Влияние атмосферних забруднювачів на растения

РЕФЕРАТ ПО ЭКОЛОГИЙ НА ТЕМУ:

" ВПЛИВ АТМОСФЕРНЫХ.

ЗАБРУДНЮВАЧІВ НА РАСТИТЕЛЬНОСТЬ".

САНКТ — ПЕТЕРБУРГ.

2001 год.

1. Запровадження. Існуюча ситуация.

2. Біохімічні і клітинні эффекты.

— Діоксид серы.

— Фториды.

— Озон.

3. Вплив на рослина в целом.

— Чутливість растений.

4. Кислотний «ДОЖДЬ».

5. Реакції экосистемы.

6. Стандарти якості воздуха.

7.

Заключение

.

8.

Список литературы

.

1.

Введение

Існуюча ситуация.

Розвиток рослин був із умовами довкілля. Температури, характерні для даного району, кількість опадів, характер грунтів, біотичні параметри і навіть стан атмосфери — всі ці умови, взаємодіючи між собою, визначають характер ландшафту і різноманітні види рослин що його частиною. Якщо оточуючі умови змінюються, то змінюється і рослинний світ. Зміни здатне викликати навіть різниця у кількості опадів, випадаючих у роки. Якщо зміну умов дуже значні, то рослини, які мають великий чутливістю до таких змін, відчувають стрес й у кінцевому підсумку, можуть загинути. Значні зміни навіть какого-либо одного параметра можуть спричинить загибелі растений.

У нормальних умов у атмосфері міститься величезна число компонентів — як газоподібних, і у вигляді аерозолів. Крім основних компонентів — кисню й азоту, а як і важливого, але є у менших кількостях діоксиду вуглецю, повітря містить різні хімічні сполуки, які треба розглядати, як забруднення. До них належать деякі вуглеводні, виділені самими рослинами, і навіть серосодержащие сполуки, є продуктами життєдіяльності бактерій. Встановлено, такі біогенні джерела відповідальні за 11% від загальної кількості діоксиду сірки, що у атмосферу. Що Залишилося частина утворюється внаслідок діяльності, тобто постачається з антропогенних источников.

У атмосфері звичайно є оксиди азоту. Переважно, вони утворюються при електричних розрядах блискавок і цього біологічного окислення, переважно бактеріями. З штучних джерел надходять лише близько 20% загальної кількості оксидів азоту. Проте, ці джерела дуже серйозні, оскільки поблизу міських центрів відбувається концентрація забруднень у атмосфері. Антропогенними джерелами оксидів є процеси горіння, у яких відбувається окислювання повітря до NO. Що температура, то більше вписувалося утворюється оксидів. У денний час відбувається подальше окислювання NO до NO2 внаслідок хімічних реакцій. Частина NO2 витрачається із заснуванням озону, пероксиацилнитратов та інших забруднюючих веществ.

Отже, попередники багатьох основних забруднюючих речовин вже є у умовах у атмосфері. Оскільки рослини розвивалися у присутності таких сполук, у звичайних концентраціях, у тих умовах рідко спостерігаються якісь негативні впливи ними. Ці впливу виявляються тільки тоді ми, коли концентрація забруднень буде вищою припустимого порогового уровня.

Таке перевищення може відбутися у часто. Однією з найбільш наочних прикладів є місцевості, розташовані близько металургійних заводів, де для атмосфери характерні високі концентрації оксидів сірки і тяжких металів. У умовах багато рослини нездатні до выживанию.

Будь-яка популяція рослин включає у собі різні індивідуальності. Так само, одностайно вид рослин може бути більш чи менш чутливим до загрязнениям, чим інший, всередині популяції кожного виду може різнитися чутливість окремих примірників. Тож у присутності певних кількостей забруднень найменш стійкі види й екземпляри слабшають чи гинуть, тоді як більше стійкі продовжують брати участь у виробництві для наступного покоління рослин. У цьому поколінні він може проявитися аналогічне розбіжність у стійкості, отже, процес селекції триває, і популяції рослин доводиться реагувати на додаткові параметри, пов’язані з впливом оточуючої среды.

