Изучение влияния атмосферных загрязнителей на морфофизиологические показатели липы мелколистной (Tilia cordata mill.)

Введение. В связи с развитием научно-технического прогресса количество машин и механизмов увеличивается с каждым годом, оказывая большое влияние на качество жизни человека и человечества. Автомобильный транспорт занял свою нишу в современной техносфере и играет важную роль в экономике страны, обеспечивая транспортные потребности населения и государства. Но нельзя не отметить и значимую роль автомобильного транспорта в загрязнении окружающей среды.

Среди загрязнителей атмосферы выхлопные газы составляют более восьмидесяти процентов, содержат около двухсот различных веществ, в том числе оксиды азота и углерода, углеводороды, соединения свинца и других тяжелых металлов. Ежегодно в атмосферу попадает более двенадцати тонн загрязнителей различной химической природы.

Научные данные доказывают влияние образующихся веществ на слизистые оболочки дыхательных путей человека, нервную систему, нарушают процессы переноса клетками гемоглобина и вызывают кислородную недостаточность, оказывают синергетический и кумулятивный токсический эффекты.

В Орловской области, как и в большинстве населенных пунктов, основными источниками загрязнения атмосферного воздуха является автомобильный транспорт. Спектр выбросов представлен окислами азота, окисью углерода, сернистым газом, углеводородами. «По данным мониторинга за факторами окружающей среды Управления Росприроднадзора по Орловской области в структуре вредных и канцерогенных веществ доля указанных загрязнителей составляет более 80,0 %. В зависимости от вида экономической деятельности, 67,5 % выбросов от стационарных источников приходится на транспорт, 16,3 % — на обрабатывающие производства» [1].

Количество автомобилей увеличивается в среднем на десять процентов. Современная мировая экономика не имеет возможности полностью отказаться от автомобильного транспорта. Внедрение автомобилей, работающих на экологически чистом топливе, решает проблемы лишь частично.

Для снижения токсического действия выхлопных газов и уменьшения их концентрации в окружающей среде используют зеленые растения. Они не только уменьшают акустический шум, но и задерживают и инактивируют вредные выбросы автомобилей.

Имеются данные об эффективном применении при очистке атмосферного воздуха вяза (шершавого и гладкого), ели колючей, ивы древовидной, клена ясенелистного, осины, различных видов тополей, березы бородавчатой, липы мелколистной, рябины обыкновенной и других видов.

Подавляющее количество - представители древесных лиственных растений, что связано с большой площадью листовой поверхности, способной активно участвовать в инактивации атмосферных загрязнителей, ежегодным обновлением листвы, быстрыми темпами роста. [2-4]

Одним из популярных видов растений для озеленения является липа мелколистная.

Исторически липа очень популярна среди населения. У древних славян она считалась «деревом-матерью». Из липы делали предметы обихода, обувь и одежду, лекарственные препараты.

Это многолетнее листопадное растение, достигающее до сорока метров в высоту, имеет диаметр кроны до пяти метров. Листья серцевидные, округлые, края имеют острозубчатые. В условиях средней полосы России цветение приходится на июнь-июль и наблюдается в течение 10-15 дней. Цветки желтые, собранные в щитовидные соцветия, обладают ярко выраженным ароматом. Липа является медоносным растением. Плоды липы – односемянные орешки.

В дикой природе липа растет в умеренной и субтропической зонах Северного полушария Северной Америки, Европы и Азии.

Липа традиционно используется в озеленении, поскольку отлично подходит для формирования малых архитектурных форм, хорошо выдерживает стрижку кроны, имеет ароматные цветки, хорошо сочетается с другими растениями, неприхотливо к почвенным условиям, морозостойка, устойчива к болезням и вредителям, а также к агрессивным факторам городской среды

Для городского озеленения создано более сорока сортов.

Одним из наиболее популярных растений используемых для озеленения населенных пунктов используется липа мелколистная.

Целью данного исследования было определить влияние атмосферных загрязнителей на развитие растений липы мелколистной.

Задачи исследования:

Определить влияние атмосферных загрязнителей на морфологическое развитие растений липы мелколистной, произрастающей на участках с различной интенсивностью движения автомобильного транспорта в черте г. Орла.

Объект исследования : растения липы мелколистной генеративного возраста.

Предмет исследования: растения липы, расположенные на разном расстоянии от автомобильных дорог с различной интенсивностью движения в черте города Орла.

Условия, материалы и методы . Состояние окружающей среды можно оценить с помощью биоиндикации, которая проявляется в изменении морфофизиологических показателей растений и животных под воздействием факторов окружающей среды.

Липа мелколистная является чувствительным видом к антропогенному загрязнению [5].

Основными соединениями, являющимися загрязнителями атмосферы в городе Орле, являются пыль, диоксид серы, оксид углерода, оксида азота, фенола [6,7].

