«Лыкшитова Людмила Станиславовна ЭКОЛОГО - БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ MALUS BACCATA (L ), ULMUS PUMILA (L ), SYRINGA VULGARIS( L. ) К ВОЗДЕЙСТВИЮ ФАКТОРОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ 03.02.01 – ботаника (биологические ...»

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Бурятский государственный университет»

На правах рукописи

Лыкшитова Людмила Станиславовна

ЭКОЛОГО - БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ

MALUS BACCATA (L ), ULMUS PUMILA (L ), SYRINGA VULGARIS( L. )

К ВОЗДЕЙСТВИЮ ФАКТОРОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

03.02.01 – ботаника (биологические науки) 03.02.08 – экология (биологические науки)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор Бимба Батомункуевич Намзалов

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, доцент Баханова Милада Викторовна Улан-Удэ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………...

ГЛАВА 1.ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ

УСЛОВИЯ Г.УЛАН-УДЭ………………………………………... 1.1 Местоположение территории исследования……………………………………………………….. 1.2 Рельеф, геологическое строение………………………………. 1.3 Климат ………………………………………………………….. 1.4 Типы почв………………………………………………………. 1.5 Экологическая характеристика г. Улан-Удэ…………………. 1.6 Почвенные факторы…………………………………………….

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ДЕРЕВЬЕВ И

КУСТАРНИКОВ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ФАКТОРОВ

ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)……… 2.1 Источники загрязнения и их влияние на растительный организм…………………………………………………………..... 2.2. Воздействие городской среды на растительный организм……….……………………………………………………. 2.2.1 Влияние городской среды на водный режим растений……. 2.3 Фитоиндикация как основа биоэкологического мониторинга условий городской среды………………………

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ………………………………………………... 3.1 Эколого-биологическая характеристика объектов исследования……………………………………………………….. 3.2 Характеристика ключевых участков ………………………… 3.3.Методика проведения исследований ………………………..

ГЛАВА 4. ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ

ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ MALUS BACCATA

(L.),ULMUS PUMILA (L.),SYRINGA VULGARIS (L.) К ВОЗДЕЙСТВИЮ ФАКТОРОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ…….. 4.1 Дисперсность и запыленность………………………………… 4.2 Масса и площадь листовых пластинок……………………….. 4.3 Анатомическая структура листьев (Malus baccata, Ulmus pumila, Syringa vulgaris) …………………………………............... 80Количество устьиц……………………………………………..

ГЛАВА 5. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

АДАПТАЦИИ MALUS BACCATA(L.),ULMUS

PUMILA(L.),SYRINGA VULGARIS(L.) К ВОЗДЕЙСТВИЮ ФАКТОРОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ…………………………… 5.1.Содержание свободной и связанной воды в листьях………. 5.2 Интенсивность транспирации…………………………………. 5.3 Влияние запыленности и дисперсности листьев на водный режим U.pumila, M. baccata. S. vulgaris…………………………

ГЛАВА 6.РОЛЬ И ОХРАНА ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЙ…

6.1 Влияние древесно-кустарниковых насаждений в создании условий городской среды………………………………………….. 6.2 Пути улучшения санитарно – защитной роли зеленых насаждений г. Улан-Удэ…………………………………………… ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ………. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………… ВЫВОДЫ………………………………………………………….. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………… ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время природные системы урбанизированных территорий подвергаются отрицательному воздействию факторов антропогенного происхождения. Воздушная среда и почвенный покров в городах загрязнен твердыми частицами, пылью и сажей, золой и аэрозолями, газами и дымом, цветочной пыльцой и т.д. Смешение различных по происхождению загрязнителей серьезно затрудняет оценку воздействия каждого отдельно взятого компонента, которые, вступая во взаимодействие, увеличивают общее отрицательные последствия. Между тем установление баланса между развивающейся современной промышленностью и природной средой разрешимо в рамках построения экологического каркаса урбанизированной территории. И, как основной элемент, для решения этой проблемы выступают создание и планирование оптимальных композиций зеленого строительства в городах. Основная роль в оздоровлении городской среды отводится к задачам озеленения урбанотерриторий.

Ботанические исследования зеленых зон урбанизированных территорий преимущественно ориентированы на выявление разнообразия флоры городов (Ильминских, 1982; Терехина, 2000; Суткин, 2002; Виньковская, 2005;

Рябовол, 2007 и др.). Работ, связанных изучением экологии городов чаще связаны с выявлением химического состава почвы, воздуха (Волосиков и др., 1999). Однако последние годы наблюдается возросший интерес к раскрытию экологических проблем городской среды, где в качестве индикаторов состояния используются виды растений (Филиппова, 2007; Ковалева, 2009;

Вахнина, 2012), которые используются в озеленении. Именно в данном аспекте роль и значение определенных видов древесно-кустарниковых растений в условиях городской среды остается слабоизученной. Подобные исследования является основой биомониторинга состояния среды. Однако, морфофизиологические адаптации деревьев и кустарников, характерные в озеленении г. Улан-Удэ до сих пор остаются весьма слабо изученными, что и определило начало наших исследований.

Цель работы – выявление биоэкологических особенностей адаптации у Malus baccata, Ulmus pumilla, Syringa vulgaris к условиям урбанизированной среды.

Задачи исследования:

1.Выявить факторы, обуславливающие атмосферное загрязнение, изучив экологическую обстановку г. Улан-Удэ.

2.Исследовать эколого-биологические особенности адаптации Malus baccata, Ulmus pumilla, Syringa vulgaris в условиях загрязненного атмосферного воздуха, отражающиеся в изменении основных параметров - площади, массы листовых пластинок, дисперсности листьев.

3.Определить соотношение свободной и связанной воды, изменения интенсивности транспирации, как основных показателей функционального состояния растений, реагирующих на атмосферные осадки.

4.Выявить изменения морфофизиологических параметров исследованных видов как биоиндикаторов экологического состояния городской среды.

Основные положения, выносимые на защиту.

1.Особенности морфометрических показателей анатомической структуры листа, водный режим обуславливают адаптивные признаки у Malus baccata, Ulmus pumilla и Syringa vulgaris в условиях загрязнения городской среды.

Ключевыми в адаптивной стратегии видов являются изменения в соотношении палисадной и губчатой паренхимы, мелкоклеточности и устойчивый водный режим с преобладанием связанной воды.

2.Результаты комплексных эколого - биологических исследований состояния древесных и кустарниковых растений позволяют разрабатывать различные комбинации устойчивых видов для озеленения урбанизированных территорий. В частности, в условиях г. Улан-Удэ необходимы пылегазоустойчивые виды, как Malus baccata, Ulmus pumilla, Syringa vulgaris.

Научная новизна. Для трех древесно-кустарниковых видов в урбосреде г.

Улан-Удэ изучен комплекс эколого-биологических показателей, связанных с уровнем их устойчивости в насаждениях. Впервые проанализирована взаимосвязь интенсивности транспирации, содержания свободной и связанной воды, количеством устьиц, изучено изменение анатомической структуры листьев. Проведенные исследования по изучению влияния дисперсности и запыленности городской среды позволили выявить, что это необходимые показатели при отборе пыле-газоустойчивых видов.

Обнаружено, что изменение площади и массы листьев в условиях города является проявлением адаптивных механизмов к изменению условий среды.

Доказано, что размеры листовой пластины находятся в прямой зависимости от условий обитания. Выявлено, что у исследованных видов изменение анатомической структуры является показателем загрязнения атмосферного воздуха и превышенного содержания свинца и ртути, в частности увеличение массы листа связано с увеличением клеток палисадной паренхимы. За счет мелкоклеточности рыхлой и палисадной паренхимы увеличивается площадь листьев.

Практическая значимость. Полученные данные об особенностях адаптации могут быть использованы в процессе разработки мер по рациональному использованию и охране растительности и в целом, зеленого покрова в г.

Улан-Удэ. Разработаны рекомендации по оптимизации городской среды для разработки стратегии по озеленению территории города. Результаты исследований также могут применяться в экологическом образовании учащихся, студентов, широкого круга озеленителей.

Материалы и методы. Основой диссертационной работы послужили материалы, собранные автором в период 2011-2013 гг., на территории г.

Улан-Удэ. Исследования проводились маршрутным методом с заложением серии ключевых участков в соответствии с данными экологического районирования города и по методикам эколого-ботанических экспериментальных (анатомо-морфологических и физиологических) исследований.

Апробация. Материалы диссертации обсуждались на заседаниях кафедры ботаники БГУ (2010, 2011, 2012), а также были представлены на международных и региональных конференциях: Межвузовской научнопрактической конференции студентов и аспирантов «Структура, функционирование биосистем и экологическая безопасность: к 80-летию биолого-географического и химического факультетов Бурятского госуниверситета» (Улан-Удэ, 2012), Пятой Всероссийской конференции «Биология будущего: традиции и новации» с международным участием (Красноярск, 2011), II всероссийской школы-конференции молодых ученых с международным участием (Екатеринбург, 2012), Всероссийской школыконференции «Растительность Байкальского региона и сопредельных территорий» (Улан-Удэ,2013).

По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, из них две статьи в издании из перечня ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, заключения и списка литературы. Она изложена на 125 страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками (18) и таблицами (11), приложение. Список литературы содержит 125 источников.

Автор выражает огромную благодарность за ценные советы и помощь научному руководителю и консультанту - к.б.н. Бахановой М.В. и д.б.н., проф. Б.Б, Намзалову, а также за содействие в работе к.б.н,, доценту Ловцовой Н.М. и всему коллективу кафедры ботаники БГУ.

ГЛАВА 1. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Г.УЛАН-УДЭ

1.1.Местоположение территории исследования Улан-Удэ столица Бурятии, административный культурный и экономический центр. Город расположен почти в центре республики, у слияния главных рек – Селенги и Уды, и занимает выгодное географическое положение. Город находится на 510 49 северной широты, и 107035 восточной долготы и лежит на высоте около 542 м над уровнем моря в бассейне оз.

Байкал в широкой долине нижнего течения реки Селенги; в местности, переходящей от степных межгорных впадин байкальского типа в горный подтаежный тип с сосновыми лесами (отроги хребтов Хамар-Дабан и УланБургасы) (Дондуков, 1965).

Город частично лежит в границах Селенгинского среднегорья у слияния рек Селенги и Уды Природные условия зоны неоднородны. Город окружен хребтами, которые почти сплошь покрыты лесом. Вершины Хамар-Дабана достигают высоты 1400 м и днища котловин р.Селенга на 500-700 м.

Абсолютные точки Ганзуринского хребта от 950 до 1070 м, а превышение над р.Селенгой - 500 метров. Хребет Улан-Бургасы это продолжение хребта Хамар-Дабан, он к востоку от реки Селенга характеризуется значительной расчленненностью. Пади, распадки, мелкие горные речки разбили хребет на относительно невысокие холмы.

Природные условия зоны неоднородны. Основная часть земель занята хребтами, которые почти сплошь покрыты лесом. Вершины Хамар-Дабана достигают высоты 1400 м и находятся выше ложа долины р.Селенга на 500м.Абсолютные отметки Ганзуринского хребта отмечаются от 950 до м. Хребет Улан-Бургасы является продолжением хребта Хамар-Дабан и к востоку от реки Селенга характеризуется значительной расчленненностью.

