Оценка устойчивости липы сердцевидной и ясеня пенсильванского к атмосферному загрязнению в Орджоникидзевском районе города Уфы

Рост городов, развитие промышленности и автотранспорта в них являются объективной реальностью современного мира. Среда крупного города отличается своеобразием основных экологических факторов, а также специфическими техногенными воздействиями. Это дает основание рассматривать город как особый тип экосистем.

В настоящее время вопрос оптимизации городской среды как среды обитания человека крайне актуален. Санитарно-гигиеническая комфортность городской среды представляет собой главный критерий ее оценки. В пределах города критерии комфортности условий жизни, нормального протекания жизненных функций человека считаются основными, критерии же производства и экономики по приоритетности уступают им.

Роль зеленых насаждений в снижении негативного воздействия окружающей среды заключается в их способности нивелировать неблагоприятные для человека факторы природного и техногенного происхождения. Однако высокая степень воздействия негативных антропогенных факторов, присущая урбанизированным территориям, закономерно приводит к ослаблению растительности, преждевременному старению, снижению продуктивности, поражению болезнями, вредителями и гибели насаждений.

Многие из изучаемых биологических и экологических характеристик растений отражают реальное состояние зеленых насаждений в городе и закономерности изменений, происходящих во времени, а также являются достоверными индикаторами качества городской среды и могут использоваться в системе мониторинга загрязнения воздуха и почв.

Определяющим фактором качества воздуха является поступление в атмосферу загрязняющих веществ в результате деятельности предприятий и организаций, а также автотранспорта. Применительно к Башкирии можно сказать, что на территории республики природу загрязняют более 4 тысяч промышленных предприятий, автопарк насчитывает более 1 млн. единиц автомототранспортных средств. Количество примесей в атмосферном воздухе республики насчитывает 427 наименований (Государственный доклад, 2006).

Мониторинг состояния атмосферного воздуха осуществляется в семи городах: Белорецке, Благовещенске, Кумертау, Салавате, Стерлитамаке, Туймазах и Уфе.

Наиболее высокие средние уровни загрязнения в 2005 году были отмечены: формальдегидом - 6,3 ПДК в Кумертау; бенз(а)пиреном _ 3,5 ПДК в Кумертау; диоксидом азота и оксидом азота - 1,5 ПДК в Стерлитамаке; хлороформом - 1,2 ПДК в Салавате; фенолом - 1 ПДК в Белорецке; пылью - 1 ПДК в Уфе; аммиаком - 1 ПДК в Стерлитамаке.

Наибольшие значения стандартного индекса СИ наблюдались: для пыли, оксида углерода, сероводорода _ в Уфе; диоксида и оксида азота, аммиака, фенола, хлорида водорода _ в Стерлитамаке; формальдегида - в Благовещенске; ксилолов - в Уфе, Стерлитамаке; этилбензола, хлороформа - в Салавате; бенз(а)пирена _ в Кумертау.

По данным постов наблюдений БашУГМС, в г. Кумертау уровень загрязнения воздуха характеризуется как очень высокий, в гг. Белорецке, Уфе, Стерлитамаке, Салавате высокий, Благовещенске, Туймазах повышенный.

Во всех городах с регулярными наблюдениями за состоянием атмосферы отмечались разовые концентрации выше ПДК по диоксиду азота и сероводороду.

Среднемесячные концентрации бенз(а)пирена во всех городах выше ПДК.

Уровень загрязнения атмосферы городов определяется, главным образом, высокими концентрациями бенз(а)пирена, формальдегида, диоксида азота.

Объем выбросов загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников в 2005 году сократился на 58,8 тыс. т и составил 1035,5 тыс. т. Вклад автотранспорта в эту величин составил 599,5 тыс. т или 58%, что на 71,3 тыс. т меньше, чем в 2004 году.

В валовых выбросах преобладают оксид углерода (522,6 тыс. тонн), легкие органические соединения (ЛОС) (215,4 тыс. тонн), сернистый ангидрид (100,8 тыс. тонн), диоксид азота (93,4 тыс. тонн).

Динамика изменения количества основных загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу по Республике Башкортостан, за 2001-2005 гг..

В расчете на одного жителя республики поступление загрязняющих веществ в атмосферу составило 0,255 тонны. В Уфе на одного жителя приходится в среднем 0,282 т. , на 1 га площади территории – 3, 79 тонны.

Количество выбросов загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух городов республики, в расчете на одного жителя и единицу территории представлено в таблице 1.

Выбросы загрязняющих веществ по городам республики на одного человека и на гектар площади

№№ Название города Выбросы, Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, тонн тыс. т на одного человека на 1 га территории

1 Октябрьский 17,6 0. 163 1,781

2 Ишимбай 14,1 0. 205 1,368

3 Агидель 0,73 0. 039 0. 137

4 Давлеканово 5. 3 0. 221 1. 294

5 Нефтекамск 19,5 0,165 1. 372

6 Межгорье 0,38 0,022 0. 017

7 Белебей 12. 1 0. 199 2. 385

8 Баймак 2,9 0. 17: 0. 139

9 Бирск 7. 7 0. 186 1. 826

10 Благовещенск 9. 5 0,286 1,469

11 Белорецк 12. 5 0. 179 1. 943

12 Уфа 290. 0 0. 282 3. 79

13 Мелеуз 12. 6 0,202 3,966

14 Дюртюли 11,3 0,368 2. 959

15 Стерлитамак 85,2 0,321 8,515

16 Янаул 10,5 0,387 4,065

17 Кумертау 22. 2 0. 351 1,310

18 Туймазы 15. 4 0. 234 2. 461

19 Сибай 11. 7 0. 186 0. 760

20 Учалы 7. 6 0,198 1. 328

21 Салават 83,4 0. 531 7. 881

По республике 1035,5 0,255 0,072

Значительное поступление выбросов в атмосферный воздух происходит от автомототранспортных средств с продуктами сгорания топлива. За прошедший год эта величина по республике составила 599,5 тыс. т, или 58% всех валовых выбросов.

