Сравнительный анализ сезонной фитонцидной активности ели обыкновенной

Среди компонентов биосферы наиболее существенным фактором нейтрализации загрязнения воздушной среды является растительность, особенно древесно-кустарниковые насаждения и естественные лесные массивы. Зеленые насаждения выполняют разные функции в формировании городской среды: санитарно-гигиеническую, архитектурно-эстетическую, эмоционально-психологическую. Для создания благоприятных условий жизнедеятельности человека наиболее важна санитарно-гигиеническая роль растений. Работая как своеобразный живой фильтр, они поглощают из воздуха химические токсины и задерживают на поверхности ассимиляционных органов значительное количество пыли. Кроме того, зеленые насаждения участвуют в формировании микроклимата территории города и обеспечивают защиту человека от неблагоприятного климатического воздействия. Древесные растения очищают, увлажняют и обогащают кислородом атмосферу городов, изменяют радиационный и температурный режимы, снижают силу ветра и шума.

Полезные свойства хвойных деревьев известны давно. По подсчётам учёных, в хвойном лесу содержится всего 200-300 бактерий на один кубический метр воздуха. Такой воздух можно считать стерильным, по сравнению с городским воздухом, в котором миллионы таких бактерий. Хвойный воздух улучшает газообмен в лёгких и облегчает дыхание. Воздух в хвойных лесах насыщен биологически активными веществами – фитонцидами, способными уничтожать болезнетворные микроорганизмы. Они способствуют выздоровлению при туберкулёзе и других болезнях дыхательной системы. Это лишь одно из немногих ценных свойств, какими обладают хвойные деревья. Также важную роль они оказывают на концентрацию атмосферного кислорода на планете. Они считаются лидерами по выделению фитонцидных летучих веществ, так лиственные деревья в сутки выделяют всего 2 кг этих веществ, в то время как еловые – до 5 кг.

Однако, при работе с литературой стало известно то, что хвойные древесные растения наиболее сильно реагируют на загрязнение среды. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды и особенно газового состава атмосферы служат появление разного рода хлорозов и некрозов, уменьшение размеров ряда органов (длины хвои, побегов текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, сокращение величины и числа заложенных почек) [1]. Последнее является предпосылкой уменьшения ветвления. Ввиду меньшего роста побегов и хвои в длину в загрязненной зоне наблюдается сближенность расстояния между хвоинками. Наблюдается утолщение самой хвои, уменьшается продолжительность ее жизни (1-3 года в загрязненной зоне и 6-7 лет – в чистой).

Цель работы заключалась в сравнительном анализе сезонной фитонцидной активности хвойных растений, относительно бактерии рода Bacillus subtilis.

В работе был использован биологический метод определения фитонцидной активности. Суть метода: в чашки Петри разливалась приготовленная питательная среда для культивирования микроорганизмов. Образец микроорганизма Bacillus subtilis подвергался разведению дистиллированной водой до суспензии 1:100 млн. Затем, приготовленная суспензия в объеме 0,5 см³ разливалась на питательную среду в чашки Петри. Далее в каждую чашку Петри закладывался образец растения навеской в 2 грамма. После приготовления проб все чашки направлялись в термостат, температура в котором составляла 35 °С на 48 часов. После прорастания бактерии Bacillus subtilis, подсчитывалось количество выросших колоний микроорганизмов в чашках [2].

Для проведения эксперимента необходимы были образцы растений. Тест объекты в виде хвои были отобраны на участках с разной интенсивностью антропогенной нагрузки. Такими участками стали:

Участок №1 – район ПАО Донецкий металлургический завод – это участок подвержен губительному воздействию металлургического завода, страдает от недостатка воды и кислорода, не всегда обеспечивается необходимым количеством солнечного света, страдает от выбросов автотранспорта потому, что на участке находится большое скоплений машин – оживленные перекрестки и участки дорог, места образования пробок.

Участок №2 – Музыкальный парк, городской парк культуры и отдыха стадиона Донбасс - Арена – относительно чистая территория, потому что в данном районе нет промышленного предприятия.

Участок №3 – контрольная точка, Донецкий ботанический сад наиболее экологически чистый участок.

На диаграмме 1 приведены сравнительные результаты сезонных исследований фитонцидной активности ели обыкновенной, относительно бактерии рода Bacillus subtilis на различных участках произрастания.

При различных физиологических состояниях, в разные периоды вегетации, даже в разное время дня растения выделяют разное количество фитонцидов.

Таким образом, было выявлено, что наибольшую фитонцидную активность ель обыкновенная проявляет весной в мае месяце, в период вегетации растений, а наименьшую осенью.

В зимний период фитонцидная активность, по полученным данным, снижена. Причина в том, что корневая система растений под снегом или в мерзлой почве работает недостаточно – не доставляет необходимую им влагу, а солнце и ветер высушивают хвою. К тому же на поврежденных участках могут развиваться грибные болезни.

Анализируя участки произрастания, было выявлено, что наименьшую фитонцидную активность ель обыкновенная проявляет на участке №1. Поскольку на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения, они больше всех аккумулируют на себе пыль и другие вредные газы.

Однако в зимний период на этом участке фитонцидная активность выше, по сравнению с другими участками. Так как иногда, ель обыкновенная, при увеличении антропогенной нагрузки на среду, выделяет большее количество летучих фитоорганических веществ с целью своей самозащиты.

На данном этапе работы, проведя опыты и проанализировав литературу по мнению многих исследователей [3,4], ель обыкновенная, обладает низкой газоустойчивостью, вследствие чего эти насаждения испытывают сильное угнетение и погибают. Наблюдались случаи ее массового отмирания. Устойчивость к повреждению сернистым ангидридом у ели обыкновенной уменьшается с возрастом, особенно после 40 лет. Ее не рекомендуют выращивать в радиусе 20 км от промышленных центров.

На данном этапе продолжается эксперимент по определению фитонцидной активности хвойных растений в зимний период.

Список литературы

1. Кулагин, Ю. 3. Древесные растения и промышленная среда / Ю.3. Кулагин. – М., 1974. – 126 с.
2. Паниотова, Д.Д. Анализ фитонцидной активности древесных лиственных растений г.Донецка / Д.Д. Паниотова, Ю.Н. Ганнова // Матеріали XXIII Всеукраїнської наукової конференції аспірантів і студентів. – Донецьк, ДонНТУ – 2013. – 21 с.
3. Пасынкова, М. В. Влияние дымогазовых выбросов предприятий цветной металлургии на окружающую среду. Растения и промышленная среда / М. В. Пасынкова. Свердловск, 1979. Вып. 6. С. 5-22.
4. Томчук А.С. Влияние загазованности воздуха на антимикробную активность древесных растений / А.С. Томчук, В.Н. Коновалова, // Проблемы аллелопатии. – Киев, 1976. – 129 с.