В долине р.Уды выделяется: по левобережью – сплошной полосой шириной 0,5 м и длиной до 11 км, по правобережью – шириной 0,4 м, и длиной 10 км. Три террасы, состоящие из песков, гальки. Эти террасы имеют различную протяженность от 0,4 м до 10 км.

Улан-Удэ расположен в умеренной зоне, в удалении от океанов и морей, в глубине Азиатского материка и значительно приподнят над уровнем моря. Это и определяет основные черты его климата. По зональной классификации г. Улан-Удэ расположен в зоне сухих степей. Климат резко континентальный.

Большое влияние на формирование климата оказывает подстилающая поверхность различных форм рельефа, окружающих город, и пересеченность рельефа в самом городе. Кроме того, на климат Улан-Удэ в некоторой степени влияет близость водной поверхности оз. Байкал. Влияние этого огромного водоема сказывается здесь в основном на характере распределения облачности, промерзании и оттаивании почв, образовании ледового покрова на реках и вскрытии их. Зимнее время года в Улан-Удэ длительно и малоснежно. Для него характерно усиление морозов, резкие перепады температур, атмосферного давления в течение суток Лето короткое, но теплое, в отдельные годы жаркое. Весна короткая, ветренная, с длительными заморозками. Для осени характерны ранние заморозки, ясная, сухая погода.

Одним из основных факторов, влияющих на климат является атмосферная циркуляция. Ее особенности причина частой смены погоды. К основным крупномасштабным атмосферным движениям относится циркуляция воздуха в системе циклонов и антициклонов.

Улан-Удэ находится под воздействием континентального воздуха умеренных широт.

Типы погоды в летнем (июнь-август) и зимнем (декабрь-февраль) мезонах Среднегодовые температуры всегда отрицательные -1,4 – -2,8С. Период активных температур выше 10С - 110-120 дней Фадеева, 1963. Сложный рельеф и разные условия застройки определяют значительные колебания температуры воздуха в Улан-Удэ. Годовой ход температуры воздуха УланУдэ характерен для условий резко-континентального климата. Январь является самым холодным месяцем, но в отдельные годы температура его может быть выше на несколько градусов, чем температура декабря. Средняя месячная температура января – 25,4 С, как и других месяцев меняется год от года. Самый жаркий месяц июль имеет среднюю месячную температуру +25,5С.Также представляют интерес сведения о заморозках и наступлении и прекращении устойчивых морозов. Осенние заморозки наступают в основном в начале второй декады сентября, а весенние прекращаются в конце мая - начале июня. Иногда первые осенние заморозки могут наблюдаться довольно поздно.

Средняя продолжительность безморозного периода равна 102 дням и колеблется в широких пределах. Устойчивые морозы в городе наступают в начале ноября, прекращаются в конце марта.

В зимний период относительная влажность на территории города в среднем за месяц 70-80 %.Наибольших значений она достигает летом.

В летнее время относительная влажность воздуха колеблется в пределах 60-70 %. Среднегодовое количество осадков сухостепной зоны составляет 230-260 мм. Основная масса осадков приходится на июль-август.

Зимой и в весенне-раннелетний период уровень выпадения осадков очень низок.

По классификации климата (Атлас …, 2000) территория г. Улан-Удэ, находится в умеренном поясе, для которого типична большая эрозионная роль ветра. Ветровой режим определяет положение города в пределах субширотной впадины. Преобладают ветра западного, северо-западного и восточного направлений. В городе и предместьях случаются сильные пылевые бури, наиболее частые весной и приводящие к поверхностному выносу ТМ в составе пылевых частиц в наветренные районы города. Зимой при отсутствии ветра часто наблюдаются застои атмосферных масс в пониженных частях ландшафта, что обусловленно приземными инверсиями, и в результате происходит сильное задымление воздуха со стороны ТЭЦ-1, промышленных предприятий, многочисленных котельных и индивидуальных домов с печным отоплением.

1.4. Типы почв комплексы: левый берег р. Уды, правый берег р. Селенги (территория Советского, Октябрьского административных районов) – здесь и суглинки, озерно-речные пески, супеси мощностью 30-40 м; центральная часть города – чередование осадочных пород Центральная часть города расположена на отложениях 1 и 2 надпойменных террас песчаного состава, северная окраина города на предгорном пролювиальном шлейфе суглинистого состава (Суткин, 2001).

антропогенной нагрузки подверглись существенному загрязнению. Почва и подстилающие ее горные породы являются конечным пунктом и местом накопления большинства токсичных элементов, которые через атмосферу, снежный покров, поверхностные воды и растительность попадают в почву.

Эрозия и удаление растительного покрова верхнего гумусового горизонта приводит к снижению устойчивости по отношению к загрязнению тяжелыми металлами. Такие явления наблюдаются на стройплощадках, свалках, у плотнозаселенной территории занимают удобные и ценные для города площади. Основными очагами загрязнения почв являются оживленные магистрали с интенсивным движением, территории заводов и территории свалок.

К западной части города отнесено левобережье р. Селенги. Преобладающий тип местности – плоская луговая равнина поймы и надпойменные террасы.

Почвообразующими породами здесь служат галечниковые, песчаные и суглинистые отложения. Формируются каштановые и лугово-каштановые почвы, в пойме р. Селенги – комплекс аллювиальных почв: болотные, лугово-болотные, дерновые, гидроморфные солончаки.

Усл. обозн. к рис. 4.1. Части города: I – западная, II – северная, Восточная часть города территориально несколько обособлена и вытянута в восточном и северо-восточном направлениях. Она занимает пойму р. Уда в 5км восточнее слияния ее с р. Селенга и ее правобережную предгорную часть.

Северная часть города находится на правобережье рек Селенга и Уда на южном склоне хр. Улан-Бургасы на высотах от 700 до 1000 м над у. м.

Основной тип рельефа – низкогорный, типы местности – горная степь и сосновые боры. Преобладающими горными породами являются гранитоиды и реликтовые красноцветные глинистые отложения, а почвообразующие продукты выветривания этих пород, преимущественно суглинистого гранулометрического состава. Локально встречаются песчаные отложения.

В данных табл.2 представлена ландшафтно-геологическая характеристика.

Ландшафтно-геологическая характеристика территории г. Улан-Удэ (Валова, Часть Географическое Преобладающие горные и Основные Восточная восточнее Северная террасы Центральная правобережья р. отложения надпойменных Аллювиальные Селенга в месте террас песчаного состава.

Южная часть города расположена на правобережье р. Селенга и левобережье р. Уда на северном склоне хр. Цаган-Дабан на высоте 700- м над у. м. По типу рельефа и местности она близка северной части.

Почвообразующими породами на данной территории являются дресвяники и суглинки, озерно-речные пески и супеси. Преобладающие типы почв – боровые пески, дерновые лесные и каштановые почвы.

Центральная часть города расположена на правом берегу р. Селенга и занимает пойменную и надпойменную части Удинской депрессии на высотах 500-700 м над у. м. Преобладающий тип рельефа – равнинный. Левый борт р.

Уда представлен плоской и слабонаклонной равнинами, правый борт – пологоувалистой и холмистой. Почвообразующими породами в этой части города являются озерно-речные пески и песчаные отложения надпойменных террас. В пойменной части развиты луговые и дерновые почвы, на надпойменных террасах – каштановые. Дерново-лесные почвы распространены на южных, западных склонах и вершинах гор нижней тайги под сосновыми и сосново-лиственничными травянистыми лесами.

1.5 Экологическая характеристика г. Улан-Удэ Город Улан-Удэ входит в число 30 наиболее загрязненных городов России, где индекс загрязнения атмосферы превышает 14 (в 2007 г. ИЗА составил 14,7). Загрязнение почв г. Улан-Удэ имеет полиметалльный и мозаичный характер, связанный со спецификой производственной деятельности предприятий промышленности, теплоэнергетики, а также интенсивностью потоков железнодорожного и автомобильного транспорта.

По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 23% всех заболеваний и 25% всех случаев рака обусловлены воздействием факторов окружающей среды, в том числе и загрязнения атмосферного воздуха. Среди большинства элементов и веществ, загрязняющих окружающую среду, в силу высокой потенциальной опасности особое место принадлежит тяжелым металлам (ТМ). Улан-Удэ это один из крупных индустриальных центров Восточной Сибири, в атмосферу его выбрасываются значительные количества загрязняющих веществ, в том числе ТМ. Поступая в атмосферу, они постепенно оседают на поверхности земли и депонируются в основном в верхней части почвенного покрова.

Превышено фоновое содержание свинца в почвах г. Улан-Удэ по отношению к кларку обусловливает потенциальную биотоксичность металла при современном уровне техногенной нагрузки.

Валовое количество ТМ (Pb, Cd, Zn, Си, Ni и Сг) в почвах в среднем соответствует региональному фону.

Антропогенное загрязнение почв ТМ носит полиметалльный характер и несет вред растительным организмам. Это негативно сказывается на накоплении в почве нитратов и аммония. Целлюлозолитическая активность почв в указанном интервале доз не ингибируется. Значимым фактором окружающей среды является атмосферный воздух. Опасность загрязненного воздуха обусловлена наличием разнообразных загрязняющих веществ, приводящих к комбинированному их действию, возможностью массированного воздействия, непосредственным проникновением загрязнителей воздуха во внутреннюю среду организма, трудностью защиты от загрязненного воздуха. Два основных предприятия – загрязнителя– ТЭЦ поставляющий основную массу пыли и выбросов SO2, которых по замерам лаборатории ТЭЦ-1 в 2012 составило 600 граммов в секунду, 52 тонны в сутки и соответственно за семь месяцев отопительного сезона 10 920 тонн.

Норматив предельно допустимого выброса сернистого газа на ТЭЦ-1 в количестве 627 г/сек., 4 326 тонн в год. При этом ПДК SO2 в воздухе должна быть менее 10 мг/м. По данным же биохимической экспедиции Бурятского геологоуправления, концентрация SO2 в центре города Улан-Удэ превышала ПДК более чем в 20 раз (Ю.Г. Покатилов, 2006.) Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются электроэнергетика и автомобильный транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство, строительство и др. Близкое расположение автомагистралей оказывает негативное влияние на загрязнение атмосферного воздуха селитебных территорий. Загрязнение атмосферного воздуха усугубляется ростом количества автотранспорта. Ведущими загрязнителями атмосферного воздуха превышающими предельно допустимые концентрации, являлись взвешенные вещества (31,1%), азота диоксид(25,3%), аммиак (23,8%), формальдегид(22,3%),серы диоксид(13,4%), бенз(а)пирен(12%), гидроксибензол (9,3%), углерода оксид(1,4%)и др. ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Бурятия»исследовано 2887 проб атмосферного воздуха по городу Улан-Удэ, из них 428проб, или 14,8% не соответствовали требованиям санитарных правил и нормативов (в2010г –1,8%). По результатам лабораторных исследований установлено превышение ПДК в атмосферном воздухе по 8 веществам. С 2007 г. в г. Улан-Удэ регистрируются нестабильные показатели доли проб атмосферного воздуха с превышением гигиенических нормативов 6,6 % -2007, 4,3 % -2008, 8,9 % в 2011г. Автомобильный, железнодорожный и авиационный транспорт является также источниками шумового воздействия на окружающую среду. В Улан-Удэ шум от автотранспорта превышает допустимые санитарные нормы. Это связано с резким увеличением количества машин в городе. Была проведена оценка шумового воздействия в непосредственной близости от автодорог с интенсивным движением автотранспорта. Исследования проводились по улицам: Борсоева, Смолина, Трубачеева, Ключевская, Жердева, а также проспектам Строителей и 50-лет эпидемиологического благополучия населения Республики Бурятия в году», 2012).