Оценка уровня загрязнения воздуха основана на применении индекса загрязнения атмосферы (ИЗА), который определяется как сумма среднегодовых концентраций, деленных на соответствующие значения ПДК.

В соответствии с данной оценкой г. Уфа отнесен к числу городов с высоким уровнем загрязнения атмосферы. ИЗА равен 10,1 и определяется концентрациями формальдегида, 6енз(а)пирена и диоксида азота.

За 2005 г. объем валовых выбросов от стационарных источников г. Уфы составил 156,9 тыс. т.

Доля автотранспорта в суммарном объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферу - 46%. Снижение выбросов от передвижных источников по сравнению с предыдущим годом на 44,5 тыс. т произошло вследствие падения объемов грузоперевозок и расхода топлива.

Основной вклад в выбросы от стационарных источников вносят предприятия нефтеперерабатывающей промышленности (71%) и электроэнергетики (22%).

Загрязнение атмосферного воздуха стационарными источниками промышленных предприятий

Наибольший вклад в загрязнение воздушного бассейна республики вносят предприятия топливно-энергетического комплекса, который включает в себя такие крупные отрасли промышленности, как нефтедобывающую, нефтеперерабатывающую, нефтехимическую, химическую и электроэнергетическую.

Значительный вклад в загрязнение воздушного бассейна городов Уфа, Салават, Стерлитамак вносят предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Основными предприятиями отрасли являются ОАО «Ново-Уфимский НПЗ», ОАО «Уфанефтехим», ОАО «Салават-нефтеоргеинтез», ОАО «Уфимский НПЗ», ОАО «Уфаоргсинтез», ОАО «Каучук».

Валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух от этих предприятий в 2005 году составил 148,934 тыс. тонны.

Влияние автотранспортного комплекса на состояние атмосферного воздуха

Автомобильный парк Республики Башкортостан по состоянию на 01. 01. 2006 года насчитывает около 919 тысяч автотранспортных средств, включая более 776 тысяч легковых автомобилей, 122 тысяч грузовых автомобилей и 21 тысячи автобусов.

Величина роста численности автотранспорта в 2005 году превзошла аналогичный показатель за 2004 год на 2,9 %.

В пределах транспортной системы автомобильный транспорт абсолютно доминирует как источник негативных экологических воздействий.

Доля автотранспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу в республике составила за 2005 год в среднем 58 %, а в некоторых городах - 80-90 %. Наряду с загрязнением воздуха отмечается рост загрязнения земель и вод отходами автотранспортной деятельности, а также увеличение шумового воздействия на окружающую среду. Кроме того, автомобильный транспорт является одним из главных потребителей невосполнимых топливно-энергетических ресурсов.

В республике за 2005 г. в связи с уменьшением использования бензина при увеличении использования дизельного и газового топлива для автомобилей по сравнению с 2004 годом произошло снижение количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников на 10,6% и составило всего 599,5 тыс. тонн (в 2004 году - 670,8 тыс. тонн).

Поступление в атмосферный воздух загрязняющих веществ от автомототранспортных средств составило: оксида углерода (СО) - 453,5 тыс. тонн, или 83 % объема валового выброса СО по республике, летучих органических соединений (ЛОС) _ 81,9 тыс. тонн, или 38% объема валового выброса ЛОС по республике, оксидов азота (NOX) - 46,0 тыс. тонн, или 49 % объема валового выброса NOX по республике, твердых веществ - 7,5 тыс. тонн, или 20 % объема валового выброса твердых веществ по республике, сернистого ангидрида (SO2) - 10,5 тыс. тонн, или 10,4 % объема валового выброса SO2 по республике.

По республике за последние годы наблюдается рост числа автомобилей, эксплуатируемых на газовом топливе, преимущественно сжиженном газе (пропан и бутан). Если в 2000 году насчитывалась 1569 автомобилей, использующих газовое топливо, то в 2005 г. их стало более 20000 единиц.

В условиях роста дефицита жидкого нефтяного топлива и продолжения обострения экологической обстановки в крупных городах все актуальнее становится увеличение использования альтернативного газового топлива, что является одним из реальных подходов к решению проблемы снижения вредных выбросов. По инициативе Министерства природных ресурсов РБ Правительством республики 26 марта 2004 года было принято постановление «О расширении использования природного и сжиженного газа в качестве моторного топлива». Реализация данного постановления дает возможность значительно сократить выбросы в атмосферу токсичных ингредиентов.

Устойчивость древесных растений к атмосферному загрязнению поллютантами ( по Антипову, 1979; Кулагину, 1998)

Создание высокоэффективных насаждений, максимально выполняющих свое назначение (хозяйственно-экономическое, эстетическое, санитарно-гигиеническое), может быть осуществлено при использовании древесных пород, способных противостоять токсическому действию промышленных газов. Поэтому особенно важным становится максимально надежное выделение газоустойчивых видов и форм. Результаты исследования влияния промышленных дыма и газов на растения представлены в ряде обобщающих работ (Илькун,1971; Красинский, 1937; Кулагин Ю. З. , 1974; Кулагин А. Ю. ,1998; Тарчевский, 1964; Антипов, 1979; Лесные экосистемы,1990 и др. ). Устойчивость к промышленным газам рассматривают как способность растений противостоять их вредному действию и сохранять в той или иной степени нормальное состояние (Красинский, 1950), энергию роста и долговечность или ежегодный прирост (Балтаце, 1970; Лиепа, 1970, 1972).