На жаль, в усіх популяції рослин мають генетичної структурою, які забезпечують стійкість стосовно існуючим концентрациям всіх забруднень. В багатьох випадках швидкість збільшення кількості забруднень у атмосфері перевищує швидкість перебудови генетичного апарату популяції, який дає можливості рослинам пристосуватися зміну оточуючих умов. При забруднення оточуючої атмосфери такі види исчезают.

2. Біохімічні і клітинні эффекты.

Вплив на екологічну систему, чи це пустеля, луг чи ліс, на початковому етапі не віддзеркалюється в системі чи організмі цілому; будь-які порушення чи стреси спочатку дають себе знати на молекулярному рівні окремого рослини чи зміни системи рослин. Там, коли стреси впливають до процесів, які у клітині, рослина починає слабшати; у своїй відбуваються зміни у процесах обмін, і самі клітина піддається воздействию.

І з забруднень впливає своїм певним чином, проте все забруднення впливають певні основні процеси, в частковості порушують водний баланс. Передусім впливу піддаються системи, які регулюють надходження забруднюючих речовин, і навіть хімічні реакції, відповідальні процеси фотосинтезу, подиху і виробництво энергии.

Розглянемо найшкідливіші забруднюючі речовини: діоксид сірки, фториди, озон.

1. Діоксид серы.

Загрязняющее речовина спочатку вступає у рослина через устячка — отвори, те що на листі й у нормальних умов використовуються для газообміну. Діоксид сірки, передусім, впливає на клітини, які регулюють відкривання цих отворів. Ступінь їхньої відкривання і психологічні чинники, що впливають неї, в початковий період є головними параметрами, визначальними інтенсивність впливу забруднювачів. Навіть за дуже малих концентраціях діоксид сірки здатний надавати стимулюючий дію, у результаті якого за досить високої відносної вологості устячка залишаються постійно відкритими. У водночас при високих концентраціях діоксиду вуглецю устячка закриваються. З іншого боку, у разі високої вологості устячка відкриваються, у разі низькою — закрываются.

Потрапивши у міжклітинні простору аркуша, загрязняющее речовина контактує з мембраною оточуючої клітину. При порушенні цілісності цієї напівпроникної мембрани порушується баланс поживних речовин і процес надходження ионов.

Пройшовши у клітину, діоксид сірки взаємодіє зі органеллами — метохондриями і хлоропластами, зокрема і зі своїми мембранами, що може свідчити призвести до дуже серйозним последствиям.

Проте сірка необхідна на шляху зростання рослин, і присутність SO2 може вплив та на засвоюваність сірки. Рослини споживають сірку у стані. У присутності SO2 основним продуктом стає сульфат; присутній також цистеин, глютатион, і з меншою мірою, одне не ідентифіковане речовина. Основними проміжними сполуками за відновлення сульфатів є сульфиты.

Можлива дезактивація ферментів. Діоксид сірки ингибирует різні біохімічні реакції. Сульфіти, які мають слабокислотными властивостями, дезактивують деякі ферменти, блокуючи активні центри, перешкоджаючи перебігові основний хімічної реакції; це явище відомо як конкурентне ингибирование. Діоксид сірки є ингибитором дифосфаткарбоксилазы, перешкоджає фіксації ЗІ 2 у процесі фотосинтеза.

Хоча точний механізм дії SO2 на молекулярному рівні невідомий, можна припустити, що основну роль грають присутність надлишкового кількості окислених форм сірки, порушення балансу з відновленими формами і вплив на життєво важливі ферменты.

2. Фториды.

Наслідки впливу фторидів до процесів обміну у клітині в найзагальніших рисах його схожі з впливом діоксиду сірки, хоча раніше їх механізми, природно різняться. Фториди містяться переважають у всіх рослинних тканинах, проте їх надлишок може токсично впливає. Більшість рослин здатне накопичувати в листі концентрації фторидів до 100 — 200 млн.-1 і більше, без яких — або негативних наслідків. Деякі види, наприклад, чай і камелія, можуть накопичувати фториди в листі на вельми високих концентраціях — нормальне їх становить кілька сотень мільйонних долей.