В качестве участков наблюдения в 2022г были выбраны улицы города Орла с различной интенсивностью движения автотранспорта: дендропарк Орловского ГАУ (участок 1), улица Лескова (участок 2), перекресток улиц Октябрьской и Тургенева (участок 3). Участки отличались интенсивностью движения автотранспорта.

Контролем служил дендропарк Орловского ГАУ, находящийся в зоне слабого загрязнения.

На опытных участках отбирались листья с каждого из 8 деревьев в количестве 50 штук, проводился анализ годового прироста, развития почек и формирования плодов.

Результаты исследования: анализируя интенсивность движения автотранспорта наименьшее количество было определено в дендропарке Орловского ГАУ (0 машин), улица Лескова (12548 машин в сутки), максимальное – на перекрестке улиц Октябрьской и Тургенева (25452 машины в сутки). (рис.1)

Рисунок 1 - Интенсивность движения автотранспорта на различных территориальных участках г. Орла

□ Количество автомобилей в сутки (среднее)

Измерения годовых побегов показали, что максимальная длина была определена в зоне с минимальным количеством автомобилей (участок 1) и составила в среднем 6,145 см, наибольшая в зоне с максимальным движением автотранспорта (участок 3) – 4,6 см, на участке 2 - длина годовых побегов составила 6,059 см.

Угнетающее действие автомобильных загрязнителей было отмечено и при развитии листовой пластинки. Средние значения исследуемых показателей приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Параметры листа липы (Tilia cordata Mill.) на различных по атмосферному загрязнению участках города Орла.

	Показатели	Участок 1	Участок 2	Участок 3
1	Масса 50 листьев, г	26,35	17,275	14,875
2	Масса 50 высечек, г	0,925	0,900	0,740
3	Длина листовой пластинки, см	7,262	6,1258	5,975
4	Длина черешка, см	3,476	3,11	3,33

Интенсивные ростовые процессы у липы мелколистной завершаются в июле, поэтому определение параметров листа проводился в этот период.

Измерения показали, что масса 50 листьев липы мелколистной, произрастающей на различных по загрязнению атмосферы участках, варьирует от 26,35г до 14,875 г, длина листовой пластинки изменяется от 7,262 см до 5,975см, длина черешка имеет значение в пределах 3,476-3,33 см.

Высечки сверлом d=5 мм с различных участков листа отбирались в количестве 5 штук с каждого листа таким образом, чтобы попали участки с пластинкой листа и с центральной жилкой. Анализ листовых высечек показал угнетающее действие атмосферных загрязнителей на толщину листовой пластинки, а, следовательно, и на фотосинтетический аппарат растения [8].

Замедление и угнетение процессов роста и развития носит долгосрочный эффект и оказывает влияние на развитие растения в последующие годы.

Так, измерение апикальных почек выявило отклонения в развитии на участках с большим количеством загрязнителей (рис. 2). Данная тенденция прослеживается и на остальных почках годовых побегов.

□ Длина верхушечных почек

□ Ширина верхушечных почек

□ Длина пазушных почек

Участок 1 Участок 2 Участок 3

Рисунок 2 – Морфологические показатели (в мм) почек липы мелколистной (Tilia cordata Mill.)

Морфологические показатели почек всех типов находятся в прямой зависимости от уровня загрязнения воздуха.

Изменение длины верхушечных почек колеблется от 7,4мм до 4,8мм (35,14%), и является более значительным, чем изменение ширины верхушечных почек от 3,2мм до 3мм (6,25%).

Пазушные почки имеют более значимые различия: длина пазушных почек колеблется от 6,6мм до 3мм (54,55%), а ширина пазушных почек изменяется от 3,4мм до 2мм (41,18%).

Такое изменение показателей не могло не отразиться и на массе почек. Однако, зависимость изменения параметров этого показателя оказалась обратная.

У растений участка 1 масса 50 верхушечных и пазушных почек составляет 1,9г и 0,35г соответственно, участка 2 – 0,185г и 0,65г, участка 3 - 0,25г и 0,195г соответственно.

Такое изменение показателей в дальнейшем оказывает влияние не только на рост и развитие растения, но и на формирование его плодов. Количество плодов, собранных с побегов после цветения различается значительно от 33 на 1 участке, до 10 на втором и 4 на третьем. Разница в массе 50 плодов, взятых с растений разных участков колеблется в интервале 5 - 3,125г.

Выводы.

В условиях г. Орла основным источником антропогенного характера, вызывающего загрязнение атмосферы является автотранспорт.

Продукты горения автомобильного топлива содержат в своем составе вещества, ингибирующие онтогенез растений. При развитии в таких неблагоприятных условиях у Tilia cordata Mill. ингибирующее действие проявляется в замедлении ростовых процессов и угнетении процессов плодообразования.

Изменение морфофизиологических параметров липы мелколистной может быть использовано в качестве способа мониторинга состояния окружающей среды.