Древесные растения являются эффективным средством снижения загрязнения окружающей среды промышленными выбросами (Илькун, 1971, 1978; Гудериан, 1979; Сергейчик, 1984; Smith, 1985; Тарабрин и др. , 1986; Кист, 1987; Никитин, 1987; Гетко, 1989; Джугарян, 1990; Лянгузова, 1990; Бобров и др. , 1990; Hoffmann, Gronlberg, 1990; Котов, 1991). Установлено, что по сравнению с хвойными, широколиственные древесные породы лучше отфильтровывают загрязненный промышленными выбросами атмосферный воздух (Cadiz, Los Santos, 1982).

Анализ роста древесных в условиях промышленного загрязнения показал, в частности, что в последние 20 лет деревья, растущие в городе, произвели органического материала на 40% меньше, чем деревья, растущие на незагрязненном участке (Turcsanyi, 1986).

Основными загрязнителями атмосферы являются: НСl, F2 и HF, NOx (NO, N02, N03, N2Os), NH3, CS2, SO,, S03, H2S и кислоты (Молчанов, 1973). На различные концентрации S02 в воздухе растения реагируют по-разному: при 260 мг/м3 - гибнут за несколько часов; при 5,2-26 мг/м3 - наблюдается острое повреждение, причем они гибнут лишь при продолжительном или часто повторяющемся воздействии; при 1,82-5,2 мг/м3 происходит отравление древесных пород; при 1,04-1,82 мг/м3- повреждаются лишь чувствительные породы; при 0,26-0,56 мг/м3 древесные растения не реагируют или почти не реагируют (Молчанов, 1973).

Повреждаемость листьев S02 уменьшается по мере снижения интенсивности света от 40 тыс. лк до 4 тыс. лк (Харчистова; 1980). Показано (Garsed, Rutter, 1980), что при фумигации низкими концентрациями S02 (0,1 ррм) в течение длительного времени (9-11 месяцев) распределение хвойных по относительной чувствительности почти целиком зависит от условий эксперимента и что нет никакой связи между чувствительностью растений к острым воздействиям и хроническим воздействиям при низких концентрациях.

Е. Пельц с соавторами (Pelz, 1962; Pelz, Materna, 1964) считают, что причина неравной дымостойкости растений - различия в физиологических процессах. Под действием загрязнителей изменяется активность ферментов (Mejnartowicz, 1984; Беляева, Нестерова, 1985; Бессонова, Лыженко, 1986; Коршиков и др. , 1995; Михеенко, 1989; Babuchkina, Guseva, 1992), изменяется пигментный состав листьев древесных растений (Сергейчик, 1984; Бессонова и др. , 198; по Кулагину, 1998).

При действии промышленных загрязнителей у растений нарушается метаболизм (Krishnamurthy et al, 1986; Бабушкина и др. , 1988; Игнатенко, Тарабрин и др. , 1986; Сидорович, Гетко, 1992), в частности - углеводный обмен (Пягай и др. , 1991), азотный обмен (Пягай и др. , 1987; Сидорович и др. 1987), фосфорный обмен (Сергейчик, 1984), обмен полисахаридов (Бессонова, Зверковский, 1989).

Как адаптивная реакция на действие загрязнителей рассматривается увеличение содержания в растениях фенолов и полифенолов (Козюкина, Тарасенко, 1983; Сидорович, Гетко, 1992).

Г. М. Илькун (1978) газоустойчивость растений ставит в прямую зависимость от емкости катионно-анионного обмена. Устойчивость к S02 связывается (Николаевский и др. , 1971) с интенсивностью газообмена и скоростью поглощения и образования летальных концентраций загрязнителей в листьях. Одной из причин повреждения тканей при избыточном поступлении S02 в растения может быть окисление органической среды до сульфооксида и сульфона, что наблюдалось Б. П. Строгановым и др. (1962) в условиях сульфатного засоления. Проникая через устьица в лист, S02 в мезофилле реагирует с Н20 с образованием H2S03, а затем H2S04 (Smith, 1981; Данилова и др. , 1982). Типичными являются ионы S032" и S042". Ионы S032" реагируют с кетонами и альдегидами с образованием α-гидроксилсульфонатов (Smith, 1981). Свободные радикалы, образованные от S032" разрушают хлорофилл (Galen, 1977), реагируют с пиримидиновыми основаниями ДНК и РНК (Smith, 1981). Добавим, что S032" реагируют с энзимами, связываясь с фосфатными и карбонатными группами или формируя ингибирующие компоненты (Wallance, Spedding, 1976). Длительная фумигация S02 подавляет нитрификацию в почве (Labeda, Alexander, 1978), определяет нарушения аминокислотного метаболизма и ослабление фотосинтеза (Mudd, 1973; Mudd, Kozlowski, 1975; по Кулагину А. Ю. , 1998).

Окислы азота, проникая через устьица в лист, на влажных поверхностях клеток мезофилла реагируют с водой; при этом образуются HN02 и HN03 (Smith, 1981). С аминами нитрат-ионы образуют нитрозамины - кислоты, которые могут реагировать с ненасыщенными компонентами и формировать свободные радикалы (Taylor et al, 1975). Токсичность NO, может быть результатом снижения рН (Zeewaart, 1976). Отмечено, что длительная фумигация NO, тормозит процесс исчезновения аммония в почве (Labeda, Alexander, 1978). Окислы азота, воздействуя на растение, ингибируют фиксацию С02, вследствие чего подавляется рост (Mudd, 1973; Zeewaart, 1976). Показано, что при кратковременном действии больших доз NOx ухудшается эпидерма испытуемых растений (Десслер, 1981).