Більшість рослин поріг токсичності дорівнює 50 — 100 млн.-1 фторидів і за вищих концентраціях можуть відбуватися зміни у процесах обміну й у структурі клітини. Гранулювання, плазмолиз і сплющивание хлоропластів є першими симптомами, які можна спостерігати під мікроскопом. У соснових голках спостерігається гіпертрофія що живлять клітин флоэмы і передавальної тканини; аналогічні симптоми простежуються інших стресових ситуаціях, наприклад при зів'яненні і за засыхании.

Фториди впливають до цілого ряду ферментів і обмінних процесів. У рослинах, окуренных парами HF, можуть спостерігатися зміни змісту органічних кислот, амінокислот, вільних цукрів, крохмалю та інших полісахаридів; ці зміни до прояви видимих симптомів. Фториди змінюють механізм розпаду глюкози, що може викликати відхилення від розвитку листьев.

Вплив на ферменти призводить до ингибированию реакції, яка здійснюється з участю цього ферменту. Хоча безпосередній вплив може опинятися тільки на з стадій многостадийного процесу, тим не менш, усе веде щодо порушень всього процесу взагалі. Це стосується, в частковості, до процесу фотосинтезу, який, ингибируется фторидами. Одне з механізмів на фотосинтез полягає у ингибировании хлорофілу. Добавки великих кількостей магнію дозволяють конпенсировать ингибирующее дію, у експериментах. Фториди здатні також проводити фотосинтез через енергетичні процеси, у яких беруть участь аденозинфосфаты і нуклеотиды.

3. Озон.

Озон, третій із найбільш шкідливих забруднюючих речовин. Спочатку він впливає на рослини на молекулярному рівні. І це разі первинним об'єктом впливу виявляються устячка листя і мембрани. Озон сприяє закрыванию устьиц, проте рівень впливу дуже залежить від величини фонової концентрації озону до інтенсивного впливу. Устячка рослин, выращивавшихся в профільтрованому повітрі, при дії значних концентрацій озону закриваються з вищої скоростью.

Первинні гістологічні зміни, які можна спостерігати візуально, відбуваються у хлоропластах, які через короткий час піддаються грануляції, розриву і підлітків набувають ясно-зелену забарвлення. Насамперед, впливу піддається строма; її гранулювання то, можливо пов’язана зі зміною складу іонів в хлоропластах чи з порушенням проникності мембран, що з дією озону. Мембрани хлоропластів руйнуються, хлорофіл диспергируется в цитоплазмі, пошкоджується оболонка ядра клітини, й відбувається плазмолиз клітини (малюнок 1).

рис. 1. Поразка рослин озоном у ранній стадии:

1 — устьице, основний канал до вступу озону; 2 — руйнація протопласта; 3 — розрив хлоропластів; 4 — нормальний хлоропласт; 5 — палисадный шар тканини аркуша, у якому відбуваються дедалі изменения.

Озон має дуже високою реакційної здатністю і теоретично очікується, що він цілком витратиться внаслідок реакції з першими ж молекулами, із якими контактує в оболонці клітини, і клітинної мембране.

Розрив клітинної оболонки, та мембрани призводить до різкої зміни нормальних процесів обміну, викликаючи збільшення втрат води та порушуючи баланс іонів. Встановлено, що озон здатний модифікувати амінокислоти, змінювати механізм процесів білкового обміну, впливати складу ненасичених жирних кислот. З іншого боку, простежується очевидна зв’язок між концентрацією забруднень, які мають окислительными властивостями, і зменшенням змісту хлорофілу та деякі розчинних білків. Озон надає також сильне ингибирующее дію на процес фіксації ЗІ 2.

3. Вплив на рослина в целом.