По результатам измерений уровней шума установлено превышение показателей предельно допустимых уровней во всех контрольных точках. В утреннее время превышение санитарных норм уровня звука зарегистрировано в среднем на 8,3-17 дБА (единица измерения уровня звуковой мощности), максимального уровня звука - на 5-9 дБА; в вечернее время - на 2,7-12,6 дБА и на 1,3-2 дБА соответственно. Наиболее высокие уровни наблюдаются вдоль автодорог по ул. Борсоева, Смолина, Трубачева, Бабушкина. Среди факторов ухудшения экологического состояния города один из наиболее значимых – выбросы вредных веществ от эксплуатации автомобильного транспорта. Проведённые исследования показали, что автотранспорт оказывает негативное действие на растительность прилегающей территории. Интенсивные транспортные потоки на проспекте 50-летия Октября обусловили повышенное содержание ряда веществ в атмосфере. И заметное снижение среднего показателя площади листовой пластины тополя, можно рассматривать как последствия интенсивных выбросов вредных веществ в атмосферу. Изучение рН снежного покрова также подтвердило зависимость чистоты атмосферы от величины транспортного потока (Государственный доклад «О состоянии санитарноэпидемиологического благополучия населения Республики Бурятия в году» ).

Среда города отличается своеобразием основных экологических факторов, а также специфическими техногенными воздействиями. Это дает основание рассматривать город как особый тип экосистем (Одум, 1986).Несмотря на многочисленные исследования, вопрос о механизмах устойчивости древесных растений к загрязнению окружающей среды остается открытым (Кулагин, 1974). Ответные реакции растений ярко выражены и хорошо изучены при оценке воздействия промышленных предприятий. Изменения морфологических и физиологических параметров можно использовать не только при характеристике устойчивости древесных растений к техногенному загрязнению, но и для оценки качества городской среды.

Важным фактором воздействия среды на кустарники является загрязнение атмосферного воздуха. За последние 6 лет в Республике Бурятия по данным Забайкальского управления Ростехнадзора по РБ объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух возросли на 48,8% (на 76,68тыс.тонн) – с 157,2 тыс. тонн в 2004г. до 233,882 тыс. тонн в 2012 г.

административные территории республики. В г. Улан-Удэ общий объем валовых выбросов увеличился на 6,14 тыс. тонн и составил 81,7 тыс. тонн.

Вклад автотранспорта в суммарные выбросы в целом по республике составляет более половины выбросов - 50,77 %. Улан-Удэнский промышленный узел является самым крупным по численности населения и занимаемой территории. Всего по промузлу насчитывается 6043 источника выбросов вредных веществ в атмосферу, из них только 1784 (61 %) источника оснащены пылегазоочистным оборудованием. Основными загрязнителями являются Улан-Удэнская ТЭЦ-1, авиазавод, ЛВРЗ, и др. а также крупные и средние свалки бытовых и производственных отходов.

Особую опасность представляет ТЭЦ-1, расположенная в Железнодорожной районе г. Улан-Удэ, и ее золошлакоотвал. В 1998 г. на ТЭЦ-1 израсходовано 492030 т. угля и 42256 т. мазута. Общее количество выбросов вредных веществ в атмосферу (по данным пояснительной записки к годовому отчету за 1998 год по ТЭЦ-1) составило 12130, 8 т. Уменьшение валового выброса вредных веществ в атмосферу в 1998 г. по сравнению с 1997 г. объясняется сокращением расхода топлива. Это связано с переходом на сжигание тугнуйского угля и стабилизацией системы орошения скрубберов. Отстойник фенольных вод ЛВРЗ представляет особую опасность, так как в результате испарения загрязняет атмосферу города фенолом, свинцом, марганцем, фосфором. В 1991-1992 гг. центральная эколого-геохимическая партия ПГО «Бурятгеология» («Бурятгеоцентр») проводила работы по литохимической съемке территории Улан-Удэ. Основными загрязнителями ртутью оказались ЛВРЗ, городская свалка и авиазавод. Следует заметить, что фактическое содержание окислов и металлов, которое выбрасывается в воздух и воду и указывается в отчетах, находится в подозрительной близости к предельно допустимой концентрации, хотя на некоторых предприятиях, в частности на «Теплоприборе», не могли показать ни методические указания, ни приборы, позволяющие с точностью определить содержание тех или иных элементов.

Подобная ситуация и на ТЭЦ-1 (табл.3). По данным мобильной экологометеорологической станции, созданной в 1996 г. лабораторией радиофизики БИЕН СО РАН, в г. Улан-Удэ определяется высокий уровень загрязнения воздуха диоксидом серы и окисью углерода в зоне влияния ТЭЦ-1 и составляет около 3 ПДК (Государственный доклад «О состоянии санитарноэпидемиологического благополучия населения Республики Бурятия в году» ). Следует отметить, что в загрязнении атмосферы участвуют и промышленные предприятия близлежащих городов и областей. Мониторинг состояния атмосферного воздуха населенных пунктов осуществляется Бурятским центром гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды (БЦГМОС) и ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Бурятия»

(ФГУЗ «ЦГиЭ в РБ) и его филиалами.

Основные предприятия –загрязнители районов исследования (по данным Наименование Санитарная зона Район Улан-Удэнский 1400 м моторостроительный 1 класс опасности завод Золоотвалы от ТЭЦ 300 м ЛВРЗ ОАО Филиал 500 м ОАО Улан-Удэнское 100 м приборостроительное 4 класс опасности производственное Объединение ЗАО Теплоприбор- 100 м ОАО Электромашина 100 м МУП Управление 300 м Буржелезобетон 1 класс опасности Класс опасности - показатель, характеризующий степень опасности для человека веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Вещества делятся на следующие классы опасности:

1 класс - чрезвычайно опасные;

2 класс - высоко опасные;

4 класс - умеренно опасные.

По метеорологическим условиям рассеивания примесей вредных веществ в атмосфере, территория города Улан-Удэ относится к зоне высокого потенциала загрязнения воздушного бассейна. При наличии вредных веществ, загрязненный воздух переносится на значительное расстояние. По данным лаборатории радиофизики ОФП БНЦ СО РАН вероятность возникновения инверсий температуры в нижнем 100-метровом слое атмосферы составляет 77%. В таких условиях промышленные выбросы и выбросы от автотранспорта плохо рассеиваются, создавая высокие концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы в черте города.

Анализ климатических данных Бурятского ЦГМС по г. Улан-Удэ и результаты подсчетов показали, что количественная оценка факторов, благоприятствующих рассеиванию, значительно ниже оценки факторов, метеорологический потенциал самоочищения атмосферы в целом для территории г. Улан-Удэ характеризуется как низкий, что требует принятия действенных мер к ограничению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Контроль за соблюдением гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха также включает измерения, проводимые в зонах влияния выбросов и санитарно-защитных зонах промышленных предприятий, сооружений и других объектов. Имеют место значительные превышения концентраций углерода оксида в 6-9,3 раза на пр. 50-летия Октября; 2,9-3,5 раза на ул. Борсоева; 3,2-3,4 раза на пр. Автомобилистов;

12,2-14,1 раз на ул. Бабушкина. Превышения по СО связаны с тем, что эти улицы являются основными магистралями с максимальным потоком движения от 1155 до 2998 машин в час с повышением количества проходящих машин в дневные часы и некоторым уменьшением в вечерние часы. В 2012г. по данным наблюдений БЦГМОС уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Улан-Удэ очень высокий. Среднегодовые концентрации взвешенных веществ, формальдегида, бенз(а)пирена, диоксида азота, фенола превышают санитарно-гигиенические нормативы, в г. УланУдэ максимально разовые концентрации достигают уровней, превышающих ПДК в 3-4 раза. Индекс загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА) в г. УланУдэ составил 13,6. Максимально разовые концентрации превышали ПДК бензапирена в 9 раз (г. Улан-Удэ), тяжелые металлы (железо) – до 5 ПДК (г.

Улан-Удэ).

По результатам мониторинга атмосферного воздуха ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Бурятия» в жилых микрорайонах г.

Улан-Удэ среднегодовые концентрации загрязняющих веществ не превышали ПДК. Однако, в 10,16 % выполненных измерений обнаружены превышения максимально разовых концентраций от 1,1 – 5 ПДК диоксида азота и серы, взвешенным веществам, фенолу, оксиду углерода.

Выбросы автотранспорта, уступая по объему выбросам стационарных источников, обладают более высокой токсичностью. Отработавшие газы автомобилей, поступая в нижний слой атмосферы, сразу попадают в дыхательные пути человека, а процесс их рассеивания значительно отличается от процесса рассеивания выбросов высоких стационарных источников. Поэтому автотранспорт следует отнести к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосферы. Интенсивное движение автотранспорта приводит к повышению среднегодовых концентраций сажи, оксида углерода, окислов азота, углеводородов, свинца, диоксида серы вблизи наиболее напряженных магистралей (в г. Улан-Удэ это районы Элеватор, ул. Бабушкина и др.). В воздушную среду г. Улан-Удэ выбрасывается 21404 т/год (по состоянию на 01.01.95) отравляющих веществ, что составляет 24% от суммарной городской эмиссии. По своему валовому выбросу город относится к 1- й категории опасности. Следует отметить, что количество автотранспортных средств в г. Улан-Удэ год от года увеличивается, как и их суммарные выбросы. Периодические «пробки»

в районе «Элеватора», в центре города и других местах создают повышенный фон атмосферного загрязнения. Так, разовые максимальные содержания свинца и бензапирена в воздухе на пересечении улиц Бабушкина и Трубачеева достигают 13 ПДК, а в районе «Элеватора» концентрация оксида углерода равна 4 ПДК. Это обусловлено тем, что на протяжении длительного периода застройка в г. Улан-Удэ проводилась без функционального зонирования территории промышленного и селитебного значения, в связи с чем, в настоящее время в границах нормативных санитарно-защитных зон предприятий размещена значительная часть жилой застройки. Одним из приоритетных задач относится организация санитарно-защитных зон предприятий, сооружений и других объектов, внедрение новых экологосберегающих производственных технологий, позволяющих снизить выбросы загрязняющих веществ и уменьшить границы санитарно-защитных зон.

Опасность загрязнения почв определяется опосредованным воздействием через контактирующие среды – загрязнением воды, атмосферного воздуха. Основными источниками загрязнения почвы являются места хранения отходов.