Свойства газов по отношению к растениям выражаются в следующем ряду токсичности: F2 > С12 > S02 > NOx (Красинский, 1950; Крокер, 1950). В. С. Николаевский (1979) отмечает высокую фитотоксичность таких газов, как двуокись серы, хлор, окись азота, сероводород, аммиак.

Как следствие загрязнения атмосферы получили распространение кислые осадки, представляющие собой растворы серной, азотной, угольной кислот (Likens, 1976; Tamm, 1976; Николаевский, 1979; Strand, 1980; Мандре, 1982). Кислые осадки влияют на почвы, вызывают повреждения растений (Кондратюк и др. , 1980; Алексеев, Дочинжер, 1982). Н. П. Красинский (1950) упоминает в ряду устойчивых к парам соляной кислоты иву серую. В результате опытов в камере в парах НС1 (0,5-0,6 мг/м3) и в парах H2S04 (5-8 мг/м3) ива ползучая была определена как неустойчивая (Протопопова, 1980).

Слабо повреждаются листья ив при действии на них аммиака (Попов и др. , 1980), оксидозона (Gilchrist, 1984), фтора (Чекой, Андон, 1984).

По сравнению с другими древесными ивы более устойчивы к S02 (Красинский, 1950; Левицкий, 1965; Дочинжер, 1982), F2 (Jamrich, Tomanova, 1985; Jamrich et al. , 1989).

Подчеркивается значительная устойчивость к поллютантам ивы козьей и ивы серой (Рябинин, 1965; Мамаев, 1969; Яценко, Николаевский, 1975; Дашкевич, 1982), а также ивы ломкой (Смирнов,1980). Отмечается как высокая (Рябинин, 1965; Куртева, 1982), так и средняя (Дашкевич, 1982) газоустойчивость у ивы белой.

Стремясь к максимальному использованию всех возможностей древесных растений при оздоровлении окружающей среды, ботаники и лесоводы все чаще обращаются к быстрорастущим древесным породам - к ивам (Красинский, 1950; Тарчевский, Зайцева,1964; Горчаковский и др. , 1966; Гусейнов, 1968; Лукьянец, 1974; Колесников и др. , 1976; Антипов, 1979; Кулагин А. Ю. , 1998).

Подчеркивается оздоровительная функция ивняков по отношению к загазованному и запыленному атмосферному воздуху (Чуваев и др. , 1973) и промышленным отвалам (Шилова, 1974; Пикалова и др. , 1976; Баталов и др. , 1989). Многие виды ив при заселении нарушенных промышленностью земель демонстрируют пионерные свойства (Лукьянец, 1974) и способность произрастать в химически загрязненных техногенных экотопах (Лукьянец и др. , 1976; Мамаев, Шилова, 1976; Кулагин А. Ю. , 1982). При этом пионерные группировки ив способствуют ускорению почвообразовательного процесса на промышленных отвалах и повышению их плодородия (Махонина, 1979; Ужегова, Махонина, 1981).

Род Tilia — липа. Липу некоторые авторы относят к наименее чувствительной (Щербакова, Чередниченко, 1964) или к устойчивым видам (Георгиевский, 1933; Герасимов, 1950), другие — к относительно устойчивым (Добровольский, 1952), третьи — к чувствительным (Ванин, 1938; по Антипову, 1979), очень или наиболее чувствительным и сильноповреждаемым видам (Шаблиовский, Красинский, 1950).

Распространенные виды липы, имеющие зеленую нижнюю часть листьев (Т. vulgaris, T. platyphyllos, Т. cordata), не пригодны для промышленных центров, так как чувствительны к дыму и засухе. Более подходят для этой цели серебристые липы, у которых нижняя сторона листьев белая (Т. tomentosa, T. petiolaris) (Henry, 1930). В Дортмунде липа войлочная лучше других видов переносила задымление воздуха (Hofker, 1924). Она способна к длительному сопротивлению газам, тогда как липы мелколистная, европейская и крымская лишь относительно пригодны дли условий города (Thomae, 1955). В Гамбурге под влиянием сернистого ангидрида у липы мелколистной уже в августе полностью опали листья (Thomae, 1955). По окисляемости клеточного содержимого она показала среднюю газоустойчивость (Попова, 1969); в Донбассе липа мелколистная отличалась значительной чувствительностью и повреждаемостью (Макагонов и др. , 1969); в условиях Красноярска проявила себя недостаточно газо- и дымоустойчивой, однако быстро отрастала после повреждения (Вовк, 1965); на Урале (Свердловск и г. Реж) оказалась среднеустойчивой, в прохождении фенофаз отклонений не наблюдалось (Чернышов, 1962). Липу крымскую считают устойчивой против дыма, так как ее блестящие листья не удерживают пыли и копоти (Галактионов, 1967; Толоконникова, 1970).

