезия—137 в растения. В целом, чем выше степень обеспеченности почв доступными формами соединений элементов минерального питания, тем ниже содержание радиоактивных элементов в растениях.

Проникнув в сосуды корня, цезий—137 перемещается затем вместе с током воды во все органы растений.

Хотя концентрация радиоактивных веществ в окружающей среде ныне невелика, тем не менее существует угроза их избирательного накопления некоторыми живыми организмами до такого уровня, который становится опасным либо для них самих, либо для тех, кто питается этими организмами. Большое количество радиоактивных веществ накапливают в себе водоросли и морские животные. Так, например, некоторые двустворчатые моллюски Тихого океана стали в 2000 раз более радиоактивными, чем морская вода. Концентрация радиоактивных веществ (например циркония, рутения, иттрия, тория и др.) в водорослях может превышать уровень их в морской воде в тысячи раз.

Даже в очень малых дозах радиоактивные вещества оказывают па растения очень сильное действие, нередко выражающееся в стимуляции роста. В больших дозах ионизирующие излучения резко тормозят рост главного побега, способствуют появлению ростовых аномалий, вызывают гибель растений. Хорошо известно, что на Маршалловых островах США производили испытания ядерного оружия. Первоначально геоботанические исследования, проведенные в 1954–1955 гг., не выявили заметных изменений. Однако уже в 1956 г. были зафиксированы патологические сдвиги у растений: гибель, хлороз, деформации. На некоторых растениях возникли «ведьмины метлы». Из 43 видов растений, произраставших на Маршалловых островах, после ядерных испытаний осталось лишь около половины. Цитологические исследования позволили установить, что радиация нарушает процесс нормального деления клеток, способствует возникновению мутаций, уродств и опухолей.

Пыль

Весьма неприятное явление представляет наличие в атмосфере большого количества пыли. Особенно много ее осаждается в промышленных городах. Пыль сама по себе, а также благодаря образованию туманов поглощает солнечные лучи, поэтому инсоляция в запыленных городах сокращается летом на 20, а зимой на 50 %. При этом ультрафиолетовое излучение снижается в 5—10 раз (например, с 3 % в окрестностях Парижа до 0,3 % в центре). Недостаток в городах солнечных лучей, особенно ультрафиолетовых, способствует развитию болезнетворных бактерий.

Только, за 25 лет с начала второй мировой войны запыленность атмосферы в результате деятельности человека возросла на 70 %, а суммарная солнечная радиация в связи с этим сократилась на 1 %. По данным на 1978 г., в атмосфере Земли находится около 310 млн т пыли антропогенного происхождения. Дальнейшее усиление запыленности может привести к падению температуры поверхности нашей планеты. Вместе с тем следует отметить наблюдение гляциологов, согласно которому происходит нарастание темпов таяния ледников в горах и сокращение площади арктических льдов. Это может быть результатом загрязнения поверхности льдов, которые в этом случае сильнее разогреваются солнцем.

Пылевидные частицы, содержащиеся в воздухе во взвешенном состоянии, оседают на надземных органах растений под действием гравитационных и электрических сил или прилипания. Осевшие пылевидные частицы оказывают на растения разнообразные влияния. В основном их можно подразделить на физические и химические. Физические воздействия связаны с образованием чехла, препятствующего нормальному тепло- и влагообмену листа с атмосферой и уменьшающего доступ к растению света. Химическое влияние обусловлено содержанием в пыли водорастворимых соединений. Эти соединения могут поступать в растения и оказывать влияние на обмен веществ.

Запыленность нарушает работу устьичного аппарата, ограничивает процесс транспирации, способствует повышению температуры листьев на 2–4°, а иногда на 8—10° по сравнению с незапыленными листьями, ослабляет процесс фотосинтеза, особенно при слабом освещении, понижает уровень сахаров в тканях, темпы накопления сухого вещества и роста растений, уменьшает их урожай, ухудшает качество растениеводческой продукции. Особенно сильный вред наносит запыленность в условиях континентального климата с жарким и сухим летом, когда не происходит смывания с поверхности листьев осевших частиц.

Комбинированное действие фитотоксикантов

В природной обстановке растениям, как правило, приходится сталкиваться с действием не одного, а нескольких фитотоксикантов. Теоретически в этом случае возможно как усиление, так и ослабление силы действия отдельных загрязнителей на растения. Чаще всего при действии двух или трех токсических веществ наблюдается заметное усиление их влияния. Такой эффект имеет место при обработке растений смесями сернистого газа с окислами азота, с озоном, с хлористым водородом. Токсичность озона в отношении гороха возрастала при одновременной обработке растений никелем или кадмием. В опытах с петунией, томатами и геранью токсичность смеси сернистого газа и окиси азота возрастала при добавлении озона.