По данным социально-гигиенического мониторинга в республике в 2012г. образовано свыше 26 млн. тонн отходов производства и потребления (в 2008г. –24,5 млн. тонн). Из общего количества образованных отходов используется повторно и передается другим организациям – 20,7 %, обезвреживается – 0,2%, размещается и хранится на собственных территориях – 98,7%. Всего на территориях промышленных предприятий размещено 20,075 млн. тонн отходов, хранящихся в течение многих лет.

Лимиты хранения отходов давно превышены. Большинство площадок так называемого временного хранения отходов не соответствует санитарным правилам: не защищены от воздействия атмосферных осадков, не имеют водонепроницаемых покрытий, автономных систем очистки и др. На объектах постоянного хранения отходов (золошламонакопители, отвалы и др.) отсутствует функциональное зонирование, не организованы санитарнозащитные зоны, сроки эксплуатации превышены, что обуславливает загрязнение среды обитания. По результатам экологического контроля подземных скважин в зоне влияния отстойника – накопителя ЛВРЗ и золошлакоотвала ТЭЦ-1 наблюдается повышенное содержание (>ПДК для питьевых вод) аммония, сульфатов, натрия, фтора, нефтепродуктов, фенолов, минерализация, окисляемость, высокая щелочность, сульфат-иона, натрия, алюминия. Хранение твердых бытовых отходов осуществляется на территории 8 полигонов ТБО. В остальных районах ТБО складируются на свалках, которые не приспособлены для хранения отходов. По данным Минприроды РБ, в Республике Бурятия имеется 1419 свалок. Из них санкционированных – 401 шт. на площади – 1040 га и объемом накопленных отходов – 1506335 куб. м. и несанкционированных – 1018 шт. на площади – 341 га и объемом накопленных отходов – 202226 куб. м. Исходя из данных представленного бюллетеня «Оценка влияния факторов среды обитания на здоровье населения Республики Бурятия в 2008 г.»)» ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Бурятия» выявлено, что по степени загрязнения химическими веществами почвы населенных мест республики относятся в основном к категории «допустимой». Из общего количества исследований 1,9% (332 пробы) не соответствуют гигиеническим нормативам.

(Информационный бюллетень «Оценка влияния факторов среды обитания на здоровье населения Республики Бурятия в 2008 г.»)

ГЛАВА 2 ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ДЕРЕВЬЕВ И КУСТАРНИКОВ К

ВОЗДЕЙСТВИЮ ФАКТОРОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

Современные темпы урбанизации сказываются на экологической обстановке в городах. Город-это территория глубоко измененной природы (Владимиров, Микулина, 1986). Важная роль в решении экологических проблем города и повышении степени комфортности принадлежит кустарниковым растениям, которые составляют основу экологического каркаса. Состояние кустарников на сегодняшний день представляет определенный интерес, так как различия требований к условиям среды у исследуемых видов наиболее четко проявлялись через экологофизиологические процессы.

В данной главе нами представлен литературный обзор исследований, посвященных различным механизмам адаптации кустарников к агрессивным приспособления разных видов к техногенным условиям. В городской среде наблюдается комплексное воздействие негативных факторов природного и антропогенного характера на рост и развитие растений, их способность к репродукции. Различные аспекты механизмов приспособления растительного организма в условиях города изучались многими исследователями.

2.1.Источники загрязнения и их влияние на растительный организм Сложной формой влияния города на природную среду является ее загрязнение. Это привнесение в среду, возникновение в ней новых, нехарактерных химических, физических, биологических агентов и энергетических потоков, повышающих их фон, приводящих к нарушению функционирования экосистем или их отдельных элементов.

В последние годы происходит интенсивное загрязнение атмосферы.

Загрязнения любого масштаба по цепям связей в природе переходят из одной среды в другую.

Устойчивость растений к токсичным веществам различна и некоторые растения слабо повреждаются. Данные растения можно использовать для озеленения территорий, более или менее постоянно подвергающихся воздействию загрязняющих веществ. Такие растения очень ценны для выяснения механизмов их адаптации.

противостоять действию вредных газов, сохраняя нормальный рост, развитие и декоративность. Биологическая устойчивость связана со способностью поврежденных растений к регенерации. Чем быстрее растение восстанавливает свои ткани и органы после отравления вредными примесями атмосферы, тем оно менее чувствительно. Лиственные породы по сравнению с хвойными более устойчивы.

среднеустойчивые и неустойчивые (чувствительные к загрязняющим веществам) растения. Критерием этого служит размер площади некрозов в процентах от общей поверхности листа, некоторые физиологобиохимические и анатомо-морфологические показатели.

Как выяснил Николаевский (1979), огромное значение в устойчивости растений к газам имеют особенности: интенсивность морфо-биологических процессов роста и развития растений, их экологическая пластичность, географическое происхождение, возраст растений, фотопериодизм.

Анатомо-морфологическая устойчивость связана со строением растений, так как на интенсивность поступления внутрь растения вредных веществ влияют мощность кутикулы, воскового налета, режим работы устьичного аппарата, площадь поверхности растения и др. Самые устойчивые ко всем видам загрязнений листья, которые обладают прочным восковым налетом, перекрывающим устьичные клетки.

Физиолого-биохимическая устойчивость определяется индивидуальными особенностями их метаболизма, скоростью протекания биохимических реакций, способностью утилизировать ядовитые вещества, связывать их белками цитоплазмы и т.д.

Устойчивость растений понижается на малоплодородных и сухих почвах. Повреждаемости растений газами способствуют повышенная температура, влажность воздуха и солнечная радиация. В настоящее время одной из наиболее важных проблем является изучение экологофизиологических адаптаций растений в процессе онтогенеза в условиях городской среды. Данное направление развивается в Марийском государственном университете, начиная с работ В.С. Николаевского (1975), основавшего кафедру физиологии растений и возглавлявшего лабораторию газоустойчивости растений. В эколого-физиологическом направлении успешно работают многие отечественные ученые-экологи, однако лишь немногие исследователи оценивают адаптационные возможности особей разных возрастных состояний в условиях загрязнения среды. На сегодня в Марийском государственном университете проводится сравнительный анализ эколого-физиологических параметров в онтогенезе растений в условиях загрязнения городской среды, оценка толерантности растений разного биологического возраста к комплексу антропогенных воздействий;

выявление биоиндикационных характеристик для оценки состояния урбанизированной среды.

В настоящее время экологическая стратегия многих городов России направлена на сохранение и развитие зеленого фонда города, для этого предусмотрена система контроля состояния озелененных территорий. Она определяет комплекс организационных мероприятий, обеспечивающих эффективный контроль, разработку современных мер по защите и восстановлению озелененных территорий, прогноз состояния зеленых насаждений с учетом реальной экологической обстановки и других факторов, определяющих их состояние и уровень благоустройства территории. 1) оценка качественных и количественных параметров состояния растений на озелененной территории; 2) выявление и идентификация причин ухудшения состояния зеленых насаждений; 3) разработка программы мероприятий, направленных на устранение последствий воздействия на зеленые насаждения негативных причин и устранение самих причин; 4) прогноз развития ситуации (Правила создания..., 2002).

Экологическая ситуация в городах - это совокупность взаимодействия многих факторов, формирующих качество окружающей среды. Состояние городских экосистем определяется тремя группами: первая – природные факторы, мало изменяющиеся во времени и обусловленные географическим положением города; вторая – техногенные факторы, как следствие развития промышленности и транспорта, третья – социальные факторы (Фролов, 1998). На растения в урбанизированной среде максимальное влияние оказывает загрязнение воздуха, транспорт и рекреационные нагрузки и др.

Воздействие на растение – сложное явление, оно затрагивает биохимические и физиологические процессы и разрушает ультраструктуру клеток листа. По мере разрушения внутриклеточных структур появляются внешние, визуально наблюдаемые повреждения у ассимиляционных органов и других частей растений. Степень воздействия загрязнителя на растение зависит не только от его концентрации и продолжительности действия, но и от видовой принадлежности и стадии онтогенеза растений, их толерантности к загрязнителю, сезона года и состояния окружающей среды (температуры, влажности воздуха и почвы, условий освещенности, силы ветров, условий минерального питания и т.д.) (Горышина, 1991). Уменьшение размеров листьев свидетельствует о проявлении ксероморфных черт в условиях угнетения. В.С. Николаевским (1998) при исследовании ассимиляционных органов древесных растений в различных условиях загрязнения отмечалось появление ксероморфных признаков у листьев: уменьшение их размеров и даже числа на годичных побегах, утолщение листовой пластинки, увеличение числа устьиц на единицу площади и уменьшение размеров клеток всех тканей листа, толщины кутикулы и эпидермиса. Ксерофитизация ассимиляционных органов объясняется подавлением стадии растяжения клеток из-за недостатка ассимилянтов и нарушения гормональной регуляции роста вследствие воздействия загрязняющих веществ (Orenet. al.; 1988, Ярмишко, 1997). По этим же причинам у растений происходит замедление роста осевых и боковых побегов, листьев, в целом, хвои (снижение ее сухого и сырого веса, площади), изреживание кроны деревьев вследствие повреждения и опадения листьев уменьшении возраста листьев на дереве (Федорков, 2002). Водопроницаемость почвы под пешеходными тропинками снижается в 7 раз и в 2-3 раза увеличивается глубина промерзания. Особая, отличная от естественных условий, среда создается для растений в городах.

Растительность на улицах городов обычно рассматривается, прежде всего, с точки зрения улучшения городской среды для человека как в гигиеническом отношении (улавливание пыли, снижение шума, улучшение микроклимата и т. д.), так и в эстетическом.

Несмотря на обширный отечественный и зарубежный материал о воздействии различных загрязнителей на растения, вопрос о фитотоксичности ароматических углеводородов (фенолов, бензолов и толуолов) и поглощении их растениями освещается слабо, отсутствуют также сведения о характере влияния сажи на дендрофлору, хотя эти частицы субмикронного диапазона являются важной составной частью и эмиссии промышленных источников, и выхлопных газов автотранспорта.

Согласно проведенным исследованиям Илькуна (1978), загрязняющие вещества вызывают торможение фотосинтеза, причиной которого может быть разрушение пигментов, изменения в буферной системе и нарушения в слаженной работе ферментов, участвующих в регуляции деятельности клетки.

Ряд исследователей: на основе анализа газоустойчивости древесных растений к токсическим веществам выбросов промышленного предприятия и их аккумулирующей способности установили наиболее оптимальный видовой состав древесных растений санитарно-защитных зон химических предприятий Западной Сибири (Илькун, 1979 и др.).

В сложной и взаимообусловленной системе «растения - промышленная среда» наблюдается не только воздействие растений на окружающую среду, но и неизбежное обратное влияние среды на растения. Загрязнение атмосферы отрицательно влияет на зеленые насаждения, приводя к нарушениям физиологических и биохимических процессов, вызывая повреждение листьев, общее ухудшение существования и даже гибель растений (Николаевский, 1979) Однако некоторые растения могут произрастать на территории промышленных предприятий, адаптируясь к действию газов. Каждый вид растений обладает различной устойчивостью к вредным соединениям.