В исследуемой зоне кроме липы мелколистной наиболее распространена в парках липа крупнолистная. В сельских парках реже встречаются липы крымская, европейская и войлочная; в городских парках видовой состав значительно беднее. В 200 м от ЦБК-1 липа крупнолистная обильно плодоносила, а мелколистная — несколько слабее. У первой наблюдалось сильное пожелтение всей кроны, некоторые листья имели бронзовый оттенок, отверстия, сморщивались, у второй — сильное пожелтение по краям листьев с появлением коричневых пятен и выпадением меристемы. В 400 м от ЦБК-1 у липы крымской на некоторых листьях сохранились только жилки. Крона однобокая, поражена тлею. Липа мелколистная повреждалась еще сильнее. Оба вида обильно плодоносили. При окуривании в камерах очень устойчивыми оказались липы - длинночерешковая и войлочная, устойчивой — амурская, относительно устойчивыми —. американская, мелколистная, крупнолистная и крупнолистная ранняя, малоустойчивой—кавказская.

Род Fraxinus — ясень. Ясень, по данным одних авторов, наиболее устойчив или газоустойчив (Стоичев, 1962), рекомендуется для озеленения промышленных предприятий (Гетта, 1957); по данным других — очень ( Hess-Beck, 1930), высоко-(Щербакова, Чередниченко, 1964) и наиболее чувствительный или очень сильно-повреждаемый (Ткаченко, 1936). Для озеленения г. Кенсингтона из 4 рекомендуемых проф. Фармером пород (254) использован ясень джерсейский. Тома (313) относит ясень обыкновенный и его формы, а также ясень манноносный и Пакса к видам, способным к длительному сопротивлению в условиях задымления. Ясени зеленый и обыкновенный как устойчивые к дыму, копоти и газам (Качалов, 1070) предложены для озеленения территории около цинкового завода (Рогалева,1969). На Урале (Свердловск, г. Реж) ясень обыкновенный оказался среднеустойчивым видом. Отклонений в прохождении фенофаз не наблюдалось (Чернышев, 1962). В Дортмунде, в условиях задымления, ясень отнесен к малопригодным видам (Hofker, 1924). В Криворожье, вблизи химических цехов и доменных печей, он выпал раньше акации белой, береста мелколистного и тополя канадского (Добровольский, 1957). Некоторые авторы считают ясень обыкновенный высоко- (Pelz, 1956) или очень чувствительным (Ткаченко, 1936) к повреждению дымовыми газами видом. По окисляемости клеточного содержимого ясени пенсильванский и сирийский показали среднюю устойчивость (Попова, 1969). Безошибочным признаком острого повреждения у ясеня Негер (Neger F. W. , Lakon, 1914) считает побурение чечевичек.

Кроме повсеместно растущего ясеня обыкновенного в парках наибольшее распространение имеют его плакучая форма и ясень пенсильванский. В 200 м от ЦБК-1 у ясеня обыкновенного наблюдалось общее поражение листьев, более сильное к краям, с пятнами отмершей ткани; в 1 км были поражены края и заметно побурели пластинки листьев; в 2 км не имелось видимых повреждений. При окуривании в камерах ясени зеленый и обыкновенный оказались очень устойчивыми, обыкновенный — устойчивым, а пенсильванский — относительно устойчивым ( Антипов,1979).

Материалы и методика исследований

Работа проводилась в Орджоникидзевском районе города Уфы вдоль оживленной автомагистрали (улица Первомайская) и в деревне Покровка Иглинского района РБ. Оценивали жизненное состояние пятидесяти деревьев каждой породы по стандартной методике (Алексеев, 1989). Также фиксировали механические повреждения ствола, повреждения стволовыми вредителями (образование наростов) и наличие дупел.

Характеристика района исследований

Физико-географические и климатические условия г. Уфы

Уфа - столица Республики Башкортостан, крупный промышленный и культурный центр, важный транспортный узел.

Территория г. Уфы расположена в пределах Прибельской равнины в 100 км к западу от передовых хребтов Южного Урала. На этой равнине находится серия выровненных асимметричных узлов субмеридионального простирания, в том числе, Бельско - Уфимская водораздельная равнина. Южную оконечность последней и прилегающих к ней низменных заречных пространств занимает город.

Положение города, характер его застройки связаны с особенностями геологического строения, литологии пород, рельефа, а также историческими условиями формирования города. Для геологического строения характерны условия восточной окраины Русской платформы, где ее складчатый фундамент перекрыт мощной толщей разнообразных осадочных пород: песчаников, глин, мергелей, известняков, доломитов, а также, легкорастворимых гипсов и ангидридов. Последние, имея большую мощность, частично вскрываются в высоких правых берегах рек Белой и Уфы.

Основная часть города расположена на Бельско - Уфимском водоразделе, имеющим вид плато, сильно расчлененного, в долине притоков рек Белой и Уфы с многочисленными оврагами. Плато значительно приподнято над окружающими его с трех сторон речными поймами и долинами, вытянуто с юго-запада на северо-восток.

По очертаниям и характеру поверхности плато может быть разделено в наиболее узкой части на южный и северный участки. Южная часть наиболее высокая, прорезана в субмеридиональном направлении долиной реки Сутолоки, которая делит эту часть на два увала. Склоны увалов пологи и изрезаны многочисленными разветвленными оврагами и балками. Долина речки широкая, к ней приурочена значительная часть города.

Господствующее положение южной части равнины над окружающей местностью, обрывистые склоны долин и естественные водные рубежи определили то место, где во второй половине ХVI века в 1574 г. была воздвигнута Уфимская крепость и основан г. Уфа. Северный участок равнины разделяется долиной реки Шугуровка на две части. Здесь расположен индустриальный район города.

Климат любой местности обусловлен её географическим положением, которое определяет основные климатообразующие факторы: солнечную радиацию, циркуляцию атмосферы и характер подстилающей поверхности. Город Уфа расположен в центре Евроазиатского континента, в южном Предуралье и поэтому на его климат оказывает влияние как суша, так и Атлантический океан. По классификации Алисова Б. П. г. Уфа относится к умеренной климатической зоне с атлантико-континентальным климатом.