Потому, як пошкодження піддалося досить багато рослинних клітин, симптоми стають видні неозброєним оком. У часто симптоми, викликані різними забрудненнями, може бути схожими. Так, при вплив високих чи низьких температур, нестачі вологи і за хімічної обробці можуть бути таку ж симптоми, як і при дії забруднювачів. До цих симптомів ставляться, хлороз чи некроз листьев.

Виявлення про справжню причину ушкоджень у часто є нелегкої завданням. При постановці діагнозу необхідно проводити оцінку синдрому загалом. Потрібно, зокрема, враховувати такі чинники, як присутність різних організмів чи вірусів, розподіл ушкоджених рослин i то якому органі сталося ушкодження, чутливість рослин до запропонованого загрязняющему з'єднанню, характеристики грунтів і місцевості, і навіть історію розвитку даної культури чи загальний стан экосистемы.

Можна відзначити, що роль діагностики у процесі дослідження впливу забруднюючих речовин на рослинність настільки ж великий як будь-який інший науки. Показники досліджень, і досвід людей цій галузі полегшують процес запобігання захворюванням, та його устранения.

Чутливість растений.

Відносна чутливість різних видів рослин до дії даного забруднюючої речовини одна із найкорисніших критеріїв при диагностике.

Чутливість є відносну величину, проте при одним і тих самих умовах для певних видів шкідливі впливу виявляючись у найнижчих концентраціях забруднень. До кожного з забруднюючих речовин є свої найбільш чутливі види растений.

Таблиця 1.

Види рослин, які мають найбільшої чутливістю до основним атмосферним загрязнителям.

Діоксид серы.

Люцерна.

Сосна.

Ячмень.

Соя.

Хлопок.

Пшеница.

Пихта.

Фториды.

Абрикосі (китайський сорт) Виноград оригонский.

Гладіолуси деяких сортів Персики (плоды).

Виноград деяких європейських сортів Сосна.

Зверобой.

Озон.

Люцерна.

Тополь.

Ячмень.

Шпинат.

Фасоль.

Табак.

Ясень.

Пшеница.

Овсы.

Сосна белая.

4. Кислотний «дождь».

Останніми роками виявлено ще одне явище, що з забрудненням атмосфери і що надає впливом геть біологічні об'єкти. Це — кислотний «дощ», чи, точніше, кислі опади. Опади, зазвичай, завжди мають, кислу реакцію. Це з присутністю у атмосфері діоксиду вуглецю, і навіть оксидів азоту та сірки. Дощ, сніг чи пил можуть придбати, більш кислу реакцію через надлишкове кількості оксидів антропогенного походження. Опади можуть мати й лужну реакцію, в частковості у його районах, де є основні компоненти, наприклад, іони кальцію. Нині немає точних даних у тому, який відносний внесок антропогенних джерел у освіті кислих опадів. При розгляді цієї теми нам важливо, яке дію надають кислі опади на біологічні объекты?

Під час вивчення екосистем суші та сільськогосподарських систем було встановлено, що кислотні дощі можуть викликати ушкодження рослин. У великому дослідженні, присвяченому дії штучних кислих опадів (рН до 3,0) різні культури, декому видів встановлено негативні наслідки, проте зростання овочів і фруктів прискорювався; в разі зернових якого — або впливу не обнаружено.

5. Реакції экосистемы.

Виживання будь-який популяції, зрештою, залежить від неї генетичного розмаїття. Існування різниці між окремими представниками популяції дає можливість пристосуватися до змін, які у навколишньому середовищі, і тим самим забезпечити виживання виду. З часом найбільш пристосовуються екземпляри й ті види стають домінуючими, і може розглядатися як стабільних компонентів экосистемы.

Генетичну розмаїтість популяції є причиною те, що зміни довкілля призводять до виникнення переваг одних примірників над іншими. У разі стресу, викликаного повністю забрудненням повітря, можуть загинути все рослини, але такі явища спостерігаються виключно редко.