Обычно в зоне загрязнений одни виды растений сильно повреждаются и даже гибнут, другие - резко снижают продуктивность, третьи не имеют признаков повреждения и успешно выполняют функцию очистки воздуха от вредных примесей. Имеются различия и в устойчивости растений к отдельным вредным газам, парам и пыли. Выращивание растений в зоне повышенного загрязнения воздуха приводит к успеху лишь тогда, когда растения способны переносить без существенного ущерба постоянно содержащиеся в приземном слое атмосферы токсиканты в невысоких и кратковременно - в крайних концентрациях. Проблема устойчивости растений к атмосферным токсикантам в последнее время приобретает особую актуальность и практическую направленность. В условиях загрязненной атмосферы недостаточно создавать какие-либо зеленые насаждения; они должны быть высокоустойчивыми, производительными и, самое главное, служить надежным и емким фильтром, эффективно очищающим воздух от газообразных и аэрозольных примесей. Формирование новых и поддержание сложившихся ценозов сложно и не всегда ожидаемый эффект оправдан, и в результатах исследований установлено наличие некоторых расхождений в определении растений, которые рекомендованы для санитарно-защитных зон известными авторами (Илюшин, 1953; Ионин, 1961; Кулагин, 1974;

Кунцевич, 1957 и др.). Причина этого - видовой состав, структура и плотность размещения зеленых массивов, которые нужно формировать в зависимости от экологических условий среды и режима задымления (Илькун, 1978; Промышленная ботаника, 1980; Сергейчик, 1997 и др.).

Попадая в разные условия, растения, несмотря на идентичность состава и концентрации токсических элементов в окружающей среде, аккумулируют различное количество веществ и изменяют предел безвредного или поражающего накопления фитотоксиканта в листовых тканях.

В Западной Сибири проводилась Литвиновой, Левоном (1986) комплексная оценка газоустойчивости растений в антропогенной среде и основанием послужили их физиолого-биохимические и морфологические показатели. В основе их исследований послужила сравнительная характеристика растений по аккумуляции углеводородов: метана, бензола, толуола и фенола. Особенно задерживают пыль вяз, рябина, калина обыкновенная, роза морщинистая, черемуха, боярышник, и растения с листьями, выделяющими клейкие вещества: сирень обыкновенная, арония черноплодная и др. (Литвинова, Левон, 1986). Летом зеленые насаждения осаждают до 86% пыли (деревья вяза - в 6 раз больше, чем тополя). Зеленые насаждения соответствующей структуры могут существенно снижать шумовой фон города. Для этих целей лучшие из хвойных растений - ель, пихта, сосна, из лиственных - липа мелколистная, ильм (вяз), спирея. В городе для защиты от шума нужна более сложная система посадки: лучше всего многоярусная посадка или чередование нешироких многоярусных полос с открытыми пространствами. Шумоизоляция зависит от конструкции и ширины зеленых полос: кустарниковая посадка шириной 10 м снижает шум на 3-4 децибелла, многоярусная 10-метровая посадка - на 12-15 децибеллов.

При создании шумозащитных насаждений важно выбирать быстрорастущие деревья, по возможности более долговечные, с плотной кроной. Среди рекомендуемых - это тополь дрожащий, тополь бальзамический, дуб северный, некоторые виды ивы, вяз, ясень зеленый, клен остролистный с различными формами, ряд видов березы и др. Для создания оптимально благоприятной для человека жизненной среды в городе большую роль играет ионизирующая способность многих видов древесных растений. Фитонциды, как считает А. М. Гродзинский (1975), имеют немаловажное значение в снижении концентрации токсических газов. Большинство рекомендуемых растений обладает антимикробным действием. Это почти все хвойные растения: лиственница, сосна, ель, пихта, можжевельник, и многие лиственные - береза (в большой степени), тополь, клен, белая акация, груша, липа, орех, рябина обыкновенная, черемуха, яблоня, калина, сирень, карагана, смородина черная, барбарис обыкновенный, спирея, ясень цветочный, снежноягодник, арония черноплодная, лох серебристый, буддлея и др.

Лиственные древесные растения местной флоры отличаются сильной газопоглотительной способностью, но при этом осина и береза считаются малоустойчивыми к ядовитым газам, а клен - среднеустойчивыми.

Выраженная газопоглотительная способность, но и поражаемость токсикантами свойственна, как считают Илькун (1971), Николаевский (1979);

Сергейчик (1985) для яблони домашней, тополя китайского, ореха маньчжурского, желтой акации, и других, которые – эти виды не рекомендуют использовать при сильном задымлении воздуха. Некоторые интродуцированные растения, в том числе хвойные, в сравнении с местными породами более устойчивы к ядовитым примесям в городском воздухе и накапливают их в своих тканях без вреда для себя.

Оптимально, когда повышенная газопоглощаемость совмещается с токсикоустойчивостью у растений, это отмечали Гетко и др. (1985). Данные исследователи выяснили виды, наиболее подходящие для городского озеленения, даже около крупных промышленных предприятий. Это дуб северный, клен красный, тополь бальзамический, черемуха поздняя, черемуха виргинская, ива белая, облепиха, белая акация, лох узколистный, дерен белый, жимолость татарская, бирючина обыкновенная, снежноягодник, рододендрон даурский; из хвойных растений – это ель колючая, можжевельник казацкий и обыкновенный, лиственница, пихта одноцветная.

К древесным растениям, устойчивым в условиях промышленного города, относятся также следующие виды: бузина сибирская, барбарис обыкновенный темно-пурпуровый, вяз приземистый, калина обыкновенная, бересклет священный, боярышник, вишня обыкновенная, жимолость каприфоль и Маака, ива ломкая и волчниковая, клен приречный и остролистный Шпедлера, смородина альпийская, золотистая и черная, слива растопыренная, спирея Дугласа, дубровколистная, японская и иволистная, роза собачья, сирень обыкновенная и венгерская, тополь белый, черный и берлинский, черемуха пенсильванская, яблоня ягодная; из хвойных растений - ель Энгельмана, можжевельник виргинский, сосна горная (Гетко и др., 1985).

Согласно экспериментальным исследованиям в лабораториях и полевых условиях, проведенных Илькуном (1971); Кулагиным (1974) в различных промышленных районах - на Украине, в Белоруссии, на Урале и в Сибири было выяснено, что устойчивость растений к загрязнению атмосферы различными вредными веществами – сложное экологическое явление. Устойчивость вида даже к одному виду загрязнения зависит от разнообразных причин: удаленности от источника загрязнения, времени суток, климатических условий, интенсивности и режима выбросов в атмосферу, от физико-географических условий района, обеспеченности растения питательными элементами и пр. Многие виды наиболее уязвимы к действию ядовитых газов в молодом возрасте: например, местная порода – липа в возрасте до 15 лет, позднее ее устойчивость возрастает.

способность к поглощению токсичных компонентов городского воздуха.

Исходя из рекомендаций по устройству городов и поселков (1986), было показано, что интенсивно окись азота и аммиак поглощают желтая акация, береза плакучая, чубушник венечный, клен серебристый, тополь канадский, сирень обыкновенная, клен остролистный и татарский, рябина обыкновенная, а наиболее слабо эти соединения поглощают лиственница сибирская, липа мелколистная, дерен белый, можжевельник казацкий. Устойчивыми к обыкновенная, барбарис обыкновенный, клен татарский, дерен белый, снежноягодник, бузина красная, лиственница сибирская, тополь бальзамический и белый, боярышник кроваво-красный, роза морщинистая, вишня и местные виды клена, лещины, липы, березы, вяза, однако в другой обстановке ряд местных видов оказывается малоустойчивы к действию хлористых соединений, что отражается на их декоративности.

Для получения наилучшего эффекта от применения древесных посадок необходим правильный подбор ассортимента. Перечень видов древесных растений, обладающих способностью отфильтровывать или поглощать токсичные включения из состава городской атмосферы, показывает, что большинство видов рекомендуемых Э.И. Якушиной (1990) ассортимента могут выполнять защитную функцию в промышленных зонах города.

Влияние дороги на растительность ограничено и с удалением от дороги влияние выхлопных газов снижается, хотя и прослеживается на расстоянии до 60 м, как отмечали Сердикова, Мартынюк (1983).

В городах широкая сеть транспортных артерий сопровождается большим фоновым загрязнением. Известно, что симптомы повреждения листвы атмосферными загрязнителями имеют много общего с симптомами, которые вызывает множество других абиотических и биотических факторов (Смит, 1985).

Выработаны подходы к оценке адаптивного потенциала древесных растений при произрастании в техногенных ландшафтах. Атмосферное загрязнение оказывает как прямое воздействие на формирование химического состава ассимилирующих органов растений (аккумуляция поллютантов, выщелачивание элементов питания), так и косвенное, через почву, в результате чего нарушается снабжение растений питательными веществами из – за накопления в ней загрязняющих веществ. Следует знать, что почва обладает важным свойством - буферной способностью, которая проявляется в переводе поступающих токсических ионов в малоподвижное состояние (Ильин и др., 1980). В настоящее время основной поставщик тяжелых металлов - промышленность. Одним из наиболее опасных элементов является ртуть и ее соединения. В почве происходят взаимные превращения межу органическими и минеральными соединениями ртути. В растениях ртуть содержится в органических соединениях, процесс перехода неорганической ртути в ее органические производные носит название биологической метилизации. В ходе данного процесса мобильность ртути возрастает и возможны испарения с верхних горизонтов почвы.

Известно, что растения могут непосредственно поглощать пары ртути.

Исследования Ефименко (2009) по накоплению ртути проводились в Забайкальском крае, г. Чита, было отмечено, что за вегетационный период содержание данного металла в листьях объектов (Populus balzamifera, Ulmus pumila) увеличивалось, так как ртуть транспортируется из одной среды в другую. В различных исследованиях Данилов-Данильян (1997) было установлено, что повышение содержания металлов в почве влияют на рост и развитие растений. Это происходит от того, что пониженное увлажнение почвы в полевых условиях способствует снижению мобильности металлов и с другой стороны, это может быть связано с деятельностью почвенных микроорганизмов, которые снижают свою численность под воздействием тяжелых металлов. Это явление объясняется еще и опосредованным влиянием тяжелых металлов, через воздействие их на биохимические процессы в почве, в результате чего возникает улучшение питательного режима растений.

Таким образом, действие металлов на растительный организм зависит от природы элемента, содержания его в окружающей среде, характера почвы, формы химического соединения, срока от момента загрязнения.

Формирование химического состава растительного организма определяется биохимическими особенностями различных видов организмов, их возрастом и биохимическими закономерностями связи между элементами в организме.

Содержание одних и тех же химических элементов в различных частях растений может изменяться в широких пределах. В неблагоприятных природных условиях устойчивость и продуктивность растений определяются рядом признаков, свойств и защитно-приспособительных реакций.

Различные виды растений обеспечивают устойчивость и выживание в неблагоприятных условиях тремя способами: механизмы, которые позволяют им избежать неблагоприятных воздействий (состояние покоя, эфемеры и др.);

специальные структурные приспособления; физиологические свойства, позволяющие ослабить влияние окружающей среды.