В формировании климата г. Уфы большую роль играют Сибирские антициклоны и циклоническая деятельность на арктических фронтах. Климат достаточно влажный, лето тёплое, зима умеренно суровая.

Осенью и в первую половину зимы отмечается активность атлантических циклонов. Резкие изменения в погоде обычно обуславливаются вторжениями арктических масс воздуха в тылу циклонических серий. Нередко на погоду г. Уфы оказывают влияние южные циклоны, перемещающиеся со Средиземного, Чёрного и Каспийского морей, а также ныряющие циклоны с северо-западных районов Европейской части России.

Ветровой режим приземного слоя в районе г. Уфы в значительной степени зависит от рельефа местности. Вблизи города происходит слияние трёх крупных рек – Белой, Уфы и Дёмы. Их долины ориентированы с юго-востока на северо-запад и с юго-запада на северо-восток. Здесь в течение всего года наиболее ярко выражены ветры северных и южных направлений. Повторяемость южных ветров составляет 34%, юго-западных – 18%, северных и северо-западных - соответственно 10 и 13%. Наиболее отчётливо преобладание южных и юго-западных ветров проявляется в зимнее время.

Среднегодовая скорость ветра в г. Уфе равна 3. 3 м/с. Наибольшее количество штилей в зимнее время – 27%. Повторяемость штилей в год составляет 20%. Термический режим воздуха обуславливается, в основном, радиационным балансом и адвекцией тепла и холода. Средняя месячная температура самого холодного месяца в г. Уфе – января, 14. 6° С. Средняя годовая температура воздуха в районе города составляет 2. 5° С.

По данным микроклиматических съёмок, проводимых в г. Уфе в 1978 г. , разница температур воздуха в центре города и на окраинах достигает 1. 5 – 3° С в летнее и 7 - 10° С в зимнее время.

Описание объектов исследования – липы сердцевидной (Tilia cordata) и ясеня пенсильванского (Fraxinus pennsylvanica)

Приведем характеристики исследуемых нами деревьев.

Систематическое положение и характеристика липы сердцевидной (Жизнь растений, 1981; Путенихин, 2007).

Отдел Покрытосеменные или цветковые растения - Magnoliophyta, или Angiospermae

Класс Двудольные – Magnoliopsida, или Dicotyledoneae

Подкласс Дилленииды - Dilleniidae

Порядок Мальвовые – Malvales

Семейство Липовые – Tiliaceae

Род Липа - Tilia

Вид Липа сердцевидная или мелколистная – Т. cordata

Род Липа (Tilia) включает до 50видов обычно крупных деревьев (в России – 8, в Башкирии – 1), являющихся образователями широколиственных лесов Северного полушария. Листья черенчатые, двурядно-очередные, сердцевидные или яйцевидные, в пазухе несут поникающее соцветие – щитовидный или кистевидный плейохазий. Цветонос снабжен желтовато-зеленым ланцетным или языковидным прицветным листом. Цветки 5-членные, с венчиком желтовато-кремового цвета, со многими тычинками (свободными или сросшимися в 4-5 пучков), нередко со стаминодиями, пестик из 5 плодолистиков, завязь верхняя(*K(5)C(5)A∞G(5)). Цветки закладываются в генеративно-ростовых почках, обычно весной года цветения (иногда осени), поэтому цветет липа поздно – в середине лета. Опыляется пчелами, шмелями, осами. Плод – одногнездный орешек с 1-2 семенами. Нередко случаи массовой бессемянности орешков.

Плоды созревают осенью того же года, а зимой, благодаря парусному прицветному листу при соплодии, разносятся ветром. Липа начинает плодоносить с 8-15 лет при свободном стоянии, с 25-30 лет – в насаждениях. В первые годы растет медленно; живет 150-200 лет и более. Ветроустойчива, поскольку образует мощную корневую систему со стержневым корнем и далеко расходящимися боковыми корнями. Очень теневынослива, но цвести и плодоносить может только на свету; требовательна к почве, не выносит засоленных, кислых и сухих почв, мирится с временным стоянием грунтовых вод. В лесах липа способствует улучшению почвы. Все виды липы – первоклассные медоносы, а липовые леса – важнейшая база пчеловодства.

Ценится и древесина липы – мягкая, белая, с розовым оттенком; в промышленности она идет на фанеру, спички, музыкальные инструменты (фортепиано, арфы), чертежные доски, игрушки, столярные изделия. Из луба получают мочало, а из молодой коры – лыко (для плетеных изделий, веревок). Высушенные вместе с прицветниками, соцветия используются как потогонное и для полосканий (бактерицидное), при дизентерии, подагре, эпилепсии, как заменитель чая. Настой (липового цвета) применяют для ароматизации вин и ликеров. Листья и побеги идут на корм домашнему скоту. Липа обладает высокой шумо - и пылепоглотительной способностью, дымо - и газостойка, весьма декоративна и очень популярна в озеленении (однако в придорожных насаждениях деревья страдают от соли, вытаптывания, пыли и в таких условиях нередко поражаются вредителями и болезнями). Размножаются семенами, но может возобновляться пневой порослью, корневыми отпрысками и укореняться нижними ветвями.

