Современные города, с геоэкологической точки зрения, являются уникальными и при этом довольно специфическими, сложными природно-техническими системами. На экологические показатели городской среды в значительной степени влияют степень «окультуренности» и освоенности ландшафтов, специфика антропогенной нагрузки, эффективность работ по благоустройству и зеленому строительству в разных функциональных зонах, а также немаловажную роль играют природно-климатические и географические факторы местности. Важным условием для создания и поддержания экологически благоприятной обстановки на территории современных городов являются зеленые насаждения различного целевого назначения, главным образом, защитного [5, 7]. Главными оценочными критериями здесь выступают фактор постоянства соблюдения указанного условия, а также параметры экологической значимости самих растений в насаждениях [1, 4, 8]. От экологического состояния окружающей среды в поселениях во многом зависят и соответствующие показатели здоровья населения [5, 6].

Из специфических загрязнителей городской среды области и растений в составе насаждений в условиях Саратовской области ведущие позиции занимают соединения, содержащие тяжелые металлы [3, 4, 7].

В то же время существенную роль в ухудшении состояния насаждений играет насыщенный некоторыми газообразными веществами воздух. К числу наиболее вредных компонентов атмосферного воздуха относится сернистый газ (SO₂↑).

Очень большое число исследований посвящено анализу действия сернистого ангидрида на представители хвойных растений [2, 12, 13]. Воздействие этого поллютанта на лиственные растения, в частности, на декоративные кустарники из состава зеленых насаждений в населенных пунктах изучено слабо.

Дело в том, что сернистый газ (сернистый ангидрид) – один из наиболее распространенных загрязнителей воздуха в городах Саратовской области. Он выделяется разнообразными энергоустановками при сжигании топлива. Это вещество является токсичным. При непосредственном воздействии сернистого газа на растения происходит резкое замедление фотосинтеза, поражение листьев, что выражается в проявлении хлорозных и некрозных пятен, резком подавлении роста и развития. В итоге наблюдается утрата растениями жизнестойкости, общее угнетение и иногда (при высоких концентрациях данного поллютанта в воздухе) гибель [1, 8].

Все выявляемые повреждения от воздействия диоксида происходят в двух основных направлениях:

1) визуально определяемые, т.е. видимые повреждения в форме некрозных пятен ассимиляционных органов и их деформации;

2) скрытые проявления, заключающиеся в падении продуктивности за счет подавления ряда физиологических процессов в клетках и тканях (обмена веществ, фотосинтеза и др.).

Особенности токсического влияния диоксида серы, по мнению B.C. Николаевского, проявляются в изменении физиологической активности растений [1]. Известно, что он повреждает древесные растения в концентрации до 0,05 мг/м³ [9].

Цель исследований: выполнить оценку устойчивости кустарников в условиях урбанизации и сельской местности Балашовского муниципального района Саратовской области к диоксиду серы и определить наиболее газоустойчивые растения среди декоративно цветущих кустарников.

Экспериментальные исследования толерантности кустарников к действию сернистого ангидрида проводились на образцах листьев декоративных видов кустарников, от отобранных на улицах города Балашова Саратовской области с различным уровнем антропогенного пресса на окружающую среду и в различных частных посадках, а также на примере кустарников, произрастающих на пришкольной территории МОУ СОШ села Хопёрское (Балашовский муниципальный район). Для получения диоксида серы в лабораторных условиях применялся сульфит натрия (Na₂SO₃) и серная кислота (Н₂SO₄). В длинные лабораторные пробирки насыпалось равное количество сульфита. На пробирку насаживалась колба донышком вверх таким образом, чтобы пробирка касалась дна. Затем колба переворачивалась и пробирка вынималась. На дне колбы оставалась небольшая горка сульфита. Рядом с сульфитом натрия длинным пинцетом на дно устанавливался тигелек с кислотой. Пучок листьев (5–7 г) и черешки конкретного вида обматывались нитью, опускались в колбу. При этом так листья оставались на вису. Колба закрывалась пробкой, чтобы нитка оказывалась между пробкой и горлышком. Пробка изолировалась пластилином. Далее резким движением колбы опрокидывался тигелек с серной кислотой на сульфит и отмечалось время начала реакции. Наблюдения за изменениями листьев растений проводились перманентно. Через фиксированный период времени (2–3 часа) растения вынимались, выявлялись и фиксировались все повреждения (хлорозы, некрозы, изменения растений после помещения их в воду).