Защита от неблагоприятных факторов среды у растений обеспечивается структурными приспособлениями, особенностями анатомического строения (кутикула, корка, механические ткани и т.д.), специальными органами защиты (жгучие волоски, колючки), двигательными и физиологическими реакциями, выработкой защитных веществ (смол, фитонцидов, токсинов, защитных белков). К структурным приспособлениям относятся мелколистность, отсутствие листьев, воскообразная кутикула на поверхности листа, густое опущение, погруженность устьиц, наличие листьев и стеблей, сохраняющих резервы воды и др. В черте города на состояние экосистем придорожной полосы заметное влияние оказывают совсем другие компоненты техногенного воздействия. К ним относятся:

- тепловые аномальные поля, связанные, в основном, с инженерными коммуникациями;

- подтопление территории города, в том числе связанное с утечками из подземных водонесущих коммуникаций;

- пылевые загрязнения снегового покрова - уникальная депонирующая среда, свидетельствующая о загрязнении воздуха, растительности, а после таяния снега - почв и поверхностных вод, формирующих условия произрастания растений;

асфальтобетонное покрытие улиц и площадей, препятствующее нормальному воздухо- и влагообмену в местах посадки и роста деревьев;

- нарушение травянистого покрова и его обеднение, следствием чего является снижение уровня численности энтомофагов и других представителей полезной энтомофауны в городских фитоценозах;

- освещение города в ночное время, которое, изменяя поведение многих видов насекомых - фитофагов, способствует их перераспределению и скоплениям в пределах зеленых насаждений, что нередко приводит к сильному повреждению последних.

В результате перечисленных процессов происходит изменение в экосистеме, нарушается ее устойчивость. В результате сжигания топлива растет концентрация свинца в почве и воздухе; истирание протектора шин и тормозных колодок приводит к загрязнению почвы кадмием, асбестом;

оксиды серы и азота поступают в атмосферу, образуя кислотные дожди, подкисляющие почву и растворяющие восковой защитный слой хвои и листвы. Химическое загрязнение воздуха оказывает разнообразное воздействие:

- закупорку устьиц, нарушающую воздухо-, влаго- и теплообмен;

- высасывание из листьев воды, что приводит к их усыханию;

- нарушение нормального хода фотосинтеза в результате более сильного отражения солнечного света - перегрев листьев, изменение водного и теплового баланса растений в результате поглощения инфракрасного излучения.

2.2.Воздействие городской среды на растительный организм Основные экологические факторы в городах существенно отличаются от тех, которые влияют на растения в естественной обстановке. Это загрязнение, запыление, наиболее ощутимо воспринимаемые человеком. В городских условиях сильно видоизменены и другие факторы (температура, световой и гидрологический режим, почвенный покров и т.д.), которые зачастую негативно отражаются на жизнедеятельности растительных организмов.

Температурный режим в городской среде необычен для растений и определяется специфическим микроклиматом города. Городские территории содержат некоторые участки тепла, которые характеризуются повышенными, температурами; их влияние распространяется и на окружающие территории.

Световой режим от географического положения города, от чего зависит количество поступающей солнечной радиации, что влияет на состояние атмосферного воздуха. Значительное снижение притока солнечной энергии зависит от запыления и задымленности воздуха. В городах меняется качество ультрафиолетовых лучей и фотосинтетически активной радиации (ФАР).

Комплекс данных факторов негативно воздействует на интенсивность фотосинтеза растений.

Гидрологический режим территорий города зависит от поступления воды в почву, что затруднено из-за асфальтовых покрытий, хотя часто в черте города осадков выпадает больше, чем в пригородах. Большая часть влаги теряется для растений, поступая в канализационную систему. Кроме того, водный режим растений в городе осложняется повышенной сухостью воздуха, что приводит к перегреванию запыленных листьев и влияет загрязняющими веществами на целостность устьичного аппарата.

Изолированно растущие деревья в городских условиях страдают от перегрева листовой поверхности и потери воды путем транспирации. Поэтому город это более «сухая» территория на фоне окружающего природного ландшафта.

2.2.1 Влияние городской среды на водный режим растений Важным аспектом изучения водного режима в условиях городской среды является исследование интенсивности транспирации, поскольку она является наиболее значимым фактором водного обмена. Интенсивность транспирации колеблется.

Изменение транспирации происходит при оседании на листьях следовательно, повышается скорость транспирации. Запыленность нередко нарушает работу устьичного аппарата, ограничивая тогда процесс транспирации. Это было выяснено в исследованиях Артамонова (1986). В подавляющем большинстве случаев у растений, произрастающих в центре города, наблюдалась более высокая интенсивность транспирации, по сравнению с растениями, удаленными от центра города. Интенсивность транспирации может увеличиваться в условиях города более чем в 2 раза более высокую интенсивность транспирации с целью охлаждения листьев.

Фактор запыленности, который вызывает закупорку устьиц и снижение транспирации является менее значительным. Различия в интенсивности транспирации по годам обычно связаны с погодными условиями. Для поддержания водного баланса необходимо, чтобы испарение воды через листья компенсировалось ее поглощением через корни. Содержание воды остается неизменным, если расход воды и ее приход равнозначны. Если расход воды превышает его приход, то возникает водный дефицит, отражающий водный баланс растения (Рубин, 1976). Возникновение даже слабого водного дефицита приводит к уменьшению содержания наиболее слабо удерживаемой воды. Таким образом, водный дефицит служит показателем напряженности водного режима растений. В большинстве случаев водный дефицит колеблется от 10 до 20%. Водный дефицит могут вызвать или слишком медленное поглощение, или слишком быстрая потеря воды (Крамер, Козловский, 1983). В городе Чита и Забайкальском крае Скобельциной (2011) проведен анализ состояния древесных растений с помощью физиологических и аналитических методов. Выявлены экологически значимые физиологические показатели, отражающие реакцию растений на техногенное загрязнение и выработку механизмов адаптации. В листьях древесных растений Забайкальского края определён фракционный состав воды и содержание в них аскорбиновой кислоты. Загрязнение городской среды приводит к изменению морфометрических показателей у древесных растений. Это выражается в формировании у них ряда адаптивных изменений, в частности, в развитии мелколиственности, связанной с уменьшением площади листовой пластинки и увеличением удельной урбанизированной среды обеспечивается изменениями в физиологобиохимических параметрах, в том числе, изменениями в соотношениях свободной и связанной воды.

Проведенные эколого-биологические исследования позволили оценить растения способны приспособиться к агрессивным условиям городской среды, благодаря регуляции водного режима, изменению морфометрических показателей листа. Изменение морфометрических показателей дисперсность листьев и уменьшение площади листа напрямую зависит от микроклимата ландшафтной площадки города.

Наиболее устойчивый и лабильный вид в условиях города Чита Ulmus pumila, интересный для исследования различных показателей водного режима древесных пород в условиях города Пскова. Исследованы наиболее распространенные древесно-кустарниковые породы, произрастающие в центральной части города. Это липа сердцелистная, тополь черный, береза бородавчатая и сирень обыкновенная. Для определения физиологических автомобильных магистралей, на окраине города, удаленных от центра на 5- километров. Были выбраны модельные участки, в пределах которых брали среднюю пробу листьев растений одного возраста в трех-шестикратной повторности (Хмелевская, 2008). Основными экстремальными факторами, автомобильный и железнодорожный транспорт, а также негативные условия температурного, водного и светового режимов. Неблагоприятные экологические факторы оказывают влияние на все этапы водного обмена растений. Загрязняющие вещества оказывают различное действие на транспирацию и водный обмен в целом. В городской среде основными фитотоксикантами, вызывающими нарушение обменных функций в растении, являются загрязняющие вещества атмосферы, а также соли тяжелых металлов.

Анализировались следующие характеристики водного режима растений: фракционный состав воды (содержание общей, свободной и связанной воды), водоудерживающая способность тканей, степень суккулентности, водный дефицит, интенсивность транспирации (Хмелевская, 2008). Содержание воды в растительных тканях представляет собой исключительно изменчивую и динамическую величину.

Присутствие SO2 в воздухе стимулирует открывание или закрывание устьиц. Под действием SO2 у устойчивых растений происходит быстрое снижение скорости транспирации. При низкой интенсивности света происходит закрывание устьиц. Повышение концентрации СО2 при низкой влажности воздуха приводит к снижению водного потенциала клеток.

Свинец вызывает сильную степень повреждения листьев, что отражается наводном обмене, доступности почвенной влаги и соотношения поглощения воды и транспирации (Полевой,1989). По данным Г.М. Илькуна (1971), оводненность листьев, произрастающих в условиях загрязненности воздуха, обычно на 10-15 % ниже по сравнению с листьями растений, находящихся в чистой атмосфере.

Определение фракционного состава воды проводилось общепринятыми методами (Савицкая, 1988). По данным Тарабрина (1980), у растений, произрастающих в зоне загрязнения, уже с начала вегетационного периода уменьшается подвижность внутриклеточной воды. Значительные изменения фракционного состава воды в условиях загрязнения объясняется повышенным накоплением в листьях растений ингредиентов загрязнения (Кулагин, 1974). Водный режим растений в условиях загрязненной среды находится в условиях пониженной оводненности. При этом общая вода и содержание свободной воды снижается, повышается содержание связанной воды.

В.В. Гриненко (1963) в своей работе указывает, что сокращение количества свободной воды как мера, уменьшающая рост, развитие ассимиляционной поверхности и общей биологической продуктивности.

По мнению В.В. Гриненко (1971), водоудерживающая способность тканей является одним из показателей, характеризующих состояние воды в растениях, их водообмена и засухоустойчивость растений. Способность удерживать воду путем ее связывания можно считать универсальной защитой растительного организма. Изменение водоудерживающей способности связано с уровнем оводненности клеток и носит адаптивный характер против повреждающего действия засухи. Растение всегда снижает водоудерживающей способности растение устойчивее к неблагоприятным условиям внешней среды. По количеству потерянной воды за первые минут судят о водоудерживающей способности растений. Растения считают устойчивыми, если за 30минут они теряют не более 4-5 % воды от своей массы (Летние практические задания по физиологии растений, 1973;

Баславская, Трубецкова, 1964).

Причина большей водоудерживающей способности растений состоит в увеличении вязкости и эластичности цитоплазмы их клеток. Это связано с тем, что остается наиболее прочно связанная. Кроме того, в клетках устойчивых растений происходит возрастание количества водорастворимых белков. Увеличение фракций водорастворимых белков это причина повышения водоудерживающей силы. Разнообразный фракционный состав белков способствует большей водоудерживающей способности.

Растение обладает более высокой суккулентности, если на меньшую поверхность листа накапливает большее количество воды. Ксероморфная структура, ведущая к мелкоклеточности, способствует меньшему натяжению цитоплазмы при обезвоживании, что позволяет лучше переносить завядание.

У городских растений будет чаще наблюдаться меньшая степень суккулентности (более выраженная ксероморфная структура), что связано с меньшим содержанием общей воды в листьях. Кроме того, исследования ряда ученых доказывают, что устойчивые к городским условиям виды, характеризуются хорошо выраженной ксероморфностью, поскольку такие растения слабее поражаются экстремальными факторами (токсичные газы, обезвоживание, перегрев) (Кулагин, 1974).

