От негативного воздействия крупных промышленных предприятий страдают не только люди, но и деревья. Зеленые насаждения, призванные защитить нас, сами нуждаются в защите. Как им помочь? О том, что делается в этом направлении, нашему корреспонденту рассказал доцент Казанского (Приволжского) федерального университета кандидат сельскохозяйственных наук Петр Кузьмин. Он получил грант Президента РФ для молодых ученых на исследования по формированию системы защиты древесных растений в техногенной среде.
— Напомните, пожалуйста, что такое техногенная среда? Как она воздействует на деревья?
— Под техногенной средой мы понимаем территорию вблизи крупных промышленных предприятий и городскую среду, которая испытывает сильное воздействие от человеческой деятельности. Древесные растения выполняют разные функции на таких территориях: санитарно-гигиеническую или оздоровительную, структурно-планировочную или градостроительную (помогают разделить населенный пункт на зоны или районы), декоративно-художественную или архитектурно-эстетическую. Для создания благоприятных условий жизнедеятельности человека наиболее важна санитарно-гигиеническая роль. Работая, как своеобразный живой фильтр, растения поглощают из воздуха химические токсины и задерживают на своей поверхности значительное количество пыли.
Возможности древесных растений велики, но не беспредельны. Они отрицательно реагируют на наличие в воздухе даже малых доз токсичных соединений. Иногда реагируют на такие концентрации вредных веществ, которые у людей и животных не вызывают видимых нарушений, и соответственно выполняют индикаторную функцию. В зонах повышенной загазованности, запыленности и перегрева атмосферного воздуха выявлена тотальная поврежденность растений. Установлено, что они страдают от дыма со значительной концентрацией двуокиси серы, окиси азота и углерода, сероводорода, аммиака и некоторых других веществ. Многие из этих соединений, растворяясь в воде, образуют вредные для растения кислоты. У деревьев в условиях техногенной среды при сохранении внешне неизменного вида наблюдаются значительные изменения биохимического состава и физиологических процессов.
— Как вы собираетесь защитить зеленые насаждения?
— Мы занимаемся прикладной междисциплинарной проблемой современной биологии — исследованием механизмов устойчивости организмов. В том числе древесных растений в условиях техногенной среды. Наша цель — повышение продуктивности естественных и искусственных многофункциональных фитоценозов (растительных сообществ). Исследования направлены на сохранение существующих и создание новых защитных насаждений в условиях Камского промышленного комплекса (Среднее Поволжье). Работы такого характера на этой территории будут проводиться впервые.
Современные знания о биоэкологических реакциях древесных растений и воздействии на них техногенной среды, к сожалению, носят разрозненный характер. Это ограничивает возможность формирования целостной картины продуктивности естественных и искусственных фитоценозов под воздействием промышленных территориальных комплексов. Решение проблемы будет способствовать защите окружающей среды в активно развивающемся промышленном регионе.
— В чем особенности этого региона?
— Формирование природных ландшафтов и экологическая оптимизация техногенных территорий — актуальнейшая тема для Среднего Поволжья, в частности для Камского промышленного комплекса Татарстана. В республике естественные лесные фитоценозы занимают скромные площади, это 17,6% всей территории. В связи с этим в Татарстане принята программа “Развитие лесного хозяйства на 2014-2020 годы”, согласно которой доля леса должна составлять 25%. Уже имеется отставание от сроков реализации программы, и это связано в первую очередь с недостаточностью научной информации.
Отсутствуют данные о параметрах локальных условий среды, где планируется проводить озеленение. Нет также сведений о комплексном физико-биохимическом потенциале различных видов древесных растений и их адаптивных возможностях. Подобная ситуация складывается и на территориях техногенного характера, вблизи крупных промышленных кластеров республики, в том числе Камского комплекса. Экологическая оптимизация техногенных территорий остается на низком профессиональном уровне, в связи с этим до сих пор не сформированы санитарно-защитные зоны важных промышленных объектов.
— Как вы планируете проводить озеленение?
— На начальном этапе объектом исследования были выбраны местные виды древесных растений (береза повислая, липа мелколистная и клен остролистный) и интродуцированные (клен ясенелистный и тополь бальзамический), на долю которых на территории Камского промышленного комплекса приходится более 65% насаждений. Камский промышленный комплекс, напомню, представлен следующими объектами: ПАО “Камаз” (Набережные Челны), особая экономическая зона Алабуга (Елабуга), завод Карпова (Менделеевск), Нижнекамский нефтеперерабатывающий завод.
В зонах влияния этих объектов мы планируем определить физиолого-биохимическое состояние древесных растений, их продуктивность, стратегию адаптации различных видов. Кроме этого мы будем следить за гидротермическим, инсоляционным, барометрическим параметрами среды в каждой конкретной функциональной зоне. А также выявлять их роль (наряду с уровнем загрязнения среды) в формировании функционального состояния исследуемых видов растений и насаждений.
— Что это даст?
— Если кратко — такой подход позволит понять особенности адаптации древесных растений к техногенным условиям Среднего Поволжья. И в дальнейшем при оптимальном подборе видового состава зеленых насаждений можно будет повысить продуктивность искусственных фитоценозов. Это будет способствовать улучшению экологического состояния промышленного региона.
В адаптивных реакциях растений задействованы различные метаболиты, в том числе каротиноиды, танины, аскорбиновая кислота, ряд ферментов. В последние годы эти соединения рассматриваются учеными как элементы формирования ответных адаптивных реакций древесных растений на повышающийся уровень загрязнения окружающей среды. На территории России подобными исследованиями занимаются представители нескольких научных школ в разных промышленных регионах.
Уже обнаружена общая тенденция уменьшения хлорофилла а (играет основную роль в фотосинтезе) в листьях растений под воздействием техногенной среды. С другой стороны, содержание вспомогательных пигментов (хлорофилла b и каротиноидов), наоборот, повышается. Выявлено участие аскорбиновой кислоты в механизмах адаптации.
В своих исследованиях мы сотрудничаем с крупной научной школой Ижевска под руководством доктора биологических наук, профессора Ирины Леонидовны Бухариной. Хочу выразить им огромную благодарность за всестороннюю поддержку.
Если обозначить наши цели подробнее, то в результате исследований мы планируем получить информацию комплексного характера о функциональной роли отдельных физиолого-биохимических компонентов в составе антиоксидантной системы защиты растений и определить особенности формирования адаптационных реакций в условиях природных и техногенных ландшафтов. Ожидаем усиления средообразующей роли древесных насаждений и их продуктивности, благодаря научному обоснованию подбора видового состава насаждений. Это будет способствовать формированию сбалансированных и устойчивых природных и техногенных фитоценозов. Планируем также получить больше необходимых данных о состоянии зеленых насаждений в промышленной зоне Камского региона Республики Татарстан. Это позволит защитить и укрепить крупные искусственные фитоценозы всего Среднего Поволжья.
Наши исследования также помогут расширить имеющиеся представления о механизмах адаптивных реакций древесных растений в условиях техногенного стресса. Полученные результаты в дальнейшем можно будет использовать для создания устойчивых и продуктивных насаждений. Кроме того, мы сможем с большей эффективностью использовать древесные растения для решения вопросов диагностики состояния среды. Это позволит на самых ранних этапах загрязнения принять меры по устранению негативного воздействия.
Беседовала Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото предоставлено П.Кузьминым
Нет комментариев