Затем выявлялась устойчивость растений к диоксиду серы. Среди анализируемых образцов выявлялись наиболее чувствительные растения, которые можно использовать в экологических исследованиях в качестве индикаторных организмов.

Толерантность к сернистому газу изучалась на примере 22 видов декоративных кустарников из 10 семейств, что отражено ниже в таблице. Лабораторные эксперименты показали, что исследуемые виды кустарников по-разному реагируют на воздействие диоксида серы. Выявлена четкая видоспецифичность степени подверженности кустарников к указанному загрязнителю.

В результате полученных данных исследуемые виды декоративных кустарников следует разделить на следующие группы толерантности к загрязнению атмосферного воздуха диоксидом серы:

1) высокоустойчивые виды (в первые 60 минут исследования повреждается менее ¼ листовой пластинки): Crataegus sanguinea Pall., Rosa cinnamomea L., Spiraea crenata L., Sorbaria sorbifolia (L.), Tamarix gracilis Willd., Amorpha fruticosa L., Ligustrum vulgare L., Syringa vulgaris L.;

2) устойчивые виды (в первые 60 минут исследования повреждается более ¼, но менее ⅓ площади листовых пластинок): Cotoneaster lucidus Schlecht., Philadelphus coronarius L., Berberis vulgaris L., Physocarpus opulifolius L., Corylus avellana L., Cornus alba L., Symphoricarpos albus (L.) Blake.;

3) среднеустойчивые виды (в начальные 60 минут исследования повреждается более ⅓, но менее ½ листовой пластинки): Amelanchier alnifolia Nutt., Cotinus coggygria Scop., Weigela floribunda C. Koch.;

4) неустойчивые виды (в первые 60 минут исследования повреждается ½ и более листовой пластинки): Spiraea japonica L. Fil, Dasiphora fruticosa (L.) Rydb., Hydrangea arborescens L., Lonicera caprifolium L.

По истечении 120 минут лабораторных экспериментов наблюдалась 100 %-я гибель листьев всех видов исследуемых декоративных кустарников, что свидетельствует о том, что длительное воздействие сернистого газа угнетающе действует на них и может быть летальным для них.

Выводы:

– среди культивируемых в Балашовском муниципальном районе декоративных кустарников на городских улицах, дворах и в сельской местности четко выделяются три группы видов по степени устойчивости к загрязнению воздушного бассейна SO₂↑;

– среди исследованных видов кустарников наиболее приспособлены к произрастанию в городе, а также в условиях значительного загрязнения атмосферы этим токсикантом растения из состава первых двух групп – высокоустойчивые, устойчивые – и отчасти представители группы кустарников со средней степенью устойчивости;

– при планировании работ по озеленению урбанизированных территорий, в том числе по созданию декоративных посадок из кустарников требуемых видов, необходимо учитывать близость расположения источников токсичных выбросов в окружающую среду от объектов теплоэнергетики и промышленности (т.к. в составе техногенных выбросов содержатся сернистый газ и другие токсичные вещества) и уровень устойчивости самих растений к данному экотоксиканту;

– в качестве биоиндикаторных организмов, чувствительных к загрязнению атмосферного воздуха диоксидом серы, можно рекомендовать кустарники из группы неустойчивых (S. japonica L. Fil, D. fruticosa (L.) Rydb., H. Arborescens L., L. Caprifolium L.) к данному загрязнителю, по ответным реакциям которых можно достаточно достоверно диагностировать степень техногенной нагрузки на различные городские территории;

– в местах наибольшего уровня воздействия аэротехногенных выбросов целесообразно создавать, в первую очередь, защитные насаждения из древесных растений и кустарников, устойчивых к химическому загрязнению окружающей среды [8], а также посредством создания газонов и посадок из кустарников с декоративными свойствами из первых трех экспериментально установленных групп устойчивости и с учетом ландшафтно-географических условий местности (характер рельефа, наличие открытого грунта и его физико-химические признаки, степень застроенности территории, близость расположения автомобильных, железных дорог и предприятий, ширина улиц, параметры дворов, сеть коммуникаций, интенсивность автомобилепотоков).

Рецензенты:

Лысенко И.О., д.б.н., доцент, зав. кафедрой экологии и ландшафтного строительства, ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», г. Ставрополь;

Агафонов В.А., д.б.н., доцент, заведующий кафедрой ботаники и микологии, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет», г. Воронеж.