2.3Фитоиндикация как основа биоэкологического мониторинга условий Использование растений для оценки городских условий лежит в основе экологического мониторинга. Эффективность биоиндикации зависит от правильного выбора биоиндикатора. В городе древесные растения являются самыми распространёнными биоиндикаторами урбоэкосистемы. На сегодняшний день распространен опыт биомониторинга городских агломераций европейской части страны, в сибирском регионе - г.

Красноярска, г. Иркутска. В качестве примера можно привести исследования Жукова, 2007.

Биоэкологический мониторинг г. Читы опирается на данные по техногенным выбросам загрязняющих веществ в атмосферу и водоёмы, и ограничивается определением концентрации загрязнителей в воздушной, водной и почвенной средах (Р. Н. Волосиков и др., 1999; ежегодные госдоклады).

Проведенные комплексные эколого-биологические исследования содержания некоторых тяжелых металлов в почвах и растениях в условиях г.

Чита, что в последнее время довольно широкое распространение получили методы биоиндикации атмосферных загрязнений предприятиями и автотранспортом с помощью растительных объектов. В порядке возрастания толерантности к загрязнениям растительные организмы располагаются в следующий ряд: лишайники, хвойные, травянистые растения, листопадные деревья.

В городе Улан-Удэ как биоиндикаторы можно использовать древесные и кустарниковые виды.

Различные виды чувствительны к определенным загрязняющим веществам. При озеленении территорий промышленных предприятий и их санитарно-защитных зон, обочин дорог следует выбирать более устойчивые растения, степень и характер защитного воздействия растений в значительной степени зависят и от типа посадок.

Данные по аккумуляции некоторых тяжелых металлов могут быть использованы в биоиндикации экологического состояния почв и растений, а также могут быть учтены при составлении карт геохимического загрязнения почв и растительного покрова. Антропогенная деятельность оказывает негативное влияние на состояние почв в городской среде. Железо, медь, цинк, никель накапливаются преимущественно в корнях, ртуть аккумулируется в листьях. Целесообразно создание разновидовых насаждений на урбанизированных территориях для наиболее полного очищения атмосферы и почвы от тяжелых металлов, как отмечали Валова, Чимитдоржиева, 2001.

Зеленые насаждения способствуют нейтрализации и ослаблению негативных воздействий промышленных зон на работников предприятий, жителей близлежащих кварталов и на окружающую живую природу, в целом, играют зеленые насаждения. Особое значение при этом имеют правильный подбор видового состава и грамотная пространственная организация зеленых насаждений, функциями которых являются улавливание, связывание и нейтрализация потенциально опасных физикохимических элементов и соединений, а также существенное ослабление других негативных последствий деятельности предприятий.

По действию посадки разделяют на изолирующие и фильтрующие.

Изолирующими называются посадки плотной структуры (полосы и небольшие массивы), которые создают на пути загрязненного воздушного потока механическую преграду, заставляющую поток обтекать массив. При нормальных метеоусловиях они снижают содержание газообразных примесей на 25-35% путем рассеивания и отклонения загрязненного воздушного потока, а также поглощающего действия зеленых насаждений.

Фильтрующими называются посадки, продуваемые и разреженные, выполняющие роль механического и биологического фильтра при прохождении загрязненного воздуха сквозь массив. Эти посадки являются основными для санитарно-защитных зон.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Эколого-биологическая характеристика объектов исследования Род UlmusL. Преимущественно листопадные растения. Высота деревьев иногда достигает 40 м, при диаметре ствола 2 м, некоторые виды растут в виде кустарника. Крона от широко-цилиндрической с закруглённой вершиной до компактно-шаровидной. Ветвление симподиальное; побеги коленчатые. Ветви без колючек и шипов, с тонкими молодыми побегами на главных толстых ветвях. Кора бурая, у молодых деревьев гладкая, позже толстая и грубая, бороздчатая, с продольными трещинами. На ветвях многих южных видов образуются пробковые наросты. Корневая система обычно без стержневого корня, мощная, с отдельными, глубоко идущими корнями и многими боковыми поверхностными. На сильно подзолистых почвах корневая система поверхностная. Почки сидячие, длиной 2—8 мм, овальные, яйцевидные, острые или тупые, опушенные или голые, с черепитчато налегающими чешуями. Листорасположение очерёдное, двурядно-мозаичное, отчего крона почти не просвечивает и дает густую тень. Листья короткочерешковые, цельные, реже в верхней части лопастные, при основании неравнобокие, размерами от 4 до 20 см, двояко- или троякозубчатые, редко просто зубчатые, заострённые. Прилистники ланцетные, рано опадающие. Даже на одном побеге листья могут различаться размерами и очертаниями, образуя красивое кружево — так называемую вязь. До созревания плодов листья почти не развиваются и начинают быстро расти только после пожелтения плодов. Осенью перед листопадом пластинка листьев окрашивается в светло-жёлтый цвет или буреет; опадают листья раньше, чем у многих других древесных пород. Цветки мелкие, невзрачные, собраны пучками, сидящими в пазухах листьев, обоеполые, снабжены простым колокольчатым пятираздельным, реже 4—8, околоцветником и таким же количеством тычинок. Цветки ветроопыляемые, у большинства видов появляются раньше листьев. Цветут обычно до появления листьев, редко осенью. Плод сплющенный, тонкооболочечный, крылатый орешек, перепончатое крыло которого охватывает семя кругом. Семя чечевицеобразное, без эндосперма. Плоды созревают очень рано разносятся ветром, во влажной почве прорастают через несколько дней. Проросток с двумя обратно-яйцевидными, плоскими, толстоватыми семядолями, за которыми следует 2—3 пары супротивных просто зубчатых листьев.

Плодоносят растения ежегодно и обильно, давая до 20—30 кг семян на дерево. Размножаются пнёвой порослью, корневыми отпрысками и семенами. В раннем возрасте растут быстро. Продолжительность жизни 80— 120 лет, доживают до 400 лет. В первый год всходы достигают высоты 10— 15 см; затем ежегодный прирост в высоту составляет 30—40 см, и растения сильно ветвятся. В возрасте 40—60 лет годичный прирост около 20 см, позже прирост в высоту падает.

U. pumila.-вяз, ильм приземистый.

Дерево до 25-30 м высотой с широкой кроной. Молодые побеги серые или желтовато-бурые, обычно опушенные. Листья очередные, очень мелкие для вязов, до 5-7 см длиной, опушенные, немного кожистые, от широко ланцетных до обратнояйцевидных, с почти равнобоким основанием и треугольной верхушкой, на коротком, 1-3 мм, черешке, по краю дважды.

Листорасположение двурядное, что очень хорошо заметно на длинных облиственных побегах. Цветение в апреле, до распускания листьев. Цветки красновато-бурые, мелкие, на коротких цветоносах равной длины. Плоды созревают в мае, крылатки до 2 см в диаметре, округлые, широкие - ширина нередко превышает длину, на коротких плодоножках.

Род MalusL. - род листопадных деревьев и кустарников семейства Розовые, насчитывает 36 видов. Деревья с развесистой кроной высотой 2,5—15 м.

Ветви укороченные (плодущие), на которых закладываются цветочные почки, и удлинённые (ростовые). У дикорастущих видов на ветвях колючки.

Листья черешковые, голые или опушённые, с опадающими или остающимися прилистниками. Цветки белые, розовые или красные, собраны в полузонтики или щитки.

Вид M.baccata яблоня ягодная Небольшие, до 10 м высотой, плодово-декоративные деревья, часто с неправильной, округлой кроной, реже кустарники. Кора ствола темно-серая.

Листья эллиптические или продолговато-яйцевидные, до 10 см длиной, летом темно-зеленые, осенью желтые или красноватые. Цветки до 3-4 см в диаметре, душистые, белые, розовые или карминовые, на опушенных цветоножках, собраны в зонтиковидные соцветия. Плоды яблокообразные, у многих видов ярко окрашенные, варьируют по форме и величине. Внутри плода находятся 5 гнезд, образованных кожистыми створками, с семенами;

мякоть образуется за счет разрастающегося, мясистого цветоложа.

Род Syringa L. — род кустарников, принадлежащий семейству Oleaceae. Род включает около десяти видов, распространённых в диком состоянии в ЮгоВосточной Европе (Венгрия, Балканы) и в Азии. Листья супротивные, обыкновенно цельные, реже перисто-раздельные, опадающие на зиму.

Цветки белые, лиловые или розовые, расположены в метёлках на концах ветвей. Чашечка маленькая, короткая, колокольчатая о четырёх зубчиках.

Венчик обыкновенно с длинной цилиндрической трубкой (реже, как, например, у сирени амурской— с укороченной трубкой) и плоским четырёхраздельным отгибом. Тычинок две, прикреплённых к трубке венчика.

Завязь одна с двухраздельным рыльцем. Плод сухая двухстворчатая коробочка.

S.vulgaris – сирень обыкновенная. Листопадный куст высотой 2-5 м, с раскидистой густой кроной. Диаметр стволов куста может достигать 15- см. Корневая система располагается в верхних слоях почвы. Старые стволы с тёмно-серой или серо-коричневой корой, которая отслаивается узкими полосками. Кора молодых растений и молодых ветвей гладкая, серая.

Однолетние побеги желтовато-серого или оливково-зелёного цвета, с почти незаметными чечевичками, заканчивающиеся двумя толстыми, четырёхгранными почками, реже одной. На почках крестообразно расположены чешуйки (8 наружных и 4 внутренних). Листья супротивные, простые, черешковые, длиной 4—12 см, шириной 3—8 см, сердцевидные у основания или прямо срезанные, цельнокрайние, заострённые к вершине, зелёные, плотные, голые. Опадают зелёными. Цветки обоеполые, от лиловых до фиолетовых (разных оттенков), также белые, мелкие, ароматные, долго неопадающие, собраны в парные, пирамидальные прямостоячие или поникающие метёлки, длина которых 10—20 см. В метелке от 100 до цветков. Цветёт в мае. Созревание плодов в сентябре-октябре. Плод сирени представляет собой двугнёздную коробочку длиной до 1,5 см с несколькими светло-коричневыми, кожисто-крылатыми продолговатыми семенами.

Родиной сирени является Балканский полуостров. Распространена на всей территории СНГ. Предпочитает нейтральные или слабощелочные легко прогреваемые почвы, открытые, освещенные места. Растет в садах и парках, около жилья. Обильное цветение наступает на 6 год.

Различные виды деревьев и кустарников, произрастающих в г. УланУдэ, неодинаково реагируют на действие пыли, дыма и газа, в связи с тем, что необходимо подбирать пыле-,дымо- и газоустойчивые виды. В городских выбросах чаще всего содержатся примеси тяжелых металлов, особенно таких, как свинец и ртуть. Поэтому нами выбраны ключевые участки в трех административных районах города Улан-Удэ в соответствии с экологогеохимической картой (рис.2).

Рис.2. Содержание свинца и ртути на ключевых участках:1 участок – Железнодорожный р-н, 2 участок- Октябрьский р-н, 3 участок- Советский рн.мг/кг.