Липа сердцевидная, или мелколистная. Распространена в европейской части России, в Карпатах, на Кавказе и Урале, местами заходит в Западную Сибирь (до Иртыша), где рассматривается как Липа сибирская. В Башкортостане (как и в других регионах) липа сердцевидная является главным образователем широколиственных лесов, где составляет первый ярус; отсутствует в центральной высокоподнятой части Южного Урала и в Зауралье. Это дерево до 28м высотой и 1,5м в диаметре ствола с шатровидной кроной. Кора стволов в молодости гладкая, в старости бороздчатая, темная. Побеги красновато-бурые, с мелкими чечевичками; почки косояйцевидные, желто-буровато-карминные, чешуи по краю реснитчатые. Листья округлые, 5-9см длиной и 5-8см шириной, чаще с сердцевидным основанием, по краю мелкозубчатые (с прижатыми вверх зубцами), сверху темно-зеленые, голые, снизу светлее, с бородками рыжих волосков в углах жилок. Соцветие проникающее, с 3-8 свисающими желтыми цветками. Цветет липа в конце июля – первой половине июля 2-2,5 недели. Время ее зацветания служит индикатором наступления середины фенологического лета. Плоды созревают в сентябре. Орешки шаровидные, 5-7мм, серо-коричневые, с тонким войлочным опушением. Семядоли всходов 5-7-пальчатолопастные. В условиях Башкирии доброкачественность и всхожесть семян невысокая, поэтому естественное семенное возобновление липы неудовлетворительное.

Липа сердцевидная доживает до 500-600 лет; встречаются долгоживущие дуплистые экземпляры с полностью сгнившей сердцевидной ствола. Зимостойка, исключительно теневынослива, к почвам требовательна, на сильно заболоченных или засоленных почвах не растет. Имеет большое лесохозяйственное значение, в том числе как хороший подгон и примесь в лесных культурах и защитных лесополосах. Велика ее роль как лекарственного растения. Башкирский липовый мед является одним из лучших в мире по вкусовым и биохимическим качествам, обладает бактерицидными свойствами. Орешки используют как заменитель кофе. Липа вынослива и дымоустойчива в городской обстановке, однако нередко страдает от тлей и галлообразователей. Одна из самых популярных пород в садах и парках, аллейных и рядовых уличных посадках, легко поддается формовке, хорошо переносит подрезку и пересадку даже в возрасте 20-30 лет. Имеется ряд декоративных форм, в частности, плакучую.

Систематическое положение и характеристика семейства маслиновые, рода ясень и вида ясень пенсильванский (Жизнь растений, 1981; Путенихин, 2007).

Отдел Покрытосеменные или Цветковые – Magnoliophyta, или Angiospermae

Класс Двудольные – Magnoliopsida, или Dicotyledoneae

Подкласс Астериды – Asteridae

Порядок маслиновые – Oleales

Семейство маслиновые – Oleaceae

Род Ясень – Fraxinus

Вид ясень пенсильванский, или пушистый – F. Pennsylvanica

Семейство Маслиновые - вечнозеленые или листопадные деревья и кустарники, относящиеся примерно к 600 видам и 30 родам; произрастают от тропиков до умеренной зоны. Листья супротивные, простые или сложные. Цветки в кистях или метелках, реже одиночные, обоеполые, ложнообоеполые и раздельнополые. Околоцветник четырехчленный, двойной или простой (в связи с переходом к анемофилии может быть полностью редуцированный). Цветки обоеполые (*Ко-4С0-(4)А2-5G(2)), тычинок чаще всего 2, завязь двугнездная, с двумя-многими семязачатками в гнезде. Типы плодов - коробочка, крылатая семянка, ягода, костянка.

Род Ясень (Fraxinus) насчитывает более 60 видов, из которых в России естественно растут 5 (в Башкортостане дикорастущих видов нет). Это, как правило, листопадные деревья 1 величины с тонкой корой. Почки крупные, конические и шаровидные; листья супротивные, непарноперистосложные, крупные (потому ясень является широколиственной породой). Цветки невзрачные, в пучковидных метелках, закладываются в год, предшествующий цветению. Цветут до распускания листьев или одновременно с облиствением, опыляются ветром. У большинства видов цветки лишены околоцветника, несут 2 тычинки и 1 пестик; нередко имеет место редукция тычинок или пестика, и тогда цветки становятся однополыми, а деревья - двудомными и многодомными. Плоды - крылатые семянки, которые созревают осенью и распространяются ветром. Все виды ясеня светолюбивы, быстрорастущи, требовательны к почве, дымо- и газоустойчивы; ценны в зеленом строительстве, лесном хозяйстве, степном лесоразведении (засухоустойчивые виды). Размножают посевом семян, ясень зеленый неплохо разводится черенками.

Из рода ясень в Уфе наиболее распространен ясень пенсильванский - F. рennsylvanica. Ясень пенсильванский или пушистый – двудомное дерево 20-25м высотой, растущее в Северной Америке по долинам рек. Побеги серые, опушенные, почки ржаво-бурые, листья из 5-9 светло-зеленых, волосистых снизу листочков (с очень короткими черешками), которые осенью опадают желтыми. Цветет до облиствения в первой декаде-середине мая, метелка сжатая, до 20см длиной, опушенная. Плоды созревают в середине сентября. Крылатка плода прямая, охватывает лишь верхнюю часть веретеновидного плодика. Растет быстро, но недолговечен (до 100-150лет), светолюбив, к почве среднетребователен, относительно влаголюбив, выносит временное затопление и небольшое засоление, очень зимостоек. В уральском регионе повсеместно используется в озеленении, особенно в уличных посадках, зеленых зонах крупных городов.

Методы оценки жизненного состояния древесных растений и их модификация

Для оценки жизненного состояния деревьев мы использовали шкалу категорий состояния деревьев по характеристике кроны (Алексеев, 1989). Имеющиеся в ней диагностические признаки мы использовали сначала для характеристики ослабленности деревьев в городской среде, а потом и в экологически чистом районе.

