Действие вредных веществ атмосферы и газоустойчивость

Загрязнение атмосферы связано с производственной деятельностью человека. В промышленно развитых странах воздух загрязняют транспорт (на 52,6%), отопительные системы (на 18,1%), промышленные процессы (на 17,9%), сжигание мусора (на 1,9%). Загрязнение воздуха растет в таких катастрофических масштабах, что системы саморегуляции биосферы уже не могут с ним справиться. В результате различных видов деятельности человека в воздух выделяются более 200 различных компонентов. К ним относятся газообразные соединения (сернистый газ, окислы азота, угарный газ, соединения фтора, углеводороды, пары серной, сернистой, азотной, соляной кислот, фенола), твердые частицы (сажа, зола, пыль, содержащие токсичные окислы свинца, селена, цинка и др.).

Влияние вредных веществ атмосферы на физиологические процессы

Вредные вещества проникают в растение при газообмене через устьица, а также с дождем, осаждаются вместе с пылью на поверхности побегов.

Наиболее сильно газы действуют на листья. Легко проникая в ткани через устьица, они могут непосредственно повлиять на обмен веществ в клетках, вступая в химические реакции уже в клеточных стенках или на мембранах.

Токсичный газ, попадая в лист, растворяется в воде клеточных стенок, в результате чего образуются кислота или щелочь, которые взаимодействуют с веществами цитоплазмы. Первыми повреждаются клетки губчатой паренхимы, особенно граничащие с воздушной полостью за устьицем, а затем клетки палисадной паренхимы. Кислоты разрушают хлорофилл, изменяют pH, влияют на активность ферментов. Происходит подкисление цитоплазмы, изменяется работа транспортных белков, в клетках накапливаются кальций, цинк, свинец, медь. Токсичные вещества, проникая в клетки, увеличивают проницаемость мембран, особенно для калия.

В этих условиях снижается интенсивность фотосинтеза. Из-за повреждения мембран хлоропластов на свету быстро разрушаются хлорофилл а и каротин, меньше хлорофилл Ь и ксантофиллы. Особенно плохо на пигменты хлоропластов действуют Э0₂ и С1₂. Э0₂ проникает через устьица в лист, где преобразуется в сульфит: 80₂ + Н₂0 —" + 2Н⁺. Аммиак уменьшает содержание каротина и ксантофилла, мало влияя на хлорофиллы.

Пыль, оседая на поверхности растения, закупоривает устьица, что затрудняет газообмен, транспирацию, а также мешает поглощению света. Дыхание в условиях загрязнения сначала увеличивается, а затем снижается по мере развития повреждений. Все эти повреждения тормозят рост растений, ускоряют старение. Исследования, проведенные в Пуэрто-Рико, показали, что промышленное загрязнение воздуха вызывало у растений сахарного тростника уменьшение содержания хлорофилла на 41—83%, сахарозы — на 16—27%, а также тормозило рост растений.

Растения, произрастающие в загрязненной атмосфере, содержат в листьях значительное количество хлора (2,0—2,25%). Постепенное накопление хлора приводит к отмиранию листовых пластинок. Особенно сильно страдают от кислых газов хвойные породы: засыхают верхушки деревьев, ослабляется рост стволов в толщину, уменьшается длина и увеличивается число хвоинок на побеге, быстрее опадает хвоя. У лиственных пород сокращаются размеры и количество листьев, образуется ксероморфная структура. Ксероморфность вызывает сернистый газ, а хлор — суккулентность.

Попадая вместе с дождем в почву (кислые дожди), газы влияют на почвенную микрофлору, почвенный поглощающий комплекс, корни растений.