Там, коли насіннєва популяція виробила певну опірність дії забруднювачів, з учорашнього насіння виростає нове покоління рослин. Проте розвиток органів, відповідальних за статевий розмноження, то, можливо порушено через присутність у атмосфері високих концентрацій SO2. У результаті великими перевагами мають рослини, розмножуються нестатевим шляхом, наприклад з допомогою підземних столонов, кореневих чи повзучих втеч. Отже, клони, тобто вегетативне потомство стійких примірників, можуть селитися і розмножуватися околицях з високий рівень забруднення. Забруднюючі речовини, які утворюються в результаті фотохімічних процесів, також надають вплив на лісові екосистеми. Спостерігається загибель найчутливіших примірників, хлороз і передчасне обпадання листвы.

6. Стандарти якості воздуха.

Стандарти якості повітря, нормативи викидів у повітря, різні законодавчі акти й відчуття міри — усі вони спрямовані те що, щоб забезпечити установку на промислових підприємствах устаткування, що дозволяє запобігти забрудненню довкілля. Через війну багаторічної праці вдалося зменшити небезпека забруднення атмосфери у багатьох районах світу. Вдалося обмежити кількість фотохімічних загрязнений.

Однією з багатьох істотних критеріїв є порогова концентрація забруднюючих речовин, коли він відбуваються первинні ушкодження рослини. Найбільш важливе значення має концентрація, при якої дане забруднення починає надавати негативний вплив на організм рослини. Важливими є також тривалість і частота впливу, проте розвиток виробництва і рівень тяжкості залежить з інших чинників. Щоб завдати шкоди рослині, необхідно узгоджене ряду чинників. Чим більше предрасполагающими є параметри довкілля, тим ймовірність ушкодження рослини выше.

Речовини, забруднюючі атмосферу, чинили значної шкоди рослинного світу багато десятиліть. Очевидно, зі своїми шкідливим впливом доведеться рахуватися як у майбутньому. Серед забруднюючих речовин слід сказати оксиди сірки і азоты, озон, фториди, їх різні комбінації; відомо, і багато інших забруднювачів. Подальше зростання населення і ще промислового виробництва призводить до збільшення небезпеки забруднення. Щоб зберегти у стані екосистеми й сільськогосподарські об'єкти — як від цього залежить саме існування життя, потрібен суворий постійний контроль, який би чистоту атмосферы.

7.

Заключение

.

У цьому рефераті ми розглянули головні причини, із якими пов’язано негативний вплив забруднень на рослинність. Розкрили основних забруднюючих речовин. Розглянули основний механізм дії забруднень, насамперед молекулярному уровне.

Шкідливі наслідки, пов’язані з забрудненням атмосфери, сприяли необхідності контролю над забрудненнями і до розробки стандартів, що регламентують якість воздуха.

У цілому нині значення досліджень у сфері екологічних проблем грають значної ролі у людства та розвитку рослинності. На цей час триває робота з озеленення, поліпшенню грунтів, розробляється безліч екологічних програм. Екологи дедалі більше приваблюють громадськість до вирішення нагальних потреб. Ведеться активна роботу з формування екологічного сознания.

Рослинність, навколишнє наше, це об'єкт вивчення науки, а й частину життя. Людина, з погляду філософії, дитя природи. Тільки взаємодіючи із дикою природою, здобуваючи досвід і збагачуючи природу, людина сягає гармонии.

1. Быховская М. З., Перегут Є. А., Гернет Є. У. «Швидкі методи визначення шкідливих речовин у атмосфері» — видавництво «Хімія» 1970 р. 2. Гольдберг М. З. «Гігієна атмосферного повітря» — «Гігієна і санітарія» № 11, 1967 р. 3. Калверт З., Инглунд Р. М. «Захист атмосфери від промислових забруднень», Москва «Металургія», 1988 р. 4. Карпухін Р. І. «Бактеріологічна дослідження і знезаражування повітря», «Медгиз», 1962 р. 5. Ничипорович А. А. «Про фотосинтезі рослин», стенограма публічної лекції, видавництво «Щоправда», 1948 г. 6. Одум Ю. Основи екології. — М.: Світ, 1975. 7. Радзевич М. М., Пашканг К. В. Охорона і перетворення природи. — М.: Просвітництво, 1986.