Так как описания деревьев мы проводили осенью, когда листья пожелтели и частично опали, крону оценивали по скелетным ветвям. Особенно обращали внимание на состояние ветвей в верхней половине кроны, что является более информативным, для прогнозных оценок. Значительное разрушение кроны вследствии отмирания ветвей требует даже после полного прекращения воздействия вызвавших это явление факторов длительной восстановительной деятельности дерева, причем у особей большинства видов возвращение к первоначальному состоянию здоровья невозможно. Информация характеристики повреждения листьев и облиственности крон дает только текущее состояние дерева, которое может измениться, при прекращении воздействия факторов уже на следующий год (Лесные экосистемы, 1990). Была учтена, также поврежденность ствола. Учитывали механические повреждения коры, повреждения стволовыми вредителями и наличие дупел.

Шкала категорий жизненного состояния деревьев по характеристике кроны (в модификации).

1. балл. Здоровое дерево. Деревья не имеют внешних признаков повреждений кроны и ствола. Густота кроны обычная для господствующих деревьев (1-2 классов роста в случае применения классификации Крафта). Мертвые и отмирающие ветви сосредоточены в нижней части кроны, в верхней ее половине крупных отмерших и отмирающих ветвей нет или они единичны и по периферии кроны не видны.

2. балла. Поврежденное (ослабленное) дерево. Обязателен хотя бы один из следующих признаков: а) снижение густоты кроны на 30% за счет изреживания скелетной части кроны; б) наличие 30% мертвых и (или) усыхающих ветвей в верхней половине кроны. К категории поврежденных (ослабленных) относятся также деревья с одновременным наличием всех перечисленных признаков, а также иными повреждениями (включая ствол и корневые лапы), проявляющимися в меньших размерах, но приводящих к суммарному ослаблению жизненного состояния дерева на 30%.

3. балла. Сильно поврежденное (сильно ослабленное) дерево. а) снижение густоты кроны на 60% за счет изреживания скелетной части кроны; б) наличие 60%мертвых и (или) усыхающих ветвей в верхней половине кроны; в) отмирание верхушки кроны.

К этой категории относятся также деревья с одновременным наличием иных повреждений (включая ствол и корневые лапы), проявляющимися в меньших размерах, но приводящих к суммарному ослаблению жизненного состояния дерева на 60%.

4. балла. Отмирающее дерево. Основные признаки отмирания деревьев: крона разрушена, ее густота менее 15-20% по сравнению со здоровой; более 70% ветвей кроны, в том числе ее верхней половины, сухие или усыхающие. В комлевой и средней части ствола возможны признаки заселения стволовыми вредителями.

Результаты и их обсуждение

Почти все деревья в контрольной группе (деревня Покровка, Иглинский район) были здоровы.

52% деревьев липы сердцелистной, растущих на ул. Первомайской были ослабленными (2 балла), 44% деревьев были сильно ослабленными (3 балла), 4% деревьев были отмирающими (4 балла).

6% деревьев ясеня пенсильванского на ул. Первомайской были ослабленными (2 балла), 80% деревьев были сильно ослабленными (3 балла), 14% деревьев были отмирающими (4 балла).

Более детальное изучение деревьев липы сердцевидной на ул. Первомайской показало, что все деревья (100%) имеют повреждение коры, у 90% исследованных деревьев были обнаружены дупла, на 20% деревьев были наросты.

Все деревья ясеня пенсильванского (100%) также имели повреждение коры, у 36% исследованных деревьев были обнаружены дупла, на 70% деревьев были наросты.

Из полученных данных следует вывод: городские загрязнители негативно отражаются на жизненных показателях липы. Это проявляется, в частности, в снижении защитных функций, и как следствие, в болезнях деревьев.

Результаты экспериментов говорят о том, городские загрязнители негативно отражаются на жизненных показателях и ясеня и липы. Это проявляется, в частности, в снижении защитных функций, и как следствие, в болезнях деревьев.

Сравнение жизненных показателей ясеня с липой показывает, что ясень хуже приспособлен к жизни в условиях города. Это проявляется, в частности, в том, что из обследованных деревьев ясеня 14% были отмирающими (липа – 4%), сильно ослабленными были 80% деревьев (липа – 44%), ослабленными были 6% деревьев ясеня (липа - 52%).

Вместе с тем, у ясеня была большая стойкость к образованию дупел – 36% (липа – 90%), но меньшая стойкость к образованию наростов – 70% (липа – 20%).

Более подходят для целей озеленения в сильно загрязненной зоне серебристые липы, у которых нижняя сторона листьев белая (Т. tomentosa, T. petiolaris) (Henry, 1930), а так же липы - длинночерешковая и войлочная (Антипов, 1979).

Возникновение дупел часто связано с неправильной санитарной обрезкой деревьев, когда остается большой пенек, не зарастающий камбиальным валиком. Это место попадания в ниже лежащие ткани влаги и различных вредителей, что может привести к загниванию и гибели дерева.

1. Ясень пенсильванский хуже приспособлен к жизни в условиях города, чем липа.

2. Ясень и липа, являются чувствительными к данному уровню загрязнения атмосферы.

3. Все обследованные деревья находятся в ослабленном состоянии, что сказывается на их декоративных свойствах и способности адсорбировать пыль.

4. Рекомендуем использовать в озеленении, более газоустойчивые виды , например липу войлочную и серебристую, пирамидальные тополя и ивы.

5. Сохранять липу серцевидную, как медонос.