Фото 1.Участок 1.Железнодорожный район Участок 1 (фото1) находится в северной части города, по географическому положению высокие песчаные террасы правобережья р.р.Селенга и Уда, в Железнодорожном административном районе, в окрестностях кинотеатра «Октябрь», вдоль автомобильной дороги, относящейся ко 3 категории.

Участок находился в 400 м от дороги. Промышленная зона вытянута вдоль правобережья рр. Селенги и Уды в широтном направлении. Два основных предприятия – загрязнителя расположены в ее центре – ТЭЦ -1, дающая основную массу пыли, и ЛВРЗ, поставляющие повышенные концентрации химических элементов. По данным эколого-геохимической карты участок загрязнен тяжелыми металлами, такими как ртуть, свинец (фото 2). Свинец установлен в аномальных содержаниях 5,0, ртуть установлена в виде обширной аномалии 1,5 – 9,3 мг\кг. В крупных фракциях почвенных отложений в серии проб в районе остановки Элеватор установлены очень высокие (100-1000) содержания. Источником загрязнения являются пылегазовыбросы ЛВРЗ.

Участок 2 по географическому положению –южная часть города, высокие террасы правобережья р. Селенга и левобережье р.Уда. Основные типы почв боровые пески, озерно-речные пески, супеси мощностью 30-70 м.

расположен в Октябрьском районе (улица Бабушкина) – зона устойчивого загрязнения, находящаяся вблизи автомобильных дорог 2 категории (фото 3).

Участок находился в 50 м от автомобильной дороги. В данном районе выделяется вторая промышленная зона, вытянутая также в широтном направлении вдоль левобережья р.Уды и Селенги. В нее входят карьер строительных материалов, ЗСК, текстильные, деревообрабатывающие предприятия, мелькомбинат и т.д. Содержание ртути на участке составляет 0,3-1,4 мг\кг, содержания свинца минимальны., так как район является относительно молодым и лишь частично расположен в подветренном направлении промышленной зоны центральной части города.

Участок3 по географическому положению –часть правобережья р.Селенга вместе впадения р.Уда. Основные типы почв – аллювиальные. Находится в Советском районе г. Улан-Удэ, в центральной части, наиболее насыщен промышленным производством различного профиля (машиностроение, энергетика, и др.). Это бывшие стеклозавод, завод металлоизделий, судостроительный завод, склады энергоносителей и т.д.

Основные транспортные пути совпадают с положением промышленных зон.

Участок находился в 100 метрах от автомобильной дороги.

Они являются источниками шума, негативно влияющего на рост и развитие древесных и кустарниковых видов. Особенно сильный шум производят тяжелые самосвалы и трамваи.

На предприятиях проводятся мероприятия по шумозащите.

Железнодорожные и трамвайные линии и дороги, по которым проходит грузовой транспорт, нужно выносить из центральных частей городов в малонаселенные районы и создавать вокруг них зеленые насаждения, хорошо поглощающие шум. Автомагистрали могут представлять опасность для растительного организма и как загрязнитель тяжелыми металлами. В районе автомагистраль относится ко 2 категории. Если автомобили используют бензин, содержащий свинец, то почвы вдоль дорог загрязняются токсичным металлам, выбрасываемым вместе с выхлопными газами. При вымывании этих токсичных веществ из почвы они попадают в грунтовые воды и вызывают тем самым их химическое загрязнение.

Советский район можно считать самым неблагополучным по содержанию в почвах тяжелых металлов. Он имеет самую высокую концентрацию ртути и свинца, что неблагоприятно влияет на состояние зеленых насаждений, находящихся на его территории, о чем говорит наименьшая интенсивность транспирации в сравнении с другими районами. Октябрьский район напротив, имеет самый благоприятный фон для произрастания насаждений относительно низкую загрязненность почв тяжелыми металлами.

Загрязнение среды тяжелыми металлами происходит в результате сжигания топлива, деятельности промышленности, сбрасывания сточных вод и внесения в почву удобрений. В условиях увеличения техногенных нагрузок санитарно-гигиеническая роль покрытых растительностью пространств города является мощным средством нейтрализации вредных последствий техногенного загрязнения для городского населения. Озелененные территории влияют на микроклиматические характеристики городской среды, в том числе задерживают десятки тонн пыли, концентрируют в листьях тяжелые металлы, участвуют в формировании температурновлажностных режимов, химического состава воздуха, биотрансформируют и рассеивают сотни тысячи тонн загрязняющих веществ, обогащают воздух кислородом. Они оказывают воздействие на скорость движения воздушных потоков, величину инсоляции поверхностей на уровне земли, зданий и сооружений, а также снижают шумовую нагрузку от автомобилей и других объектов, являются источниками эстетического восприятия и факторами благотворного психологического воздействия на человека.

В связи с тем, что одной из важнейших функций зеленых насаждений городов, наряду с рекреационной, структурно-планировочной и декоративнохудожественной, является санитарно-гигиеническая функция, заключающаяся в очистке окружающей среды от токсических веществ, поэтому для озеленения городов следует отбирать такие растения, которые не только декоративны, но и способны активно поглощать загрязнители, адсорбировать пыль, и еще при этом обладающие достаточно высокой недостаточное количество работ, в которых бы изучались особенности физиологической оценки отдельных этапов онтогенеза невозможно в полной мере представить себе общую картину протекания процессов роста и развития растений в целом, т.к. именно эффективность энергетических и метаболических процессов определяет конкурентноспособность вида, темп его развития и, в конечном счете, устойчивость растений к антропогенному загрязнению.

Характеристика ключевых участков по неблагоприятным факторам экологической обстановки г. Улан-Удэ (по данным БелоголововаВ.Ф.,1989) Номер участка Административный Неблагоприятные факторы Октябрьский Выбросы в атмосферу: имеется Климатические условия за годы наблюдения(2011-2012) показаны в рис.3-8.

температура месяца по данным наблюдений: 20.3°. Отклонение от нормы:

+3.4°. Норма суммы осадков в июне: 43 мм. Выпало осадков: 18 мм. Эта сумма составляет 42% от нормы. Самая низкая температура воздуха (3.6°) была 2 июня. Самая высокая температура воздуха (33.2°) была 16 июня.

Пояснения к графику. Текущие минимальная, средняя, максимальная температура воздуха представлены на графике сплошными линиями соответственно синего, зеленого и красного цветов. Нормальные значения показаны сплошными тонкими линиями. Абсолютные максимумы и минимумы для каждого дня обозначены жирными точками соответственно красного и синего цвета.

температура месяца по данным наблюдений: 19.3°. Отклонение от нормы: Норма суммы осадков в июле: 65 мм. Выпало осадков: 66 мм. Эта сумма составляет 102% от нормы. Самая низкая температура воздуха (7.3°) была июля. Самая высокая температура воздуха (36.3°) была 15 июля.

Норма среднемесячной температуры августа: 17.1°. Фактическая температура месяца по данным наблюдений: 18.5°. Отклонение от нормы:

+1.4°. Норма суммы осадков в августе: 68 мм. Выпало осадков: 31 мм. Эта сумма составляет 46% от нормы. Самая низкая температура воздуха (5.6°) была 31 августа. Самая высокая температура воздуха (36.2°) была 20 августа.

температура месяца по данным наблюдений: 18.0°. Отклонение от нормы:

+1.1°. Норма суммы осадков в июне: 43 мм. Выпало осадков: 15 мм. Эта сумма составляет 35% от нормы. Самая низкая температура воздуха (5.0°) была 8 июня. Самая высокая температура воздуха (33.9°) была 18 июня.

температура месяца по данным наблюдений: 19.6°. Отклонение от нормы: Норма суммы осадков в июле: 65 мм. Выпало осадков: 124 мм. Эта сумма составляет 191% от нормы. Самая низкая температура воздуха (9.7°) была 21 июля. Самая высокая температура воздуха (32.9°) была 2 июля.

Норма среднемесячной температуры августа: 17.1°. Фактическая температура месяца по данным наблюдений: 15.9°. Отклонение от нормы: Норма суммы осадков в августе: 68 мм. Выпало осадков: 46 мм. Эта сумма составляет 68% от нормы. Самая низкая температура воздуха (1.7°) была 21 августа. Самая высокая температура воздуха (29.4°) была 4 августа.

Показатели температурного режима t и нормы осадков(мм) за июнь, июль, 2011 г.

В годы проведения исследований летние месяцы по температурному режиму были приблизительно одинаковыми. Незначительные отклонения от нормы были в 2011 в июле -0,5° и в 2012 году – июле -0,2°, августе -1,2°.Лето было не жаркое. Самыми влажными были июль 2011 года, осадков выпало выше нормы на 102%.И самым влажным был июль 2012 года, осадков выпало выше нормы 191%.Судя, по температурному режиму и норме осадков наиболее благоприятным был 2011 год.

Для изучения влияния городской среды на эколого-биологические особенности Ulmus pumilla,Malus baccata, Syringa vulgaris нами проводилось:

1.Измерение интенсивности транспирации.

2.Изучение изменения морфометрических показателей листьев.

3.Определение содержания свободной и связанной воды в листьях 4.Для сравнительного анализа рассмотрена анатомическая структура листа всех видов.

Наиболее доступными параметрами, отражающими состояние листа, являются морфометрические показатели, которые определяли по общепринятым методикам (Попова, Уманская, 2000): масса и площадь, дисперсность листьев. Как показатель напряженности экосистемы является уровень пылевого загрязнения у исследуемых видов. Для определения выбранных параметров с каждого экземпляра древесного растения брали по 10 листьев. Повторность троекратная.

Массу листьев определяли с помощью взвешивания на торсионных весах (г). По методике подсчета квадратиков на миллиметровой бумаге, планиметрической..Для определения площади листья мы раскладывали на миллиметровой бумаге, обводили контур каждого листа, а затем подсчитывается количество квадратных сантиметров (см). Если контур (по краю) попадает более половины 1 сантиметра, то это принимается за целый см, а если меньше, то отбрасывается. По результатам подсчетов рассчитывалась средняя площадь листа.

Дисперсность листьев это количество листьев на 1 м, для определения брали лист бумаги определенной площади (0,25см) и плотно на ней укладывали листья исследуемых видов. Результаты пересчитывали на 1 м.

По степени загрязнения листьев можно судить о степени загрязнения экосистемы. При отборе проб (листьев) учитывали ярус, возраст растения. У всех исследуемых экземпляров они одинаковы. Для определения пылевого загрязнения с трех растений осторожно срывали 3 листа, быстро взвешивали каждый в отдельности на торсионных весах, затем обтирали с двух сторон ваткой и снова взвешивали. Разница в весе (количество пыли) рассчитывалась в процентах от сырой массы. Измерение интенсивности транспирации проводилось в летний период, с июня по август 2011-2012гг в разные фенологические фазы с помощью торсионных весов по методике Иванова (1950).На торсионных весах взвешивали свежесрезанные листья (10шт.). Вес листа – М1 (мг). Через 5 мин повторяли взвешивание (М2, мг).

Разность отсчетов М1–М2 дает представление о количестве испаренной воды в процессе транспирации. Продолжительность транспирации-t (время, затраченное на транспирацию). Затем определяли площадь листовой поверхности S с помощью миллиметровой бумаги с точностью до 0,01 дм.